专利名称：在无线通信或广播系统中的干扰检测、表征以及定位的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及在无线通信和广播网络的地理覆盖区域内的干扰发射机的检测和定位，以及特别是涉及使用基于网络的无线定位系统的这样的干扰源的定位和检测。
背景技术：
在存在噪声的情况下无线电信号的表征是典型的无线电问题。通常称为“同信道” 或“相邻信道”干扰的乱真信号被视为接收机在正常操作的过程中必须处理的部分无线电噪声。由于无线通信的使用从传统的无线电和电视广播增加到双向陆地无线通信和卫星无线通信，无线电传输的价值被增加。以及由于无线电传输的价值被增加，有意干扰的问题例如服务攻击的拒绝也被增加。干扰无线电信号的检测和干扰无线电信号的表征在本领域中被熟知。创建了一种地理定位技术，其适合于主要在美国(UQ联邦通信委员会(FCC)增强9-1-1训令的支持下的广域部署。例如，几个实验在1995年和1996年的几个月期间在城市费城和巴尔的摩进行以检验系统在大的城市环境中缓解多路径的能力。在1996年，TruePosition在德克萨斯州的休斯顿创建了第一个商业系统，其被用于在那个区域测试技术的有效性及其直接地通过接口与E9-1-1系统连接的能力。在1997年，定位系统在新泽西州的350平方英里的区域内被测试并被用于定位来自处于困境的真人的真实的9-1-1呼叫。以下为可应用于在广阔区域上定位一般干扰无线电信号的基于网络的地理定位技术的概述。地理定位技术地理定位是通过利用无线电波传播的特征来确定射频(RF)信号源的过程。当无线电波从它们的起源点传播时，波作为球面波在各方向上发出。波展示时间延迟，因为它们以固定的速度传播，且由于球面扩展而有明显的功率减少。因此，在相对于固定的起源点固定的接收点处，RF信号表现为源于特定的方向，展示与起源点和接收点之间的距离成比例的时间延迟，以及功率减少了与起源点和接收点之间的距离成比例的数量。利用时间延迟的地理定位技术被称为到达时间(TOA)和到达时间差(TDOA)技术。利用无线电波特征的功率变化的地理定位技术被称为到达功率(POA)和到达功率差 (PDOA)技术。到达角(AoA)地理定位技术测量RF的源看起来所起源于的方向。当源正移动或接收源的传感器正移动时，无线电波也经历频率的明显变化，作为多普勒效应的结果。 频移的数量取决于源的中心频率，以及在源和接收传感器之间的相对速率。利用RF信号传播的该特征的地理定位技术被称为到达频率差(FDOA)技术。每种地理定位技术依照定位精确度提供不同水平的性能，并在广域传感器网络(WASN)中对传感器(也就是，软件定义无线电装置(SDR))强加不同的要求。WASN的主要益处是传感器平台，其在功率上被校准以及在时间和频率上被同步，以允许利用无线电波传播的全部特征来确定RF信号的起源。SDR的多信道RF到IF级允许SDR利用测向天线阵列来确定入射的RF能量的每种方法可被单独地利用或与其它技术组合，也就是，混合地理定位。基于到汰时间(TOA)的地理定位基于网络的TOA定位使用在基于网络的接收机处的无线电广播的相对到达时间。 该技术要求在单独的接收机站点(SDR)之间的距离和单独的接收机定时的任何差异(布线延迟、SDR设计或硬件版本的差异)是已知的。无线电信号到达时间可然后在接收机站点被标准化，仅留下设备和每个接收机之间的飞行时间。因为无线电信号以已知的速率传播， 距离可从在接收机处的导出标准化到达时间计算出。从多个接收机的三个收集的到达时间数据可被用于分辨精确位置。基于到汰时间差(TDOA)的地理定位TDOA是用于没有合作的发射器的最准确和有用的基于时间的地理定位技术。TDOA 要求在WASN中的SDR之间的紧密时间同步。当两个传感器同时接收RF信号以及在这两个所接收的信号之间的时间延迟被确定时，在焦点处具有两个传感器的双曲线描述原始信号的可能的位置是公知的。增加与其它两个传感器再次时间同步并同时接收相同的信号的第三个传感器提供另一双曲线。这两个双曲线的交叉点展现作为RF能量源的唯一位置。增加甚至更多的传感器使用由多因素确定的解决方案产生更高的定位准确度。TDOA 定位准确度取决于正被定位的信号的带宽以及许多其它因素，例如积分时间以及信噪比。 关于使用TDOA来定位发射机(例如，移动电话)的另外的细节可在共同转让的美国专利号 5327144- “Cellular telephone location system”和 6047192- “Robust，efficient， localization system，，中找至Ij0关于使用TDOA混合技术来定位发射机(例如，移动电话)的另外的细节可在共同转让的美国专利号 6108555- “Enhanced time difference localization system”和 6119013- "Enhanced time-difference localization system，，中找至Ij0基于到达角(AoA)的地理定位WASN的SDR拥有多信道相位和频率相干电路，允许用于确定RF信号的到达角 (AoA)的相位干涉仪天线阵列的使用。实际上，AoA指向RF能量所起源的方向。唯一的位置可通过在两个或多个几何分开的站点确定AoA来估计。唯一的位置由两个或多个方位线的交叉点表示。AoA不要求在站点之间的精确的时间或频率同步，并将AoA信息提供到系统控制器/中央处理器。此外，如同UTDOA—样，AoA精确度不取决于发射器的带宽，提供在窄带信号上进行地理定位的能力。关于使用AoA来定位发射机(移动电话)的另外的细节可在共同转让的美国专利号 4728959- “Direction finding localization system” 中找到。关于使用AoA/TDOA混合技术来定位发射机(移动电话)的另外的细节可在共同转让的美国专利号 6119013- “Enhanced time-difference localization system” 中找到。基于到达功率(POA)和到达功率差(PDOA)的地理定位 发射器的近似位置可通过在不同位置处测量其功率来确定。测量可以同时使用多个传感器来执行或通过将单个传感器移动到发射器的几个位置以时间复用方式执行，该发射器在相当大的时间长度内发射恒定功率。基于功率的地理定位技术没有与以上讨论的其它地理定位技术一样严格的时间和频率同步要求。然而，快速衰减和遮蔽衰减可能限制该方法的准确性。由于无线电信号的功率随着距离增加，作为由于大气和自由空间损耗、地平面损耗以及衍射损耗的组合效应使无线电波衰减的结果，该距离的估计可从所接收的信号来确定。简言之，当发射机和接收机之间的距离增加时，所辐射的无线电能量被模拟为如同在球的表面上散布。该球状模型意味着在接收机处的无线电功率减少了至少距离的平方。POA到达功率是在单个网络节点(SDR)和发射机之间使用的近似测量。POA定位使用在基于网络的SDR处的无线电广播的相对到达功率。使用信号传播建模和历史校准数据，无线电信号到达功率可在接收机站点被标准化，在设备和每个接收机之间仅留下路径损耗。从三个或更多接收机收集的到达功率数据可被用于分辨近似位置。PDOAPDOA使用在多个接收机处接收的无线电功率的绝对差来计算位置。PDOA定位技术要求接收机位置是事先已知的。信号传播建模和/或历史校准数据可被使用来提高位置估计。从使用公共时基的三个或更多接收机收集的功率数据可被用于分辨近似位置。到达频率差(FDOA)使用FDOA来确定发射器的近似位置通过在不同位置处测量信号的频率来执行。 测量同时使用多个传感器来执行或通过将单个传感器移动到发射器的几个位置以时间复用方式执行，该发射器在相当大的时间长度内发射。到达频率差使用如在多个接收机处接收的信号频率偏移的测量。由于不同的多普勒引起的频率偏移，FDOA提供移动的发射机的速度和方向。为了使用用于位置估计的 FD0A，发射机或接收机的任一个或两个必须在运动中。由于FDOA和TDOA技术都要求精确的定时源(公共时钟和公共频率基准)，这两种技术都可同时用于定位，如在共同转让的美国专利号6876859- “Method for estimating TDOA and FDOA in a wireless location system，，中描述的。混合地理定位技术通过使用诸如加权最小平方算法或约束最小平方算法的技术，所有描述的定位技术可用于发射器的定位，约束最小平方算法允许每种定位技术为所使用的技术或技术的混合提供最佳位置估计的附加概率。现代社会对无线系统的大的依赖性造成对无线系统的易破坏性。无线设备对由于无意的或有意的人为干扰和干扰产生的破坏是相对无保护的。能够部署在广阔区域上的检测、分类和定位无线信号的系统对于为对临界无线信号的干扰监控空气波将是有用的。在广域传感器网络中使用一个或多个以上的地理定位技术以在所关注的地理区域上识别和定位有意的和无意的干扰源应是有利的。

