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航天测控链路干扰信号感知与特征参数估计技术研究

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航天测控链路干扰信号感知与特征参数估计技术研究

作者：罗昊宸哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

航天测控在军事领域的应用非常广泛,卫星对抗成为空间信息侦查与对抗的主要领域。在这个基础上,研究航天测控链路的干扰感知、自动识别具有非常重要意义。经过多年的发展,干扰信号的感知和识别已经取得了很多的成果,但是大多数的方法只... 详细信息

航天测控在军事领域的应用非常广泛,卫星对抗成为空间信息侦查与对抗的主要领域。在这个基础上,研究航天测控链路的干扰感知、自动识别具有非常重要意义。经过多年的发展,干扰信号的感知和识别已经取得了很多的成果,但是大多数的方法只能针对特定的干扰类型进行检测,具有很大的局限性。同时,大多数的干扰类型识别的特征提取使用的是传统的模式识别方法,需要人工进行干扰信号的特征的提取,这需要消耗很大的工作量。本文从能量检测算法和深度学习网络着手,研究干扰信号的检测、特征识别和参数估计的机理及实现方法。本文首先对有涉及到的5种需要感知识别的干扰信号进行了分析说明,5种干扰信号包括音频干扰、同频带窄带干扰、扫频干扰、矩形脉冲干扰以及扩频干扰。之后,通过对能量检测算法和恒虚警检测算法的研究,成功使用能量检测算法对干扰信号进行了存在性的检测,实验表明干扰信号在干噪比较高的环境下取得了很好的成果,但是在干噪比较低的环境下,能量检测算法的性能急剧下降。因此,本文提出了使用深度学习网络和能量检测算法对干扰信号进行联合检测的方法。实验结果表明,基于卷积神经网络的干扰检测算法在干噪比很低的环境下检测性能优于能量检测算法。然后使用了深度学习网络对5种干扰信号进行了特征的提取,使用多维尺度分析方法对提取出的特征信息进行了分析,结果表明提取出的特征具有明显的可分性与鲁棒性,接着将提取出了干扰信号特征送入Softmax分类器进行分类。实验结果该种分类方法在干噪比为-5dB5dB时对单一干扰信号的分类正确率几乎达到了100%,而并存干扰的分类正确率达到了99%以上。最后,利用四阶统计特性代替原能量检测器的平方特性,在感知到对方干扰卫星通信后,利用“窗”的思想,采用第二类切比雪夫滤波器估计窄带干扰信号的中心频率和宽带干扰信号的带宽。实验结果,在干噪比为-5dB5d B的环境下干扰信号参数估计的准确率在96%以上。

关键词：深度学习卷积神经网络能量检测干扰检测与识别干扰参数估计

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GNSS信号的线性调频干扰抑制方法

系统工程与电子技术 2025年

作者：巴晓辉温雯霏蔡伯根王剑姜维柴琳果北京交通大学自动化与智能学院北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心

针对GNSS信号易受射频干扰影响的问题，提出一种线性调频（linear frequency modulation，LFM）干扰抑制方案。首先，提出一种四阶时域自相关方法估计LFM信号的参数；其次，设计应用于单天线GNSS接收机的LFM干扰抑制模块，利用LFM信号... 详细信息

针对GNSS信号易受射频干扰影响的问题，提出一种线性调频（linear frequency modulation，LFM）干扰抑制方案。首先，提出一种四阶时域自相关方法估计LFM信号的参数；其次，设计应用于单天线GNSS接收机的LFM干扰抑制模块，利用LFM信号的参数估计结果将干扰信号的能量在频域上聚集，采用可配置二阶陷波器滤除干扰信号；最后，通过仿真实验验证LFM信号的参数估计效果和干扰抑制结果。实验结果表明，在干信比达到80dB时，干扰抑制后的卫星信号跟踪载噪比损失值为3.5dB·Hz。所提出的方法可以有效抑制LFM干扰，保障GNSS接收机应对强LFM干扰条件下的干扰抑制性能。

关键词：线性调频信号全球导航卫星系统干扰抑制干扰参数估计全球导航卫星系统接收机

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扩谱通信干扰抑制技术研究综述

兵器装备工程学报 2024年第8期45卷 301-308页

作者：张永顺范丹丹运朝青吴翔宇王军中国人民解放军32039部队北京100015

扩谱通信干扰抑制是通信对抗环境下保障通信效能的关键技术,对于提升系统抗干扰能力意义重大。回顾了直接序列扩频(DSSS)通信和跳频(FHSS)通信时域干扰抑制技术和变换域干扰抑制技术研究进展,详细分析了2类干扰抑制技术在应用中面临的... 详细信息

