一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统的制作方法

1.本公开大体上涉及电磁波检测领域，且更明确地说涉及一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统。


背景技术：

2.随着中国经济快速发展，科学技术的进步，无线通讯技术已经被广泛应用于各个领域并深入到千家万户，自动化、信息化程度的不断提高，但同时也把人们带进了一个充满电磁辐射设备的环境里，电磁辐射呈指数增长，为了更好地应对电磁辐射并作出相应的措施，需要一种能够检测出区域内的波源信息及强度的系统。
3.现在已经开发出了很多检测系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的检测系统有如公开号为kr100594135b1，kr101426491b1、cn103323683b和kr101166520b1所公开的系统，包括信号检测模块、gps模块、微处理器控制模块和显示模块，所述信号检测模块用于检测电磁波信号强度数据，所述gps模块用于采集地理位置信息数据，所述微处理器控制模块用于将电磁波信号强度数据和地理位置信息数据进行融合，并通过所述显示模块进行显示，可同时检测多路、多频率段无线信号，并实时监测信号强度变化，避免突变信号漏检问题；通过gps模块采集当前电磁波信号强度数据对应的地理坐标信息数据，并通过显示模块进行数据或/和图像显示，便于用户更加直观的查看。但该系统只能在已知波源的情况下进行检测，并不能够通过检测多个地点的电磁波信息确定波源及其强度，在未知区域的检测效果不佳。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统，
5.本发明采用如下技术方案：
6.一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统，包括便携检测装置和分析服务中心，所述便携检测装置用于检测各检测点的电磁波数据并通过智能手机上传给所述分析服务中心，所述分析服务子中心根据检测数据计算得到多个波源的位置及波源强度；
7.所述分析服务中心接收的一组数据包括受激频率区域、最大电场强度、方向值和检测坐标，所述分析服务中心根据受激频率区域确定波源数量，波源的判断公式为：
[0008][0009]
其中，[f
min1
，f
max1
]和[f
min2
，f
max2
]分别为两个受激频率区域，当q值小于阈值时，这两个受激频率区间对应同一个波源；
[0010]
所述分析服务中心将一个波源对应的多组数据整合成一个分析包发送至内部的波源分析单元，所述波源分析单元根据一组数据中的检测坐标和方向值绘制直线，多条直
线围城一个多边形区域；
[0011]
所述波源分析单元通过下述公式计算检测点的波源指数qw：
[0012][0013]
其中，e0为一组数据中的最大电场强度，[f
min
，f
max
]为受激频率区域，(x，y)为多边形区域内的一个点坐标，(x
′
，y
′
)为检测点坐标；
[0014]
所述波源分析模块将使所有检测点的波源指数的方差在阈值以内的坐标值(x0，y0)作为波源的坐标，基于(x0，y0)坐标点计算得到的所有检测点的波源指数平均值作为该波源的波源强度；
[0015]
所述分析服务中心将所有分析包处理得到所有的波源坐标及对应的强度指数后，通过计算所有波源对任意一点上的电磁场影响强度并叠加得到该任意点的综合电磁场强度；
[0016]
进一步的，所述便携检测装置包括蓝牙模块、调频模块、受激模块、方向模块和计算模块，所述蓝牙模块用于与智能手机连接，所述调频模块用于设置过滤后的电磁波频率，所述受激模块用于检测在电磁波影响下的电流，所述方向模块用于检测所述受激模块的水平方向，所述计算模块根据电流数据与方向数据计算得到电磁波强度；
[0017]
进一步的，所述调频模块设置过滤后的中心频率以固定速度变化，所述受激模块以固定角速度转动并以固定的时间间隔读取检测的电流值，当相邻的电流值之差超过阈值时，记录对应的中心频率，将中心频率进行区域划分得到若干个受激频率区域；
[0018]
进一步的，所述调频模块将受激频率区域设置过滤后的频率区间，所述受激模块旋转一周并以最快的采样速度采集电流值，则所述计算模块计算出该受激频率区域用于表示电磁波强度的最大电场强度e0为：
[0019][0020]
其中，k为受激系数，i
max
为检测到的电流最大值，i
min
为检测到的电流最小值，为所述调频模块设置为全过滤模式时受激模块的电流值，t1为i
max
对应的时间点，t3为i
min
对应的时间点，t2和t4为对应的时间点；
[0021]
进一步的，所述方向模块用于测量所述受激模块的角度状态，并取检测电流值最大时的角度β作为该受激频率区域的方向值，检测点的坐标信息通过智能手机的定位功能获取。
[0022]
本发明所取得的有益效果是：
[0023]
本系统根据电磁波对电流的影响具有方向性这一特点，通过分析电路中的电流变化值与电路的方向之间的关系获取波源与检测点的大致位置关系，同时依据电流的变化幅度得到电磁波的强度，根据多个检测点的检测数据确定一个波源的大致区域范围，再根据不同检测点所检测的电磁波数据的区别缩小范围从而确定波源的位置，本系统能够在不知道区域内的波源信息的情况下通过多个检测点的检测数据检测出隐藏的波源，从而获取到该区域内更加准确的电磁场分布。
