無線電信號管制系統項目研制方案市場需求分析以及研制進度計劃(18頁).docx
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2024-01-08
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1、無線電信號管制系統項目研制方案、市場需求分析以及研制進度計劃1項目概況1.1基本情況項目名稱:智能無線電信號管制系統。簡要說明:無線電信號管制系統是針對日益貧乏的頻譜資源進行管理、防止頻譜資源的濫用和違法 使用的有效工具。近些年來,利用無線電進行考試作弊的現象日益猖獗,且手段越來越先進,越來越隱蔽, 不僅擾亂了頻率的正常使用秩序,也危害了社會的公平和公正;另外,一些不法分子常常會 利用無線電信號傳播非法信息,輕者損害公眾身心健康,重者危害國家安全,諸如此類的非 法頻率使用,在不能及時發現傳播源的情況下,采用必要的干擾壓制技術手段,迫使其失去 傳播效果,阻斷其傳播途徑,是非常有必要的,智能無線電2、管制系統正是針對此類需求進行 開發的,一經使用,必將帶來良好的社會效益。目前國內廠家開發的無線電壓制系統主要是針對反考試作弊,但大多干擾壓制效果并不 能令人滿意。我們通過分析國內廠家的產品技術以及用戶(無線電管理部門)需求,結合無 線電監測技術,銳意創新,力爭開發出不僅能滿足反考試作弊需求,還能適用于重大無線電 活動保障、會議保障等場合的智能無線電信號管制系統,實現監測和干擾壓制緊密聯系,達 到快速響應,智能壓制的效果。項目研制經費為公司自籌,完成標志為廠級技術鑒定,產出為系統1套(包括3套壓制 終端機)。1.2參考資料無1.3術語和縮寫詞智能無線電信號管制;監測;干擾;壓制。2項目實施的必要3、性2)單機操作擴展,可單機擴展顯示和操作功能,但需要根據用戶需要再配置。無線網絡設備網絡采用無線電局域網方式聯網。設備分為無線路由器和無線網卡兩部分,無線路由器 既有無線接口也有有線接口,與監測系統安裝在一起,無線路由器和無線網卡均采用功率增 強型設備,覆蓋范圍達1公里以上,完全滿足考點內布網要求。4.4軟件方案4.4. 1軟件組成整個壓制網絡的軟件共包括四部分:壓制管理軟件client.壓制管理軟件server.監測 管理軟件server和數據庫。壓制管理軟件client:作為整個壓制網絡的工作調度指揮軟件,是壓制系統的軟件核心, 安裝在PC、筆記本等Windows操作系統平臺上。壓制管理軟4、件可以與監測測向管理軟件Client 安裝在一起,必要時可以啟動監測測向管理軟件對信號進行監測和測向。壓制管理軟件server:安裝在壓制設備的嵌入式PC中,作為設備服務器控制設備的運 行。監測管理軟件server:安裝在監測設備內的嵌入式PC中或外接PC中,也可與壓制管理 軟件client安裝在一起,作為監測設備服務器,控制監測設備的運行。為了使壓制管理軟件 對監測設備的控制能與監測測向管理軟件完全兼容,該軟件直接使用監測測向管理軟件的 Server 端。數據庫:包括樣本數據庫和臺站數據庫,用來與實際監測的信號進行比對,以發現新的 可疑信號,數據庫要求與監測測向管理軟件兼容,可直接使用監測測5、向管理軟件中的數據庫。壓制管理軟件client與壓制管理軟件server之間以及壓制管理軟件client與監測管理 軟件server之間通過TCP/IP互聯。4. 4. 2壓制管理軟件Client的功能設計壓制管理軟件可分為兩種工作模式:1)自動壓制工作模式:在自動壓制工作模式下,要求系統必須配備監測接收機,組成監測-壓制網絡,系統在監 測過程中發現可疑信號后,自動控制壓制設備進行壓制,網內監測設備和壓制設備的數量無 限制。2)手動壓制工作模式:在手動壓制工作模式下,系統可以不用配置監測設備,可手動設置進行壓制,網內壓制 設備數量無限制。基于以上模式,軟件功能設計如下:系統配置:網內壓制設備可6、以與某個監測設備組成一組自動壓制網絡;該配置中,各壓制設 備的輸出功率可以單獨配置成比監測電平高xxdB,也可單獨固定設置為 xxdBm,其他參數則統一設置。