发明内容
以下概要提供本公开的示例性实施方式的各种方面的概述。该概要不是用来提供所公开的主题的所有重要方面的详尽描述，或限定所公开的范围。更确切地，该概要旨在用作对例证性实施方式的以下描述的介绍。公开了广域传感器网络(WASN)，其利用宽带软件定义无线电装置(SDR)来提供监控在宽的频率范围上的空气波、检测何时临界频率被人为干扰或以其他方式被干扰、以及定位干扰的源以使干扰可被消除的能力。WASN可使用一种或多种以上描述的地理定位技术。另外，WASN可检测和定位未授权的发射机以及估计经授权的发射机的发射功率，以确保它们不比经授权的发射机发射更多的功率。在示例性实施方式中，用于在广域无线通信网络中检测、分类以及定位射频(RF) 发射器的方法和系统被公开。在实施方式中，方法可包括为至少一个被监控的信号接收信息，在预先确定的带宽上在预先确定的持续时间内为信号捕获时域数据，将预先确定的持续时间分成相等的时间间隔并使时域数据与相等的时间间隔相关，将时域数据转换成频域数据以及将每个时间间隔转换成频率窗口(frequency bin)，为每个频率窗口确定功率特征，对信号应用频谱屏蔽，确定当频率窗口的功率特征实质上不同于频谱屏蔽的功率特征时干扰源存在；以及使用地理定位确定算法来定位干扰源。除了上文之外，其他方面在权利要求、附图以及形成本公开的一部分的正文中被描述。本领域技术人员可认识到，本公开的一个或多个不同的方面可包括但不限制于用于实现本公开的在此引用的方面的电路和/或程序编制；电路和/或程序编制根据系统设计者的设计选择实质上可以是配置成实现在此引用的方面的硬件、软件和/或固件的任何组合。附图的简要说明当结合附图阅读时，上文的概要以及以下详细的描述可被更好地理解。为了说明本发明的目的，在附图中示出了本发明的示例性构造；然而，本发明不限于所公开的具体方法和手段。在附图中

图1示意性地描述了广域传感器网络(WASN)的主要功能节点。图2示意性地描述了分布式传感器网络接收机的主要功能节点。图3示意性地描述了由分布式传感器网络接收机使用的软件定义无线电装置 (SDR)的主要功能节点。图4示意性地描述了分布式传感器网络接收机的时间基准子系统的主要功能节点。图5描述了用于广域传感器网络的示例性用户接口。图6描述了用于广域传感器网络的另外的示例性用户接口。图7说明了在检测和定位全球导航卫星系统(GNSS)干扰发射台时WASN的示例性使用。图8说明了在检测和定位恶意基站(rogue base station)时WASN的示例性使用。图9a说明了在检测和定位间歇无意干扰源时WASN的示例性使用。图9b说明了当检测和定位间歇无意干扰源时WASN用户接口的示例性可视化。图10描述了可被配置成执行图l_9b的方面的计算系统的实例。例证性实施方式的详细描述某些具体细节在以下描述和附图中被阐述以提供对本发明的各种实施方式的彻底理解。通常与信号处理、计算和软件技术相关的某些公知的细节没有在以下公开中被阐述以避免不必要地使本发明的各种实施方式难理解。另外，相关领域的普通技术人员将理解，他们可在没有以下所述的细节的一个或多个的情况下实践本发明的其它实施方式。最后，当参考在以下公开中的步骤和顺序描述各种方法时，描述因此是用于提供本发明的实施方式的清楚的实现，以及步骤和步骤的顺序不应被理解为对实践该发明是必要的。应理解，在此描述的各种技术可结合硬件或软件或在适合时使用两者的组合来实现。因此，本发明的方法和装置或其某些方面或部分可采取程序代码(即，指令)的形式， 程序代码体现在有形介质例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或任何其它机器可读存储介质中， 其中当程序代码被装入机器例如计算机中并由机器执行时，机器成为用于实践本发明的装置。在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备通常包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。一个或多个程序可例如通过使用应用编程接口(API)、可重复使用的控制器等来实现或利用结合本发明描述的过程。这样的程序可优选地以高级程序或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，如果期望的话，程序可以用汇编语言或机器语言实现。在任何情况下，语言可为编译语言或解释语言，以及与硬件实现结合。我们现在将描述本发明的例证性实施方式。首先，我们提供问题的详细的概述以及然后提供我们的解决方案的更多详细的描述。无线系统遍及世界的许多区域。我们的现代生活的每个方面被无线技术明显地影响。不论它是移动电话的“任何时间、任何地点”方便性还是由卫星电视提供的娱乐，无线技术都很大地影响现代社会的生产力及福利。最近，大多数现代社会的重要基础设施变得依赖于卫星导航系统。卫星导航系统被用于确定重要资产的去向，帮助飞行器导航——包括从机场起飞和着陆，以及为我们的电信基础设施提供定时信息。现代社会对无线系统的大的依赖造成对无线系统的易破坏性。无线设备对由于无意的或有意的人为干扰和干扰产生的破坏是相对无保护的。能够部署在广阔区域上的检测、分类和定位无线信号的系统对于监控为对临界无线信号的干扰监控空气波将是有用的。另外地，这样的系统可被用作为了许多其它目的而包括无线服务质量的优化的工具。系统可使用许多公知的基于网络的地理定位技术的任一个来估计所关注的发射器的位置。此外，这样的系统可通过测量作为频率和时间的函数的RF功率来确定RF信道的有效利用。由于即将转换到空中下载(OTA)TV的数字TV格式，这种能力也可允许确定未许可的“白空间”发射机可被定位在哪里以及在没有干扰数字OTATV服务的情况下它们可发射多少功率。广域传感器网络(WASN)可以是具有在宽频带和大的地理区域上检测和定位对临界无线信号的人为干扰和干扰的能力的被动接收系统。示例性WASN在图1中示出。WASN 包括能够具有宽的瞬时带宽的软件定义无线电装置(SDR) 102的网络、系统控制器/中央处理器105以及使系统控制器/中央处理器105与SDR 102互连的回程通信网络103。另外， 数据库106可为系统的组件并连接到控制器/中央处理器105以及一个或多个用户接口终端107。WASN可利用用于存储被允许的发射机特征以及用于给各种活动的结果存档的数据库106。数据库106也可被用于具有多层地理、地形、无线电建模以及地名信息的地图存储
