快部式系统：力护上海国际赛车场无线电秩序
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来源：《上海信息化》 2018年第11期
    上海国际赛车场总是上演着“速度与激情”的大型赛事，在酣畅淋漓的比赛背后，是电波守护者们利用各种监测技术维持着赛场区域洁净的电磁环境。
    世界一级方程式锦标赛在上海已经举办超过10年了，随着无线设备的发展及通信设施的建设，在赛事举办期间，实际申请用频超过500组，干扰、误用、错用频点的情况也时有发生，高密度用频给区域电波秩序管理带来严重挑战，与此同时，如何有效指配如此大量的频率也需要更加扎实的数据支撑，因此，高密度用频区域管理受到无线电管理部门的高度重视。
    上海市无线电监测站的快部式移动网格化无线电监测定位系统（以下简称“快部式系统”）是一套以区域无线电管理为核心，以灵活部署、快速准确监测为特的无线电监测定位系统。快部式系统作为现有固定监测站的有效补充，可快速部署到指定区域，立即展开无线电管理工作，除了充分掌握区域无线电使用情况以外，还可以对指定的辐射源进行定位查，发现并排查无线电频谱干扰，实时提供频谱状态，为区域无线电管理及重大活动保障或高密度用频等多种应用场景提供有效的解决手段。
    快部式系统：内涵架构全解析
    快部式系统是针对特殊应用场景，如城市重大活动和重要区域的临时性、突发性保障任务等．进行灵活组网、快速移动部署，对局部区域复杂电磁环境中重点无线电频段进行全时域、全天候精细化监测，实时描绘电磁频谱资源态势，提供精细、灵活的无线电监测服务。
    快部式系统的软件可以实时指挥感知端进行无线电频谱数据采集任务，收集数据，根据应用需求进行展示、定位、保存等处理，定位支持TDOA（Time Difference Of Arrival，到达时间差）和POA（Power Of Arrival，到达相位）两类算法，当感知端具备测向天线，也可以提供AOA( Angle of Arrival，到达角度测距）测向能力。对采集到的数据进行后处理分析，并按照需求进行可视化表现。
    系统架构。该系统由三端和两网组成。三端指感知端、控制端和用户端；两网指3G/4G公用移动通信网络和WLAN。感知端是一个分布在监测区域内的传感器集，用来感知区域空间内的无线电信号，每个传感节点有3G/4G通信模块或WLAN通信模块。控制端用来操控传感器，汇聚并处理传感器数据。用户端通过向控制端请求服务，启动各种监测任务和获取监测结果。
    快部式系统的感知端采用高性能、小型化、低功耗、室外型接收设备，其形态多种多样，可以采用背负式、车载式、固定安装式甚至无人机平台装载等多种形式，较为方便灵活。
    在上海国际赛车场，根据场地特点，采用背负式和固定式组合的方式，既可以固定长时间监测，也可以通过单兵背负的方式，快速到达指定地点或通过位置移动获得更好的监测效果。
上海奥迪国际赛车场    系统功能。第一，快部式系统的监测能力：快部式系统提供从10MHz到18GHz的超宽监测能力，扫描速度高达40GHz/s，支持多天线分段测量，充分发挥不同天线的优势。集成一体化的设计，感知端自带计算能力，运行Linux系统，可通过编制脚本的方式实现智能监控。无人值守的自主工作能力，配合内置或外置存储，可以提供长时间无线电使用情况的全记录，为高密度频率指配提供更加精确的基础数据。高达IP( IngressProtection Rating，防护安全级别)67级别的防护能力，可以提供在恶劣天气环境下的持续工作能力。
    第二，快部式系统的定位能力：快部式系统的感知端选用全向监测天线，系统可以支持TDOA和POA定位算法。感知端采用GPS（Global Positioning System，全球定位系统）作为同步源，同步多个感知端，通过对同一或多个不同频信号的接收到达时间差或到达功率差进行运算，从而得到辐射源的位置，定位能力支持从10MHz~ 18GHz，定位精度误差典型值在100米内，可以满足上海赛车场内使用频率高达12GHz各种应用的无线电监测及定位需求。在上海国际赛车场内部署快部式系统，并不需要很繁杂的准备工作，只需要选择理想的监测位置即可，甚至可以在监测过程中通过位置移动寻更加适合的监测定位角度，从而提高精度。
