專利名稱：一種無線電考試防作弊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線電考試防作弊系統(tǒng)，屬于無線電頻譜監(jiān)測及無線電干擾領(lǐng) 域，防止考場中使用無線電信號作弊的系統(tǒng)，特別適用于各種大中型考試。
背景技術(shù)：
近年來，出現(xiàn)使用各種無線電考試作弊工具現(xiàn)象，作弊者常常雇傭槍手進(jìn)入考場， 在考試開始一段時間內(nèi)，通過無線圖像傳輸?shù)姆绞綄⒃囶}傳出考場，然后組織人員進(jìn)行答 題，最后將答案再通過無線電信號傳給考場中考生。一些高精尖的無線電技術(shù)正越來越多 的被應(yīng)用到考試作弊中，這嚴(yán)重違反了考試法并破壞了考試公平性、公正性。目前針對各種無線電作弊采取的主要手段是干擾壓制，干擾壓制的方法是針對一 定的無線電頻段進(jìn)行盲干擾，阻止利用該頻段進(jìn)行作弊的可能。而干擾壓制方法缺點是在 屏蔽作弊信號的同時也導(dǎo)致考場一些正常通信的中斷，同時它對盲干擾頻段外的作弊信號 無能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的無線電防作弊方法針對信號不強、容易導(dǎo)致正常通信的中斷等 缺點，提供一種無線電考試防作弊系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過對無線電頻譜各個波段進(jìn)行搜索 掃描，對作弊信號進(jìn)行識別、解調(diào)、監(jiān)聽，并根據(jù)需要施加干擾，同時將搜集監(jiān)測到的作弊信 息匯總起來以便進(jìn)行分析，具有針對性強、干擾效果好的特點。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下面所描述
一種無線電考試防作弊系統(tǒng)，包括無線電監(jiān)測設(shè)備以及信號干擾設(shè)備，所述無線電監(jiān) 測設(shè)備與信號干擾設(shè)備是分體式的，并且所述無線電監(jiān)測設(shè)備連接有至少一個信號干擾設(shè) 備，所述無線電監(jiān)測設(shè)備檢測到作弊信號后通過處理獲得該作弊信號的監(jiān)測結(jié)果并進(jìn)行處 理后發(fā)送給信號干擾設(shè)備，進(jìn)而由信號干擾設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的干擾信號。作弊信號的監(jiān)測結(jié) 果包括頻率、功率、出入時間、頻繁度、調(diào)制方式信息。進(jìn)一步地，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述無線電監(jiān)控設(shè)備，其包括寬帶全向接收天線、射頻 模塊、中頻處理模塊、基帶處理模塊、系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、音頻視頻輸出模塊及對 外通信模塊；其中射頻模塊、中頻處理模塊、基帶處理模塊、系統(tǒng)控制模塊依次相連；數(shù)據(jù) 存儲模塊、音頻視頻輸出模塊及對外通信模塊分別與系統(tǒng)控制模塊相連，其中，
所述寬帶全向接收天線，用于接收全頻段無線電電磁波；
所述射頻模塊，用于將寬帶全向接收天線接收的無線電信號調(diào)諧到固定中頻，獲得固 定帶寬的中頻輸出；
所述中頻處理模塊，用于把射頻模塊得到的中頻模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字基帶信號，包括 多種帶寬的正交IQ信號和頻譜數(shù)據(jù)；
所述基帶處理模塊，用于實現(xiàn)識別、檢測和解調(diào)算法，經(jīng)過獲得作弊信號的監(jiān)測結(jié)果， 包括頻率、功率、出入時間、頻繁度、調(diào)制方式等信息；
4所述系統(tǒng)控制模塊，用于控制音頻視頻輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊與信號干擾設(shè)備的通 信等任務(wù)，對作弊信號的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，并形成數(shù)據(jù)庫；
所述數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲程序及監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述音頻視頻輸出模塊，用于顯示作弊 信號的監(jiān)測結(jié)果，以及通過觸屏功能輸入顯示參數(shù)以及播放作弊信息的音頻文件； 所述對外通信模塊，用于傳輸處理后的監(jiān)測結(jié)果和向信號干擾設(shè)備發(fā)送控制信息。進(jìn)一步地，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述信號干擾設(shè)備包括依次連接在一起的通信模塊、微 控模塊、波形產(chǎn)生模塊、倍頻及波段選擇模塊、功率放大模塊以及干擾天線；其中，
