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利用无线电极化特征的跳频网台分选方法

齐子森 张梓轩 许华 史蕴豪

齐子森, 张梓轩, 许华, 史蕴豪. 利用无线电极化特征的跳频网台分选方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT230315
引用本文: 齐子森, 张梓轩, 许华, 史蕴豪. 利用无线电极化特征的跳频网台分选方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT230315
QI Zisen, ZHANG Zixuan, XU Hua, SHI Yunhao. Frequency-Hopping Network Station Sorting Method Using Radio Polarization Characteristics[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT230315
Citation: QI Zisen, ZHANG Zixuan, XU Hua, SHI Yunhao. Frequency-Hopping Network Station Sorting Method Using Radio Polarization Characteristics[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT230315

利用无线电极化特征的跳频网台分选方法

doi: 10.11999/JEIT230315
详细信息
    作者简介:

    齐子森:男,副教授 ,研究方向为通信信号处理、多维信号处理

    张梓轩:男,硕士生 ,研究方向为电子信息

    许华:男,教授,博士生导师,研究方向为通信信号处理、盲信号处理、通信对抗

    史蕴豪:男,博士生 ,研究方向为智能通信对抗

    通讯作者:

    张梓轩 805952779@qq.com

  • 中图分类号: TN914.41

Frequency-Hopping Network Station Sorting Method Using Radio Polarization Characteristics

  • 摘要: 针对现有方法在跳频通信用户“空时频能”域特征相近、跳频参数捷变等条件下,跳频网台分类识别效果不佳的问题,该文提出一种基于无线电极化特征的跳频用户分选方法。该方法将无线电双极化特征引入到跳频侦察,充分利用各用户的交叉极化鉴别度差异,实现了跳频网台精准分选。针对同类用户交叉极化鉴别度参数易受噪声污染的问题,构建了双通道双极化接收系统,抑制了信号噪声,保证了极化特征提取的精度。在此基础上,基于谱聚类思想,完成了极化特征的分类软判决,进一步提升了跳频网台分选效果,实现了跳频信号的精准识别。仿真实验表明,在5 dB信噪比条件下,所提方法可对同步正交和非正交组网方式下的多跳频网台准确识别,识别分类成功率达99%以上,验证了新方法的有效性。
  • 图  1  阵元空间结构图

    图  2  双通道双极化接收系统流程

    图  3  基于无线电极化特征的跳频网台分选分类识别流程

    图  4  网台分选成功率及极化特征偏差

    图  5  0dB信噪比下网台分选效果图

    图  6  分类方法对网台分选成功率的影响对比

    图  7  0 dB下分类方法对网台分选效果的影响对比

    图  8  网台分选成功率及极化特征偏差

    图  9  0dB信噪比下网台分选效果图

    图  10  分类方法对网台分选成功率影响对比

    图  11  分类方法对网台分选效果的影响对比

    表  1  模拟数据集1参数

    网台采样率
    (MHz)
    跳频网台参数极化参数
    跳速
    (hop/s)
    驻留
    时间(ms)
    跳频
    带宽(kHz)
    跳频频率集
    (kHz)
    跳频频率
    数目(个)
    极化
    幅度比
    极化
    相位差(°)
    11020000.1200[7002,12998]区间随机1000个点15001/102
    21020000.1200[17002,22998]区间随机1000个点15001/93.5
    31020000.1200[27002,32998]区间随机1000个点15001/75
    下载: 导出CSV

    表  2  模拟数据集2参数

    网台采样率
    (MHz)
    跳频网台参数极化参数
    跳速(hop/s)驻留
    时间(ms)
    跳频
    带宽(Hz)
    跳频频率集
    (kHz)
    跳频频率数目(个)极化
    幅度比
    极化
    相位差(°)
    11020000.12000[7002,12998]区间随机3000个频点
    (3部网台各1000个频点)
    15001/102
    21020000.1200015001/93.5
    31020000.1200015001/75
    下载: 导出CSV
  • [1] 齐扬阳, 于淼. 基于EMD的单通道盲源分离跳频通信抗干扰方法[J]. 计算机科学, 2016, 43(1): 149–153. doi: 10.11896/j.issn.1002-137X.2016.1.034.

