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基于深度学习的射频指纹识别研究

基于深度学习的射频指纹识别研究

作者：汤春阳兰州交通大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的不断发展,4G、5G、wifi设备逐渐进入千家万户,在方便普罗大众生活的同时,也使得无线通信设备数量爆炸式增长,合法和非法通信设备混杂其中,引起大量的安全问题。为了认证无线通信设备的用户身份,射频指纹识别技术应运... 详细信息

随着无线通信技术的不断发展,4G、5G、wifi设备逐渐进入千家万户,在方便普罗大众生活的同时,也使得无线通信设备数量爆炸式增长,合法和非法通信设备混杂其中,引起大量的安全问题。为了认证无线通信设备的用户身份,射频指纹识别技术应运而生,该技术能够识别无线通信设备硬件引起的射频特征,从射频特征反推出通信设备硬件特征,进而识别出该无线通信设备的身份。基于深度学习的射频指纹识别技术从物理层识别用户身份,不是分析通信信息而是识别发射信息的设备,可以有效抵御重放攻击和中间人攻击。本文通过对射频指纹识别技术原理与深度学习算法深入研究,主要的研究内容主要如下:1.对于射频指纹识别方向缺少数据集,本文搭建了基于gnuradio软件、hack RF one发射机、对讲机、3900a接收机的仿真与实物实验平台。在该平台上,本文首先使用gnuradio软件生成了使用QPSK、AM、2FSK调制方式的信号;然后使用10个hack RF one和两个对讲机发射不同调制方式和功率的无线电信号;最后通过3900a接收机,接收处于不同信道的无线电信号,并对信号解调,验证信号传输链路的正确性。实验结果表明,在基于gnuradio软件、hack RF one发射机、对讲机、3900a接收机的仿真与实物实验平台上实现的基于深度学习的射频指纹识别技术对于不同调制方式、不同信道影响的无线电信号都能够取得较好的射频指纹识别结果。2.传统射频指纹识别算法容易受到信道干扰,识别准确率不高。针对上述问题,本文从预处理方法和基于深度学习的分类算法入手,提出了一种基于对比学习的射频指纹识别方法。该方法首先将处于稳态的无线通信设备发射的IQ信号预处理为频谱瀑布图作为输入,然后使用对比学习模型对不同发射机的频谱瀑布图进行特征对比,最后提取射频指纹的特征并对发射机进行身份识别。在实测的发射机数据集上的实验结果表明,使用频谱瀑布图作为预处理方法的识别准确率为92.11%,精确率100%,召回率86.49%,F1分数92.76%,与使用频谱、IQ、相位的预处理方案相比,具有更高的准确率。改进的对比学习网络比传统的有监督对比学习网络的识别准确率提高了约5.93%,且与Resnet50、Vgg16等7种网络相比具有更高的准确率,其对讲机的识别准确率高达92.11%。3.针对传统射频指纹识别算法只能识别一种调制方式的无线电信号的问题,本文提出一种基于改进的频谱瀑布图的预处理方法,该方法首先将频谱瀑布图的基带范围截取出来,不再关注无关的频率范围,然后保留频谱瀑布图中信号强度随时间和频率的关系,构成改进的频谱瀑布图,最后将改进后的频谱瀑布图输入监督对比网络网络。仿真实验结果表明,改进的频谱瀑布图对2FSK、AM、QPSK这三种调制方式构成的数据集具有82%的识别准确率;对于2FSK、AM数据集训练、验证,QPSK数据集测试的结果为射频指纹识别准确率达到83.5%。

关键词：射频指纹识别深度学习频谱瀑布图

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融合时频特征的通信辐射源个体识别方法

电子测量技术 2024年

作者：袁晔汤春阳张博轩李强宁夏回族自治区无线电监测站兰州交通大学电子与信息工程学院

针对通信辐射源个体识别在信道噪声干扰下准确率低的问题，利用信号映射到不同时频域对信道噪声干扰抑制效果的差异性，提出了一种融合时频特征的通信辐射源个体识别方法。首先，从辐射源信号中提取I/Q、功率谱、小波谱信息，并通过横... 详细信息

针对通信辐射源个体识别在信道噪声干扰下准确率低的问题，利用信号映射到不同时频域对信道噪声干扰抑制效果的差异性，提出了一种融合时频特征的通信辐射源个体识别方法。首先，从辐射源信号中提取I/Q、功率谱、小波谱信息，并通过横向和纵向的一维卷积来融合信号的时频信息；然后使用通道注意力模块和空间注意力模块融合时频特征；最后采用M-ResNeXt网络实现在信道噪声干扰下的辐射源个体识别。实验结果表明，在不同信噪比的高斯白噪声、瑞利、莱斯三种信道噪声干扰下，该方法能够显著提高通信辐射源个体识别的准确率和鲁棒性。

关键词：辐射源个体识别深度学习信道时频分析

地铁暗挖通道管幕法施工数值模拟分析及方案优化

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工业建筑 2023年第S2期53卷 909-912页

作者：郑世杰黄炫茜陈玉奎汤春阳中交一公局华中工程有限公司山东青岛266555 大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026

