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基于电磁频谱检测的无线电测量技术实验实训教学方法研究.pdf
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1、现代电子技术Modern Electronics TechniqueDec.2023Vol.46 No.242023年12月15日第46卷第24期0 引 言电磁频谱资源是十分重要的国家战略资源。电磁频谱资源的合理利用和电磁干扰检测已经成为无线电测量技术中的关键问题。近年来,国家持续提出了“海洋强国”等重大战略部署。国家海洋局信息化办公室编制出台了 国家海洋局关于进一步加强海洋信息化工作的若干意见,推动“智慧海洋”工程立项论证与实施。DOI:10.16652/j.issn.1004373x.2023.24.006引用格式:陈真佳,褚松坤,苏婷.基于电磁频谱检测的无线电测量技术实验实训教学方法研究
2、J.现代电子技术,2023,46(24):2933.基于电磁频谱检测的无线电测量技术实验实训教学方法研究陈真佳,褚松坤,苏 婷(海南大学 信息与通信工程学院,海南 海口 570228)摘 要:无线电测量技术课程是高等院校中电子信息工程、通信工程等电子信息类专业的一门专业课程。电磁频谱资源是十分重要的资源,无线电监测与管理、电磁频谱资源合理管控是国家发展的战略目标,它的应用遍及各个行业,在军事、民用等领域均具有非常重要的作用。针对无线电测量技术课程实践性较强的特点,在保证课堂教学的基础上研究无线电测量技术课程的实验实训教学方法。结合嵌入式系统与开源的软件无线电设备构建便携式、高性价比的移动电磁频
3、谱检测终端设备。基于电磁频谱检测方法与频谱数据可视化平台,保证设备全覆盖,让学生近距离观测“不可见”的无线电信号。结合设备接口规范与计算机网络技术将专业仪器设备的硬件资源线上共享,构建基于电磁频谱检测的无线电测量技术实验教学系统。关键词:无线电测量;电磁频谱检测;实验实训;软件无线电;频谱数据可视化;计算机网络技术中图分类号:TN92534 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2023)24002905Research on radio measurement technology experimental training teaching method based on elect
4、romagnetic spectrum detectionCHEN Zhenjia,CHU Songkun,SU Ting(School of Information and Communication Engineering,Hainan University,Haikou 570228,China)Abstract:The course Radio Measurement Technology is a professional course for electronic information majors such as electronic information engineeri
5、ng and communication engineering in colleges and universities.Electromagnetic spectrum resources are very important resources.Radio monitoring and management,and rational management and control of electromagnetic spectrum resources are the strategic goals of China development.They are applied in var
6、ious industries and play a very important role in military,civil and other fields.In allusion to the strong practicality of the radio measurement technology course,on the basis of ensuring classroom teaching,the experimental training teaching method of the Radio Measurement Technology course is stud
7、ied.In combination with embedded systems and opensource software radio equipment,the portable and costeffective mobile electromagnetic spectrum detection terminal equipment is built.Based on the electromagnetic spectrum detection method and spectrum data visualization platform,the equipment is fully
8、 covered to allow students to observe invisible radio signals at close range.By means of equipment interface specifications and computer network technology,the hardware resources of professional instruments and equipment are shared online,and an radio measurement technology experimental teaching sys
9、tem based on electromagnetic spectrum detection is constructed.Keywords:radio measurement;electromagnetic spectrum detection;experimental training;software defined radio;spectrum data visualization;computer network technology收稿日期:20230502 修回日期:20230629基金项目:海南大学教育教学改革研究项目(hdjy2226);海南省高等学校教育教学改革研究资助项
10、目(Hnjg20223)2929现代电子技术2023年第46卷我国对海洋特别是南海地区的开发力度逐渐加大,海洋探勘、渔业作业、公安边防等活动日渐频繁。南海海域军事活动日趋正常化,海洋经济迅速发展,作为“海上丝绸之路”的咽喉要道,海上交通运输作业日益繁忙。电磁频谱检测方法作为海南省自由贸易港建设过程中无线电业务安全的重要保障技术,也是无线电测量技术课程的重要理论支撑。基于软件无线电设备的电磁频谱监测平台已经作为无线电信号监测、信号频率捕获、射频数据存储与监听等功能的重要解决方案12。“十五”期间,无线电监测技术设施建设投资进一步增加,目前已经实现各大城市地区的无线电监测站点联网3。随着无线电业务
11、的剧增,不同频段出现了各式各样的用频设备,比如飞行器、无线通信系统、传感器网络等,其中也涌现出大量的黑基站、黑广播等违法无线电设备,严重干扰了电磁频谱资源环境45。无线电测量技术作为一门专业选修课,可以让学生快速结合现实生活中的真实场景,基于无线电技术理论知识掌握相关的无线电信号监测方法。电磁频谱检测是无线电测量技术的重要手段。结合辅助参数检测,复杂环境中无线电信号的监测成为研究人员的重要课题6。通过将信号从时间域变换到频率域,实现对无线电信号的频谱分析与研究7。中国人民解放军某部队分析了海上方向受到的外军威胁,以及威胁对装备的影响,从加强建设、采取灵活的反干扰手段和加强训练等三个方面提出了面
12、对威胁、提高电子防御能力的思路。某研究所逐渐形成通信抗干扰、电磁频谱管理、装备数据工程、通信装备模块化、通信装备技术保障等特色技术研究领域8,近些年开展了基于人工智能技术的频谱预测技术研究,包括电磁频谱管理、电磁环境认知、信源估计方法、辐射源用频状态识别、智能频谱决策等。开源的软件无线电平台 GNURadio 已经成为学者们常用的无线电信号分析平台9。结合软件无线电硬件设备可以快速实现电磁频谱分析仪,完成无线电测量功能10。但是依托平台的电磁频谱检测系统有较高的系统配置要求,难以实现轻便、多检测节点的无线电测量业务。虽然无线电监督管理局搭建了许多固定监测站,但是仍然需要多次派遣技术人员手持昂贵
13、的频谱分析仪进行移动测试。为了提高无线电测量效率,本文基于电磁频谱检测技术,结合嵌入式智能系统与软件无线电构建移动无线电检测终端。基于电磁频谱数据库与频谱可视化的需求,提出移动电磁频谱检测终端频谱数据组播通信电磁频谱数据库与可视化三位一体的无线电测量模式。无线电测量技术作为通信类专业的基础理论和工程实践背景,有必要结合前沿的技术来进一步提高学生对理论知识的掌握程度。结合实验与实训,支撑工程教育认证大背景的要求,实现理论教学和实践教学的共同发展,培养学生的工程实践能力,为提升通信类专业人才的培养质量来研究专业课程建设方案。1 总体方案无线电测量技术是无线通信技术发展的产物。当前无线电技术已成为人
14、们生活中非常重要的组成部分,而且在众多领域都已得到普遍应用。随着无线电技术的发展,无线电测量技术同样也得到了关注。无线电测量技术课程是高等院校中电子信息工程、通信工程等电子信息类专业教学规定选修的一门专业课程。通过本课程的教学向学生介绍无线电测量技术的基本概念、基本原理和主要技术,使学生能够理解和掌握无线电测量技术的基本原理和主要应用,了解当前无线电测量技术的最新技术和最新发展动态,掌握无线电测量技术的基本工具使用。面向实际工程实践应用,培养学生根据理论教学向实际工程实践转化的能力,增强学生对专业仪器设备的使用能力。结合计算机网络技术,基于电磁频谱检测算法提出一种无线电测量技术实验教学方法,其
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