信號監測主要是對空中的無線電波進行測量，對感興趣的信號 (The signal of interest - SOI）進行測量，收集信號的特征：如頻率、功率、帶寬、出現的時間、出現的次數以及攜帶的信息，頻率或頻道利用率，干擾信號的識別與定位。所以信號監測是一系列功能和過程的組合。

在軍事領域，陸、海、空各軍兵種使用的地面、車載、艦載、機載以及星載的無線電通信及雷達發射臺（站）。

在民用領域，信號監測的對象主要是廣播、電視、尋呼、對講機、移動通信、無線調度系統、衛星以及無線電愛好者等的發射臺（站），比如各地市局無委所做的工作。

（軍事領域）陸、海、空各軍兵種使用的地面、車載、艦載、機載以及星載的無線電通信及雷達發射臺（站）。

在民用領域，信號監測的對象主要是廣播、電視、尋呼、對講機、移動通信、無線調度系統、衛星以及無線電愛好者等的發射臺（站），比如各地市局無委所做的工作。

發射信號監測的難點

? 擁擠的頻譜，電磁譜環境不可控。

? 1,000à10,000à100,000個發射機(可能只有2個或3個是SOI)

? SOI未知頻率,幅度和發射信號的時間

? 復雜的調制方式和分址技術導致很難得到穩定的頻譜

? 短的持續信號（burst信號、瞬態信號）很難用頻譜儀定位

信號監測對設備的要求

?DC~光的頻率覆蓋范圍

?高的頻率分辨率（uHz）

?高的動態范圍（200dB)

?實時（所有時間所有頻譜）

?識別、記錄和解調所有信號

?尺寸小、輕便和可靠

信號監測對信號監測設備也有一定的要求。其中最終要的是信號監測設備的測量速度，反映到一個信號監測領域常用的概念，即截獲概率 Probability of intercept - POI。POI是搜索系統能夠檢測到感興趣的信號(SOI)的概率。

信號偵測的過程

下圖是經典的信號偵測過程：包括五個過程，從粗到細。

1.首先是對空間信號全部電磁能量的測量過程，我們稱之為寬帶監測。

2.然后重點檢測我們感興趣的頻段上有無新的信號能量和異常信號。

3.之后是對新的或感興趣的信號進行收集或尋找、識別。

4.對滿足信號特點的信號進行報警或記錄。

5.最后對感興趣的信號進行解調、監聽監視和定向等。

各類無線設備運營商、廠家和測試經理以及政府機構常常需要監測無線環境中的射頻信號。信號監測的應用范圍非常廣泛，從檢查使用特定載波發射信號的一致性，到發現并鎖定未知或非法發射機的位置，它都發揮著重要作用。傳統的信號監測方法主要依賴于高性能頻譜分析儀和經常作為獨立系統使用的數字轉換器。現在，隨著寬帶網絡接入的廣泛普及，信號監測系統已經發展成為一個使用低成本傳感器構成的協作型網絡，由這些傳感器共同監測大片地理區域內的無線頻譜。

各種設備運營商和政府機構都需要監測無線環境中的頻譜，以偵測已知和未知的射頻信號。信號監測的應用范圍包括特定載波的測量、寬帶頻譜搜索和數據記錄等。在任何情況下，頻譜或信號監測設備都必須具有一些基本特征，例如寬頻率范圍、高速信道掃描、高頻率分辨率和動態范圍、數據存儲，以及系統在某種程度上的自動化，以便在偵測到感興趣的信號時確定一系列的行動方案。某些應用需要進行頻譜監測以確保符合當地的監管要求，而另一些應用則需要發現未知的發射機。這個發現過程可能包括確定傳輸的信號類型、出現次數、載 波頻率、帶寬、調制類型和發射機地理位置。

