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第33卷 第1期 2011-1(上) 【25】
速度 / 转矩耦合可以通过静态方式和动态 方 式 实 现， 静 态 指 在 西 门 子 840D 的 机 床 参 数 MD37250 和 MD37252 中设定，动态指的是使用 MASLDEF 和 MASLDEL 命令在程序中动态建立 或者取消速度 / 扭矩耦合。 动态耦合命令格式如下： MASLDEF(slv1，slv2， ...，master axis) // 分配一个或者多个耦合 MASLDEL ( slv1，slv2，...) // 取消耦合
3 实验结果及分析
表 1 给出了本系统在某监狱使用过程中比较 典型的实验数据。数据表明： 1）研制的手机信号 自动监测屏蔽系统能够成功实现对特定场所手机 信号的监测与屏蔽过程； 手机信号侦测器的抗 2） 干扰能力有待进一步完善； 综合运用监测数据 3） 对拨号手机的定位算法有待改进。
表1
观测 时间 4周
【24】 第33卷 第1期 2011-1(上)
手机信号屏蔽器原理图
1.3 分控管理基站及中控主机
1.3.1 分控管理基站
该部分由 ARM 芯片、外围存储芯片及液晶显 示屏构成，可完成系统的信息检测、监测信息状 态的存储、信号控制、驱动液晶屏显示系统运行 状态、同中控主机通信等功能。
1.3.2 中控主机
AMP
…
AMP
AMP
AMP
电源模块 报警电路 指示电路 通信接口
场强计
…
场强计
滤波器 通信接口 VCO
…
滤波器
AMP
AMP
…
VCO
单片机控制模块
锯齿波电路
锯齿波电路
基站报警。
图2 手机信号侦测器原理图 图3
单片机控制电路
1.2 手机信号屏蔽器 由移动通讯原理可知，手机工作是在一定的 频率范围内，和基站通过无线电波链接，并以一 定的波特率和调制方式完成数据传输。针对这种 通讯方式，手机信号的屏蔽可以通过以一定的速 度从信道的低端频率向高端扫描，利用扫描信号 在手机接收到的报文信号中形成乱码干扰来实现。 干扰信号使该通信频段的手机检测不出从基站发 出的正常报文数据，从而不能与基站建立连接， 最后表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现 象，阻止了手机的正常注册也就最终屏蔽了手机 的正常通信功能。
0 引言
信息时代，通信技术高速发展，手机已经成 为人们日常工作和生活中不可缺少的重要辅助工 具。据统计，2009 年底中国手机数量已突破 5 亿 部。但手机的广泛应用，也产生了一些不容忽视 的问题，主要表现在： 1）成为新的泄密渠道，对 信息安全构成威胁。科学技术的发展，对手机的 定位、跟踪和监听，已成为世界各国一项重要的 侦察手段和情报来源。早在 2000 年，欧盟的一份 报告就指出，美国国家安全局建立的一个代号“梯 队” 的全球电子监听侦测网络系统已使欧盟遭受了 至少二百亿欧元的商业损失。这种情报收集的主 要方式就是对手机通信内容的过滤监听。2） 成为 新的噪声污染源，干扰了正常工作秩序。公共场 所日益严重的手机铃声污染使会议室、法庭、图 书馆、学校等场所的工作环境进一步恶化，影响 了人们正常工作的进行；另外，多手机信号共同 作用下的电磁辐射也成为人们日常生活中的又一 重要污染源。3） 成为新的犯罪手段，对社会和谐 稳定带来影响。手机在一些场合，已成为犯罪分 子作案的工具，如一些投机取巧的人利用手机进 行考试作弊，一些恐怖分子利用手机引爆炸弹等。 本课题研制的手机信号自动监测屏蔽系统可 以有效地解决上述问题。它作为一种新型信息安 全产品，当监测到手机信号后，用特定的电磁信
（长春大学，长春 130022） 摘 要： 手机在给人们生活带来便利的同时也产生了一些不容忽视的问题，对手机信号的自动监测与 屏蔽在某些场所非常必要。本文介绍了一种手机信号自动监测屏蔽系统的组成及体系结构， 并结合这种体系结构给出了系统的工作原理，分析了研制过程中的关键技术及实现方法，在 此基础上研制了样机并给出了试验结果及结果分析。试验及实践结果表明，研制的手机信号 自动监测屏蔽系统能较好地实现对特定场所中违法违规信号的监测与屏蔽。 关键词： 信号监测；信号屏蔽；电磁兼容；无线定位 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2011)1(上)-0023-03 Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).07
滤波器
滤波器
电源模块 报警电路 指示电路
手机信号屏蔽器需要屏蔽的几个信号包括： 1） 800MHz CDMA 下 行； 2）900MHz GSM 下 行； 3） 1800MHz DCS 下行； 4）1900MHz 小灵通、3G 手 机下行； 5）2100MHz 3G 手机下行。要实现手机 信号的屏蔽可以使用两种方式： 主动屏蔽方式， 1） 即采取在各频段连续发射下行频率信号从而干扰 手机对基站信号的正常接收的方式。这种方式实 际电路相对简单，屏蔽效果较好。但是，由于干 扰信号连续发射会造成一定程度的电磁污染，不 利于环境保护且浪费电能。2） 被动屏蔽方式，即 利用侦测器实时接收手机信号，当侦测器接收到 防护范围内手机发射的应答信号后，通知控制机 构启动屏蔽器，发射相应频率的干扰信号，使手 机无法正常通信。本系统中采用第二种方案。 电路由 5 组相同的信号发生电路构成，其结 构 是 锯 齿 波 发 生 电 路 产 成 相 应 的 锯 齿 波， 驱 动 VCO 电路产生相应频率的信号，该频率信号经 AMP 放大电路输出成为有效的干扰信号，最后经 天线辐射到特定空安装为本系统设计 的专用软件，用于同分控管理基站联机通信，接 收传送上来的状态信息并存储到数据库，有报警 时向值班人员提示。软件采用可视化 RAD（Rapid