以青岛地铁香江路站B出入口暗挖段为工程依托,进行了浅埋暗挖地铁出入口管幕法施工数值模拟研究。采用有限元分析软件ABAQUS建立出地铁出入口暗挖通道的有限元模型并进行数值计算,首先对比分析3种不同支护条件施工下的地表沉降变化规律... 详细信息

以青岛地铁香江路站B出入口暗挖段为工程依托,进行了浅埋暗挖地铁出入口管幕法施工数值模拟研究。采用有限元分析软件ABAQUS建立出地铁出入口暗挖通道的有限元模型并进行数值计算,首先对比分析3种不同支护条件施工下的地表沉降变化规律,数值计算结果表明:由于工程地质条件较差,无超前支护条件下进行开挖施工引起的地表沉降量最大,超前小导管支护次之,管幕支护引起的沉降量最小,最终沉降量最大值分别为34.72,29.17,14.65 mm,因此本工程在采用管幕法施工才能满足沉降控制要求。在管幕法施工的支护条件下进行出入口段开挖进尺优化、管幕数量优化及不同开挖方式优化,分别模拟0.5,1.0,1.5,2.0 m四种不同开挖进尺量对出入口暗挖段LDP曲线的变化规律,通过4种开挖进尺LDP曲线的变化规律分析,最终得到现场开挖进尺宜选为1 m。通过对比不同管幕数量及不同开挖方式比选施工下引起的地表沉降规律、水平收敛规律可知,相比于原施工方案,优化后的管幕数量及开挖方式均满足施工控制值,能够较好控制施工成本和提高施工效率,对于本工程具有一定的指导意义。

关键词：管幕法暗挖通道浅埋暗挖地表沉降开挖进尺数值模拟

基于Swin Transformer的图像语义通信系统

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电子测量技术 2024年

作者：孙洋舟严天峰孙文灏汤春阳王映植兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃省无线电监测及定位行业技术中心丝路梵天(甘肃)通信技术有限公司

语义通信是一种旨在传递语义信息的通信方式，其通过可以有效的减少冗余和传输数据量等特点。目前语义通信的研究仅处于起步阶段，更多的理论研究有助于推动语义通信系统的真正实施。实现语义通信的核心技术端到端信源信道联合编码在过... 详细信息

语义通信是一种旨在传递语义信息的通信方式，其通过可以有效的减少冗余和传输数据量等特点。目前语义通信的研究仅处于起步阶段，更多的理论研究有助于推动语义通信系统的真正实施。实现语义通信的核心技术端到端信源信道联合编码在过去几年中取得了长足的进步，语义图像也得到了发展。为解决计算效率过低、语义特征提取不足等问题，本文设计了一款新的神经网络JSCC。具体而言，受Swin Transformer在视觉任务中的优异表现的启发，首次将Swin- Transformer模块与残差网络相结合，设计出基于Swin Transformer的图像语义通信系统。为了解决传统的CNN对图像特征提取效率欠佳等问题，引入注意力残差网络模块初步提取图像语义特征，然后通过Swin Transformer进一步对图像语义特征进行提取。通过实验的结果的验证，与已有方案相比，本文所提出的方案在PSNR取得了高于2dB的性能提升，在MS-SSIM性能上取得了5%以上的性能提升。

关键词：语义通信 Swin Transformer 信源信道联合编码

基于GA-ANN的深基坑支护结构优化反馈分析

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工业建筑 2023年第S1期53卷 530-532页

作者：郑世杰汤春阳黄炫茜温泉姜艳超中交一公局华中工程有限公司山东青岛266555 大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026

针对深基坑支护结构参数选择的问题,引入了正交设计、三维数值模拟、神经网络和遗传算法建立了深基坑支护参数优化方法。介绍了方法的原理、步骤和实现过程。通常使用支护结构产生的造价、测点的位移量、塑性区的范围作为目标函数,对青... 详细信息

针对深基坑支护结构参数选择的问题,引入了正交设计、三维数值模拟、神经网络和遗传算法建立了深基坑支护参数优化方法。介绍了方法的原理、步骤和实现过程。通常使用支护结构产生的造价、测点的位移量、塑性区的范围作为目标函数,对青岛地铁13号线嘉陵江路站的深基坑桩锚支护体系设计方法采取了一定的优化,取得了良好的效果。与原设计方案相比,优化后的支护结构能够保证基坑稳定性的同时节约了30%左右的材料成本。

关键词：深基坑遗传神经网络支护参数反馈分析

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基于SAMP-VMD的局放信号去噪方法

电子测量技术 2024年第2期47卷 160-167页

作者：王映植严天峰汤春阳高锐牛瑞婷兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 甘肃省无线电监测及定位行业技术中心兰州730070 丝路梵天(甘肃)通信技术有限公司兰州730030

针对电力设备局部放电信号容易受到环境中的窄带噪声和白噪声的干扰,为了更好保留局放信号特征以便后续进行故障诊断和预测,提出了一种基于压缩感知重构和变分模态分解的变压器局部放电信号去噪方法。该方法首先使用窗函数抑制窄带干扰... 详细信息