所述通信模塊，用于接收無線電監(jiān)測設(shè)備發(fā)送的干擾模式的相關(guān)指令； 所述微控模塊，用于翻譯指令，控制信號干擾設(shè)備運行，并對波形產(chǎn)生模塊和功率放大 模塊進(jìn)行控制；
所述波形產(chǎn)生模塊，用于在微控模塊的控制下根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)得到需要干擾的頻點 信息，并生成所需頻率的干擾信號；
所述倍頻及波段選擇模塊，用于產(chǎn)生多種頻率范圍的干擾，例如獲得更大頻率范圍的 干擾；
所述功率放大模塊，用于將各個頻率的波形增益放大； 所述干擾天線，用于發(fā)射干擾信號。進(jìn)一步地，優(yōu)選的方案是，所述無線電監(jiān)測設(shè)備通過射頻模塊在各個波段上進(jìn)行 搜索掃描，并輸出固定10. 7MHz帶寬為IOMHz的中頻模擬信號進(jìn)入到中頻處理模塊之中。進(jìn)一步地，優(yōu)選的方案是，所述數(shù)據(jù)存儲模塊連接所述系統(tǒng)控制模塊，所述系統(tǒng)控 制模塊將可疑信號以列表的形式存儲為TXT格式的文件以及將可疑信號的音頻文件以WAV 格式保存在所述數(shù)據(jù)存儲模塊之中。進(jìn)一步地，優(yōu)選的方案是，所述信號干擾設(shè)備中的通信模塊采用GSM模塊，即通過 GSM網(wǎng)絡(luò)接收來自無線電監(jiān)測設(shè)備的信號。進(jìn)一步地，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，所述波形產(chǎn)生模塊在微控模塊的控制下根據(jù)接收數(shù)據(jù) 得到需要干擾的頻點信息，并生成所需頻率的干擾信號。對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明是發(fā)現(xiàn)式的，因此它不會像干擾壓 制方法那樣對考場內(nèi)正常的通信信號進(jìn)行干擾，同時本系統(tǒng)是全頻帶的，它能實現(xiàn)了作弊 信號的全頻帶干擾。本發(fā)明的無線電監(jiān)測設(shè)備和信號干擾設(shè)備是分開的，它們之間的關(guān)系是主從關(guān) 系，因此一臺無線電監(jiān)測設(shè)備可以對應(yīng)多臺信號干擾設(shè)備；其次，對作弊信息有存儲、匯總 和分析的功能，最終能形成報表供專人參考，具有非常好的技術(shù)優(yōu)點和效果。


通過下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更進(jìn)一步詳細(xì)的描述，本發(fā)明的上述優(yōu)點和技 術(shù)效果將變得更加明顯。圖1是本發(fā)明無線電考試防作弊系統(tǒng)中的無線電監(jiān)測設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明無線電考試防作弊系統(tǒng)中的無線電監(jiān)測設(shè)備電路原理圖3是本發(fā)明所述無線電考試防作弊系統(tǒng)中的信號干擾設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本發(fā)明所述無線電考試防作弊系統(tǒng)中的信號干擾設(shè)備電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明無線電考試防作弊系統(tǒng)中的無線電監(jiān)測設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所述，所述無線電監(jiān)控設(shè)備，其包括寬帶全向接收天線0、射頻模塊1，中頻處 理模塊2，基帶處理模塊3，系統(tǒng)控制模塊4，數(shù)據(jù)存儲模塊5，音頻視頻輸出模塊6及對外通 信模塊7。其中寬帶全向接收天線、射頻模塊1、中頻處理模塊2、基帶處理模塊3、系統(tǒng)控制 模塊4依次相連；數(shù)據(jù)存儲模塊5、音頻視頻輸出模塊6及對外通信模塊7分別與系統(tǒng)控制 模塊4相連。其中，
寬帶全向接收天線0，用于接收全頻段無線電電磁波；
射頻模塊1，用于將寬帶全向接收天線0接收的無線電信號調(diào)諧到固定中頻，獲得固定 帶寬的中頻輸出；
中頻處理模塊2，用于把射頻模塊1得到的中頻模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字基帶信號，包括多 種帶寬的正交IQ信號和頻譜數(shù)據(jù)；
基帶處理模塊3，用于實現(xiàn)各種識別、檢測和解調(diào)算法； 系統(tǒng)控制模塊4，用于控制顯示器，存儲器，與信號干擾設(shè)備的通信等各種任務(wù)； 數(shù)據(jù)存儲模塊5，用于存儲程序及監(jiān)測數(shù)據(jù)；處理軟件對監(jiān)測的作弊信息進(jìn)行統(tǒng)計分 析，并形成數(shù)據(jù)庫。音頻視頻輸出模塊6，用于顯示作弊信號的頻率、功率、出入時間、頻繁度等信息， 以及通過觸屏功能輸入顯示參數(shù)，同時可以播放作弊信息的音頻文件；