系统控制器/中央处理器105也可具有到外部通信网络109例如互联网的接口， 以及到提供粗略的时间信息的NTP时间服务器108的连接。通常，SDR 102可为时间和频率同步的以允许各种地理定位技术定位无线信号。WASN可包括可变数量的SDR。时间和位置复用WASN可包括单个SDR，该单个SDR 在待监控的地理区域上以连续的方式从一个位置移动到另一位置。该配置代表适合于在长时间段内发射的物理上固定的发射机的检测、分类以及位置确定的最小成本配置。WASN 也可包括大量的固定SDR，其分布在待监控的地理区域上，类似于无线蜂窝系统的基站的网络。该配置更适合于仅在短时间段内传输的瞬态信号的检测、分类和定位。WASN的基本组件为包括它的SDR。示例性SDR的方框图在图2和图3中被示出。 SDR的主要优点是在接口上通过对其可编程逻辑重新编程来改变其配置的能力。SDR可包括一个或多个多信道RF到中频(IF)级、开关矩阵、一组模数(A/D)转换器、可编程逻辑、可编程数字信号处理器、控制处理器、存储器、同步单元以及通信接口。多信道RF到IF级用以获取通过它们连接的天线接收的RF信号的波段，以及过滤信号以限制它们的带宽，放大信号，并将信号转换到IF。SDR可包括提供频率相干性的单个多信道RF到IF级的所有信道的公共局部振荡器。多个多信道RF到IF级可使用不同的局部振荡器，但共同的时间和频率基准可由时间和频率同步单元提供。开关矩阵用于从大量多信道RF到IF级选择特定的信道，并将信道提供到A/D。A/D以指定的采样率将多信道的模拟信号转换到数字格式。一旦转换到数字格式，信号就可通过可编程逻辑级来操作。可编程逻辑的主要特征是在接口上对逻辑重新编程以改变其能力的能力。可编程逻辑的典型的操作是I和Q检测、还有带通滤波以及采样率的骤减、特定信号检测以及存储器存储。可编程数字信号处理 (DSP)级可包括若干可编程数字信号处理器，其可从可编程逻辑级进一步处理信号。由DSP 执行的信号处理的例子是检测、解调、均衡以及定位处理。控制处理器可控制和协调SDR的所有资源。通信接口提供在SDR外部的接口以允许通过系统控制器/中央处理器和数据的传送对SDR进行控制。WASN可在SDR之间提供时间和频率同步。SDR的同步允许信号和事件的非常精确的时间标记以及实现各种地理定位能力的能力。用于使两个或多个几何分开的站点时间和频率同步的典型的技术是通过GPS定时接收机。当在WASN中的每个GPS定时接收机可从四个或更多GPS卫星接收信号时，GPS定时接收机可提供非常好的时间和频率同步性能。 GPS信号被设计成在近似130daii的功率电平处照亮地球。该功率电平非常低并可通过周围的事物和环境被进一步衰减。因此，存在许多环境，其中充足数量的GPS卫星信号不能被接收，以及因此，在WASN中的一个或多个SDR可能与其它SDR不是时间和频率同步的。这种情况可通过多个信号和技术的使用来避免以提供时间和频率同步。图4说明了利用不同技术的SDR的时间和频率同步单元。每个定时接收机从其各自的信号提供非常准确的时间时钟。在该实例中，信号是提供每秒急速上升沿的周期性波形。时间和频率同步单元的处理器接收这些IPPS信号，明智地组合它们，或简单地选择一个(如果仅有一个是可用的)，以及然后对信号训练基准振荡器。信号控制器/中央处理器可控制WASN的资源，监控每个资源的状况和状态，以及使用由SDR提供的信息确定信号的位置。系统控制器/中央处理器可命令SDR调谐到频率和频段以及在这些频率和频段处何时收集数据和收集数据多长时间。另外地，系统控制器 /中央处理器可命令SDR执行特定的功能，例如信号检测、信号表征以及信号分类。系统控制器/中央处理器也可确定将被存储在中央数据库的数据。干扰检测同步广域传感器网络(WASN)可提供监控在广阔的区域上的干扰的临界频道、检测何时干扰发生、表征干扰以及定位干扰源的能力。GPS频道为临界频率的实例。来自GPS 卫星的信号被用于大量临界应用，这些应用从同步电信网络到为国家空中交通系统提供导航，包括商用飞机的自动着陆和起飞。因此GPS信号对监控和确保它们没有被无意的或有意的干扰损害是重要的。WASN可提供检测和定位在时间上连续的和在本质上瞬变的这样的干扰的能力。干扰检测和定位可开始于信号或关注的信号的先验知识。先验知识可包括信号占据的频道以及其它特征，例如它的频谱特征(例如，谱密度函数)。用于监控对干扰的临界频率频道、检测与WASN的干扰以及定位干扰的示例性过程如下 同时为一组SDR在所关注的带宽上在预先确定的持续时间内捕获和存储时域数据 通过在SDR的可编程逻辑中实现的数字下变频器传递所捕获的数据以进行I/Q 检测、频带限制、提高位分辨率、以及骤减，即，减少时域数据的采样率。 将因而生成的数据分成相等的时间块 将每个时间块转换成复频域 确定每个频率窗口的功率统计 应用合法信号的频谱屏蔽 通过识别功率明显地偏离频率屏蔽的频率窗口来识别干扰 如果信号拥有充足的带宽则利用TDOA来定位干扰，如果信号没有拥有充足的带宽并且AoA天线阵列在所需的SDR处是可用的则利用AoA或利用PDOA来定位干扰 在数据库中为将来的检索存储结果以上过程可以在整个WASN中以持续的方式或在要求时实现以监控对干扰的临界频率，以及如果干扰存在就定位和表征干扰。信号检测WASN可被用于在其被部署的广阔区域上检测、表征和定位信号。该能力允许在 SDR的频率范围上对所有信号进行测量和编目。WASN可对合法信号进行测量和编目以确保它们的特征在所需要的规范内。合法信号的数据库可与WASN的结果比较以识别潜在的非法信号，例如，没有授权的FM无线电站和视频信号。WASN的信号检测能力可提供地图，其中未经许可的“白空间”发射机可被定位以及用户可发射的发射功率将不会干扰合法的数字 TV信号。示例性信号检测过程如下 同时为一组SDR在所关注的带宽上在预先确定的持续时间内捕获和存储时域数据 通过在SDR的可编程逻辑中实现的数字下变频器传递所捕获的数据以进行I/Q 检测、频带限制、提高位分辨率、以及骤减，即，减少时域数据的采样率。
将因而生成的数据分成相等的时间块 将每个时间块转换成复频域 确定每个频率窗口的功率统计 识别具有在本底噪声处的功率的频率窗口 表征在本底噪声之上的频率窗口内的信号 如果信号拥有充足的带宽则利用TDOA来定位所检测的信号，如果信号没有拥有充足的带宽并且AoA天线阵列在所需的SDR处是可用的则利用AoA或利用PDOA来定位所检测的信号 在数据库中为将来的检索存储结果信号分类WASN可允许比以前可用的更高级别的信号分类，因为WASN包括分散在广阔的地理区域周围的时间和频率同步传感器的网络。这可提供确定信号起源的位置的能力。另外地，一旦位置被确定，环境的容易可用的传播模型就可被利用以提供估计由信号发射的绝对功率的能力。因此，WASN可提供在它被部署的地理区域上对大多数或所有信号分类的能力。信号特征可包括 中心频率 带宽 调制类型 符号率(如果数字地调制) 二维位置(纬度和经度) 绝对功率图1示意性地描述了 WASN的主要功能节点。地理上分布的接收机网络101被示出。具有代表性天线的三个或更多接收机102的每个经由有线的或无线的数据回程网络 103连接到控制器105。控制器105是具有定制软件的通用计算机处理服务器，以执行任务分配、日程安排、信号检测、信号表征和位置估计。控制器105由数据库系统106服务，该数据库系统允许校准数据、历史定位数据、地理数据以及传播模型被使用在位置估计处理中。 控制器105也经由数字数据链路(例如，内部数据总线、局域网或广域数据网络)连接到用户接口 107，该用户接口充当与广域传感器网络(WASN)的人机接口。各种操作、管理、供应以及维修操作可经由用户接口 107完成。在该实例中的用户接口 107被实现为运行在客户端处理器平台上的软件应用。NTP 108 (网络时间协议)节点经由基于TCP/IP的数字数据链路将稳定的时间基准提供到控制器105。NTP的操作细节可在RFC 778、RFC 891、RFC 956、RFC 958以及RFC 1305中找到。