扩谱通信干扰抑制是通信对抗环境下保障通信效能的关键技术,对于提升系统抗干扰能力意义重大。回顾了直接序列扩频(DSSS)通信和跳频(FHSS)通信时域干扰抑制技术和变换域干扰抑制技术研究进展,详细分析了2类干扰抑制技术在应用中面临的挑战和不足。压缩感知(CS)技术为弥补上述方法的不足提供了新的途径,利用CS技术可将扩谱通信干扰抑制研究扩展到压缩域,从干扰检测、干扰参数估计以及干扰抑制等3个方面,系统阐述了新兴的扩谱通信压缩域干扰抑制技术研究的最新进展并展望了未来的研究方向。

关键词：直接序列扩频通信跳频通信压缩感知压缩域干扰抑制干扰参数估计

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大带宽通信压缩域干扰抑制方法综述

兵器装备工程学报 2019年第11期40卷 103-110页

作者：张永顺朱卫纲贾鑫詹亚云航天工程大学电子与光学工程系北京101416 航天工程大学研究生院北京101416 空军指挥学院研究生大队北京100089

压缩域干扰抑制方法是一种新兴的通信干扰抑制方法,该方法在降低大带宽信号采样速率的同时,提高了干扰条件下通信的可靠性,进一步扩大了大带宽通信的应用范围。回顾了压缩感知(Compressive Sensing,CS)的基本概念;根据CS理论与实践之间... 详细信息

压缩域干扰抑制方法是一种新兴的通信干扰抑制方法,该方法在降低大带宽信号采样速率的同时,提高了干扰条件下通信的可靠性,进一步扩大了大带宽通信的应用范围。回顾了压缩感知(Compressive Sensing,CS)的基本概念;根据CS理论与实践之间的差距,系统地阐述了大带宽通信压缩域干扰抑制研究进展,总结了通信信号压缩域干扰抑制研究需要重点解决的干扰检测、干扰参数估计以及干扰抑制三个方面问题的研究现状以及可借鉴方法的研究现状,对现有方法的性能进行了分析和评价;最后,分析了该研究领域面临的挑战,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：大带宽通信压缩域干扰检测干扰参数估计干扰抑制

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基于短时傅里叶变换的弹载雷达有源干扰感知及高效实现研究

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基于短时傅里叶变换的弹载雷达有源干扰感知及高效实现研究

作者：车威伟电子科技大学

学位级别：硕士

弹载雷达能引导导弹高精准、高命中的打击敌方目标,且弹载雷达在工作中也会被各种干扰信号所影响。随着近年来干扰技术的发展,有源干扰对弹载雷达系统构成了严重的威胁。弹载雷达系统面临的有源干扰通常分为有源压制干扰、距离类有源欺... 详细信息

弹载雷达能引导导弹高精准、高命中的打击敌方目标,且弹载雷达在工作中也会被各种干扰信号所影响。随着近年来干扰技术的发展,有源干扰对弹载雷达系统构成了严重的威胁。弹载雷达系统面临的有源干扰通常分为有源压制干扰、距离类有源欺骗干扰和速度类有源欺骗干扰。目前工程中基于统计的干扰识别算法对有源干扰识别效率较低。因此,本文围绕着基于短时傅里叶变换的弹载雷达有源干扰感知展开研究,并在硬件上进行实现。本文的主要工作和贡献如下:1.基于短时傅里叶变换,分析了基于汉宁窗的不同干扰类型的短时傅里叶变换时频图特性。给出了基于短时傅里叶变换的弹载雷达有源干扰感知的架构。2.对现有基于短时傅里叶变换的有源压制干扰的存在性检测方法做了进一步完善,研究了一种利用时域能量起伏度的存在性检测方法。采用提取中心频率离散度、频域包络起伏度等特征参量实现了有源压制干扰类型的较高概率识别。3.对有源欺骗干扰的存在性因干噪比较低难以检测的问题,提出了将检测与识别融为一体有源欺骗干扰的感知方法。利用解线调技术实现了线性调频弹载雷达距离类有源欺骗干扰的频域分离方法,提取全相参目标个数、不连续性特征参量等特征参量,实现了距离类有源欺骗干扰的感知;利用慢时域的短时傅里叶变换组合时频图,提取频域多普勒特征特征参量,实现了速度类有源欺骗干扰的感知。4.基于短时傅里叶变换的时频图分布特性,研究了有源压制干扰的带宽提取和有源间歇采样欺骗干扰的干扰时序参数提取方法。5.在短时傅里叶变换的弹载雷达有源干扰感知的架构下,研究了基于多核DSP的弹载雷达有源干扰感知算法高效实现。硬件平台测试结果表明,基于短时傅里叶变换的弹载雷达有源干扰感知算法具有可行性。