對外通信模塊7，用于傳輸監(jiān)測結(jié)果和對信號干擾設(shè)備的控制信息。并且，射頻模塊1、中頻處理模塊2、基帶處理模塊3、系統(tǒng)控制模塊4依次相連；數(shù) 據(jù)存儲模塊5、音頻視頻輸出模塊6及對外通信模塊7分別與系統(tǒng)控制模塊4相連。圖2是本發(fā)明無線電考試防作弊系統(tǒng)中的無線電監(jiān)測設(shè)備電路原理圖。由圖2所示，所述射頻模塊1包括射頻前端AR-ONE 8 ；中頻處理模塊2包括數(shù)模 轉(zhuǎn)換芯片9、多通道下變頻芯片10、可編程邏輯器件FPGA 11、PROM存儲器12 ；基帶處理模 塊3包括數(shù)字信號處理芯片13、存儲器FLASH 14、靜態(tài)存儲器15 ；系統(tǒng)控制模塊4包括嵌 入式控制系統(tǒng)16 ；數(shù)據(jù)存儲模塊5包括數(shù)據(jù)本地存儲器NandFlash 17 ；音頻視頻輸出模塊 6包括液晶顯示屏18和揚聲器19 ；對外通信模塊7包括GSM模塊20。射頻前端AR-ONE 8 與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片9相接，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片9與多通道下變頻芯片10和可編程邏輯器件FPGA 11相接，F(xiàn)PGA 11與PROM 12存儲器以及數(shù)字信號處理芯片13相接，數(shù)字信號處理芯片13 控制射頻前端AR-ONE 8，并與FLASH存儲器14、靜態(tài)存儲器15以及嵌入式系統(tǒng)16相接，嵌 入式系統(tǒng)16與本地存儲器17、液晶顯示屏18、揚聲器19以及GSM模塊20相接。圖3是本發(fā)明所述無線電考試防作弊系統(tǒng)中的信號干擾設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。如框圖3可知，本實施例中所述信號干擾設(shè)備包括GSM模塊，微控模塊，波形產(chǎn)生 模塊，倍頻及波段選擇模塊，功率放大模塊，干擾天線。GSM模塊21，微控模塊22，波形產(chǎn)生 模塊23，倍頻及波段選擇模塊M，功率放大模塊25，干擾天線沈依次相接。其中，GSM模塊，用于接收指令，即無線電監(jiān)測設(shè)備發(fā)送的干擾模式相關(guān)指令。微 控模塊，用于翻譯指令，控制信號干擾設(shè)備運行，并對波形產(chǎn)生模塊和功率放大模塊進(jìn)行控制。波形產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生干擾波形。倍頻及波段選擇模塊，產(chǎn)生更大頻率范圍的干擾。 功率放大模塊，用于將各個頻率的波形增益放大。干擾天線，用于發(fā)射干擾。圖4是本發(fā)明所述無線電考試防作弊系統(tǒng)中的信號干擾設(shè)備電路原理圖。如圖所示，所述波形產(chǎn)生模塊23包括可編程邏輯器件FPGA四和頻率合成器30 ； 倍頻及波段選擇模塊包括單刀雙擲開關(guān)31、37、低通濾波器32、放大器33、38、42、衰減器 34、39、43、二倍頻器35、40、帶通濾波器36、41、單刀三擲開關(guān)44。GSM模塊27與微控模塊 觀相接，微控模塊觀控制功率放大模塊45并與可編程邏輯器件FPGA四相接，F(xiàn)PGA四控 制倍頻模塊中三路開關(guān)31、37、44并與頻率合成器30相接，頻率合成器30與倍頻及波段選 擇模塊M相接，倍頻及波段選擇模塊M與功率放大模塊45相接，功率放大模塊45連接天 線46。并且，無線電監(jiān)測設(shè)備為主控設(shè)備，信號干擾設(shè)備為受控設(shè)備。首先無線電監(jiān)測設(shè) 備進(jìn)行搜索，解調(diào)，監(jiān)聽，鎖定目標(biāo)后發(fā)送信息給信號干擾設(shè)備，信號干擾設(shè)備根據(jù)這些信 息，給出最佳干擾方案實施干擾。本發(fā)明的工作流程具體如下面所描述
(1)、系統(tǒng)上電，初始化；
(2)、射頻模塊接收無線電信號，輸出固定中頻信號；
(3)、射頻模塊輸出的固定帶寬中頻信號經(jīng)過中頻處理模塊進(jìn)行數(shù)字化，并分為兩路分 別進(jìn)行窄帶下變頻和寬帶下變頻；
(4)、基帶處理模塊對中頻處理模塊輸出信號進(jìn)行算法處理，實現(xiàn)作弊信號的數(shù)字解
調(diào)；
(5)、作弊信息通過系統(tǒng)控制模塊，存儲并顯示，同時向信號干擾設(shè)備發(fā)出工作指令；
(6)、信號干擾設(shè)備根據(jù)接收到的指令，產(chǎn)生干擾信號并施加干擾。其工作的具體步驟包括如下面所描述的步驟