[0024]
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
[0025]
图1为本发明整体结构框架示意图；
[0026]
图2为本发明便携检测装置模块结构示意图；
[0027]
图3为本发明电流与时间的关系函数图像示意图；
[0028]
图4为本发明波源所在多边形区域与检测点关系示意图；
[0029]
图5为本发明多边形区域内最适弧线示意图。
具体实施方式
[0030]
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
[0031]
实施例一。
[0032]
本实施例提供了一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统，结合图1，包括便携检测装置和分析服务中心，所述便携检测装置用于检测各检测点的电磁波数据并通过智能手机上传给所述分析服务中心，所述分析服务子中心根据检测数据计算得到多个波源的位置及波源强度；
[0033]
所述分析服务中心接收的一组数据包括受激频率区域、最大电场强度、方向值和检测坐标，所述分析服务中心根据受激频率区域确定波源数量，波源的判断公式为：
[0034][0035]
其中，[f
min1
，f
max1
]和[f
min2
，f
max2
]分别为两个受激频率区域，当q值小于阈值时，这两个受激频率区间对应同一个波源；
[0036]
所述分析服务中心将一个波源对应的多组数据整合成一个分析包发送至内部的波源分析单元，所述波源分析单元根据一组数据中的检测坐标和方向值绘制直线，多条直线围城一个多边形区域；
[0037]
所述波源分析单元通过下述公式计算检测点的波源指数qw：
[0038][0039]
其中，e0为一组数据中的最大电场强度，[f
min
，f
max
]为受激频率区域，(x，y)为多边形区域内的一个点坐标，(x
′
，y
′
)为检测点坐标；
[0040]
所述波源分析模块将使所有检测点的波源指数的方差在阈值以内的坐标值(x0，y0)作为波源的坐标，基于(x0，y0)坐标点计算得到的所有检测点的波源指数平均值作为该
波源的波源强度；
[0041]
所述分析服务中心将所有分析包处理得到所有的波源坐标及对应的强度指数后，通过计算所有波源对任意一点上的电磁场影响强度并叠加得到该任意点的综合电磁场强度；
[0042]
所述便携检测装置包括蓝牙模块、调频模块、受激模块、方向模块和计算模块，所述蓝牙模块用于与智能手机连接，所述调频模块用于设置过滤后的电磁波频率，所述受激模块用于检测在电磁波影响下的电流，所述方向模块用于检测所述受激模块的水平方向，所述计算模块根据电流数据与方向数据计算得到电磁波强度；
[0043]
所述调频模块设置过滤后的中心频率以固定速度变化，所述受激模块以固定角速度转动并以固定的时间间隔读取检测的电流值，当相邻的电流值之差超过阈值时，记录对应的中心频率，将中心频率进行区域划分得到若干个受激频率区域；
[0044]
所述调频模块将受激频率区域设置过滤后的频率区间，所述受激模块旋转一周并以最快的采样速度采集电流值，则所述计算模块计算出该受激频率区域用于表示电磁波强度的最大电场强度e0为：
[0045][0046]
其中，k为受激系数，i
max
为检测到的电流最大值，i
min
为检测到的电流最小值，为所述调频模块设置为全过滤模式时受激模块的电流值，t1为i
max
对应的时间点，t3为i
min
对应的时间点，t2和t4为对应的时间点；
[0047]
所述方向模块用于测量所述受激模块的角度状态，并取检测电流值最大时的角度β作为该受激频率区域的方向值，检测点的坐标信息通过智能手机的定位功能获取。
[0048]
实施例二。
[0049]
本实施例包括了实施例一的全部内容，提供了一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统，包括便携检测装置、分析服务中心，所述便携检测装置用于在各个检测点检测电磁波强度，并通过智能手机将检测到的数据以及定位数据发送给所述分析服务中心，所述分析服务中心根据各个监测点的检测数据以及定位数据处理得到波源信息与整个区域的电磁波分布情况；
[0050]
结合图2，所述便携检测装置包括蓝牙模块、调频模块、受激模块、方向模块和计算模块，所述蓝牙模块用于与智能手机连接，所述调频模块用于设置过滤后的电磁波频率，所述受激模块用于检测在电磁波影响下的电流，所述方向模块用于检测所述受激模块的水平方向，所述计算模块根据电流数据与方向数据计算得到电磁波强度；
[0051]
所述受激模块安装于一个旋转台上，将所述旋转台按照稳定的角速率进行旋转，启动所述受激模块，以固定的时间间隔读取检测的电流值，调整所述调频模块的中心频率，中心频率按照固定的变化速率变动，当检测到的两个相邻电流值差值超过阈值时，记录此时的中心频率，记录的中心频率用数列f[i]表示，当遍历完一次中心频率后，对记录的中心频率f[i]进行区域划分，区域划分过程包括如下步骤：