关键词：弹载雷达短时傅里叶变换有源干扰感知干扰参数估计 DSP高效实现

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雷达有源干扰识别方法及高效实现

雷达有源干扰识别方法及高效实现

作者：郑苡榕电子科技大学

学位级别：硕士

在现代战争中,弹载复合体制雷达系统可以引导导弹更加精确地打击敌方目标,同时,敌方干扰机会产生各种干扰影响弹载复合体制雷达系统的正常工作。随着近年来干扰机技术的发展,有源压制类干扰和有源欺骗类干扰对弹载复合体制雷达系统构成... 详细信息

在现代战争中,弹载复合体制雷达系统可以引导导弹更加精确地打击敌方目标,同时,敌方干扰机会产生各种干扰影响弹载复合体制雷达系统的正常工作。随着近年来干扰机技术的发展,有源压制类干扰和有源欺骗类干扰对弹载复合体制雷达系统构成了严重的威胁,因此我们需要对有源干扰进行识别,以确保弹载复合体制雷达系统能够正常工作。本文充分利用合作雷达提供的先验信息,融合宽带接收机和雷达窄带接收机的数据,研究了有源干扰的识别方法,并完成硬件实现。将本文的主要研究内容总结如下:1.给出了弹载复合体制雷达系统获取目标信息的方式,分析了针对弹载复合体制雷达的有源干扰类型。2.分析不同类型有源压制干扰的频谱差异,首先通过分析跨道数对瞄频干扰进行识别,然后利用干扰出现时间与干扰出现信道的关系识别阻塞干扰与扫频干扰,并给出仿真结果。因为识别压制干扰的目的是为了引导合作雷达工作在未被干扰覆盖的频段,为了精确计算干扰带宽,研究了超长点数FFT分解算法。3.对于距离类欺骗干扰,首先对无关信号进行剔除。如果接收信号与雷达发射信号类型、参数都相同但是脉宽较窄,认为是部分脉冲直接转发干扰。然后,利用脉冲压缩比识别部分脉冲重复转发干扰,利用脉冲压缩后尖峰个数识别全脉冲重复转发干扰,对多个脉冲重复周期(Pulse Repetition Interval,PRI)内的到达时间(Time Of Arrival,TOA)进行分析,认为TOA大小相同的是回波、TOA规律变化的是距离波门拖引干扰。4.对于速度类欺骗干扰,首先研究了基于Haar小波变换的低信/干噪比下的信号检测方法。然后,利用频谱差异和瑞利分布拟合,提出了回波与干扰的识别方法。检测慢时域峰值位置是否变化,识别速度假目标与速度波门拖引干扰。5.对硬件系统的整体架构进行说明,介绍了开发环境和通信接口。分析了基于多核DSP的算法高效实现,提出优化程序的方法,最后给出硬件调试结果。

关键词：弹载复合体制雷达压制干扰识别欺骗干扰识别干扰参数估计 DSP高效实现

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卫星导航系统压制式干扰监测关键技术研究

卫星导航系统压制式干扰监测关键技术研究

作者：黄婷湖南大学

学位级别：硕士

复杂电磁环境一直影响着卫星导航系统的稳定运行，电磁干扰给导航系统的性能带来不同程度的影响，抗干扰问题已成为卫星导航系统建设中必须考虑的问题。干扰监测是各种抗干扰措施实施的前提，因此，卫星导航系统干扰监测技术的研究具有... 详细信息