首先，對無線電考試防作弊系統(tǒng)上電，系統(tǒng)各模塊初始化。無線電監(jiān)測設(shè)備中的射頻模塊接收無線電信號，輸出固定10. 7MHz帶寬為IOMHz 的中頻模擬信號。射頻模塊結(jié)構(gòu)前端有一個寬帶全向監(jiān)測天線接收無線電信號，經(jīng)過調(diào)節(jié) 射頻增益控制，濾波，二次下變頻，輸出固定帶寬、固定中心頻率的中頻信號。本系統(tǒng)中射頻 部分采用日本AOR公司的AR-ONE專業(yè)寬頻接收機。AR-ONE的主要特點接收到的頻率范 圍從IOKHf 3. 3GHz ；非常穩(wěn)定的頻率振蕩器；擁有兩個外部控制串口 ；三重變頻的超外差 接收前端；BFO可以調(diào)節(jié)；中頻輸出為10. 7MHZ，帶寬達(dá)IOMHz左右；優(yōu)異的靈敏度。首先利 用天線從無線空間接收射頻信號，經(jīng)過AR-ONE輸出中心頻率為10. 7MHz，帶寬為IOMHz的中 頻模擬信號。經(jīng)過基帶處理模塊串口控制AR-ONE的頻率以IOMHz帶寬為步進(jìn)，依次得到從 IOKHz 3. 3GHz全頻帶的信號。射頻模塊輸出的固定帶寬中頻信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換芯片數(shù)字化，分為兩路分別進(jìn)行 窄帶下變頻和寬帶下變頻。在選擇AD轉(zhuǎn)換芯片時，采用了美國TI公司的AD6645，它是14 位量化，保持采樣率可達(dá)80MS / s，無寄生動態(tài)范圍(SFDR)為IOOdB,數(shù)字輸出可以在3. 3V下工作，功耗為1. 5W，該芯片可以很好的完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。.寬帶信號處理通道數(shù)字化 后的中頻信號首先進(jìn)行中心頻率為10. 7MHz、帶寬為IOMHz的寬帶下變頻，經(jīng)截位和去直流 分量，輸出中心頻率為0的16位I、Q信號；為了抑制頻譜泄露，在將信號由時域向頻域變換時，先加窗，輸出各20位加窗后的I、Q信號，存入寄存器中，通過狀態(tài)機控制讀入2048個20 位I、Q數(shù)據(jù)后以I數(shù)據(jù)為實部、Q數(shù)據(jù)為虛部做2048點的快速傅里葉變換(FFT)，輸出經(jīng)校 正、合成和取對數(shù)，輸出8位的以分貝為單位的頻譜數(shù)據(jù)并將此數(shù)據(jù)存至FPGA內(nèi)部存儲器 中，由DSP讀出，用于之后的頻譜分析和監(jiān)測。用于寬帶信號處理的FPGA芯片選擇Altera 公司的芯片Xilinx XC4VSX35，它是速度快、功率極低的FPGA器件500MHz Smart RAM分級 存儲器181Λ，雙端口塊RAM單元；16/32bit LUT RAM單元；外圍存儲接口 ；可從RAM模塊 實現(xiàn)FIFO，而不需要任何附加邏輯；可從LUT模塊實現(xiàn)分布式存儲器或移位寄存器，而不需 要任何附加邏輯。500MHz靈活的LUT結(jié)構(gòu)，更快的壓縮CLB模塊，擁有350萬門級電路。 窄帶信號處理通道經(jīng)過窄帶下變頻后的信號帶寬從IMHz到IOKHz可調(diào)，輸出各16位的I、 Q信號，然后由FPGA讀入，并以Q信號為高位合成為32位的IQ信號，并將此IQ信號存入 內(nèi)部存儲器中，可由DSP芯片讀出，用于之后的信號解調(diào)和錄音等。對于窄帶信號處理通 道，可以選擇Craychip公司生產(chǎn)的一種高性能多通道數(shù)字下變頻器GC4016。它有4個獨立 的數(shù)字下變頻通道輸入信號速率可達(dá)lOOMsps，具有大于115dB的無寄生動態(tài)范圍；此外， GC4016還具有靈活的可編程特性，其內(nèi)部共有255個32位控制字寄存器，可用于決定內(nèi)部 各功能模塊的參數(shù)設(shè)置(如載波中心頻率、HR濾波器系數(shù)、抽取因子、數(shù)據(jù)輸出的格式和方 式等)；用戶通過控制接口既能寫控制字，也能讀出某些狀態(tài)信息。基帶處理模塊對中頻處理模塊輸出信號進(jìn)行算法處理，主要用于實現(xiàn)作弊信 號的數(shù)字解調(diào)，包括AM，F(xiàn)M等。并通過串口控制調(diào)節(jié)射頻本振頻率從而得到20MHz到 IGHz的頻譜，實現(xiàn)全頻段的掃描。本系統(tǒng)的數(shù)字處理芯片選用AD公司的ADSP-BF537， 它是ADI(Anal0g Device Inc.)公司推出的一系列高性能低功耗DSP芯片，而基于 Blackfin處理器的ADSP-BF533 —經(jīng)推出便被很多國家的設(shè)計人員立即采用，后續(xù)系列產(chǎn) 品ADSP-BF5XX也被更多的系統(tǒng)設(shè)計廠家應(yīng)用到各自的產(chǎn)品中。正是因為ADSP_BF5xx系列 芯片是以功能強大性能卓越的Blackfin處理器為內(nèi)核而推出的高效DSP芯片。另一方面， 基于Blackfin系列的DSP芯片可運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，并可以保持高速的數(shù)據(jù)處理 性能。這樣本發(fā)明中的基帶信號處理單元和任務(wù)調(diào)度控制模塊可以在同一片芯片上實現(xiàn)， 這樣既簡化的結(jié)構(gòu)，又節(jié)約了成本。作弊信息通過系統(tǒng)控制模塊，存儲并顯示，同時向信號干擾設(shè)備發(fā)出工作指令。 DSP計算出的頻譜數(shù)據(jù)，解調(diào)數(shù)據(jù)等通過網(wǎng)口傳輸?shù)角度胧讲僮飨到y(tǒng)中，操作系統(tǒng)根據(jù)用戶 需要調(diào)度使用各種數(shù)據(jù)，調(diào)度各種任務(wù)，完成監(jiān)測，報警，解調(diào)，記錄證據(jù)等工作。本系統(tǒng)的 系統(tǒng)控制模塊部分采用選擇揚創(chuàng)公司的YCM40開發(fā)板，操作系統(tǒng)為WinCE5. 0。在此ARM板 上運行的控制軟件用C#編寫，平臺是.NET Compact Framework2. 0。ARM板控制完成的功 能有