网络109代表外部网络，例如互联网，其将辅助信息提供到WASN，例如GPS辅助数据或合法发射器的列表。图2说明了在图1中示出的软件定义无线电(SDR)接收机102的更加详细的描述。 如所示，第一天线结构201允许使SDR网络101同步所需的公共系统时间基准的空中确定。 在该实例中的系统时间和频率基准通过内部模拟和数字总线206从定时接收机203分布到可调谐宽带数字接收机204和通信接口 205。第二组天线202服务于可调谐宽带数字接收机204。第二天线结构202可包括用于到达角信号位置确定的专用定向天线。可调谐宽带数字接收机204优选地实现为软件定义无线电装置(SDR)。通信接口 205用于通过回程网络103将位置相关信息和定时信息路由并桥接到控制器105。图3示意性地描述了多频段可调谐多信道宽带软件定义无线电装置(SDR)的功能级。天线结构302允许多个接收天线被用于单个SDR以及多个时间和频率同步源。天线被连接到RF级301，在该级，放大、滤波以及转换到所关注的带宽的中频(IF)被执行。多个 RF到IF级301被用于支持所关注的频段的接收，因此克服在非常宽的带宽被需要时出现的在放大器和滤波器中固有的限制。各种RF到IF级301馈送模拟开关矩阵303，允许SDR选择待观察的频段。多信道输出被传送到模数转换器(A/D) 304，在该转换器中，频段限制的信号的多个信道被转换为
数字表示。图4提供分集定时接收机400以及服务于SDR作为时间和频率基准的相关天线结构的更详细的视图。在定时接收机400中，第一定时接收机401和第二定时接收机402被使用。双定时接收机401、402允许在一个接收机被阻碍的情况下确定时钟和频率基准。双定时接收机401、402布置也允许在一个接收机被暂时阻碍的情况下增加延期(holdover)。第一定时接收机401经由数字数据链路405和模拟定时链路407连接到中央处理器，允许操作消息发送和定时相关的消息在接收机和处理器之间传送，以及允许模拟定时信号从第一定时接收机401传送到处理器。第二定时接收机402经由数字数据链路406和模拟定时链路408连接到中央处理器，允许操作消息发送和定时相关的消息在接收机和处理器之间传送，以及允许模拟定时信号从第一个第二定时接收机403传送到处理器。处理器403经由数据反馈控制链路409和模拟定时链路410连接到基准振荡器 404，允许振荡器的频率的精确控制，以及允许模拟定时信号从基准振荡器404传送到处理
ο处理器403可为任一定时接收机训练基准振荡器404以为SDR提供时间和频率基准，取决于哪个定时接收机具有对它们的信号的更好的接收。SDR经由模拟定时信号411提供时间和频率基准，经由数字链路412和模拟频率基准413提供定时消息发送。用户接口 WASN可提供在广阔区域上在多维中测量和表征无线信号的能力。这些维的几个为 时间 频率 功率 位置WASN的用户接口可提供其资源的用户控制以及其结果的显示。以上四维数据可以按两种形式显示。第一种在图5中被示为对于如由时间滑块所示的特定时间以及由频率和带宽滑块所示的特定频率和带宽，在适当位置上在纬度和经度的范围上的功率的等值线图表。另一形式为时间和频率相对于功率的3-D图，2D位置通过如图6中示出的在纬度和经度范围上放置光标来限定。图5描述了具有WASN的用户接口的实例。所示的为显示示例性活动的用户接口的示例性屏幕截图501。3-D地图501显示发射器经由纬度503轴和经度502轴的位置，如在所检查的带宽上由定位处理器和所计算的绝对辐射功率503所确定的。所检查的带宽506 在条显示器505上被示出。所检查的带宽的中心频率508在频率条显示器507上被描绘。 频谱检查的时间可在时间条509上被选择。在该实例中的用户接口 500提供输入和输出并使用WASN的数据库设施来随着时间的过去存储信号和位置数据。每个条显示器允许用户使用鼠标驱动的即指即点接口来为可调节带宽、中心频率和时间跨度确定信号功率和位置。图6说明了另外的图形用户接口实例，在其中功率602、时间603，以及频率604的 3维图601与在此示出的地理图如2维街道图一起使用。位置确定可包括高度或海拔。使用持久的数据库来存储信号和位置信息，用户接口可用于示出实时活动数据以及过去的定位和信号数据。应用应用可存在于系统控制器/中央处理器上并控制WASN执行若干操作的能力。WASN 应用可包括干扰检测和定位干扰检测和定位应用利用WASN监控用户定义的临界频段、信道和频率以检测将被定义为“干扰”的未授权信号的存在的能力。授权信号的先验特征被利用以帮助检测干扰。一旦被检测到，干扰的位置就被确定。干扰检测和定位活动的结果被存储到数据库和 /或被显示在用户接口上。信号测量信号测量应用利用WASN在WASN被部署的区域上确定所有信号的特征和位置的信号检测能力。信号测量活动的结果被存储在数据库和/或被显示在用户接口上。未授权的发射机检测和定位未授权的发射机应用比较信号测量活动的输出与授权信号的列表以识别潜在的非法发射机。欺骗检测欺骗信号是试图伪装为有效信号以便迷惑或欺骗一个或多个用户的信号。例如， 欺骗全球导航卫星系统(GNSS)信号将试图欺骗GNSS接收机，以使接收机确定它在它并不在的位置上。WASN通过获取和表征欺骗信号来检测和定位欺骗信号。欺骗信号的特征与合法信号的特征比较，且当存在明显的偏差时WASN记下。使用欺骗GNSS信号的实例，该信号的绝对功率电平可被确定，且如果它比合法的GNSS信号大得多，则信号被识别为欺骗信号。识别欺骗GNSS信号的另一方法是确定使用当前是不可用的(例如，在地平线上)的卫星来识别所接收的信号。GNSS系统的当前的实例是美国导航星(NavStar)全球定位系统 (GPS)。频谱利用频谱利用应用在相当大的时间长度上监控来自所检测的信号的传输以确定RF能量正被传输的时间百分比，该时间百分比提供占有率度量。另外地，RF能量被传输的时间百分比量化该特定的发射机提供的地理覆盖范围。频谱利用活动的结果被存储在用于存档的数据库和/或被显示在用户接口上。未许可的“白空间”发射机功率和放置未许可的“白空间”应用利用WASN信号检测能力以识别和定位数字TV发射机以及估计发射机发射的功率。使用该信息，WASN确定“白空间”发射机可发射的功率电平，而不干扰在WASN的地理区域上的经授权和许可的数字TV发射机。例证件实例-GNSS干扰发射机检测和定位在该例证性实例中，具有定位测量单元(LMU)网络的所部署的无线定位系统 (WLS)被使用，该定位测量单元网络具有宽带软件接收机的地理上分布的网络。此外，全球导航卫星系统(GNSS)被描述为美国导航星全球定位系统(GPS)。其它GNSS系统(feilileo、 GLONASS, Compass等)或来自多个GNSS系统的卫星的组合可与GPS系统一起使用或代替 GPS系统来使用。当前的LMU网络配备有用于上行链路和下行链路定位的不同的宽带接收机以及用于接收公共时钟基准的GPS接收机。LMU网络本身相对地保护低功率GPS干扰发射机并理想地定位成检测和定位干扰发射机。LMUGPS接收机通常安装有最小的附近障碍物以及理想地在附近的结构上的高度处。GPS宽带CDMA信号是微弱的并在地球两极轨道中从太空交通工具发射。在户外的 GPS接收机天线处，GPS信号强度范围从130到160dbm或大约1 X 10_16瓦。给定所使用的波长，从地面和周围结构的反射甚至进一步衰减。每单位带宽的信号功率与噪声功率的比率确定跟踪和使用每个卫星的能力。因此，GPS干扰发射机(甚至无意的干扰发射机)一般发射宽频段白/灰噪声以增加局部本底噪声，以及因此破坏任何局部GPS接收机。为了定位干扰发射机，问题是首先检测干扰发射机，以及其次定位干扰发射机。如在图7中所示的，无线通信系统701包括分布成提供在地理服务区上的覆盖的小区。用于通信网络的无线电设备被容纳在与SDR接收机协同定位的小区站点704中，给 SDR网络提供地理分布和共享的设施及天线安装。