    除了提供传统的实时在线定位以外，快部式系统还可以提供全新的离线定位能力，充分应对各种不同的应用场景。所谓离线定位能力是指记录一段时间指定范围内频谱的io (In-phase，同相；Quadrature，正交)数据，通过软件平台回放记录到的10数据，并对该频率范围内的关注信号进行定位计算，从而得到辐射源位置。具体操作步骤如下：
    首先，快部式系统感知端部署到指定区域，要实现离线TDOA定位，至少要三个或三个以上的感知端；其次，设置关注的频率范围，设置记录时间，准备好相应的外置或快部式系统内置存储设备，确保有足够的空间记录数据；最后，取回存储设备，打开TDOA定位功能，设置需要定位信号的频率带宽，回放记录数据，软件自动计算辐射源位置，给出经纬度坐标。
    需要注意的是，在整个记录过程中，建议同步开启频谱模板并设置信号捕获，用来确认关注的信号是否在记录时间段内有出现（此过程无需人工干预或持续关注，只需在取回存储设备前观察是否捕获到关注的信号即可）。
    第三，快部式系统的数据处理能力：快部式系统主要通过对频谱数据、IQ数据和其他辅助数据（包括但不限于经纬度、时间等数据）进行自动采集或人工采集，从而实现无线电监测定位等诸多功能。世界一级方程式锦标赛这样的大型赛事，属于高密度用频活动，频率指配和现场保障压力较大，采用快部式系统后，从赛前筹备阶段到赛事举办阶段，工作效率和工作质量全面提升。
    赛前筹备阶段：赛事举办前l一2个月，对上海国际赛车场进行电磁环境摸底测试，累积原始数据，为频率指配建立基准线。采用快部式系统无人值守工作模式，安排测试人员进行道路测试和定点测试，现场无需人工干预，自动采集记录数据，根据采集的原始数据完成环测报告。参考门限、占用度等使用情况，对可分配频谱资源进行分类分级，为更加灵活、市场化的频率指配方式做技术储备。
    赛事准备阶段：赛事举办前l一2周，对比赛现场进行勘察，协调赛场方，确定快部式系统的工作位置。根据赛事要求提前部署设备进场，对重点频率进行监控。
    赛事进行阶段：赛事举办期间，全天候开启快部式系统，实时监控所有已指配频率，关注备用频谱，定位功能随时准备应对突发情况，同时后台开启自动记录功能，记录赛事期间的30MHz~ 18GHz频谱数据，供赛后进一步统计分析。
    关于世界一级方程式锦标赛的用频分析，可以在赛事结束后，详细梳理记录的数据，充分掌握频率使用情况，为进一步深化频率资源供给侧改革提供政策储备。
    落地应用：201 8世界一级方程式锦标赛
    2018年世界一级方程式锦标赛上海站于4月13-15日在上海赛车场举行。2018年4月14日排位赛前，有用户申诉590MHz上有干扰，无法进行正常通讯。保障组监测人员遵照应急预案，首先确保该用户更改
到后备频率，保障业务正常进行，然后通过快部式系统立刻锁定频段，并采用TDOA方式迅速发现干扰所在，并及时跟进查处，前后不过l小时，响应速度很快。
    同时，在整个赛事过程中，利用快部式系统收集的数据，对帮助掌握各个频点使用情况作用重大。这里节选该赛事前后典型用频分析的部分，作为快部式系统数据处理的案例进行说明。
    这个频点只在4月12日出现过，占用度也不高，比赛日也没有出现，很可能是备用频点，在准备日测试过后，始终没有启用。
    该频点在所有监测时间段都出现，在正赛期间占用度高，非正赛时间段占用度低，应该是作为标准的赛事使用频点。
    这组十个频点是同一个单位申请的，应该是八个频点主用，两个频点备用，而且在整个赛事期间几乎是常发的，尤其是正赛三天。
    以上三个典型用频实例，可帮助全面了解用频单位申请频率后的使用情况，为更好地服务世界一级方程式锦标赛提供有效的数据支撑。
    快部式系统在上海赛车场的部署，不仅机动灵活，而且可以快速、有效地处理干扰问题，为世界一级方程式锦标赛创造了优良的无线电环境，为赛事顺利进行提供有力保障，也为后期各类重大活动保障提
供宝贵经验。