(1)全自動模式和人工干預(yù)模式兩個工作模式；
(2)背景信息的采集、存儲和導(dǎo)入；
(3)掃描參數(shù)的設(shè)定、頻譜圖和可疑頻點的動態(tài)顯示；
(4)可疑信號的模式識別。ARM控制軟件存在兩種工作模式全自動模式和人工干預(yù)模式
(a)全自動模式下，頻譜顯示、可疑信號列表顯示、可疑信號模式識別和可疑信
號的干擾等功能自動完成，不需要人工操作；(b) 人工干預(yù)模式下，可以設(shè)置不同的掃描參數(shù)；可疑信號產(chǎn)生后，需要人工操作 判斷是否進(jìn)行干擾。全自動模式適合所有人群進(jìn)行操作，人工干預(yù)模式適合專業(yè)人員進(jìn)行 操作。下面介紹背景信息的采集、存儲和導(dǎo)入。軟件在正常工作之前必須進(jìn)行背景信息 的采集，即采集正常狀態(tài)下的頻譜信息；然后把背景信息導(dǎo)入到頻譜模板中。進(jìn)行頻譜監(jiān)測 時，把實時頻譜和頻譜模板進(jìn)行比較就可以發(fā)現(xiàn)可疑信號。我們把背景信息存為TXT文件 格式，存儲在ARM中的NandFlash中，導(dǎo)入時非常方便。掃描參數(shù)的設(shè)定、頻譜圖和可疑頻點的動態(tài)顯示進(jìn)入人工干預(yù)模式時，首先要設(shè) 置掃描參數(shù)，包括掃描起始頻率、截止頻率和檢測門限等。在人工干預(yù)模式下可以靈活的設(shè) 置掃描參數(shù)來進(jìn)行頻譜的監(jiān)測；全自動模式下掃描參數(shù)為固定值。掃描完一次后，寬帶頻譜 圖動態(tài)更新一次。在掃描過程中，大于監(jiān)測門限的信號被監(jiān)測出來，形成可疑頻點?？梢深l 點和背景信息模板進(jìn)行比對，我們認(rèn)為和背景信息頻點相差很小(0. 08MHz)的可疑信號為 假可疑信號即為背景信息。排除了背景信息的可疑信號，我們認(rèn)為是真正的可疑信號即作 弊信號?？梢尚盘栐谲浖缑嬷幸粤斜淼男纬蓜討B(tài)顯示?？梢尚盘柕哪Ｊ阶R別全自動模式下，當(dāng)可疑信號重復(fù)出現(xiàn)若干次時，軟件就自動 對可疑信號進(jìn)行模式識別即識別信號的調(diào)制方式。人工干預(yù)模式下，我們手動操作進(jìn)行模 式識別。首先我們在ARM控制軟件中選擇要進(jìn)行模式識別的頻點，通過網(wǎng)口發(fā)送給DSP，DSP 再通過串口發(fā)送給AR-ONE來設(shè)定信號的頻率。AR-ONE輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D后送給GC4016得 到IQ兩路數(shù)據(jù)，經(jīng)過DSP通過網(wǎng)口送給控制軟件。模式識別算法在控制軟件中實現(xiàn)。模式 識別的結(jié)果是形成可疑頻點的調(diào)制方式。作弊信號的播放、錄制和回放。模式識別完成后，可以進(jìn)行作弊信號的播放、錄制 和回放。實時進(jìn)行作弊信號播放時，我們首先從控制軟件中獲得可疑信號頻點和調(diào)制方式， 把這些信息經(jīng)過網(wǎng)口送給DSP，DSP再送給AR-ONE進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定。然后DSP再利用串口 打開AR-ONE的音頻播放，就可以進(jìn)行實時作弊信號的播放。進(jìn)行作弊信號音頻錄制時，我 們首先從控制軟件中獲得可疑信號頻點和調(diào)制方式，把這些信息經(jīng)過網(wǎng)口送給DSP，DSP再 送給AR-ONE進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定。然后音頻輸出經(jīng)過對錄線從AR-ONE送給ARM板。在控制軟 件中，我們進(jìn)行音頻的錄制，把數(shù)據(jù)存儲為WAV格式，保存在ARM板的NandFlash中。作弊 信號回放時，在控制軟件中我們把錄制的WAV格式音頻文件打開即可。作弊信息的統(tǒng)計分析。搜集的作弊信息存放于數(shù)據(jù)庫中，必要時我們可以利用作 弊信息得到需要的統(tǒng)計圖表，例如作弊數(shù)量隨頻率的分布圖、各個年份的作弊數(shù)量情況等 等。以便分析作弊團伙主要利用的頻率范圍以及作弊現(xiàn)象的猖獗與否。數(shù)據(jù)存儲模塊本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)存儲模塊是NandFlash，首先我們將背景頻譜信 息以TXT格式存入NandFlash中，以便比較辨別出可疑頻點，然后我們把可疑信號以列表的 形式存儲為TXT格式的文件，放在ARM中的NandFlash中。列表的內(nèi)容包括可疑信號頻點、 幅度、頻繁度、調(diào)制方式等等。同時，作弊信號的音頻文件也將以WAV格式保存在NandFlash 中。