    QI Yangyang and YU Miao. Anti-jamming method for frequency hopping communication based on single channel BSS and EMD[J]. Computer Science, 2016, 43(1): 149–153. doi: 10.11896/j.issn.1002-137X.2016.1.034.
    [2] BAEK H and LIM J. Spectrum sharing for coexistence of fixed satellite services and frequency hopping tactical data link[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2016, 34(10): 2642–2649. doi: 10.1109/JSAC.2016.2605979.
    [3] 李静威, 刘广凯, 王川川. 复杂干扰条件对跳频系统中断概率的影响[J]. 西安电子科技大学学报(自然科学版), 2018, 45(4): 137–142. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2018.04.024.

    LI Jingwei, LIU Guangkai, and WANG Chuanchuan. Effects of complicated interference environment on the outage probability of the frequency hopping system[J]. Journal of Xidian University (Natural Science), 2018, 45(4): 137–142. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2018.04.024.
    [4] 刘荣, 余志勇, 韩佳, 等. 欠定盲源分离技术的研究进展综述[J]. 电子技术与软件工程, 2022(22): 84–89.

    LIU Rong, YU Zhiyong, HAN Jia, et al. A review of the research progress of underdetermined blind source separation technique[J]. Electronic Technology & Software Engineering, 2022(22): 84–89.
    [5] 贾可新. 通信侦察中的信号分选算法研究[D]. [博士论文], 电子科技大学, 2011.

    JIA Kexin. Research on signal sorting algorithm for communication reconnaissance[D]. [Ph. D. dissertation], University of Electronic Science and Technology, 2011.
    [6] LEI Ziwei, ZHENG Linhua, DING Hong, et al. Blind separation of synchronous-networking frequency hopping signals based on time-frequency analysis[J]. Procedia Computer Science, 2014, 34: 31–38. doi: 10.1016/j.procs.2014.07.016.
    [7] 任珂. 跳频电台分选关键技术研究[D]. [硕士论文], 电子科技大学, 2020.

    REN Ke. Research on key technologies of frequency hopping radio sorting[D]. [Master dissertation], University of Electronic Science and Technology of China, 2020.
    [8] 翟海莹, 杨小牛, 王文勇. 基于盲源分离的跳频网台分选[J]. 中国电子科学研究院学报, 2008, 3(4): 398–402.

    ZHAI Haiying, YANG Xiaoniu, and WANG Wenyong. Frequency hopping signal sorting based on blind source separation[J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology, 2008, 3(4): 398–402.
    [9] 陈超, 高宪军, 李德鑫. 基于独立分量分析的混叠跳频信号分离算法[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2008, 26(4): 347–351. doi: 10.3969/j.issn.1671-5896.2008.04.004.

    CHEN Chao, GAO Xianjun, and LI Dexin. Overlapped frequency-hopping communication signals separation algorithm based on independent component analysis[J]. Journal of Jilin University (Information Science Edition), 2008, 26(4): 347–351. doi: 10.3969/j.issn.1671-5896.2008.04.004.
    [10] 杨芸丞, 孙雪丽, 钟兆根, 等. 一种改进的独立分量分析跳频网台分选方法[J]. 中国电子科学研究院学报, 2018, 13(4): 452–459. doi: 10.3969/j.issn.1673-5692.2018.04.016.

    YANG Yuncheng, SUN Xueli, ZHONG Zhaogen, et al. An improved independent component analysis frequency-hopping network station sorting method[J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology, 2018, 13(4): 452–459. doi: 10.3969/j.issn.1673-5692.2018.04.016.
    [11] 李红光, 郭英, 张东伟, 等. 基于欠定盲源分离的同步跳频信号网台分选[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(2): 319–328. doi: 10.11999/JEIT190920.

    LI Hongguang, GUO Ying, ZHANG Dongwei, et al. Synchronous frequency hopping signal network station sorting based on underdetermined blind source separation[J]. Journal of Electronics & Information, 2021, 43(2): 319–328. doi: 10.11999/JEIT190920.
    [12] 崔伟. 非合作通信系统中盲源分离及关键算法研究[D]. [博士论文], 吉林大学, 2021. doi: 10.27162/d.cnki.gjlin.2021.000578.

    CUI Wei. The key algorithm research and blind source separation in non-cooperative communication system[D]. [Ph. D. dissertation], Jilin University, 2021. doi: 10.27162/d.cnki.gjlin.2021.000578.
    [13] 王淼, 蔡晓霞, 雷迎科. 改进的欠定变速跳频信号盲分离算法[J]. 探测与控制学报, 2020, 42(2): 79–85.