GNSS系统(在该实例中为GPS系统)与附随的无线电广播在705中示出。 GPS干扰发射机702发射在区域703上传播的干扰无线电信号，该信号由发射功率和地面杂乱回波确定。传播模式703也可由定向发射天线成形。使用已知方法，TruePosition的接收机子系统可检测干扰的存在并警告外部方。 这样的干扰可被限制到单个LMU或一组LMU。已知的非军用GNSS干扰发射机具有从10米到10公里的范围，但可能是相对低功率的便携式设备。为了检测有意的或无意的GNSS干扰发射机的源，LMU可在可视GPS卫星的完整周期上保持基线信噪比(S·)。当SNR的阈值被越过时，干扰发射机定位事件可开始。对于小功率和/或低功率的GNSS干扰发射机，GNSS干扰发射机的位置可使用技术例如基于到达时间(TOA)或到达功率(POA)的测距或根据发射功率、RF环境以及信号持续时间的TDOA或AOA来确定。当前的LMU GPS接收机天线的修改或通过宽带SDR的GPS 接收机的替换可被用于实现GPS干扰发射机接收机。对于大规模GNSS干扰事件，受影响的 LMU可被绘制并且LMU覆盖区域的重力中心可被确定为干扰发射机位置。可根据基于初步 TOA或POA的定位对TDOA和/或AOA位置确定选择LMU。LMU还可基于所使用的定位技术和干扰信号的功率和带宽来选择以提供干扰发射机的更准确的定位。如果LMU被定位在干扰发射机附近并丢失其GPS信号，LMU仍然可潜在地用于收集干扰发射机发射的基准信号，即使LMU不能用作合作者。为了粗略定时对来自网络的定时或消息发送使用下行链路信标监控，基准信号可被收集、压缩并分配到具有好的定时基准的合作的LMU。对于一般呼叫位置确定，使用没有准确定时的LMU的用于检测和解调基准信号的技术仍然可被使用。这样的LMU将不被用作合作者，因为它的定时对于定位处理不够准确。 然而，通过下行链路监控和/或网络定时，LMU可用于干扰发射机发射的基准信号的检测和解调。在定位GNSS干扰源的情况下，TDOA或AOA定位可被执行。假设GNSS干扰信号是一种改变和一直存在的噪声源，LMU或类似的设备可按特定的时间间隔收集信号的样本。数据可被压缩并发送到合作的LMU以执行关联并确定位置。在系统定位干扰源(其为干净的音调或一系列音调且不随时间改变)的情况下， 来自在所有合作的LMU处的其基线SNR的GPS信号的SNR的改变可被用于基于在每个受影响的LMU站点处的SNR的功率电平影响来计算位置，类似于计算TDOA位置的过程。代替到达时间差，干扰信号的功率梯度(Ρ0Α或PD0A)可被使用。例证件实例-GNSS欺骗设备检测和定位在另一例证性实例中，具有协同定位的宽带和GPS接收机的地理上分布的LMU网络可被用于依照本公开定位GNSS欺骗设备。GNSS欺骗大致地涉及模仿一般在较高功率处的GNSS卫星发射的发射机，该较高的功率然后由在接收机的海拔处的太空交通工具传递。在一些情况下，太空交通工具不在接收机的视野(例如，在地平线上)内的识别信息可被用于模仿太空交通工具用于欺骗。当欺骗设备模仿GNSS卫星发射时，分布式接收机网络允许通过增加欺骗信号的信号功率来检测欺骗发射机。在太空交通工具不在接收机的视野内的识别信息被用于模仿太空交通工具的情况下，可检测到由于轨道力学，卫星的添加没有被预测为可用的。在这两种情况下，宽带欺骗信号可被用于经由PD0A、Τ0Α, TDOA、AoA或混合技术来确定欺骗发射机的位置。例证性实例-IMSI捕捉器检测如在本文通过引用并入的共同转让的美国专利申请号11/948M4 "Autonomous Configuration of a Wireless Location System” 中描述的，LMU 网络的宽带下行链路接收机可被用于经由基站信标发射来检测、识别并定位GSM、CDMA、CDMA-2000以及UMTS无线通信系统。在自主配置应用中，新的基站可被确定以及可改变为基站识别和频率分配。恶意基站收发信台(BTS)(也称为IMSI捕捉器)在欧洲专利EP1051053 "Method for identifying a mobile phone user or for eavesdropping on outgoing calls"以及在美国专利申请号 11/996230 "Acquiring Identity Parameters by Emulating Base Stations"中被描述。如所描述的，恶意BTS通过发射属于已经存在的基站的信标来冒充无线网络并模仿属于局部无线通信网络的基站。使用地理上分布的接收机的LMU网络的检测、识别和定位能力以及服务移动定位中心(SMLC)作为控制器，复制的模拟基站信标可被检测到、识别和定位。图8说明了根据本公开的基于分布式网络的IMSI捕捉器恶意BTS定位器的实例。 低功率IMSI捕捉器802收集关于局部信标807、808、809的信息，包括功率、标识以及邻居列表。IMSI捕捉器802然后广播它自己的在地理区域803上传播的模拟信标。目标移动/ 用户装备801执行对IMSI捕捉器的仿真网络的位置更新。在该实例中的SDR接收机在接近的小区804、邻近的小区805以及最近的小区806 中被协同定位。在过去已经被检测到、识别出、定位并存储接近的小区804、邻近的小区805 以及最近的小区806后，SDR接收机可检测模拟信标803并识别恶意BTS。SDR网络被调谐以定位恶意BTS，且关于恶意BTS的信息被传递到用户接口用于分析和行动。在图9a中，WASN的示例性使用被描述。在该实例中，传感器接收机901、902、903 被分布在由无线通信或广播系统服务的地理区域上。在不同的时间，干扰信号904、905、906 被检测和定位。图9b描述了因而生成的用户接口显示。在地图显示器907上，干扰信号 904,905,906的源在地理上被显示为908、909、910。干扰的时间和持续时间被显示在时间条显示器911上，干扰事件904、905、906被图解地显示为912、913、914。频谱条915对事件 904显示功率在频率上的分布。罗盘916灰掉，表明没有方向对于事件904是可用的。速度指示器917指示零的速度，其与罗盘图一起指示事件904在时间持续时间912上是静止的。D.结论以上提到的方面的任何一个都可在方法、系统、计算机可读介质或任何类型的产品中实现。在本公开中始终使用的术语“电路”可包括专用硬件组件。在同一或其它实施方式中，电路可包括配置成通过固件或开关执行功能的微处理器。在同一或其它示例性实施方式中，电路可包括一个或多个通用处理单元和/或多核处理单元等，其可在体现可操作来执行功能的逻辑的软件指令被载入存储器例如RAM和/或虚拟存储器中时被配置。在电路包括硬件和软件的组合的示例性实施方式中，实现者可写体现逻辑的源代码，以及源代码可被编译为可被通用处理单元处理的机器可读代码。图1描述了关于本发明的方面配置的计算系统的实例。计算系统可包括计算机20 或类似物，包括处理单元21、系统存储器22以及系统总线23，系统总线23将各种系统组件——包括系统存储器——稱合到处理单元21。系统总线23可以是几种类型的总线结构的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、以及使用各种总线体系结构的任一种的局部总线。系统存储器包括只读存储器(ROM) M和随机存取存储器(RAM) 25。基本输入/输出系统^(BIOS)存储在ROM 24中，基本输入/输出系统沈包括例如在启动期间帮助在计算机20内的元件之间传输信息的基本例程。计算机20还可包括硬盘驱动器27，其用于从没有示出的硬盘读取或写到硬盘；磁盘驱动器观，其用于从可移动磁盘四读取或写到可移动磁盘；以及光盘驱动器30，其用于从可移动光盘31读取或写到可移动光盘，例如 CD ROM或其它光学介质。