音頻視頻輸出模塊音頻視頻輸出模塊包括兩部分音頻輸出和視頻輸出。音頻輸出部分我們可以通過揚聲器把前面所得到的WAV格式的音頻文件播放出 來。視頻輸出部分此部分將檢測到的頻譜信息顯示在液晶屏上，讓操作者直觀地感受到有無作弊信號的存在。同時可以通過觸屏進(jìn)行顯示參數(shù)設(shè)置。對外通信模塊GSM模塊。它完成了無線電監(jiān)測設(shè)備與信號干擾設(shè)備之間的通信。 由于無線電監(jiān)測設(shè)備和信號干擾設(shè)備是分開的，它們之間通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信?？刂栖?件中我們把可疑信號的頻點通過串口發(fā)送給GSM模塊。信號干擾設(shè)備根據(jù)接收到的指令，產(chǎn)生干擾信號并施加干擾。分為三個模塊GSM 模塊采用北京捷麥通信器材有限公司的GlOO短信模塊。通過GSM網(wǎng)絡(luò)接收來自無線電監(jiān) 測設(shè)備的作弊信息。微控模塊根據(jù)作弊的頻點、功率等信息控制FPGA的工作，同時控制 DTM056功率放大器的工作。本模塊使用的是美國Silabs公司的C8051F330芯片。該芯片 的主要特性是模擬外設(shè)；10位ADC ；轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200Ksps ；可多達(dá)16個外部單端或差分 輸入VREF，可在內(nèi)部VREF、外部引腳或VDD中選擇；內(nèi)部或外部轉(zhuǎn)換啟動源；內(nèi)置溫度傳感 器；10位電流輸出DAC ；比較器；可編程回差電壓和響應(yīng)時間；可配置為中斷或復(fù)位源。波形產(chǎn)生模塊通過微控模塊控制FPGA計算接收數(shù)據(jù)得到需要干擾的頻點信息， 并控制頻率合成器生成所需頻率的干擾信號。本系統(tǒng)模塊的頻率合成器直接產(chǎn)生的頻率信 號頻率為20ΜΗζ480ΜΗζ，由于所要干擾的頻率范圍為20MHz_lGHz，所以超過^OMHz的頻率 信號則通過后面的倍頻模塊產(chǎn)生。頻率合成器選用的頻率合成器是AD公司的AD9910，它是一款內(nèi)置14位DAC的直 接數(shù)字頻率合成器，支持高達(dá)l(isps采樣速率。AD9910采用高級DDS專利技術(shù)，在不犧牲性 能的前提下可極大降低功耗。DDS/DAC組合構(gòu)成數(shù)字可編程的高頻模擬輸出頻率合成器，能 夠在高達(dá)400MHz的頻率下生成頻率捷變正弦波。用戶可以訪問三個用于控制DDS的信號控制參數(shù)，包括頻率、相位與振幅。該DDS 利用32位累加器提供快速調(diào)頻和頻率調(diào)諧分辨率。在msps采樣速度率下，調(diào)諧分辨率約 為0. 23Hz。這款DDS還實現(xiàn)了快速相位與幅度切換功能。用戶可通過串行I/O端口對AD9910的內(nèi)部控制寄存器進(jìn)行編程，以實現(xiàn)對AD9910 的控制。AD9910集成了靜態(tài)RAM，可支持頻率、相位和振幅調(diào)制的多種組合。AD9910還支持 用戶定義的數(shù)控數(shù)字斜坡工作模式。在該模式下，頻率、相位或振幅隨時間呈線性變化。本發(fā)明的多種頻譜掃描功能，可以進(jìn)行全頻段整體掃描，也可以通過先驗無線電 作弊信息針對高發(fā)頻段進(jìn)行重點掃描。也可以對感興趣的頻段進(jìn)行分段式掃描。具有多種 監(jiān)測方式，根據(jù)頻譜電平和信號出現(xiàn)頻度設(shè)定報警門限，根據(jù)解調(diào)結(jié)果的文字信息和語音 信息對關(guān)鍵字進(jìn)行報警。并有多種通信接口利用GSM網(wǎng)絡(luò)或是串口輸出將監(jiān)測的作弊信息 傳輸給信號干擾設(shè)備。干擾方式由單點頻點干擾，寬帶掃頻干擾組成；干擾掃頻速度可調(diào) 節(jié)。本發(fā)明可以設(shè)置可信頻點，對特定的頻點不進(jìn)行干擾，保證考場內(nèi)一些必要通信 的暢通。工作中可選兩種工作模式，人工干預(yù)模式和全自動模式。人工干預(yù)模式下，可以對監(jiān)測的參數(shù)，監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行人工設(shè)置；全自動模式下，頻 譜顯示、可疑信號列表顯示、可疑信號模式識別和可疑信號的干擾等功能自動完成，不需要 人工操作。監(jiān)測數(shù)據(jù)和監(jiān)測的結(jié)果的保管功能與統(tǒng)計功能數(shù)據(jù)利用本地存儲器或是外接 USB存儲器存儲，可以存儲大量的監(jiān)測信息于數(shù)據(jù)庫中，并可以對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計 分析，得到作弊信息的統(tǒng)計圖表。