[0052]
s1、令频率指针i＝1，令区域指针j＝1；
[0053]
s2、将f[i]作为第j个区域的左端点；
[0054]
s3、若存在f[i 1]，计算δf＝f[i 1]-f[i]，若δf小于阈值，则令i＝i 1，重复步骤s3，若δf大于等于阈值，则跳转至步骤s4，若不存在f[i 1]，则跳转至步骤s5；
[0055]
s4、将f[i 1]作为第j个区域的右端点，令i＝i 1，j＝j 1，跳转至步骤s2；
[0056]
s5、将f[i]作为第j个区域的右端点，将此时j的值记为m，完成区域划分；
[0057]
通过上述步骤得到m个受激频率区域，对每个受激频率区域进行精确检测；
[0058]
结合图3，将调频模块的过滤后的频率区间设置为进行精确检测的受激频率区域的区间，该区间记为[f
min
，f
max
]，启动所述受激模块，将所述旋转台以角速度θ旋转一周，并以最快的采样速度检测电流值，获取电流与时间的关系函数i(θ
·
t)，在该函数图像中找到四个关键点：(t1，i
max
)、(t3，i
min
)和其中，i
max
为函数中电流的最大值，i
min
为函数图像中电流的最小值，为所述调频模块设置为全过滤模式时受激模块的电流值，在所述全过滤模式下，所述受激模块将不受电磁波的影响，t1、t2、t3和t4分别为对应的4个时间；
[0059]
则该受激频率区域用于表示电磁波强度的最大电场强度e0为：
[0060][0061]
其中，k为受激系数，与受激模块中的电路设计相关，通过实验测量所得；
[0062]
为提高电磁波强度的测量精度，将所述旋转台以不同的角速度旋转一周，并分别以最快的采样速度检测电流值，获得n个电流与时间的关系函数，每个函数记为ii(θi·
t)，θi表示第i次获取函数时的旋转台角速度；
[0063]
同样的，获取每个函数中的四个关键点，分别记作(t
i-1
，i
i-max
)、(t
i-3
，i
min
)和所述计算模块根据这4*n个关键点计算出标准极大电流值和标准极小电流值
[0064][0065][0066]
所述计算模块根据这4*n个关键点的时间计算出时间偏差系数k
t
：
[0067][0068]
则该受激频率区域用于表示电磁波强度的最大电场强度e0为：
[0069][0070]
所述方向模块用于测量所述旋转台的角度状态，取检测电流值最大时的角度β作为该受激频率区域的方向值；
[0071]
所述便携检测装置通过蓝牙模块将受激频率区间、最大电场强度和方向值通过所述蓝牙模块发送至智能手机，智能手机再结合自身的定位数据将这些数据发送至分析服务中心；
[0072]
所述分析服务中心将多个检测点的数据汇总后进行分析，首先根据不同检测点上传的受激频率区间数据确定多个波源，判断两个受激频率区间[f
min1
，f
max1
]和[f
min2
，f
max2
]是否为一个波源的判断公式为：
[0073][0074]
当q值小于阈值时，这两个受激频率区间对应同一个波源；
[0075]
所述分析服务中心将一个波源对应的所有受激频率区间、最大电场强度、方向值以及定位数据整合成一个分析包发送至内部的一个波源分析单元进行分析，所述分析服务中心设有多个波源分析单元能够同时分析多个波源的位置；
[0076]
结合图4，所述波源分析单元根据定位数据和方向值绘制直线，由于存在误差，所绘制的多条直线不会汇聚于一点，而是会围城一个小范围的多边形区域，波源处于所述多边形区域内，在所述多边形区域内取一点，坐标值设置为(x，y)，并根据该坐标计算每个检测点的波源指数qw：
[0077][0078]
其中，(x
′
，y
′
)为检测点的定位坐标；
[0079]
令所有检测点的波源指数的方差在阈值以内的坐标值(x，y)为波源的坐标；
[0080]
具体的波源坐标确认过程包括如下步骤：
[0081]
s21、计算每个检测点的最大波源指数qwi
max
和最小波源指数qwi
min
，所述最大波源指数指在多边形区域内取离检测点最远的点计算得到的波源指数，所述最小波源指数指在多边形区域内取离检测点最近的点计算得到的波源指数，i表示检测点的序号；
[0082]
s22、计算最适波源指数qw
′
：
[0083][0084]
其中，n
′
为该波源对应的检测点个数；
[0085]
s23、计算每个检测点的最适弧线，结合图5，所述最适弧线与检测点的距离li为：
[0086][0087]
其中，l
max
为多边形区域与检测点的最远距离，l
min
为多边形区域与检测点的最近距离；
[0088]
s24、获取所有检测点的最适弧线围城的区域；
[0089]
s25、计算步骤s4中的区域的中心点，该中心点作为波源的坐标；
[0090]
确定波源坐标后，将所有检测点的波源指数的平均值作为该波源的强度指数；
[0091]
所述分析服务中心将所有分析包处理得到所有的波源坐标及对应的强度指数后，通过计算所有波源对任意一点上的电磁场影响强度并叠加得到该任意点的综合电磁场强度。
[0092]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范
围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。