壓制頻率來自監測發現的頻率。網內壓制設備可以幾個一起組成手動壓制網絡;組網設備除壓制功率可單獨設置 夕卜,其他參數統一設置。網內壓制設備可單獨設置為手動壓制,單獨設置為手動壓制的壓制設備各參數都 可以單獨設置。監測功能:頻率掃描頻譜分析監聽信號調制識別樣本庫建立樣本庫導入、導出臺站庫導入、導出壓制功能:壓制時將根據不同的設備組啟用不同的壓制功能:對于配置A的情況,一旦壓制功能打開,監測中若發現可疑信號,壓制管理軟件將自 動將可疑信號的信息7、(包括頻率、功率等)和其他設置的工作參數通過網絡發送給壓制設備 服務器軟件,由壓制設備服務軟件控制壓制設備按參數進行發射壓制。對于配置B的情況,一旦壓制功能打開,壓制管理軟件將分別將設置的工作參數發送 給組內壓制設備的服務軟件,由服務軟件控制設備按參數進行發射壓制。對于配置C的情況,各壓制設備的工作參數發送給壓制設備服務軟件,一旦壓制功能 打開,由服務軟件控制設備按參數進行發射壓制。另外,配置B和配置C的壓制工作模式可分為點頻壓制和掃頻壓制兩種:點頻壓制:對單個頻點和離散頻點進行分時壓制,壓制駐留時間可設置工作參數包括:頻率表(1個或多個)壓制發射功率調制方式調制帶寬調制信號源(外部模擬音頻還8、是內部數字調制文件)壓制駐留時間:即每個頻點發射持續時間掃頻壓制:對一段頻率范圍進行掃描壓制,壓制駐留時間可設置掃頻壓制工作參數:頻率范圍頻率步進壓制發射功率調制方式調制帶寬調制信號源(外部模擬音頻還是內部數字調制文件)壓制駐留時間:即每個頻點發射持續時間44. 4. 3界面設計界面設計以網絡組為單位,每個組有自己獨立的參數設置和工作界面。4. 5系統的組網與運行4. 5.1監測設備與壓制設備組網該網絡結構下,根據監測的結果自動進行壓制,實現智能壓制的目標,監測接收機的數 量和壓制設備的數量無限制,可以任意分組。該結構需要無線組網設備。監洲設備與壓制設備組網運行1. 心印4. 5.2多個壓制設9、備組網該網絡結構下,不需要監測設備,由控制電腦直接控制壓制設備工作,網內壓制設備的數量無限制,也可以任意分成多個參數獨立的組。該結構需要無線組網設備。多個壓制設備組網運行4. 5. 3單個壓制設備獨立運行該網絡結構中只有一個壓制設備,由控制電腦直接通過網線控制壓制設備工作,實現單 機工作。該結構無需組網設備。壓制管理軟件 clientLAN信號壓制單個壓制設備組網運行4.6配套設備方案配置名稱數量備注硬件設備監測接收機HG-MR500按需監測天線(20-3000MHz)按需無線路由器1無線網卡按需壓制設備(50-1500MHz)按需發射天線按需3. 5寸嵌入式pc主板1可使用筆記本電腦代 換筆10、記本硬盤(80GB以上)1鼠標、鍵盤1套顯示器1軟件無線電壓制管理軟件1臺站數據庫、樣本數據庫14. 7研制進度計劃本項目的研制進度如表2所示表2項目研制進度計劃表序號時間段主要工作內容交付件12019年4月市場調研,材料準備立項文檔22019年6月方案論證,評審方案評審及全套評審文檔32019 年 1()月廠級技術鑒定樣機3套及全套評審文檔4.8資源配置計劃1)人員配置計劃人員配置計劃見項目成員職責表。2)項目人力資源狀態分析該項目的研制工作主要集中在壓制信號源設計、寬帶射頻功率放大器設計、壓制管理軟 件設計等方面,其中信號源設計需23人;寬帶功放設計1人(缺,故功放暫外包);壓制 管理軟件11、設計2-3人。3)軟硬件工具需求軟件平臺:嵌入式windows XP或1 inux操作系統其他工具:使用公司現有資源5競爭態勢分析5. 1競爭目標發展我公司自己的無線電信號管制產品,進軍軍民兩用頻譜管理市場,力爭3年后占據 國內無線電信號管制系統30%以上市場份額,豐富頻譜管理品牌,為進軍部隊電子對抗產品 奠定基礎。5.2公司的優、劣勢分析我公司有悠久的軍工歷史,在短波通信領域技術領先、實力雄厚,在在軍工業界有很高 的聲望,稍加宣傳,在民用頻譜管理領域也將會產生巨大反響。