论文总字数：24575字

摘 要

无线电频谱是一种非常宝贵且有限的自然资源，无线电频谱管理在当今无线电频谱日趋紧张下就显得更加重要，而电磁信号参数提取是无线电频谱监测系统的一个重要组成部分，其核心是从测量获得的宽带频谱中，提取带宽、场强等电磁信号参数。然后将当前提取的电磁信号参数信息显示出来并存入数据库，以便以后的分析查询。

电磁信号参数提取软件主要是从无线电监测模块采集的频谱数据中根据算法提取出相关参数。利用高速频谱扫描采集模块和PC机作为硬件基础；采用C#高级编程语言、Oracle数据库和Visual Studio 2010开发工具搭建软件开发平台，其中频率的峰值算法选用简单的比较法，带宽选用典型的频谱带宽计算方式，门限值选用固定门限值法，占用度选用信（频）道占用度。通过C#编程实现软件具体算法，最后连接硬件对软件进行调试。

通过最后对软件功能的测试，基本实现了电磁信号参数提取软件的监测数据获取、数据处理分析、数据自动存储、当前及历史信号参数显示等功能，尤其在噪声波动较小的环境下准确率更高。根据对频率、占用度、场强等提取结果的分析，实时掌握周围电磁环境的频谱资源使用情况，为提高频谱资源利用率提供参考。

关键词：频谱数据 参数提取 算法比较 C# 数据库优化

The electromagnetic signal parameter extraction software design and implementation based on spectrum analysis

Abstract

Radio spectrum is a very precious and limited natural resources, the radio spectrum management in today's radio spectrum becomes even more important, an increasingly tense and electromagnetic signal parameter extraction is one of the radio spectrum monitoring system important constituent, its core is from broadband spectrum measurements obtained in the extraction frequency, bandwidth and field intensity, electromagnetic signal parameters such as occupancy rate. Then the electromagnetic signal parameters of extracting information display and deposited in the database, for later analysis queries.

Electromagnetic signal parameter extraction software mainly from radio spectrum data from the monitoring module according to the algorithm to extract the related parameters. Using high-speed spectrum scanning acquisition module and PC as the hardware; Using C# advanced programming language, Oracle database, and the Visual Studio 2010 development tool structures, software development platform, the frequency of the peak algorithm chooses a simple comparison, choose typical spectrum bandwidth calculation, threshold method with fixed threshold method, the occupancy rate is chosen (frequency) faith degrees. With C# programming software algorithm, and finally connecting the hardware to software debugging.

Based on software function test, through the basic implementation of the electromagnetic signal parameter extraction software monitoring data acquisition, data processing, automatic analysis, data storage, the current and historical display functions such as signal parameters, especially under the environment of noise less volatile higher accuracy. According to the frequency, the occupancy rate, field strength, such as extracting results of the analysis, the real-time use of spectrum of electromagnetic environment around, provide reference for improving the spectrum utilization.

Key Words: Spectrum data; Parameter extraction; Algorithm comparison ;C#；

Database optimization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题研究背景 1

1.3 课题研究现状及意义 2

1.3.1 国内外研究现状 2

1.3.2 课题的研究意义 3

1.4 本文所做的工作 4

1.5 本文的结构 4

第二章 开发平台搭建 5

2.1 软件平台介绍 5

2.1.1 C#开发语言 5

2.1.2 Visual Studio 2010简介 5

2.1.3 Oracle数据库 5

2.1.4 无线电监测系统 6

2.2 硬件平台介绍 7

2.2.1 射频接收 7

2.2.2 中频模块 8

2.2.3 PC机 10

第三章 软件需求分析 11

3.1 门限设置 11

3.1.1 门限设置 11

3.1.2 选择门限设置方法 12

3.2 参数提取 12

3.2.1 频率与场强 12

3.2.2 带宽 13

3.2.3 占用度 14

3.3 数据管理 15

3.3.1 频谱数据 15

3.3.2 数据库优化查询 16

第四章 概要设计 17

4.1 总体设计 17

4.1.1 功能设计 17

4.1.2 数据传输设计 18

4.2 数据库设计 20

第五章 详细设计 21

5.1 数据接收模块 21

5.2 数据处理模块 21

5.2.1 频率与场强提取 21

5.2.2 带宽提取 22

5.2.3 次数、时间等提取 24

5.3 数据库建表 27

第六章 软件测试 29

6.1 测试平台 29

6.2 软件开发成果 29

6.2.1 硬件连接 30

6.2.2 软件运行 31

第七章 总结与展望 33

7.1 总结 33

7.2 展望 34

参考文献 35

致谢 37

第一章 绪论

1.1 引言

频谱资源是一种有限且不受时空限制的资源，随着无线传输技术的发展，信号之间的干扰状况增多，在出现干扰的同时部分频谱资源却并没有被有效利用，加强对无线电信号的监测变得更加重要；当前大部分的无线电频谱监测系统所需要提取的信号特征参数比较相似，缺乏对某一特定频段范围特定频点的频率信息分析，这里的频点就是频谱离散化后得到的更小的频段编号。实际的无线电监测都是采用离散化频谱和时间，频谱离散化后采集到的就是单个频点的信息，频点参数信息分析是分析频段使用情况的基础。基于此种现状本文首先详细阐述国内外无线电监测系统中电磁信号参数提取技术方面的研究情况，结合前人研究成果，根据实际需求提出适合的参数提取算法，提取某一频段范围内信号频点的参数信息。

1.2 课题研究背景

伴随着电子通信设备的快速发展，频谱资源不再是大的电信运营商、电台等独自占有的资源，私人用户尤其是地下电台、私人对讲机等无线电设备的违法使用，越来越多的占用到公共的合法频谱资源，造成大量信号干扰事件，极大地污染了电磁环境。当前无线电监测系统对这种小范围小规模干扰事件的监测和处理能力还有待提高，因此对小规模小范围特定频段频点信息的监测就显得尤为重要。

本次论文首先从无线电监测系统入手，介绍了无线电监测系统的研究现状与意义，而电磁信号参数提取作为系统最重要部分其研究意义更是不言而喻；文章对所要提取的各个参数比如频率、带宽、占用度、场强等逐个进行分析，不但介绍了他们各自的多种概念以及不同概念下的不同计算方法，还将各概念方法做了对比，结合实际的参数提取要求做了取舍；然后根据具体的算法画出流程图，通过C#编程实现各参数的提取；此外由于实际状况下软件对数据库查询效率要求很高，数据库成为实现数据存储的重要一环，因此本文还对数据库查询优化方案做了研究，简化数据库结构的同时，规范了数据查询语句；最后分析总结了软件实际的测试结果。

1.3 课题研究现状及意义

目前，国内外有很多比较成熟的无线电频谱监测系统，每个无线电监测系统都包含有电磁信号参数提取模块，对无电磁信号的参数提取也已不再局限于某一特定时期的特殊工作，而是成为日常工作不可或缺的一部分，使我们对基础监测数据的收集处理更加全面充分，对无线电环境状况的分析评价更加客观，以可靠的技术为无线电频谱管理提供依据。

1.3.1 国内外研究现状

电磁信号参数提取是无线电监管部门最基本的技术与手段，通过对监测数据中频率 频率误差、发射带宽等进行参数提取[^[1]]。分析频段的利用率、通过对信（频）道占用度的计算，分析频率的占用情况，掌握周围电磁环境。

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