Application Development）工具 Delphi 开发，数据 库使用 Microsoft 公司推出的 SQL Server 数据库管 理系统的较新版本。 研制的手机信号自动监测屏蔽系统提供两种 工作模式：单侦测器和单屏蔽器协同工作或多侦 测器多屏蔽器联网大面积协同工作。系统具有如 下 特 点： 1）可 监 测、 屏 蔽 GSM/CDMA/DCS/PHS 等多路频段； 2）有效侦测、屏蔽距离可调； 3）可 组网布控，监测灵敏度高，屏蔽响应速度快； 4） 分控管理基站采用 ARM 芯片，处理能力强； 对 5） 人体及环境无超标辐射破坏； 防爆防水防日晒， 6） 可全天候正常工作。
手机信号自动监测屏蔽系统现场实验数据
有效 信号 18次 信号 硬件响 屏蔽率 应时间 100% <1秒 软件平均 响应时间 1.2秒 软件定位 准确度 67%
测得 信号 23次
4 结束语
手机信号自动监测屏蔽系统是一套复杂的软硬 件配合工作系统，开发难度较大。本文提出了一种 手机信号自动监测屏蔽系统的组成与体系结构，并 结合这种结构给出了主要构件的工作原理，对系统
手机信号自动监测屏蔽系统构成及关键技术研究
Study on composition and key technologies of mobile phone signals automatically monitoring and shielding system 李念峰，杨永吉，张 彤，韩 春 LI Nian-feng，YANG Yong-ji，ZHANG Tong，HAN Chun
动向分控管理基站报警（如图 2 所示） 。其工作原 理是：天线接收到的无线信号经滤波和信号放大
收稿日期：2010-08-19 基金项目：长春市国际科技合作计划项目（08GH07）。 作者简介：李念峰（1974－），男，山东德州人，副教授，博士，主要从事计算机自动控制、EMC等方面的研究工作。 第33卷 第1期 2011-1(上) 【23】
手机信号 侦测器D1
…
手机信号 侦测器Dm
手机信号 屏蔽器J1
…
手机信号 屏蔽器Jn
通信总线 中控主机 数据服务器 协议转换 基于ARM的 分控管理基站
局域网通信总线
中控主机 客户端
中控主机 客户端
…
中控主机 客户端
图 1
手 机 信 号 自 动 侦 测 屏 蔽 系 统 结 构 图
后送给场强计电路，场强计电路输出相应的直流 电信号，该信号经过放大比较后送入单片机进行 判断，当数值高于报警值时，单片机向分控管理
号，在需要屏蔽（保护）的范围内形成一个电篱 网，使手机不能与基站建立联系，达到强制性屏 蔽手机信号的目的，从而消除移动电话产生的负 面影响和安全隐患，起到安全防护作用。
1 手机信号自动监测屏蔽系统的体 系结构
手机信号自动监测屏蔽系统由手机信号侦测 器和手机信号屏蔽器及分控管理基站和装有管理 软件的中控主机构成（如图 1 所示） ，其工作流程 是：开启手机信号侦测器，使其处于监测状态， 当侦测到布防区域内信号异常（有人违法违规使 用通讯设备） 时，侦测器判断信号的频段，并将相 应的报警信息上传到分控管理基站，分控管理基 站根据报警信息启动该布防区域内的信号屏蔽器 进行信号干扰阻断，同时将报警信息上传到中控 主机，中控主机自动显示该报警侦测器安装位置 并将报警信息存储到数据库，同时提醒监控人员 进行处理。本课题研制的自动监测与屏蔽系统体 系结构如图 1 所示。 1.1 手机信号侦测器 PHS 等手机信号，当侦测到手机信号后侦测器主 手机信号侦测器需要准确侦测 CDMA、DCS、
且浪费电能。因此，利用合理算法控制屏蔽器干 扰信号的发射方向和功率，在一定时间范围、一 定空间范围内既保持对手机信号的屏蔽效果又不 对周围环境造成污染是项目研究内容的又一个关 键问题。目前，因为系统主要应用在监狱、看守 所等人员密集的场所，因此，在 EMC 问题上主要 考虑干扰信号对人的影响。从生物效应角度分析， 电磁波对人体产生的影响主要有三种 [4]： 1）热效 应； 2）非热效应； 3）累积效应。计量学采用“比 吸 收 率（Specific Absorption Rate，SAR） 一 概 ”这 念来定量地计算电磁波与人体的相互作用关系。 SAR 是指单位重量的组织中吸收的电磁波功率， 单位为 W/kg。系统通过动态调整屏蔽器辐射干扰 信号的场强密度与安全滞留时间的关系，能够保 证在一定范围内不会使电磁能量存留体内而造成 对人体的伤害。 2.3 拨号手机的定位问题 在有的场所，用户不仅要求能屏蔽住手机信 号，还要要求能对违规使用的手机信号进行定位。 采 用 直 达 波 环 境 下 多 维 标 度 法 (Multidimensional Scaling, MDS) 结合非直达波环境下基于 TOA(Time of Arrival) 和 AOA(angle of arrival) 测量的增强型定 位方法 [5,6] 及多传感器联合智能定位实现对拨号手 机快速定位是项目研究的又一关键问题及创新点。