在一些示例性实施方式中，体现本发明的方面的计算机可执行指令可被存储在ROM 24、硬盘(没有示出)、RAM 25、可移动磁盘四、光盘31和/或处理单元 21的缓存器中。硬盘驱动器27、磁盘驱动器观以及光盘驱动器30分别通过硬盘驱动接口 32、磁盘驱动接口 33以及光盘驱动接口 34被连接到系统总线23。驱动器和它们相关的计算机可读介质提供计算机可读指令、数据结构、程序模块以及用于计算机20的其它数据的非易失存储。虽然在此描述的环境使用硬盘、可移动磁盘四和可移动光盘31，本领域技术人员应理解，可存储计算机可访问的数据的其它类型的计算机可读介质也可在操作环境中被使用，计算机可读介质例如是盒式磁带、闪存卡、数字视频光盘、伯努利暗盒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)以及类似物。若干程序模块可被存储在硬盘、磁盘四、光盘31、R0M对或肌11 25中，包括操作系统35，一个或多个应用程序36、其它程序模块37和程序数据38。用户可通过输入设备例如键盘40和指示设备42将命令和信息输入到计算机20中。其它输入设备(没有示出)可包括麦克风、操纵杆、游戏垫、卫星碟、扫描仪或类似物。这些和其它输入设备通常通过耦合到系统总线的串行端口接口 46连接到处理单元21，但可通过其它接口例如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)被连接。显示器47或其它类型的显示设备也可经由接口例如视频适配器48连接到系统总线23。除显示器47之外，计算机一般包括其它外围输出设备 (没有示出)，例如扬声器和打印机。图1的系统也包括主机适配器55、小型计算机系统接口 (SCSI)总线56以及连接到SCSI总线56的外部存储设备62。计算机20可使用到一个或多个远程计算机例如远程计算机49的逻辑连接来在联网环境中操作。远程计算机49可为另一计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它公共网络节点、虚拟机，并一般可包括以上描述的涉及计算机20的许多或所有元件，虽然只有存储器存储设备50在图1中被示出。在图1中描述的逻辑连接可包括局域网(LAN) 51 和广域网(WAN) 52。这样的联网环境在办公室、企业宽计算机网络、公司内部网以及互联网中是普通的。当在LAN联网环境中使用时，计算机20可通过网络接口或适配器53连接到LAN 51。当在WAN联网环境中使用时，计算机20可一般包括调制解调器M或用于在广域网52 例如互联网上建立通信的其它装置。可以是内部的或外部的调制解调器M可经由串行端口接口 46连接到系统总线23。在联网环境中，关于计算机20描述的程序模块或其部分可被存储在远程存储器存储设备中。应认识到，所示出的网络连接是实例，以及在计算机之间建立通信链路的其它装置可被使用。此外，虽然设想本发明的很多实施方式特别地适合于计算机系统，但在该文件中没有任何内容旨在将本公开限制到这样的实施方式。上文的详细的描述通过实例和/或操作图阐述了各种系统和/或过程的实施方式。在包含一个或多个功能和/或操作的这样的方框图和/或实例的范围内，本领域技术人员应理解，在这样的方框图或实例内的每个功能和/或操作可通过各种硬件、软件、固件或实质上其任何组合来单独地和/或共同地实现。虽然在此描述的本发明的特定方面和实施方式被示出和描述，对本领域技术人员应明显，基于在此的教导，可进行改变和修改，因此，所附的权利要求将在其范围内包含如在此描述的本发明的真实精神和范围内的所有这样的改变和修改。
权利要求
1.一种用于在广域无线通信网络中检测、分类和定位射频(RF)发射器的方法，所述广域无线通信网络包括一个或多个软件定义无线电装置，所述方法包括保持RF信号信息的历史数据库，所述RF信号信息代表由所述一个或多个软件定义无线电装置在预先确定的带宽上、在预先确定的持续时间内、在所述广域无线通信网络中的多个位置上接收的RF信号； 检测干扰RF信号的存在； 表征所述干扰RF信号的接收功率； 确定所述干扰RF信号的带宽；以及通过基于网络的无线定位技术来定位所述干扰RF信号的源。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于网络的无线定位技术为到达时间差 (TDOA)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于网络的无线定位技术为TDOA和到达角 (AoA)的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述网络包括单软件定义无线电装置，所述方法还包括在待监控的地理区域上以连续的方式将所述软件定义无线电装置移动到多个位置。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括在软件定义无线电装置之间使时间和频率同步。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述同步使用GPS定时接收机执行。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述表征包括通过使用局部环境的传播模型来估计由所述干扰RF信号所发射的绝对功率。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述软件定义无线电装置在功率上被校准以测量所接收的时域RF数据的绝对功率。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述定位包括通过根据所述一个或多个软件定义无线电装置的接收天线和RF传播模型的特征确定干扰源的功率并确定位置来估计所述源的辐射功率。
10.一种用于检测、分类和定位射频(RF)的方法，包括接收对应于待监控的信号的时域RF数据，所述RF数据代表在预先确定的持续时间期间和预先确定的带宽上的所述信号；使所接收的时域RF数据与跨越所述预先确定的持续时间的多个相等的时间间隔相关；将与所述相等的时间间隔相关的所述时域RF数据转换成对应于多个频率窗口的频域数据；确定所述多个频率窗口中的每个频率窗口的至少一个功率特征和至少一个所述待监控的信号的至少一个功率特征；对于所述多个频率窗口中的每个频率窗口，当该频率窗口的所述至少一个功率特征实质上不同于所述待监控的信号的所述至少一个功率特征时，确定干扰源存在；以及使用地理位置确定算法来定位所述干扰源。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括接收所述待监控的信号的信息，其中所述信息包括被所述至少一个信号占据的至少一个信道和谱密度函数。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括通过数字下变频器传递所述时域RF数据以执行I/Q检测、频带限制、增加位分辨率并减小所述时域RF数据的采样率。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述数字下变频器在所述软件定义无线电装置的可编程逻辑中实现。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述定位使用到达时间(Τ0Α)、到达时间差 (TDOA)、到达角(AoA)、到达功率(POA)、到达功率差(PDOA)以及到达频率差(FDOA)技术中的至少一个来执行。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法在连续的基础上被执行。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法在接收到开始搜索干扰的指示时执行。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述定位还包括使用多种地理定位技术的附加概率来提供最佳位置估计。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括通过测量作为频率和时间的函数的RF功率来确定RF信道的有效利用。