下圖是一個典型的監測系統，包括遍布整個地理區域的固定接收機和移動接收機。有些接收機可能會通過網絡連接在一起，從而改善整個系統的性能和定位精度。

信號監測和監視系統

頻率管理

信號監測系統經過配置，可用于已獲許可或未獲許可頻譜的頻率管理，它們通常通過一組已知的射頻載波頻率和調制特征來工作。使用這些系統，可以驗證與其他無線系統的 一致性和共存性。通常對頻率管理感興趣的用戶包括政府機構、無線服務提供商(包括 蜂窩運營商、廣播公司)、緊急救援部門、進行導航和通信的運輸機構和軍事部門等。 此外，負責管理頻譜利用、頒發許可證和協調國內和國際頻譜分配的監管機構常常會建立監測站網絡來覆蓋那些人口眾多的地區。這些機構，例如國際電信聯盟(ITU)已經指定ITU射頻通信(ITU-R)組織負責管理全球的射頻頻譜和衛星傳輸。國家級/省級監管機構，例如FCC、NTIA、OFCOM、SRRC和ANFR負責管理國家級的頻譜利用情況。這些管理機構需要熟悉掌握頻譜利用情況，因為如果利用率太低，這就意味著頒發的許可證太少，收入上受到損失。他們還需要發現并減少潛在的系統間干擾。

偵測

信號監測系統經過配置還可用于偵測未知或惡意的信號傳輸，這需要對短期內偶然才出現的信號進行測量，并常常需要提取傳輸信號中包含的情報。在執法和監獄設施管 理、邊境和海岸安全和軍事情報等領域，對無線信號進行偵測的行為正在迅速增多。很多應用都需要以信號解調的方式進行竊聽，以提取出關鍵的情報信息，供軍事、國家安 全部門和執法部門使用。這些系統可以監測從室內或室外發送的信號。由于我們希望還原信號和獲取發射機的位置，所以這些類型的系統通常還具有測向 (DF) 和地理定位功 能。 在政府部門和軍事領域，這些傳輸通常被稱為信號情報( Signals Intelligence - SIGINT)。

干擾管理

信號監測系統要想對已知和潛在的有害信號進行干擾管理，需要對各種不同的應用進行 專門測量。某些應用需要對大片的地理區域進行監測，而一些應用的范圍可能會限定在 一座建筑物或一個房間內。例如，在測量復雜系統 (例如航空器) 的 EMI 和 EMC 的測試 中，可以使用信號監測設備來了解航空器在激活不同的子系統時所散發的潛在干擾。在 某些應用中，無線信號通常會對一些靈敏的設備造成干擾，例如醫院或測試試驗室中安 裝的特殊儀器，此時信號監測對確保設備的正常工作非常重要。例如，醫生常常禁止在 他們的急救室和特別護理房間內使用手機。研究表明，在靠近靈敏設備的地方，蜂窩設備所發射信號可能會妨礙這些設備的正常工作，例如腦電圖(EEG)。由于很難 防止人們將手機帶入這些特殊場所，因此必須監測射頻蜂窩頻譜，在發現干擾信號發射時觸發報警裝置。

發射機地理定位

確定目標發射機的位置非常重要，尤其是在偵測和干擾管理應用中。測向 (DF) 和地理定位方法通常使用安裝在高定向天線上的接收機來完成任務。使用接收信號強度、三角 測量和/或到達角 (AOA) 技術，可以精確地確定發射機在二維或可能的三維空間中的位置。通過增加監測接收機的數量和添加接收機的 GPS 輔助采樣定時和定位，可以提高定位精度。其他地理定位技術包括根據到達時間差(TDOA)和相關性，通過對多個接收機同時捕獲到的信號進行數字處理而獲得定位的方法。這些系統中的多個接收機的定時可使用GPS輔助或IEEE1588網絡定時協議(由是德科技提出并在1992年獲得IEEE批準)進行協調。

任何信號監測系統都面臨著一個難題，即快速偵測、識別并盡可能定位遠距離的非合作信號。這些信號可能是間歇性的、持續時間較短和/或接收功率較低。無線通信正在向著數字調制機制、更高的載波頻率和更寬的信號帶寬方向發展。載波頻率越高，目標發射機與監測系統之間的路徑損耗就越大，并且由于接收機的信噪比(SNR)較低，所以使信號的恢復變得更加困難。此外，信號帶寬越寬，接收機上的功率譜密度就越低，使得接收機很難偵測到目標信號。在很多情況下，信號監測系統在無線環境中只使用一個測量點可能不足以監測這些新興技術，要想正確地恢復信號，可能需要將多個接收機和傳感器布置在更接近目標發射機的位置，通過互相協作才能實現目標。