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MagDet:基于地磁的无人机GPS欺骗检测方法

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计算机学报 2024年第4期47卷 877-891页

作者：魏晓敏李兴华孙聪张海宾马建峰西安电子科技大学网络与信息安全学院

GPS是目前最为广泛使用的基于卫星的导航和定位系统,对于无人机而言,它是一个不可或缺的组成部分,提供了关键的精确位置数据,对导航和任务的成功至关重要.然而,GPS欺骗攻击已经逐渐演变成对GPS依赖系统不断增加的威胁.目前,针对无人机的... 详细信息

GPS是目前最为广泛使用的基于卫星的导航和定位系统,对于无人机而言,它是一个不可或缺的组成部分,提供了关键的精确位置数据,对导航和任务的成功至关重要.然而,GPS欺骗攻击已经逐渐演变成对GPS依赖系统不断增加的威胁.目前,针对无人机的GPS欺骗检测方法大多基于仿真数据提出、依赖于多个无人机或者需要专用设备(例如,软件定义无线电平台和高清摄像头).本文提出一种新颖的基于地磁场的无人机GPS欺骗检测方法——Mag Det(Magnetic field-based Detection method),其基本思想是利用地球内部和周围金属建筑材料不均匀性引起的地磁场异常,通过真实飞行收集位置和磁场强度数据,包括正常和被攻击场景.应用各种机器学习算法来训练这些数据以选择最佳分类器,该分类器可以轻松部署在常见机载计算机中.该方法的检测率超过99.5%,平均错误率(Equal Error Rate,EER)为0.51%,优于现有检测方法.此外,评估了各种因素对Mag Det的影响,以证明其鲁棒性.即使在未访问过的地点(距离6 km),准确率也高于95%,EER为0.49%.

关键词： GPS欺骗检测地磁无人机 GPS欺骗攻击机器学习

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钛酸铋钠基无铅弛豫铁电陶瓷的能量存储性能及稳定性

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1257-1266页

作者：顾陇李子昕周文杰闫非西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院西安710126

近年来,陶瓷电介质电容器因其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、稳定性好等特点而在脉冲功率系统中得到广泛关注。然而环境友好型无铅储能陶瓷的能量密度和能量转换效率普遍偏低,严重制约了实际应用的需求。基于此,采用固相反应... 详细信息

近年来,陶瓷电介质电容器因其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、稳定性好等特点而在脉冲功率系统中得到广泛关注。然而环境友好型无铅储能陶瓷的能量密度和能量转换效率普遍偏低,严重制约了实际应用的需求。基于此,采用固相反应法制备了化学组成为(1–x)(0.94Bi_(0.55)Na_(0.45)TiO_(3)-0.06BaTiO_(3))-xSr_(0.7)Bi_(0.2)TiO_(3)[简记为(1–x)BNBT-xSBT,其中x=0,0.10,0.20,0.30,0.40]的无铅陶瓷,系统地研究了不同SBT含量对(1–x)BNBT-xSBT陶瓷相结构、微观形貌、介电性能和能量存储性能的影响。通过增加(1–x)BNBT-xSBT陶瓷的SBT含量,其介电弛豫峰逐渐向低温方向移动,并且介电常数的温度稳定性也得到了显著提升,在25.0~343.9℃温度范围内的变化量小于±10%。同时,(1–x)BNBT-xSBT陶瓷呈现出类反铁电体的电滞回线特征,其电滞回线的滞后现象随SBT含量增加而减小。当x=0.30时,陶瓷样品表现出细长的电滞回线形状,在192 kV/cm较低电场强度下,有效储能密度可以达到2.16 J/cm^(3),相应的储能效率约为90%,并且表现出优异的频率稳定性和循环稳定性。

关键词：钛酸铋钠无铅陶瓷能量存储稳定性介电性能

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基于射线追踪方法的电离层点对点传播问题研究

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电波科学学报 2024年第1期39卷 91-99页

作者：李佳文李慧敏郭立新江晓丽西安电子科技大学

短波通信和电离层斜向探测本质上都属于点对点传播问题，即固定收发站之间的传播问题，而点对点传播问题的本质是在发射点搜索出合适的仰角和方位角来实现射线的自动导引。射线追踪一直是研究高频波传播现象的工具，基于射线追踪的自导... 详细信息