本發(fā)明是一個功能全面的網(wǎng)絡(luò)化無線電防作弊系統(tǒng)，它能遏制無線電方式的考試作弊行為，維護考試的公正性，對社會正確選拔人才具有重要意義，具有非常好的技術(shù)效^ ο 以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換和替換，都應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.1、一種無線電考試防作弊系統(tǒng)，包括無線電監(jiān)測設(shè)備以及信號干擾設(shè)備，其特征在 于，所述無線電監(jiān)測設(shè)備與信號干擾設(shè)備是分體式的，并且所述無線電監(jiān)測設(shè)備連接有至 少一個信號干擾設(shè)備，所述無線電監(jiān)測設(shè)備檢測到作弊信號后通過處理獲得該作弊信號的 監(jiān)測結(jié)果，處理后發(fā)送給信號干擾設(shè)備，進(jìn)而由信號干擾設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的干擾信號；所述作 弊信號的監(jiān)測結(jié)果包括頻率、功率、出入時間、頻繁度、調(diào)制方式信息。
2.2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所述無線電監(jiān)控設(shè) 備，包括寬帶全向接收天線、射頻模塊、中頻處理模塊、基帶處理模塊、系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù) 存儲模塊、音頻視頻輸出模塊及對外通信模塊；其中寬帶全向接收天線、射頻模塊、中頻處 理模塊、基帶處理模塊、系統(tǒng)控制模塊依次相連；數(shù)據(jù)存儲模塊、音頻視頻輸出模塊及對外 通信模塊分別與系統(tǒng)控制模塊相連，其中，所述寬帶全向接收天線，用于接收全頻段無線電電磁波；所述射頻模塊，用于將寬帶全向接收天線接收的無線電信號調(diào)諧到固定中頻，獲得固 定帶寬的中頻輸出；所述中頻處理模塊，用于把射頻模塊得到的中頻模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字基帶信號，包括 多種帶寬的正交IQ信號和頻譜數(shù)據(jù)；所述基帶處理模塊，用于實現(xiàn)識別、檢測和解調(diào)算法，經(jīng)過處理獲得作弊信號的監(jiān)測結(jié)果；所述系統(tǒng)控制模塊，用于控制音頻視頻輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊與信號干擾設(shè)備的通 信任務(wù)，對作弊信號的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，并形成數(shù)據(jù)庫； 所述數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲程序及監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述音頻視頻輸出模塊，用于顯示作弊信號的監(jiān)測結(jié)果，以及通過觸屏功能輸入顯示 參數(shù)以及播放作弊信息的音頻文件；所述對外通信模塊，用于傳輸處理后的監(jiān)測結(jié)果和向信號干擾設(shè)備發(fā)送控制信息。
3.3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號干擾設(shè) 備包括依次連接在一起的通信模塊、微控模塊、波形產(chǎn)生模塊、倍頻及波段選擇模塊、功率 放大模塊以及干擾天線；其中，所述通信模塊，用于接收無線電監(jiān)測設(shè)備發(fā)送的干擾模式的相關(guān)指令； 所述微控模塊，用于翻譯指令，控制信號干擾設(shè)備運行，并對波形產(chǎn)生模塊和功率放大 模塊進(jìn)行控制；所述波形產(chǎn)生模塊，用于在微控模塊的控制下根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)得到需要干擾的頻點 信息，并生成所需頻率的干擾信號；所述倍頻及波段選擇模塊，用于產(chǎn)生多種頻率范圍的干擾； 所述功率放大模塊，用于將各個頻率的波形增益放大； 所述干擾天線，用于發(fā)射干擾信號。
4.4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所述無線電監(jiān)測設(shè) 備通過射頻模塊在各個波段上進(jìn)行搜索掃描，并輸出固定10. 7MHz帶寬為IOMHz的中頻模 擬信號進(jìn)入到中頻處理模塊之中。
5.5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制模塊 將可疑信號以列表的形式存儲為TXT格式的文件以及將可疑信號的音頻文件以WAV格式保存在所述數(shù)據(jù)存儲模塊之中。
6.6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號干擾設(shè)備 中的通信模塊采用GSM模塊，即通過GSM網(wǎng)絡(luò)接收來自無線電監(jiān)測設(shè)備的信息。