针对电力设备局部放电信号容易受到环境中的窄带噪声和白噪声的干扰,为了更好保留局放信号特征以便后续进行故障诊断和预测,提出了一种基于压缩感知重构和变分模态分解的变压器局部放电信号去噪方法。该方法首先使用窗函数抑制窄带干扰的频率泄露,之后利用窄带干扰在频域上与局放信号和白噪声之间稀疏度的差异从而将窄带信号进行分离重构以抑制窄带噪声,其次通过改进变分模态分解方法根据各模态含有局放信号信息的多少来对不同模态进行分类去噪,最终恢复出局放信号。通过仿真及实测信号对该方法进行去噪效果测试,并与奇异值分解和变分模态分解去噪方法的去噪效果进行对比,结果表明该方法能够有效抑制局部放电信号的干扰,相比传统算法的波形相似系数提升约2%,能够更好的保留局部放电信号的波形特征。

关键词：局部放电压缩感知重构改进变分模态分解去噪

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非饱和直剪仪改造及砂土-结构剪切试验

中国科技论文 2024年第4期19卷 483-490页

作者：汤春阳郑世杰温泉田雨张艳美中交一公局集团华中工程有限公司武汉430000 中冶东方工程技术有限公司山东青岛266580 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

土与结构相互作用问题涉及实际工程的多个方面,研究土-结构接触面力学特性是解决该问题的基础。通过对常规非饱和直剪仪进行改造,并利用改造的非饱和直剪仪进行非饱和砂土-结构接触面剪切试验,研究了基质吸力、结构面类型和净法向应力... 详细信息

土与结构相互作用问题涉及实际工程的多个方面,研究土-结构接触面力学特性是解决该问题的基础。通过对常规非饱和直剪仪进行改造,并利用改造的非饱和直剪仪进行非饱和砂土-结构接触面剪切试验,研究了基质吸力、结构面类型和净法向应力对接触面抗剪强度的影响。结果表明:基质吸力对非饱和砂土-结构接触面的界面黏聚力影响较大,对界面摩擦角影响较小;随着基质吸力的增加,非饱和砂土-混凝土接触面的抗剪强度先增大后减小,存在峰值效应;基质吸力对非饱和砂土-钢接触面的抗剪强度影响较小,基质吸力不变的条件下,随着净法向应力的增加,砂土-钢接触面的抗剪强度呈非线性增长;净法向应力对非饱和砂土-结构接触面对应基质吸力的界面摩擦角(δb)的影响较小。最后,建立了基于峰值效应的非饱和砂土-混凝土接触面抗剪强度公式。

关键词：非饱和砂土结构接触面抗剪强度剪切试验基质吸力

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必须管好企业的基本给算帐户

江苏农村金融 1989年第8期 39-39页

作者：汤春阳农业银行兴化市支行戴南营业所

眼下,银行选择企业,企业选择银行的条件尚未成熟,为做到业务交叉活而不乱,必须管好企业基本结算帐户。明文规定,企业结算户必须在信贷行一家办理,可以在其它行开立只付不收或只收不付的辅助帐户。结算帐户在谁家,谁家就负责好企业信贷... 详细信息

眼下,银行选择企业,企业选择银行的条件尚未成熟,为做到业务交叉活而不乱,必须管好企业基本结算帐户。明文规定,企业结算户必须在信贷行一家办理,可以在其它行开立只付不收或只收不付的辅助帐户。结算帐户在谁家,谁家就负责好企业信贷和现金管理监督责任。目前。

关键词：现金管理活而不乱市支行多头开户监督责任

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智能定义无线电技术体系及其设计方法

兰州交通大学学报 2020年第5期39卷 41-47页

作者：严天峰孙文灏伍忠东绽琨廉敬郑礼汤春阳安宇鹏兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 甘肃省无线电监测及定位行业技术中心兰州730070 甘肃省高精度北斗定位技术工程实验室兰州730070 兰州大学信息科学与工程学院兰州730000

在软件无线电的基本架构的基础上,提出了一种新的以深度神经网络为核心的无线通信架构的设计方法及其应用,并提出了智能和智能定义无线电(intelligent and intelligent defined radio,IR/IDR)的概念.基于系统级整体优化的思想,IR/IDR采... 详细信息

在软件无线电的基本架构的基础上,提出了一种新的以深度神经网络为核心的无线通信架构的设计方法及其应用,并提出了智能和智能定义无线电(intelligent and intelligent defined radio,IR/IDR)的概念.基于系统级整体优化的思想,IR/IDR采用多种不同的深度神经网络(deep neural network,DNN)替代传统软件无线电的各个功能模块,使无线通信系统成为一个可端到端优化的整体.而DNN良好的融合特性,还使得基于新方法的系统在不增加额外成本的前提下方便地扩展后续功能.更重要的是,通过将多个基于新方法的无线信号发射或接收端的DNN融合后,还可以对整个无线通信网络系统在更广义的角度上进行管理和优化.IR/IDR是一种新的理论和应用模式,它将通信问题演变为计算和数据,代表了未来无线通信发展的方向.

关键词：智能无线电智能定义无线电无线电智能管理软件无线电软件定义无线电