短波通信和电离层斜向探测本质上都属于点对点传播问题，即固定收发站之间的传播问题，而点对点传播问题的本质是在发射点搜索出合适的仰角和方位角来实现射线的自动导引。射线追踪一直是研究高频波传播现象的工具，基于射线追踪的自导引技术可以实现点对点传播，但不同电离层模型对点对点传播的轨迹和精度会有影响。本文将基于数值射线追踪，利用牛顿自导引技术构建点对点传播模型，研究在分段准抛物(quasi parabolic segments, QPS)电离层模型以及国际参考电离层(International Reference Ionosphere, IRI)模型这两种不同电离层模型下点对点传播算法的稳健性和精确性问题。结果表明，在两种模型下本文算法均有较高的稳健性，但是QPS电离层模型下具有更快的运行速度，而IRI模型下有更高的精确性。

关键词：电离层拟合分段准抛物(QPS)模型国际参考电离层(IRI)模型射线追踪自导引算法点对点

重离子辐射对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管低频噪声特性的影响

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物理学报 2024年第3期73卷 209-216页

作者：吕玲邢木涵薛博瑞曹艳荣胡培培郑雪峰马晓华郝跃西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安电子科技大学机电工程学院西安710071 中国科学院近代物理研究所兰州730000

采用^(181)Ta^(32+)重离子辐射AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,获得器件在重离子辐射前后的电学特性和低频噪声特性.重离子辐射导致器件的阈值电压正向漂移、最大饱和电流减小等电学参数的退化.微光显微测试发现辐射后器件热点数量明显增... 详细信息

采用^(181)Ta^(32+)重离子辐射AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,获得器件在重离子辐射前后的电学特性和低频噪声特性.重离子辐射导致器件的阈值电压正向漂移、最大饱和电流减小等电学参数的退化.微光显微测试发现辐射后器件热点数量明显增加,引入更多缺陷.随着辐射注量的增加,电流噪声功率谱密度逐渐增大,在注量为1×10^(10)ions/cm^(2)重离子辐射后,缺陷密度增大到3.19×10^(18)cm^(-3)·eV^(-1),不同栅压下的Hooge参数增大.通过漏极电流噪声归一化功率谱密度随偏置电压的变化分析,发现重离子辐射产生的缺陷会导致寄生串联电阻增大.

关键词：重离子辐射氮化镓高电子迁移率晶体管低频噪声

抗间歇采样转发干扰的发射波形与失配滤波器联合优化算法

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 1855-1866页

作者：刘茜戴奉周西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming,ISRJ)与发射信号之间具有强相关性,若在接收端采用匹配滤波处理则会产生多个数量可控的高逼真假目标,对雷达的检测性能具有极大的干扰。针对上述问题,提出了一种抗ISRJ的发射... 详细信息

间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming,ISRJ)与发射信号之间具有强相关性,若在接收端采用匹配滤波处理则会产生多个数量可控的高逼真假目标,对雷达的检测性能具有极大的干扰。针对上述问题,提出了一种抗ISRJ的发射波形和接收滤波器联合优化算法,将失配滤波体制下的信噪比(signal to noise ratio,SNR)损失、发射信号恒模约束以及滤波器能量约束考虑在内,以最小化干扰信号归一化脉压后峰值、失配滤波输出信号积分副主比以及输出干信比,并采用主分量最小化(majorization-minimization,MM)方法与平方迭代加速算法提高算法运行速度。仿真结果表明,与其他同类方法相比,所提算法能在保证可靠抗干扰性能的同时,极大缩短运行时间,具有较好的实时性。

关键词：间歇采样转发干扰失配滤波主分量最小化平方迭代方法恒模约束

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对旁瓣相消的分布式干扰优化布阵方法

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2623-2628页

作者：席昕刘高高刘强黄东杰西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

旁瓣相消具有抗干扰的能力,因此被广泛应用于雷达抗干扰领域。在有限分布式干扰布阵条件下,针对旁瓣相消系统产生的干扰效果不佳问题,提出一种针对旁瓣相消的由遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群优化(particle swarm optimization... 详细信息

旁瓣相消具有抗干扰的能力,因此被广泛应用于雷达抗干扰领域。在有限分布式干扰布阵条件下,针对旁瓣相消系统产生的干扰效果不佳问题,提出一种针对旁瓣相消的由遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法结合的方法,针对旁瓣相消特性对分布式干扰的阵位进行规划布阵。在有限的干扰资源条件下,通过穷举法、标准PSO算法和遗传粒子群优化(genetic-particle swarm optimization,GA-PSO)算法进行对比,研究分布式干扰布阵优化结果。仿真分析3种方法在达到一定条件下的干扰效果和迭代次数,GA-PSO可以牺牲较少的时间复杂度达到较好的干扰效果。