劣勢是頻譜管理對于我司是一個較新的領域,大多數技術和市場人員對其還較陌生,推 出成熟產品的時間可能較長,公司在頻譜管理領域也12、還沒有成功經驗,立即取得市場份額的 難度也較大。5. 3切入時機分析目前市場上頻譜管制產品并不理想,用戶急切尋找適合好用的產品,正式切入的好時機。6生產需求本項目無新增場地、生產儀器、設備及特殊工種人員需求。7投資及效益分析7.1研發投入研發投入總計:業_萬元。包括材料費用、人工費用、專用設備、試驗費、技術開發協作 費、旅差費等,詳見項目研制成本估算表。以重大節點劃分成本分配如表3所示。表3項目成本節點分配表序號節點預算(萬元)說明1方案1方案制定、匯報及評審2樣機研制50樣機研制、系統聯試3廠級鑒定8樣機改進、環境試驗、認證測試、 設計圖紙及鑒定文檔齊套及其他合計59萬元7.2效果預測該項目13、研發成功后,智能無線電信號管制系統可以進入無線電信號管制市場,逐步占領 國內反考試作弊系統市場,為公司帶來更大的經濟效益和社會效益。通過該產品的研制,我公司將完全掌握無線電信號監測壓制關鍵技術,并能處于國內領 先、國際先進的地位,為盡快推出更多更豐富的監測壓制設備、在業界樹立威望打下良好基 礎。8風險預測與應對項目研制存在表5所示風險。表5風險預測與應對策略序號風險事件概率影響影響描述應對措施1外購模塊40%較大外協進度很難控制,可 能會影響項目進度與承包方充分溝通,簽 訂開發合同,讓供方給 予充分的保障。2人員配置50%較大射頻經驗不足,可能會 影響項目嫉妒和性能努力學習,借鑒成功經3器件采14、購10%一般項目使用的器件可能 并非公司認證的供應 商提供,可能會影響采 購周期希望采購部門給予最大 支持9 影響與對策由于本項目由公司自籌資金開發,項目的失敗不僅會導致投資的失敗,還會影響到我司 在頻譜管理產品領域的市場拓展,推遲產品推廣的進度,因此需要盡一切力量保障該項目的 成功實施。項目組對內將通過及時給公司領導匯報項目進展情況,獲取所需的資源,保障項目的有 序開展。全國無線電業務保護標準化分技術委員會(II分會)在福建省武夷山召開了電磁兼容研 討會,研討會內容為以反考試作弊為切入點,對無線電壓制技術做了交流和探討,參會者主 要為全國無線電管理行業技術人員,除無線電管理部門的技術人員介紹15、反作弊經驗外,成都 華日、北京東方波泰、石家莊54所和嫌興等四家集成廠商也在會上介紹了自己的相關無線電 壓制產品或技術。北京中星世通和深圳中興通訊也派代表參加了會議。從會議介紹的經驗和案例看,考試作弊手段越來越復雜,以后將從發送模擬的語音作弊 手法逐步演變到發送數字信息的作弊手法,甚至在不遠的將來可能會出現跳頻通信的作弊工 具,作弊信號的功率也在往微功率方向發展,并可能使用合法頻率作掩護,作弊信號隱藏在 合法信號中,使查找工作非常困難,會議呼吁各廠家針對作弊手段越來越復雜、越來越先進、 越來越多樣的趨勢,繼續為管理部門提供先進的、行之有效的反作弊系統。會議組織者國家 無線電監測中心還倡導,對無16、線電信號的壓制,盡量使用微功率壓制技術,以免對周邊合法 使用的無線電信號造成干擾,帶來新的干擾問題。2010年的研究生考試中,吉林省四平市考點的考試作弊被媒體曝光,使反考試作弊話題 再次被推到風頭浪尖上,同時也暴露了當前市場上反考試作弊壓制設備尚存在的諸多問題, 性能遠滿足不了實戰要求,相關部門急切需要能行之有效的壓制系統,以對付日益猖獗的考 試作弊行為。鑒于以上背景,我們有必去開發一套能滿足市場迫切需求、并具有一定前瞻性的無線電 管制系統。因此,本項目是非常有必要的,必須盡快實施。3市場需求分析1目標客戶。國家無線電管理部門可推廣為電子戰設備3.2國外同類(或相關)產品裝備情況目前,國內反作17、弊系統有東方波泰、54所、華日和石家莊飛創。東方波泰反考試作弊設備:采用功率壓制的方法對作弊信號進行壓制,使作弊接收裝置 無法正確接收信息。工作頻率:20-1000MHZ;發射功率:25-100W;可發射多個信到功率。 