[发明专利]多节点软件无线电平台的Lora信号监测系统及方法

说明书

一种多节点软件无线电平台的Lora信号监测系统及方法，包括Lora信号监测、数据融合中心两部分；Lora信号监测部分包括多个Lora信号监测节点；Lora信号监测节点包括射频前端处理模块、软件无线电平台硬件处理模块、信号数据处理模块以及监测节点上位机软件模块；数据融合中心部分包括用云服务器模块和用户应用软件模块。本发明利用射频前端对无线信号进行预处理，用能量检测和卷积神经网络调制识别算法对LoRa信号进行识别，并部署多节点监测，将数据上传至数据融合中心做LoRa信号有无的判决以及参数的估计。本发明能对未知频点信息的LoRa信号进行识别与参数估计，提高了LoRa信号检测的概率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域的一种基于多节点软件无线电平台的长距离广域Lora(Long-Range)信号的监测系统及方法。本发明在保证检测性能的条件下，在软件无线电平台上检测识别出Lora信号，并且估计出信号的中心频率、带宽等参数信息，并实施多节点协同检测提高检测概率，从而完成Lora信号的监测。

背景技术

Lora是一种新兴的物联网通信技术，因其传输距离远，工作功耗低等特点被广泛应用在工厂、厂矿、农场等场所，随着其应用领域的不断扩展，相关设备的不断增加，对于loRa信号监测的研究也逐渐增多。在实际监测过程中，由于掌握的信号先验信息不同，需要在一定平台上选择合适算法快速准确的识别出Lora信号，进行参数估计，并且降低虚警概率和提高参数估计的准确度。人们根据Lora芯片具有信道检测功能的特性，利用MCU(微控制单元)驱动Lora芯片对某些频点进行监测。针对简单单一的Lora信号，还可以利用能量检测的方法进行监测，能量检测对硬件平台的处理速度有较高的要求。实际监测过程中，可能面临着复杂的电磁环境，所以对于Lora信号的快速识别与参数估计的难度越来越大，传统的lora信号的频点监测与单节点能量检测的监测系统及方法的应用受到了一定限制。

北京资信物联科技有限公司在其申请的专利文献“LoRa现场信号测试仪、方法及测试系统”(专利申请号201811413030.X，公布号CN109412717A)中公开了一种LoRa现场信号测试系统及方法。该测试系统主要提出利用MCU(微控制单元)驱动LoRa通信模块，MCU(微控制单元)用于控制LoRa通信模块，LoRa通信模块用于根据检测指令接收LoRa信号，根据检测指令接收LoRa信号，获取LoRa信号的当前信号强度，并将当前信号强度通过蓝牙模块发送至移动终端。该测试系统存在的不足之处是：该测试系统是利用MCU(微控制单元)驱动Lora模块进行测试，MCU(微控制单元)处理速度不高，导致不能快速检测Lora信号。该专利申请文献公开的方法的步骤是，首先将LoRa模块设置为接收模式，然后设置LoRa接收模块的中心频率、扩频因子等参数，进而利用LoRa模块对已知频点进行检测。该方法存在的不足之处是：由于该方法采用对已知频点进行检测的方法检测Lora信号，进行LoRa信号测试时必须配置频率等参数信息，导致该方法只能检测已知频点信息的单个定频点上有无LoRa信号，无法检测对某一频段内未知频点信息的LoRa信号。

江西飞尚科技有限公司申请的专利文献“基于Lora无线技术的高支模同步监测装置及检测方法”(专利申请号201610198542.3，公布号CN105741526A)中公开了一种Lora无线技术检测方法。该方法的步骤是，使用现场可编程门阵列FPGA(Field-ProgrammableGate Array)进行对多个Lora模块进行数据通信可逻辑控制，实现并行数据采集和传输的功能，数据汇总到FPGA内部后，FPGA再将并行数据通过高速串行接口发送给微控制器进行处理，微控制器接收到数据后，进行数据解析，判断某个信道信息，该方法存在的不足之处是：由于该方法采用多LoRa模块进行信道检测，导致该方法只能检测已知多频点信息的多个定频点上有无LoRa信号，对未知频点信息的LoRa信号无法实现检测，并且检测概率受监测装置部署位置影响较大，LoRa信号检测概率较低。

发明内容