复杂电磁环境一直影响着卫星导航系统的稳定运行，电磁干扰给导航系统的性能带来不同程度的影响，抗干扰问题已成为卫星导航系统建设中必须考虑的问题。干扰监测是各种抗干扰措施实施的前提，因此，卫星导航系统干扰监测技术的研究具有十分重要的意义。本文对卫星导航系统压制式干扰监测的关键技术进行了初步的研究，分析了典型压制式干扰的可观测特征，提出了兼顾低虚警率及低漏警率的干扰监测算法和一种大动态范围自动增益控制（Automatic GainControl, AGC）算法，设计并实现了一种北斗卫星导航在线干扰监测系统中的实时监测分析软件，其研究成果已成功应用于某重大专项工程项目。本文的主要研究内容包括：（1）针对卫星导航系统中常见的压制式干扰进行了特征分析，分析得到了可用于干扰识别的特征参数;针对脉冲式压制干扰，提出了一种基于自适应脉宽判决门限的监测算法;针对连续波压制干扰，提出了一种基于双门限判决的监测算法;这两种压制式干扰监测算法在设计上保证了干扰判决时的虚警和漏警同时处于较低的水平，二者结合可以实现对压制式干扰的低虚警和低漏警监测。（2）针对复杂电磁环境下的大动态范围干扰信号监测需求，通过分析高斯干扰和单频干扰样式下传统AGC的不足，提出了基于限幅比例的大动态AGC算法，该算法能够适应不同的干扰类型，完全利用单频干扰的有效比特数，使得输入信号的量化之后的信噪比损耗最小，保证不同干扰样式下的接收性能。（3）以干扰信号分析以及提出的干扰监测算法为基础，设计并实现了实时监测分析软件，该软件包含三种工作模式，分别是可完成对干扰信号进行实时在线监测的在线分析模式、完成事后精确分析的离线分析模式以及完成软件仿真自校的仿真分析模式;依托北斗卫星导航在线干扰监测平台的实测分析，对本文提出的压制式干扰监测算法、自动增益控制算法以及设计实现的实时监测分析软件进行了有效验证。测试结果证明了本文提出的压制式干扰监测算法和基于限幅比例AGC增益控制算法的有效性和优良性能，能够为北斗卫星导航系统干扰监测系统的建设提供有力支撑，具有一定的实用价值和应用前景。

关键词：卫星导航系统干扰监测自动增益控制干扰参数估计

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恶意干扰信号检测系统FPGA实现研究

恶意干扰信号检测系统FPGA实现研究

作者：李雪迎电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,在万物互联的应用需求推动下,无线通信技术迅猛发展,与之伴随的电磁环境也日益复杂,给信息传输的可靠性和有效性带来了前所未有的挑战。在众多干扰威胁中,人为恶意干扰信号会严重破坏系统传输性能,除“硬抗”干扰以外,通信系统... 详细信息

近年来,在万物互联的应用需求推动下,无线通信技术迅猛发展,与之伴随的电磁环境也日益复杂,给信息传输的可靠性和有效性带来了前所未有的挑战。在众多干扰威胁中,人为恶意干扰信号会严重破坏系统传输性能,除“硬抗”干扰以外,通信系统的抗干扰手段都以干扰信号检测为基础。为此,本文研究了典型压制式恶意干扰信号识别和参数估计技术及其FPGA实现方案,在此基础上构建了恶意干扰信号检测系统。论文的主要研究内容包括以下四个部分:第一,针对干扰信号可靠识别问题,基于BP神经网络和卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）研究了两种干扰信号识别算法。首先研究了三种信号预处理方法,包括直流去除、功率归一化和加窗处理,以提升干扰检测的准确性;然后设计了基于人工提取七种干扰特征的BP神经网络;针对特征选取标准模糊的问题,设计了CNN对干扰特征进行自动提取,并融合了两种模块化结构,增强了网络的分类能力。仿真结果表明:基于CNN自动特征提取的干扰信号识别算法所需采样点数比BP神经网络更少,同时识别性能更优。第二,针对干扰信号参数高效估计问题,基于三类信号的不同特征研究了干扰信号参数估计算法。针对时频域连续干扰信号,研究了基于前向连续均值去除（Forward Consecutive Mean Excision,FCME）的参数估计算法,对FCME算法进行了优化以利于FPGA实现;针对音调类干扰信号,给出了基于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform,DFT）的音调频率估计算法和多音干扰音调频点估计算法流程;针对线性扫频干扰信号,提出了多段连续采样序列参数估计方法,解决了采样时长不足一个扫频周期且采样信号跨周期的问题。仿真结果表明:提出的各类参数估计算法具有良好的估计性能。第三,针对干扰信号识别和参数估计算法的FPGA实现问题,研究了关键算法的实现方案。针对BP神经网络,提出了15折线段近似sigmoid激活函数的实现方法,在寄存器传输级（Register Transfer Level,RTL）设计时只需移位、拼接即可实现神经元的激活;针对CNN,利用FPGA并行计算的优势实现了CNN的基本单元,并对其进行串行复用和流水线处理,以较低的资源占用实现了复杂的CNN;对FCME算法进行了改进,不再需要反复迭代判决门限。第四,基于Xilinx XC7K325T型号FPGA芯片的硬件平台,完成了干扰信号识别和参数估计算法的电路测试,给出了硬件资源消耗、实测性能以及处理时延等关键性能指标。结果表明:干扰识别实测性能相比仿真性能的干噪比（Jamming-toNoise Ratio,JNR）回退不超过2d B,干扰参数估计实测性能与仿真性能接近,满足应用需求。