19.根据权利要求10所述的方法，其中所述网络包括单软件定义无线电装置，所述方法还包括在待监控的地理区域上以连续的方式将所述软件定义无线电装置移动到多个位置。
20.根据权利要求10所述的方法，还包括在软件定义无线电装置之间使时间和频率同止少ο
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述同步使用GPS定时接收机执行。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述同步使用多个信号和同步技术来执行。
23.根据权利要求10所述的方法，还包括通过使用局部环境的传播模型来估计所述干扰源所发射的绝对功率。
24.根据权利要求10所述的方法，其中所述定位还包括使用到达频率差(FDOA)技术来确定所述干扰源的速率和航向。
25.根据权利要求10所述的方法，其中所述软件定义无线电装置在功率上被校准以测量所接收的时域RF数据的绝对功率。
26.根据权利要求10所述的方法，还包括给代表所定位的干扰源的数据打上时间戳以及在数据库中存储打上时间戳的数据。
27.根据权利要求23所述的方法，其中所述定位包括通过根据所述一个或多个软件定义无线电装置的接收天线和RF传播模型的特征确定所述源的功率并确定位置来估计所述干扰源的辐射功率。
28.根据权利要求10所述的方法，还包括当未授权信号被检测到和被定位时生成警生
29.根据权利要求10所述的方法，还包括根据在预先确定的时间段期间所述至少一个信号被传输的时间百分比来确定在预先确定的地理区域上的占有百分比度量。
30.根据权利要求10所述的方法，其中所述干扰源为欺骗信号。
31.根据权利要求30所述的方法，其中至少一个所述待监控的信号为全球导航卫星系统(GNSQ信号。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述确定至少一个功率特征包括确定绝对功率电平，以及所述确定干扰源存在包括确定所述绝对功率电平超过所述待监控的信号的绝对功率电平。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述确定干扰源存在包括确定与所述至少一个功率特征相关的卫星在地平线之上。
34.一种用于在广域无线通信网络中检测、分类和定位射频(RF)信号的方法，所述广域无线通信网络包括一个或多个软件定义无线电装置，所述方法包括接收对应于待监控的信号的时域RF数据，所述RF数据代表在预先确定的持续时间期间和预先确定的带宽上的所述信号；使所接收的时域RF数据与跨越所述预先确定的持续时间的多个相等的时间间隔相关；将与所述相等的时间间隔相关的时域RF数据转换成对应于多个频率窗口的频域数据；确定所述多个频率窗口中的每个频率窗口的至少一个功率特征以及至少一个所述待监控的信号的至少一个功率特征；识别具有在本底噪声之上的至少一个功率特征的频率窗口；对于具有在所述本底噪声之上的至少一个功率特征的每个所识别的频率窗口，表征在该频率窗口中的信号；以及使用地理位置确定算法来定位所表征的信号。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括接收所述待监控的信号的信息，其中所述信息包括被所述至少一个信号占据的至少一个信道和谱密度函数。
36.根据权利要求34所述的方法，还包括通过数字下变频器传递所述时域RF数据以执行I/Q检测、频带限制、增加位分辨率并减小所述时域RF数据的采样率。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述数字下变频器在所述软件定义无线电装置的可编程逻辑中实现。
38.根据权利要求34所述的方法，其中所述定位使用到达时间(Τ0Α)、到达时间差 (TDOA)、到达角(AoA)、到达功率(POA)、到达功率差(PDOA)以及到达频率差(FDOA)技术中的至少一个来执行。
39.根据权利要求34所述的方法，其中所述方法在连续的基础上被执行。
40.根据权利要求34所述的方法，其中所述方法在接收到开始搜索信号的指示时执行。
41.根据权利要求34所述的方法，其中所述定位还包括使用多种地理定位技术的附加概率来提供最佳位置估计。
42.根据权利要求34所述的方法，还包括通过测量作为频率和时间的函数的RF功率来确定RF信道的有效利用。
43.根据权利要求34所述的方法，还包括确定未许可的白空间发射机的位置和所述白空间发射机能够在不干扰数字空中电视服务的情况下发射的最大功率。
44.根据权利要求34所述的方法，其中所述网络包括单软件定义无线电装置，所述方法还包括在待监控的地理区域上以连续的方式将所述软件定义无线电装置移动到多个位置。
45.根据权利要求34所述的方法，还包括在软件定义无线电装置之间使时间和频率同步。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述同步使用GPS定时接收机执行。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述同步使用多个信号和同步技术来执行。
48.根据权利要求34所述的方法，还包括通过使用局部环境的传播模型来估计所述干扰源所发射的绝对功率。
49.根据权利要求34所述的方法，其中所述信息包括合法信号的目录。
50.根据权利要求49所述的方法，还包括比较所表征的信号与所述合法信号以识别非法信号。
51.根据权利要求34所述的方法，其中所述软件定义无线电装置在功率上被校准以测量所接收的时域RF数据的绝对功率。
52.根据权利要求34所述的方法，还包括给代表所表征的信号的数据打上时间戳以及在数据库中存储打上时间戳的数据。
53.根据权利要求48所述的方法，其中所述定位包括通过根据所述一个或多个软件定义无线电装置的接收天线和RF传播模型的特征确定所述源的功率并确定位置来估计所述干扰源的辐射功率。
54.根据权利要求50所述的方法，还包括当非法信号被识别出时生成警告。
55.根据权利要求34所述的方法，还包括根据在预先确定的时间段期间所表征的信号被传输的时间百分比来确定在预先确定的地理区域上的占有百分比度量。
56.一种用于在广域无线通信网络中检测、分类和定位射频(RF)发射器的系统，所述系统包括具有宽瞬时带宽和调谐范围的一个或多个软件定义无线电装置、通信地耦合到所述一个或多个软件定义无线电装置的至少一个处理器、以及通信地耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个存储器在其中存储能够配置所述系统来执行以下方法的计算机可读指令接收对应于待监控的信号的时域RF数据，所述RF数据代表在预先确定的持续时间期间和预先确定的带宽上的所述信号；使所接收的时域RF数据与跨越所述预先确定的持续时间的多个相等的时间间隔相关；将与所述相等的时间间隔相关的时域RF数据转换成对应于多个频率窗口的频域数据；确定所述多个频率窗口中的每个频率窗口的至少一个功率特征以及至少一个所述待监控的信号的至少一个功率特征；对于所述多个频率窗口中的每个频率窗口，当该频率窗口的所述至少一个功率特征实质上不同于所述待监控的信号的所述至少一个功率特征时，确定干扰源存在；以及使用地理位置确定算法来定位所述干扰源。