缺點:無監測功能,只有用其他設備監測到作弊信號,才能用該系統進行壓制,但是由于作 弊信號可能發送的時間很短,根本來不及壓制,作弊就已經完成了,另外大功率的壓制可能 會對正常無線電信號造成干擾甚至帶來災難,如果作弊者小功率使用民航頻率進行作弊,則 采用大功率信號去壓制會帶來負作用。54所反考試作弊設備:54所的反考試作弊系統與東方波泰的基本一樣,也是采用大功率 壓制,但是54所的18、系統自認為有跳頻跟蹤功能,可以壓制跳頻系統。華日反考試作弊設備:華日的壓制方法與前兩個公司相似,但其壓制系統可以與華日監 測網連網,從監測網獲取需壓制的頻率信息,不連網時通過手工事先輸入或通過遙控實時輸 入需壓制的頻率信息,系統可以無人職守工作。通過無線網絡遙控操作。其缺點也是顯而易 見:通過監測網再來調度壓制系統顯然實時性極差。石家莊飛創:其系統與東方波泰類似,另有監測和壓制一體的設備,但一體機綜合性能 不高,目前飛創的單純壓制設備銷售比其他公司要好。3.3對公司現有產品的市場影響分析智能無線電管制系統配置有監測接收機,將與接收機一起互相促進,占領市場。3.4對競爭對手現有產品的市場影響分析19、我司開發的無線電信號管制系統,與其他國內廠商相比,將會處于領先地位。首先,國 內廠商的反考試作弊設備只是單純的大功率壓制,響應時間和智能方面顯然不夠。我司的無 線電信號管制系統和快速監測設備緊密配合,對違法信號進行智能壓制,盡量減少對正常的 無線電信號造成干擾。3. 5市場規模據估計,未來國內對壓制系統的需求大概在100()-1500套左右,產品生命周期預計為5 年,按5年期計算,公司市場份額逐年提高,三年后能占具30%的市場,那么未來5年可為 公司帶來1.5億元以上的銷售收入,不包括因此推動的其他產品的收入。生命周期各階段市場容量如下表所示。表1未來5年銷售預計預測依據:市場調研。時間段 (20、年代)生命周期市場容量 (臺套)公司市場 占有率偶)公司份額 (臺套)單機成本(萬元)單機售價(萬元)銷售收入(萬元)預測 置信度2015 年導入期3003%102860600*2016 年成長期30010%30286018002017 年成熟期30020%6028603600*2018 年成熟期30030%9028605400粉2019 年衰退期20030%6028603600*4技術可行性分析1主要性能和技術指標1)監測頻率范圍:20-3000MHZ2)監測頻率分辨率:1Hz3)監測掃描速度:=3GHz/s4)壓制頻率范圍:50-1500MHz5)壓制頻率分辨率:10kHz6)壓制調諧速度21、:lms7)諧波抑制:=50dB8)最大發射功率:25W9)輸出功率范圍:7dBm - 44dBm可調,可調步進=3dB10)調制方式:模擬(FM),數字(調制類型可定義)11)調制帶寬:模擬FM調制25kHz ,數字調制帶寬可變2系統組成和配置智能無線電信號管制系統在組成上分成3部分:監測部分、壓制部分和控制部分。監測 部分用于發現作弊或需要管制的信號,該部分主要由無線電監測接收機組成;壓制部分用于 對發現的信號進行功率壓制,使該信號的接收設備不能正常解碼或解調該信號,以至丟失信 息而失效,該部分主要由無線電發射機組成;控制部分用于協調接收和發射設備的工作,實 現最佳的壓制效果,并最大限度地22、降低發射設備對其他正常使用頻率的干擾。系統組成如下 圖:在實際應用中,一個信號監測設備可以配置多個發射設備連同工作,以實現微功率壓制 的目的。比如在反考試作弊應用中,一個考點可能擁有多個考場,在一個考點內只需配置一 臺監測設備,負責對作弊信號進行監測,而每個考場則可以配置一臺發射設備,在控制系統 的指揮下對作弊信號進行壓制干擾,使作弊接收設備接收不到正確的作弊信息,壓制的功率 可以根據監測到的作弊信號功率有控制部分進行調整。其應用如原理下圖:在此應用中,控制部分與監測部分集成在一起,與各發射設備之間的通信通過無線方式 連接。4. 3硬件系統方案4. 3. 1信號監測系統監測信號分系統主要用來發23、現作弊用的無線電信號,其工作原理為:在考試前數日內, 對考點電磁環境進行樣本采集測試,建立樣本庫,并將樣本庫與臺站庫進行比較,對未登記 的信號展開調查,列出可疑信號。