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[博士论文] 许锦
电子科学与技术;电路与系统 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着现代电子技术的迅猛发展,电子战已成为未来战争获胜的关键因素之一。由于雷达自身技术的不断提高,雷达干扰技术作为战争中破坏敌方武器装备和保护己方武器装备效能正常发挥的关键,开始面临到严峻的威胁与考验。因此,研制有效的雷达干扰技术具有十分重要的意义。相比有源干扰,许多无源干扰方法不仅具有工作频带宽、工作极化方式多样、作用空域大、干扰器材价格低廉的优点,还具有和复杂电磁环境下各种威胁信号的同时作用能力。然而受到使用条件的限制,干扰效果往往无法保证。隐身技术的出现解决了传统无源干扰方法所面临的问题。隐身技术本质是减小目标在雷达方向上的散射能量,从而使雷达难以探测目标,达到干扰的作用效果。
  雷达吸波材料(Radar Absorber Material,RAM)是隐身技术对探测目标表面进行涂装的关键,将其用于隐身技术能够实现对目标的有效保护,这在历来多场战争中已经得到充分印证。雷达吸波材料通过对雷达波的有效吸收,达到回波强度显著降低的目的。然而传统的吸波材料受到重量、厚度以及作用带宽等问题的制约,能够实现的隐身效果十分有限。与传统吸波材料不同,电磁超材料和等离子体这两种特殊的吸波材料除了具有很强的电磁波吸收能力以外,还能够对雷达电磁波实现各种复杂的调控作用。基于谐振吸收效应,本文提出将这两种吸波材料用于实现雷达干扰的新方法。研究结果发现这两种吸波材料能够对雷达实现双重干扰效果:一方面对雷达回波产生强吸收作用达到隐身目的;一方面回波特性改变导致雷达回波产生畸变还能够获得假目标干扰效果。
  本文的主要创新点和贡献如下:
  1、根据电磁超材料和等离子体两种吸波材料各自的结构特点,分别采用不同的电磁计算方法进行计算。对电磁超材料结构采用有限积分法(Finite Integration Technique,FIT),对等离子体采用等效传输线法(Equivalent Transmission Line,TML)。通过计算分别获得雷达信号经吸波材料作用后的回波特性,并建立起经这两种吸波材料作用后的雷达信号回波模型。在此基础上分析基于谐振吸收效应下两种吸波材料的干扰原理,进一步研究吸波材料对雷达回波特性产生的影响。以脉冲压缩体制雷达为研究对象,文中研究了三种典型信号,包括线性调频信号(Linear Frequency Modulation,LFM)、非线性调频信号(Non-Linear Frequency Modulation,NLFM)以及LFM/BPSK(Linear Frequency Modulation and Binary Phase Shift Keying,LFM/BPSK)复合调制信号,分别在电磁超材料和等离子体的作用下雷达信号回波的改变。研究结果表明这两种吸波材料均能够使得三种典型脉压雷达信号发生畸变,表现在信号回波幅度强衰减和波形的幅相调制两个方面。
  2、研究了三种典型脉压雷达信号的回波畸变对匹配滤波输出结果以及雷达信号检测环节产生的影响。通过对脉冲压缩雷达信号有无吸波材料作用时的匹配滤波结果进行比对,发现不同的吸波材料参数条件下,对匹配滤波的影响呈现以下两个结果:(1)当两种吸波材料的参数选择恰当时,能够实现峰值十几dB至几十dB的强衰减;(2)某些参数条件下,能够使目标峰值产生分裂,形成伴随在真实目标数米处的假目标现象。针对第一种情况,通过雷达信号检测概率对吸波材料的干扰性能进行定量描述。而第二种情况下假目标的出现,利用检测概率仅仅只能衡量吸波材料的衰减能力,无法体现出真实目标消失假目标成对出现的情况,此时雷达无法检测到真实目标。以检测概率小于0.1为衡量干扰是否有效的标准,给出了两种吸波材料用于干扰时所应选取的合适的吸波材料参数值,研究结果对实际工程应用具有很大的指导意义。
  3、考虑到电磁超材料易于与目标共形的优点,本文提出利用电磁超材料对逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)目标成像结果实施无源干扰的方法。以十字型超材料结构设计为例,研究X波段雷达在其作用下的成像结果的变化。首先研究了ISAR成像雷达对单个点目标的一维距离像的干扰效果,一维距离像目标位置所在处的峰值发生分裂和衰减,表明干扰有效;进一步对理想简单点目标的成像结果进行研究,发现成像原有的五个散射点变成了多个,成像结果变得十分模糊;除此以外,接近一半的能量衰减使得目标在成像结果中的亮度很低。结合实际应用需求,建立导弹目标三维模型,采用十字型超材料对其进行包覆,研究X波段雷达对导弹目标ISAR像的干扰效果。成像结果表明,十字型超材料的作用造成目标表面的散射点亮度降低,并且在距离向的尺寸展宽,亮点分布更加的复杂,分布规律被改变。因此,十字型超材料能够对导弹目标的ISAR成像结果实现有效干扰。