57.根据权利要求56所述的系统，还包括接收所述待监控的信号的信息，其中所述信息包括被所述至少一个信号占据的至少一个信道和谱密度函数。
58.根据权利要求56所述的系统，还包括通过数字下变频器传递所述时域RF数据以执行I/Q检测、频带限制、增加位分辨率并减小所述时域RF数据的采样率。
59.根据权利要求58所述的系统，其中所述数字下变频器在所述软件定义无线电装置的可编程逻辑中实现。
60.根据权利要求56所述的系统，其中所述定位使用到达时间(Τ0Α)、到达时间差 (TDOA)、到达角(AoA)、到达功率(POA)、到达功率差(PDOA)以及到达频率差(FDOA)技术中的至少一个来执行。
61.根据权利要求56所述的系统，其中所述方法在连续的基础上被执行。
62.根据权利要求56所述的系统，其中所述方法在接收到开始搜索干扰的指示时执行。
63.根据权利要求56所述的系统，其中所述定位还包括使用多种定位技术的附加概率来提供最佳位置估计。
64.根据权利要求56所述的系统，还包括通过测量作为频率和时间的函数的RF功率来确定RF信道的有效利用。
65.根据权利要求56所述的系统，其中所述网络包括单软件定义无线电装置，所述方法还包括在待监控的地理区域上以连续的方式将所述软件定义无线电装置移动到多个位置。
66.根据权利要求56所述的系统，还包括在软件定义无线电装置之间使时间和频率同止少ο
67.根据权利要求66所述的系统，其中所述同步使用GPS定时接收机执行。
68.根据权利要求66所述的系统，其中所述同步使用多个信号和同步技术来执行。
69.根据权利要求56所述的系统，还包括通过使用局部环境的传播模型来估计所述干扰源所发射的绝对功率。
70.根据权利要求56所述的系统，所述软件定义无线电装置由中央控制器控制。
71.根据权利要求56所述的系统，其中所述定位还包括使用到达频率差(FDOA)技术来确定所述干扰源的速率和航向。
72.根据权利要求56所述的系统，其中所述软件定义无线电装置在功率上被校准以测量所接收的时域RF数据的绝对功率。
73.根据权利要求56所述的系统，还包括给代表所定位的干扰源的数据打上时间戳以及在数据库中存储打上时间戳的数据。
74.根据权利要求56所述的系统，其中所述定位包括通过根据所述一个或多个软件定义无线电装置的接收天线和RF传播模型的特征确定所述源的功率并确定位置来估计所述干扰源的辐射功率。
75.根据权利要求56所述的系统，还包括当未授权信号被检测到和被定位时生成警生
76.根据权利要求56所述的系统，还包括根据在预先确定的时间段期间所述至少一个信号被传输的时间百分比来确定在预先确定的地理区域上的占有百分比度量。
77.根据权利要求56所述的系统，其中所述干扰源为欺骗信号。
78.根据权利要求77所述的系统，其中至少一个所述待监控的信号为全球导航卫星系统(GNSQ信号。
79.根据权利要求78所述的系统，其中所述确定至少一个功率特征包括确定绝对功率电平，以及所述确定干扰源存在包括确定所述绝对功率电平超过所述待监控的信号的绝对功率电平。
80.根据权利要求78所述的系统，其中所述确定干扰源存在包括确定与所述至少一个功率特征相关的卫星在地平线之上。
81.一种用于在广域无线通信网络中检测、分类和定位射频(RF)信号的系统，所述系统包括具有宽瞬时带宽和调谐范围的一个或多个软件定义无线电装置、通信地耦合到所述一个或多个软件定义无线电装置的至少一个处理器、以及通信地耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个存储器在其中存储能够配置所述系统来执行以下方法的计算机可读指令接收对应于待监控的信号的时域RF数据，所述RF数据代表在预先确定的持续时间期间和预先确定的带宽上的所述信号；使所接收的时域RF数据与跨越所述预先确定的持续时间的多个相等的时间间隔相关；将与所述相等的时间间隔相关的时域RF数据转换成对应于多个频率窗口的频域数据；确定所述多个频率窗口中的每个频率窗口的至少一个功率特征以及至少一个所述待监控的信号的至少一个功率特征；识别具有在本底噪声之上的至少一个功率特征的频率窗口；对于具有在所述本底噪声之上的至少一个功率特征的每个所识别的频率窗口，表征在该频率窗口中的信号；以及使用地理位置确定算法来定位所表征的信号。
82.根据权利要求81所述的系统，还包括接收所述待监控的信号的信息，其中所述信息包括被所述至少一个信号占据的至少一个信道和谱密度函数。
83.根据权利要求81所述的系统，还包括通过数字下变频器传递所述时域RF数据以执行I/Q检测、频带限制、增加位分辨率并减小所述时域RF数据的采样率。
84.根据权利要求83所述的系统，其中所述数字下变频器在所述软件定义无线电装置的可编程逻辑中实现。
85.根据权利要求81所述的系统，其中所述定位使用到达时间差(TDOA)技术、到达角 (AoA)技术以及到达功率差(PDOA)技术中的至少一个来执行。
86.根据权利要求81所述的系统，其中所述方法在连续的基础上被执行。
87.根据权利要求81所述的系统，其中所述方法在接收到开始搜索信号的指示时执行。
88.根据权利要求81所述的系统，其中所述定位还包括使用多种地理定位技术的附加概率来提供最佳位置估计。
89.根据权利要求81所述的系统，还包括通过测量作为频率和时间的函数的RF功率来确定RF信道的有效利用。
90.根据权利要求81所述的系统，还包括确定未许可的白空间发射机的位置和所述白空间发射机能够在不干扰数字空中电视服务的情况下发射的最大功率。
91.根据权利要求81所述的系统，其中所述网络包括单软件定义无线电装置，所述方法还包括在待监控的地理区域上以连续的方式将所述软件定义无线电装置移动到多个位置。
92.根据权利要求81所述的系统，还包括在软件定义无线电装置之间使时间和频率同步。
93.根据权利要求83所述的系统，其中所述同步使用GPS定时接收机执行。
94.根据权利要求83所述的系统，其中所述同步使用多个信号和同步技术来执行。
95.根据权利要求81所述的系统，还包括通过使用局部环境的传播模型来估计所述干扰源所发射的绝对功率。
96.根据权利要求81所述的系统，其中所述信息包括合法信号的目录。
97.根据权利要求81所述的系统，还包括比较所表征的信号与所述合法信号以识别非法信号。
98.根据权利要求81所述的系统，其中所述软件定义无线电装置在功率上被校准以测量所接收的时域RF数据的绝对功率。
99.根据权利要求81所述的系统，还包括给代表所表征的信号的数据打上时间戳以及在数据库中存储打上时间戳的数据。
100.根据权利要求95所述的系统，其中所述定位包括通过根据所述一个或多个软件定义无线电装置的接收天线和RF传播模型的特征确定所述源的功率并确定位置来估计所述干扰源的辐射功率。
101.根据权利要求97所述的系统，还包括当非法信号被识别出时生成警告。
102.根据权利要求81所述的系统，还包括根据在预先确定的时间段期间所表征的信号被传输的时间百分比来确定在预先确定的地理区域上的占有百分比度量。
全文摘要
公开了一种广域传感器网络(WASN)，其利用宽带软件定义无线电装置(SDR)监控在宽的频率范围上的RF能量，检测临界频率何时被人为干扰或以其它方式被干扰，以及定位干扰源以使干扰能够被消除。WASN可使用一种或多种地理定位技术。另外，WASN可检测并定位未授权的发射机，以及估计经授权的发射机的发射功率，以确保它们不比经授权的发射机发射更多的功率。
文档编号G01S3/02GK102272617SQ200980153130
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月11日 优先权日2008年12月30日
发明者杰弗里·F·布尔, 马修·L·沃德 申请人:真实定位公司