考試過程中,監測系統給定的頻率范圍不斷掃描,一單發 現新信號或之前列出的可疑信號,隨即啟動壓制系統進行干擾壓制。信號監測系統的組成與無線電監測系統類似,包括監測設備和壓制管理軟件。WLAN監測設備由高速監測接收機和天線組成,壓制管理軟件負責管理監測接收機和信號壓制 設備的工作,包括樣本和臺站庫在內,樣本庫和臺站庫要求與無線電監測測向管理軟件的樣 本庫和臺站庫結構一致,并可互相交換數據。監測部分通過無線路由器與壓制設備進行聯網, 由24、壓制管理軟件統一控制工作。壓制管理軟件運行于Windows軟件平臺,使用Windows平臺是為了考慮與監測測向管理 軟件實現數據庫兼容。4. 3. 2信號壓制系統信號壓制分系統主要由無線電發射機、嵌入式控制PC和無線網卡組成,嵌入式控制PC 的作用是驅動無線網卡工作,接收來自監測分系統的壓制指令,控制無線電發射機按指定的 功率、調制模式、調制帶寬以及頻率、時間參數進行功率發射,干擾對方無線電信號,使其 不能正常工作。壓制分系統原理框圖如下:發射機的設計:發射機包括射頻信號源和功率放大器兩部分:嵌入式PC接口射頻信號擬自主開發,采用內部集成VCO的寬帶頻率合成器芯片ADF4350加正交調制 器A25、DL5385構成。ADF4350內部可輸出頻率范圍為137.5MHz440()MHz,外部再接2分頻的射頻分頻器, 可得68.752200MHz的輸出頻率范圍。ADF4350內部還可進行小數分頻,以達到所需的調諧分辨率要求的頻率輸出。為了抑制ADF4350和外部2分頻器可能產生的諧波,在的射頻輸出端分段設置濾波器。射頻信號源的 原理框圖如下:射頻信號功率調節使用射頻可變減器HMC470作為可變增益調節,調節范圍達30dB, 調節步進IdB。為保證最大輸出功率要求,HMC470后增加一級固定增益的放大補償,其具 體增益將在調試中確定,以確保功放輸出的最大功率達到44dBm (25W)。整個發射機26、的工作由嵌入式PC控制。信號源的調制方式分為兩種:一種是外接模擬音頻信號經A/D變換后在FPGA中進行調制(調制模式暫定FM 一種), 然后有正交A/D變換器變換后生成2路模擬I、Q信號,再經射頻正交調制器ADL5385調制 到載波中。另一-種是在嵌入式PC中,利用軟件將音頻文件(或制定的數據文件)進行數字調制(調 制模式可多種),生成己調制的數字文件,下載到FPGA掛接的RAM中保存,由FPGA根據 播放一定的播放速率寫入正交A/D變換器AD9761,生成2路模擬I、Q信號,再經射頻正交 調制器ADL5385調制到載波中。考慮到正交調制前的射頻信號包含有多次的諧波成份,因此射頻信號在進入功放27、前應增 加濾波網絡,以抑制諧波。濾波網絡為分段濾波器,采用射頻開關進行切換,射頻開關的隔 離度指標、濾波器的帶外衰減指標均要求應在OdB以上,使諧波抑制至少達到40dB以上(二 者相加盡量達到5OdB以上)。濾波頻段設計以不包含二次以上諧波為原則,因此頻段可分為:68.75MHz 120MHz120MHz 200MHz200MHz 350MHz350MHz 600MHz600MHz 1000MHz1000MHz- 1500MHz濾波網絡的具體設計可根據功放的分段情況酌情劃分。功放的設計:功放可以分段設計,也可以不分段,將根據實際設計能力確定。功放指標:工作頻率范圍:50-1500MHz,可分段最大輸出功率:=44dBm增益:=30dB增益平坦度:+/- 3dB天線:根據功放設計情況采購。結構設計:嵌入式PC采用3. 5英寸PC 104+嵌入式主板;信號源部分劃分為3個模塊:接口模塊、射頻模塊和濾波網絡模塊;功放部分單獨設計;無線網卡采用USB接口的網卡;結構上,將控制模塊設計成PC104+模塊,直接安裝在嵌入式PC主板上,射頻模塊可以 安裝在控制模塊之上,控制信號采用插針連接,控制模塊和射頻模塊間的調制信號采用中頻 電纜連接。調制信號調制信號壓制設備的擴展性:1)單機多頻點同時發射擴展,增加控制模塊和射頻模塊(直接在PC104+總線上擴展),分段接到功放上。