    WANG Miao, CAI Xiaoxia, and LEI Yingke. An improved blind separation algorithm for underdetermined variable speed frequency hopping signals[J]. Journal of Detection & Control, 2020, 42(2): 79–85.
    [14] 杨保平, 陈永光, 杨鸾, 等. 一种异步非正交跳频网台盲分选方法[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27(10): 103251. doi: 10.11884/HPLPB201527.103251.

    YANG Baoping, CHEN Yongguang, YANG Luan, et al. A blind separating method for asynchronous nonorthogonal frequency hopping network[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2015, 27(10): 103251. doi: 10.11884/HPLPB201527.103251.
    [15] 郭英, 东润泽, 张坤峰, 等. 基于稀疏贝叶斯学习的多跳频信号DOA估计方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(3): 516–522. doi: 10.11999/JEIT180435.

    GUO Ying, DONG Runze, ZHANG Kunfeng, et al. Direction of arrival estimation for multiple frequency hopping signals based on sparse Bayesian learning[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(3): 516–522. doi: 10.11999/JEIT180435.
    [16] 梁策, 郭英, 李红光. 基于CNN网络的跳频信号个体识别[J]. 空军工程大学学报(自然科学版), 2020, 21(3): 57–62. doi: 10.3969/j.issn.1009-3516.2020.03.010.

    LIANG Ce, GUO Ying, and LI Hongguang. Individual identification of frequency-hopping signals based on CNN network[J]. Journal of Air Force Engineering University (Natural Science Edition), 2020, 21(3): 57–62. doi: 10.3969/j.issn.1009-3516.2020.03.010.
    [17] 胡展. 复杂电磁环境条件下的跳频网台分选技术研究与实现[D]. [硕士论文], 西安电子科技大学, 2020. doi: 10.27389/d.cnki.gxadu.2020.002187.

    HU Zhan. Research and implementation of frequency hopping network sorting technology in complex electromagnetic environment[D]. [Master dissertation], Xidian University, 2020. doi: 10.27389/d.cnki.gxadu.2020.002187.
    [18] 杨永杰. 辐射源极化信息的检测和识别技术研究[D]. [硕士论文], 西安电子科技大学, 2012.

    YANG Yongjie. Research on measuring and detecting polarization information of radiation sources[D]. [Master dissertation], Xidian University, 2012.
    [19] 马慧慧. 先进极化阵列的稳健参数估计算法研究[D]. [博士论文], 西安电子科技大学, 2020. doi: 10.27389/d.cnki.gxadu.2020.003390.

    MA Huihui. Robust parameters estimation algorithm for advanced polarimetric array[D]. [Ph. D. dissertation], Xidian University, 2020. doi: 10.27389/d.cnki.gxadu.2020.003390.
    [20] 曾清平. 雷达极化技术与极化信息应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2006: 10–12.

    ZENG Qingping. Radar Polarization Techniques and Polarization Information Applications[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2006: 10–12.
    [21] 肖顺平. 雷达极化技术[M]. 北京: 清华大学出版社, 2022: 36–37.

    XIAO Shunping. Radar Polarization Techniques[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2022: 36–37.
    [22] PARK J, JANG J, IM S, et al. A sub-Nyquist radar electronic surveillance system[J]. IEEE Access, 2018, 6: 10080–10091. doi: 10.1109/ACCESS.2018.2799304.
    [23] CHEN Tao, LIU Lizhi, ZHAO Zhongkai, et al. A frequency estimation method based on MWC discrete compressed sampling structure[C]. Proceedings of the 2016 Sixth International Conference on Instrumentation & Measurement, Computer, Communication and Control, Harbin, 2016: 274–278. doi: 10.1109/IMCCC.2016.84.
    [24] 许洪玮. 传统谱聚类算法概述[J]. 电脑知识与技术, 2022, 18(23): 76–78. doi: 10.14004/j.cnki.ckt.2022.1578.

    XU Hongwei. An overview of traditional spectral clustering algorithms[J]. Computer Knowledge and Technology, 2022, 18(23): 76–78. doi: 10.14004/j.cnki.ckt.2022.1578.
    [25] VON LUXBURG U. A tutorial on spectral clustering[J]. Statistics and Computing, 2007, 17(4): 395–416. doi: 10.1007/s11222-007-9033-z.
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-26
  • 修回日期:  2023-12-08
  • 网络出版日期:  2023-12-20

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