关键词：旁瓣相消分布式干扰遗传粒子群优化优化布阵

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无需先验测量误差的定位节点选择方法

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 35-41页

作者：汤建龙解佳龙陈弘凯西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

针对现有定位节点选择算法依赖先验测量误差的问题,研究了一种不依赖先验测量误差的时差与频差无源定位节点选择方法,该方法将两步加权最小二乘定位算法中目标估计误差协方差作为目标函数。在给定可用定位节点数目的情况下,通过引入一... 详细信息

针对现有定位节点选择算法依赖先验测量误差的问题,研究了一种不依赖先验测量误差的时差与频差无源定位节点选择方法,该方法将两步加权最小二乘定位算法中目标估计误差协方差作为目标函数。在给定可用定位节点数目的情况下,通过引入一组布尔量构建关于目标函数为带约束的最小估计误差寻优问题,通过半定松弛技术将非凸问题转为半定规划问题进行求解,依据最小化问题特性,使得所提算法不依赖先验测量误差。仿真结果表明,不依赖测量误差的方法与穷举搜索法相比在定位性能上无太大差别;相比于穷尽搜索算法,所提方法复杂度低、实时性好。同时,仿真结果进一步表明在对运动目标定位过程中,及时调整定位节点组合的必要性。

关键词：无源定位到达时间差到达频率差半定规划节点优选

基于BLT计算复杂腔体结构屏蔽效能的拓展方法

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电子学报 2024年第1期52卷 258-263页

作者：何瑶徐乐李蕊刘涛霍晋聪蔡元铭西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

本文通过拓展BLT(Baum-Liu-Tesche)方法,计算了复杂结构腔体的屏蔽效能(Shielding Effectiveness,SE). BLT方法最初被用于分析传输线模型,后被拓展到计算腔体屏蔽效能,然而其局限于计算矩形腔体和圆柱腔体的屏蔽效能,无法分析更加复杂... 详细信息

本文通过拓展BLT(Baum-Liu-Tesche)方法,计算了复杂结构腔体的屏蔽效能(Shielding Effectiveness,SE). BLT方法最初被用于分析传输线模型,后被拓展到计算腔体屏蔽效能,然而其局限于计算矩形腔体和圆柱腔体的屏蔽效能,无法分析更加复杂的腔体结构.本文将BLT方法与数值方法相结合,同时利用机器学习的回归方法,将其拓展到复杂腔体结构的屏蔽效能计算中.本文首先计算了腔体二维截面的特征模;然后,基于电磁波传播规律建立了等效电路网络结构,结合BLT方法获得腔体屏蔽效能的频域响应分布;最后,利用机器学习方法训练支持向量回归模型(Support Vector Regression,SVR),修正频域响应幅值,得到腔体目标的屏蔽效能.本文采用了3种不同结构的腔体对提出的方法进行了验证,频率范围为0.1~3 GHz.以商业软件仿真得到的结果为标准,本文提出的方法可以在85%的置信度条件下,实现均方根误差小于3,同时计算速度相比商业软件提升80倍以上.

关键词：计算电磁学电磁兼容 BLT方法屏蔽效能 SVR

机动目标跟踪的交互多模型泊松多伯努利混合滤波

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系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 786-794页

作者：陈壮壮宋骊平西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

满足共轭先验性质的泊松多伯努利混合(Poisson multi-Bernoulli mixture,PMBM)滤波器将目标状态分为泊松和多伯努利混合两部分,分别对这两部分进行预测和更新,具有较高的跟踪精度和较快的运行速度。在多目标机动场景下,使用单一模型不... 详细信息

满足共轭先验性质的泊松多伯努利混合(Poisson multi-Bernoulli mixture,PMBM)滤波器将目标状态分为泊松和多伯努利混合两部分,分别对这两部分进行预测和更新,具有较高的跟踪精度和较快的运行速度。在多目标机动场景下,使用单一模型不足以描述目标的运动,将导致跟踪性能的下降。针对这一问题,提出了一种交互多模型(interacting multiple model,IMM)PMBM滤波器,充分利用模型之间的交互信息,可以有效实现多机动目标的跟踪。同时,该算法采用序贯蒙特卡罗(sequential Monte Carlo,SMC)方法实现PMBM滤波,可应用于非线性场景。仿真结果表明,所提的IMM-SMC-PMBM算法可以有效地在非线性环境下跟踪数目变化的多机动目标,与IMM-SMC概率假设密度(probability hypothesis density,PHD)滤波器相比具有更好的跟踪精度和稳定性。

关键词：机动目标跟踪交互多模型序贯蒙特卡罗泊松多伯努利混合