脈沖信號輻射源個體識別技術(shù)研究.pdf

1、隨著輻射源系統(tǒng)復(fù)雜程度的顯著提高、低截獲概率技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及信號調(diào)制種類的日益增多，輻射源個體識別技術(shù)所必須應(yīng)對的電磁環(huán)境和研究對象復(fù)雜化的挑戰(zhàn)也愈發(fā)嚴峻。這些客觀現(xiàn)象的出現(xiàn)，造成了諸如信號指紋特征的有效性下降、輻射源個體識別性能惡化等問題，給現(xiàn)有的信號指紋特征分析方法、輻射源個體識別理論研究以及工程實踐造成了無可避免的巨大困難。不同輻射源系統(tǒng)之間的個體非線性差異，是信號指紋特征產(chǎn)生的根源。一般系統(tǒng)理論及其模型在非線性系統(tǒng)建模及非線性

2、分析領(lǐng)域取得的大量研究成果顯示，該方法能夠為揭示復(fù)雜系統(tǒng)的非線性特征及其演化規(guī)律提供有力的理論支持，對解決當前輻射源個體識別技術(shù)所面臨的理論研究發(fā)展困境和工程實際問題，具有十分積極的意義。
　　本文以復(fù)雜電磁環(huán)境下的脈沖信號輻射源系統(tǒng)個體識別問題為主要研究對象，利用一般系統(tǒng)理論、Yoyos系統(tǒng)模型和隨機微分幾何理論作基本分析工具，建立了輻射源個體識別的直觀系統(tǒng)演化模型，并據(jù)此提出了信號的擴散模型，定義了輻射源個體系統(tǒng)狀態(tài)流形上的內(nèi)

3、蘊指紋特征。針對簡單脈沖信號，提出一種基于信號內(nèi)蘊瞬時參數(shù)的指紋提取方法INIP-FEX，利用該方法提取的指紋特征具有內(nèi)蘊性，即特征的統(tǒng)計特性滿足不隨坐標系轉(zhuǎn)換而改變的性質(zhì)。INIP-FEX方法可以直接應(yīng)用在簡單脈沖信號環(huán)境下的輻射源個體識別問題中，由于上述內(nèi)蘊指紋特征綜合應(yīng)用了整個脈沖信號瞬時參數(shù)中所蘊含的輻射源個體系統(tǒng)狀態(tài)流形的內(nèi)蘊幾何特性，故最終能夠得到優(yōu)于脈內(nèi)瞬時頻率曲線特征識別性能。通過外場實驗數(shù)據(jù)實驗和仿真實驗驗證了上述輻射

4、源個體識別直觀系統(tǒng)演化模型和內(nèi)蘊指紋特征的有效性。為了擴展內(nèi)蘊指紋參數(shù)提取方法對具有有意調(diào)制的信號的適應(yīng)能力，提高對輻射源個體系統(tǒng)狀態(tài)流形內(nèi)蘊幾何特征的提取精度，通過進一步分析輻射源個體系統(tǒng)狀態(tài)流形上信號狀態(tài)轉(zhuǎn)移流函數(shù)，并借助近年來流形學(xué)習(xí)領(lǐng)域的理論研究成果，提出了基于擴散映射的內(nèi)蘊指紋特征提取方法 DIFF-IFEX。該方法通過選取適當?shù)臄U散過程核函數(shù)，估計信號觀測數(shù)據(jù)集合中所蘊涵的狀態(tài)轉(zhuǎn)移流函數(shù)，提取輻射源個體系統(tǒng)狀態(tài)流形上信號生成

5、路徑附近的局部幾何特征，具有較高的計算效率以及特征提取精度，能夠?qū)崿F(xiàn)對線性調(diào)頻、正弦調(diào)制等的具有有意調(diào)制的信號環(huán)境下的內(nèi)蘊指紋特征提取以及輻射源個體識別，且具有較好的識別性能。徑條件下，許多現(xiàn)有指紋特征的有效性會大大降低，導(dǎo)致利用這些特征進行輻射源個體識別的識別性能嚴重惡化。
　　本文利用多徑信號時延域上的稀疏特性，借助稀疏信號處理方法和變分貝葉斯方法的研究成果，在內(nèi)蘊指紋特征定義的基礎(chǔ)上，針對多徑信號環(huán)境，分析已知參考信號的前提

6、條件下觀測數(shù)據(jù)的典型自相關(guān)特征，提出了一種基于變分貝葉斯方法多徑信號時延估計的輻射源個體識別方法VB-TDE-SEI，在多徑時延小于脈沖信號寬度的小時延條件下，完成了輻射源個體識別。針對未知參考信號的情況，聯(lián)合基于擴散映射的內(nèi)蘊指紋特征提取方法和變分貝葉斯方法，提出基于變分貝葉斯方法和擴散映射的內(nèi)蘊指紋特征提取算法VB-DIFF-IFEX算法，從多徑條件下的觀測信號數(shù)據(jù)集合中，直接估計原始信號狀態(tài)轉(zhuǎn)移流函數(shù)，提取其中蘊含的內(nèi)蘊指紋特征，

7、并將其應(yīng)用于輻射源個體識別，仿真結(jié)果表明，該方法能夠在未知參考信號的多徑觀測條件下，取得了較好的輻射源個體識別性能。由于信號數(shù)字化觀測過程中的采集量化誤差、信號內(nèi)蘊瞬時參數(shù)估計過程中的線性化近似誤差和同型號不同接收機之間的個體差異性等不良影響，使得工程實踐中，內(nèi)蘊指紋特征提取精度降低、同一指紋特征模版在不同平臺之間的適應(yīng)性下降，甚至導(dǎo)致識別性能惡化。在本文直觀系統(tǒng)演化模型的研究框架基礎(chǔ)上，針對內(nèi)蘊指紋特征，借鑒分布式采集系統(tǒng)的信號重構(gòu)技