关键词：干扰识别干扰参数估计 BP神经网络卷积神经网络 FPGA

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GPS接收机自适应干扰抑制关键技术研究

GPS接收机自适应干扰抑制关键技术研究

作者：张鑫河北师范大学

学位级别：硕士

全球定位系统(Global Position System,GPS),是一种定时和测距的空间交会定点导航系统,用于测量运动载体的速度、三维位置和时间。导航信息通过无线电的方式进行传递,在传递过程中会遇到各种类型以及各种强度的干扰。一旦有干扰掺杂到... 详细信息

全球定位系统(Global Position System,GPS),是一种定时和测距的空间交会定点导航系统,用于测量运动载体的速度、三维位置和时间。导航信息通过无线电的方式进行传递,在传递过程中会遇到各种类型以及各种强度的干扰。一旦有干扰掺杂到有用信号中,则导航接收机无法解算出正确的导航信息。同时,由于卫星导航系统的广泛使用,使得对该系统的抗干扰技术的研究迫在眉睫。本文主要针对GPS接收机自适应干扰抑制的问题做出研究,主要以一定带宽的干扰、单频窄带干扰为模型,这类干扰常常被GPS接收机所接收,且干扰强度大,影响力强。文章首先叙述了GPS系统的脆弱性以及系统应用的广泛性,点明GPS接收机抗干扰的重要性。分析了国内外在抗干扰领域的研究,一方面阐述了对干扰参数估计的研究,另一方面阐述时域干扰抑制和频域干扰抑制的方法。其次,讨论了GPS导航信号模型和信号特点,并对常见干扰模型进行分析。针对频域自适应干扰抑制算法研究。首先提出自适应门限准确确定的必要性,采用对GPS导航信号加窗的手段来处理信号在变换域频谱泄漏等问题,分析了常用的五种窗函数,通过主瓣宽度、最大旁瓣幅值以及旁瓣衰减速度来选取合适的窗函数,为了优化窗函数的性能,考虑窗函数的重叠加窗,该算法对本文GPS信号截取有明显的优化效果。其次,选择最佳门限,采用对整体信号系统的特性分析,根据随机信号实用分布律来得出干扰检测门限,通过分析干扰谱线,准确估计干扰参数。使用频域置零法,对比不同类型干扰的抑制效果,本文对该算法进行仿真,得到有效的验证。针对时域自适应干扰抑制算法研究。本文提出了自适应时域陷波的算法模型。首先,分析了一阶复数型IIR陷波器和二阶直接型IIR陷波器的陷波特性,比较低阶IIR陷波器与高阶IIR陷波器的特点。随后,通过陷波器级联的特点,提出了两种陷波器级联方式,分别为陷波器串行级联和陷波器高阶级联。对两种级联方式分别进行干扰抑制以及输出信干噪比的仿真,得出两种级联方法的更优算法。此外,从输出信干噪比探讨了干扰带宽、陷波带宽和陷波器级联个数三者之间的关系,从硬件设计和节约资源的角度来选择陷波器级联的个数。采用时域陷波算法进行干扰信号抑制,通过仿真验证算法的有效性。最后,可在理论上分析出,通过将时域与频域结合起来,检测出干扰类型,对其进行抑制,达到更好地干扰抑制效果。随着近几年航天技术的发展,中国、俄罗斯等国家均在建设或完善自己的全球导航定位系统,其都是基于卫星的导航定位系统原理。因此,在相对成熟的GPS系统基础上研究其干扰和抗干扰的问题,对我国“北斗”系统的建设与完善是很有必要的。

关键词：全球定位导航系统抗干扰干扰参数估计 IIR陷波器