7.7、根據(jù)權(quán)利要求1或2或4-6所述任一種無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所 述射頻模塊包括射頻前端AR-ONE ；中頻處理模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、多通道下變頻芯片、 可編程邏輯器件FPGA、PROM存儲器；基帶處理模塊包括數(shù)字信號處理芯片、存儲器FLASH、 靜態(tài)存儲器；系統(tǒng)控制模塊包括嵌入式控制系統(tǒng)；數(shù)據(jù)存儲模塊包括數(shù)據(jù)本地存儲器 NandFlash ；音頻視頻輸出模塊包括液晶顯示屏和揚聲器；對外通信模塊包括GSM模塊；射 頻前端AR-ONE與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片相接，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與多通道下變頻芯片和可編程邏輯器 件FPGA相接，F(xiàn)PGA與PROM存儲器以及數(shù)字信號處理芯片相接，數(shù)字信號處理芯片控制射 頻前端AR-0NE，并與FLASH存儲器、靜態(tài)存儲器以及嵌入式系統(tǒng)相接，嵌入式系統(tǒng)與本地存 儲器、液晶顯示屏、揚聲器以及GSM模塊相接。
8.8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻模塊包括 射頻前端AR-ONE ；中頻處理模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、多通道下變頻芯片、可編程邏輯器件 FPGA、PROM存儲器；基帶處理模塊包括數(shù)字信號處理芯片、存儲器FLASH、靜態(tài)存儲器；系 統(tǒng)控制模塊包括嵌入式控制系統(tǒng)；數(shù)據(jù)存儲模塊包括數(shù)據(jù)本地存儲器NandFlash ；音頻視 頻輸出模塊包括液晶顯示屏和揚聲器；對外通信模塊包括GSM模塊；射頻前端AR-ONE與 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片相接，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與多通道下變頻芯片和可編程邏輯器件FPGA相接，F(xiàn)PGA 與PROM存儲器以及數(shù)字信號處理芯片相接，數(shù)字信號處理芯片控制射頻前端AR-0NE，并與 FLASH存儲器、靜態(tài)存儲器以及嵌入式系統(tǒng)相接，嵌入式系統(tǒng)與本地存儲器、液晶顯示屏、揚 聲器以及GSM模塊相接。
9.9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，所述波形產(chǎn)生模塊 包括可編程邏輯器件FPGA和頻率合成器；倍頻及波段選擇模塊包括單刀雙擲開關(guān)、低通濾 波器、放大器、衰減器、二倍頻器、帶通濾波器、單刀三擲開關(guān)；微控模塊控制功率放大模塊 并與可編程邏輯器件FPGA相接，F(xiàn)PGA控制倍頻及波段選擇模塊中三路開關(guān)并與頻率合成 器相接，頻率合成器與倍頻及波段選擇模塊相接，倍頻及波段選擇模塊與功率放大模塊相 接，功率放大模塊連接天線。
10.10、根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線電考試防作弊系統(tǒng)，其特征在于，工作流程包括如 下步驟(1)、系統(tǒng)上電，初始化；(2)、射頻模塊接收無線電信號，輸出固定中頻信號；(3)、射頻模塊輸出的固定帶寬中頻信號經(jīng)過中頻處理模塊進(jìn)行數(shù)字化，并分為兩路分 別進(jìn)行窄帶下變頻和寬帶下變頻；(4)、基帶處理模塊對中頻處理模塊輸出信號進(jìn)行算法處理，實現(xiàn)作弊信號的數(shù)字解調(diào)；(5)、作弊信息通過系統(tǒng)控制模塊，存儲并顯示，同時向信號干擾設(shè)備發(fā)出工作指令；(6)、信號干擾設(shè)備根據(jù)接收到的指令，產(chǎn)生干擾信號并施加干擾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線電考試防作弊系統(tǒng)，屬于無線電頻譜監(jiān)測及無線電干擾領(lǐng)域。包括無線電監(jiān)測設(shè)備以及信號干擾設(shè)備，所述無線電監(jiān)測設(shè)備與信號干擾設(shè)備是是分體式的，并且所述無線電監(jiān)測設(shè)備連接有至少一個信號干擾設(shè)備，所述無線電監(jiān)測設(shè)備檢測到作弊信號后將該信號頻率等信息發(fā)送給信號干擾設(shè)備，進(jìn)而由信號干擾設(shè)備發(fā)出對應(yīng)的干擾信號。本系統(tǒng)是發(fā)現(xiàn)式的，它不會像干擾壓制方法那樣對考場內(nèi)正常的通信信號進(jìn)行干擾，一臺無線電監(jiān)測設(shè)備可以對應(yīng)多臺信號干擾設(shè)備并實現(xiàn)了信號的全頻帶干擾，并將作弊信息存放于數(shù)據(jù)庫中，具有針對性強的技術(shù)效果。
文檔編號H04K3/00GK102104437SQ20111000474
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者劉珩, 安建平, 朱夏劼, 楊淼, 陳寧 申請人:北京理工大學(xué)