通信電臺(tái)個(gè)體特征分析.pdf

1、通信電臺(tái)個(gè)體識(shí)別是近年來(lái)通信偵察領(lǐng)域一個(gè)重要研究課題，它主要根據(jù)各電臺(tái)硬件差異在發(fā)射信號(hào)上表現(xiàn)出來(lái)的區(qū)別于其它個(gè)體的特征，判別信號(hào)來(lái)自哪個(gè)電臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電臺(tái)跟蹤，并為判定通信網(wǎng)絡(luò)的組成等提供重要依據(jù)。通信電臺(tái)個(gè)體識(shí)別的研究不同于傳統(tǒng)的通信信號(hào)偵察，在傳統(tǒng)的通信信號(hào)偵察過(guò)程中，研究的重點(diǎn)往往圍繞通信電臺(tái)傳遞的通信信息的獲取或分析進(jìn)行，來(lái)自硬件差異的個(gè)體特征往往被作為噪聲而力求濾除或削弱其影響；但是，在研究電臺(tái)信號(hào)個(gè)體識(shí)別時(shí)，通信信息的獲取

2、和分析都不再作為研究的重點(diǎn)，反而是這些體現(xiàn)電臺(tái)之間個(gè)體差異的信號(hào)個(gè)體特征成為需要獲取的信息。 通信電臺(tái)個(gè)體特征的分析、研究在電臺(tái)個(gè)體識(shí)別中至關(guān)重要，本文主要針對(duì)相同工作模式、相同型號(hào)下的不同電臺(tái)，研究通信電臺(tái)個(gè)體識(shí)別中這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)——電臺(tái)個(gè)體特征分析。論文研究了個(gè)體特征的基本理論，并從其產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，研究了電臺(tái)不同工作狀態(tài)下個(gè)體特征的分析方法，包括電臺(tái)穩(wěn)定工作狀態(tài)下的噪聲特性、雜散特性和頻率特性，以及非穩(wěn)定工作狀態(tài)下電臺(tái)暫態(tài)特征

3、分析，并在非穩(wěn)定工作狀態(tài)下探討了不同工作模式下電臺(tái)個(gè)體識(shí)別的解決方案。文中提出、推導(dǎo)了一系列具有理論及實(shí)用價(jià)值的新算法，并通過(guò)實(shí)際電臺(tái)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提算法的優(yōu)良性能。歸納起來(lái)，本文的貢獻(xiàn)主要包括以下幾個(gè)方面： 1、全文從電臺(tái)穩(wěn)定工作狀態(tài)和非穩(wěn)定工作狀態(tài)系統(tǒng)地研究了電臺(tái)的個(gè)體特征分析方法，建立了通信電臺(tái)個(gè)體識(shí)別基本框架。文中明確給出了通信信號(hào)個(gè)體特征的定義，即只有具有普遍性、唯一性、穩(wěn)定性和可檢測(cè)性的信號(hào)特征方可作為

4、識(shí)別電臺(tái)個(gè)體的個(gè)體特征。同時(shí)，系統(tǒng)、全面地分析了個(gè)體特征產(chǎn)生機(jī)理，為個(gè)體特征分析提供了理論基礎(chǔ)。為衡量所選特征的分類能力，提出了一種評(píng)價(jià)特征集分離性能的指標(biāo)——可分離指數(shù)，根據(jù)該指標(biāo)的測(cè)試，可以擇優(yōu)選相關(guān)特征作為電臺(tái)的個(gè)體特征，為后續(xù)分析提供了一個(gè)分析工具。 2、針對(duì)穩(wěn)定工作狀態(tài)下硬件差異在信號(hào)上的不同體現(xiàn)，論文從噪聲特性、雜散特性和頻率三方面進(jìn)行了個(gè)體特征分析研究。 在噪聲特性分析方面，分析了各電臺(tái)噪聲統(tǒng)計(jì)特性上的差異

5、，研究了噪聲功率估計(jì)算法，提出了一種基于最小二乘法—特征值分解(LS-EVD)的噪聲功率估計(jì)的改進(jìn)算法，該算法不需要任何先驗(yàn)知識(shí)，在中等信噪比條件下噪聲估計(jì)性良好，同時(shí)使信號(hào)和噪聲子空間劃分更加易于實(shí)現(xiàn)。 在雜散特性表現(xiàn)出的個(gè)體特征方面，從兩個(gè)方面進(jìn)行了研究：利用電臺(tái)高階J特征研究了電臺(tái)雜散成分在高階統(tǒng)計(jì)域的影響，高階統(tǒng)計(jì)特征對(duì)加性高斯噪聲具有良好的抑制作用，使電臺(tái)雜散特性在包絡(luò)上得到較好的保留；利用本文定義的譜對(duì)稱偏離系數(shù)γ，

6、研究了電臺(tái)雜散成分在基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)的Hilbert邊緣譜對(duì)稱性上的影響，使電臺(tái)雜散成分在頻域的影響得以定量地分析。 頻率分析方面，從與頻率源密切相關(guān)的載波頻率和碼元速率兩個(gè)頻率上表現(xiàn)出的個(gè)體特征進(jìn)行分析。為分析個(gè)體差異在這兩個(gè)頻率上的表現(xiàn)，研究了關(guān)于這兩個(gè)頻率的較高精度的估計(jì)算法：考察了經(jīng)典正弦信號(hào)頻率估計(jì)法和時(shí)頻分析法等載頻估計(jì)方法，提出了譜對(duì)稱構(gòu)造算法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單載波窄帶信號(hào)高精度的估計(jì)；提出了利用改進(jìn)Morl

7、et小波進(jìn)行小波變換估計(jì)碼元速率的方法，使小波變換中參數(shù)設(shè)置與性能得到自適應(yīng)協(xié)調(diào)；提出了基于匹配的碼元速率估計(jì)算法，該算法估計(jì)精度較高，運(yùn)算量介于常規(guī)延遲相乘法和周期相關(guān)法之間。 3、針對(duì)非穩(wěn)定工作狀態(tài)下硬件差異在信號(hào)上的體現(xiàn)，基于暫態(tài)信號(hào)從時(shí)頻域和分形角度對(duì)暫態(tài)特征進(jìn)行了研究。提出了基于暫態(tài)包絡(luò)信號(hào)時(shí)變分層指數(shù)的暫態(tài)特征分析方法，具有良好的識(shí)別效果；提出了針對(duì)不同工作模式和調(diào)制信息下電臺(tái)識(shí)別問(wèn)題的一個(gè)解決方案——通過(guò)離散小波的