  本文基于电磁超材料和等离子体的谐振吸收效应,提出了一种新的无源干扰方法。该方法能够使雷达回波特性改变导致回波发生畸变,进一步造成匹配滤波结果的峰值衰减,甚至能够产生假目标,能够实现对雷达的有效干扰。不仅如此,电磁超材料还可以用于实现对ISAR成像结果的有效干扰。本文所提的无源干扰新方法能够解决传统无源干扰方法用于高速飞行目标保护时受到诸多限制的问题,具有工程可实现价值,应用范围广,为无源干扰新方法的研究开拓了一个新的思路和研究方向。
[硕士论文] 孙军锋
电子科学与技术 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:雷达对抗是电子信息对抗领域中的一个重要分支,雷达与雷达对抗是矛与盾的关系,随着一方面的发展必然会促进另一方的发展。雷达经常被装备在防空导弹的首部,它对导弹的精准制导有着十分重要的意义。脉冲多普勒雷达是一种全相参体制雷达,通过雷达与目标之间相对运动产生的多普勒频率来获取目标的速度信息,根据脉冲到达时间获取到目标的距离信息,所以脉冲多普勒雷达具有广泛的应用。本论文的主要工作就是研究如何对脉冲多普勒雷达实施有效的干扰。
  本文通过仿真方法对脉冲多普勒雷达的干扰进行分析,构建了一个软件仿真平台。它主要包括三个模块组成:雷达模块、干扰模块和干扰评估模块,其中,雷达模块完成脉冲多普勒雷达的建模和仿真;干扰模块是产生各类型的干扰信号;干扰评估模块是评估各种有源干扰信号干扰效果的优劣。
  本论文主要工作可以分为以下三个部分:
  1.首先建立了雷达导引头的应用场景,分析了脉冲多普勒雷达的基本工作原理以及它在不同PRF(脉冲重复频率)下雷达的性能。然后,依据雷达信号处理流程以模块化的方式对雷达进行建模和仿真,该模型主要包括雷达信号发生模块、发射模块、空间通道、接收模块和雷达信号处理模块。
  2.对雷达干扰系统以及雷达有源干扰的分类进行了梳理,针对遮盖性干扰中的射频噪声干扰和噪声调制干扰进行了数学建模和仿真工作,采用数字射频存储技术,完成了欺骗性干扰中的多假目标、距离拖引、速度拖引、距离速度联合拖引的数学建模和仿真工作。
  3.基于机载拖曳式干扰的场景,采用压制性和欺骗性两种类型的干扰方式对脉冲多普勒雷达导引头进行干扰,通过分析雷达回波信号,对其进行脉冲压缩、MTI、MTD处理之后得到动目标检测结果,以仿真方法验证了各种干扰信号对雷达导引头的干扰效果。
[硕士论文] 乔旭朗
电子与通信工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:现代战场电磁环境因为急信息化条件下作战中各种雷达、通信、导航、强电磁辐射干扰机等武器装备大量运用,包括电磁信号自身谐波分量越来越多、电磁辐射的功率越来越强,占用电磁频谱越来越宽等因素交杂,呈现出明显的复杂性。未来战争中部队将面临十分复杂的电磁环境,并且随着信息化程度的不断提高,战场电磁环境对部队的战场感知、指挥控制、装备效能和战场生存等方面的影响和制约将不断增大。为贴近实战,提高训练的有效性和针对性,部队的训练必须在与实际作战的复杂电磁环境和态势相吻合的背景下进行,并且在训练结束后能够迅速给出评估结果。因此对战场电磁环境复杂度分析、评估是复杂电磁环境下电子对抗训练必须解决的重要问题。
  本文首先对战场电磁环境的概念、构成和特征进行分析,总结提炼复杂电磁环境的分析方法和特征描述。在此基础上,综合战场电磁环境复杂性定量分析各类方法优缺点,以定性与定量相结合度量的方法论为指导,采取多指标联合度量的方式,提出了一种电磁环境复杂性度量综合评估指标体系。最后,利用某战训任务平台,编写复杂电磁环境复杂度计算软件,对战场复杂电磁环境进行评估,验证了本文提出的电磁环境复杂度评估方法,并指出了需要进一步研究的问题。
  本文提出的电磁环境复杂性度量综合评估指标体系,主要是在相对的时域、频域、空域和能域范围内,评价电磁环境的复杂程度。首先从电磁信号在空间、时间、频谱、强度上的表现入手,区分背景电磁环境和威胁电磁环境两个分类,采用频谱特征、实践特征、功率特征、样式特征等指标来全面、完整地描述复杂电磁环境的整体状况,对复杂电磁环境进行定量评估。在此基础上再对指标进行类型一致化和无量纲化处理,应用模糊层次分析方法确定指标权重,以《战场电磁环境分类与分级国家军用标准》为依据对战场电磁环境的复杂性区分等级。
  战场复杂电磁环境评估是一项复杂的系统工程,尤其在评估指标的选取、评估方法的确定、电磁环境参数的获取和要素权重系数的确认等方面,直接影响评估结果的有效性和客观性。因此需要不断的深入研究,充分利用真实数据,对电磁环境评估指标体系和方法进行修改完善,才能形成一套合理有效的评估方法理论。
[硕士论文] 张泽恒
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:在现代信息技术中,对干扰技术和干扰抑制技术的研究一直处于一个重点前沿地位。在军事领域中,干扰抑制技术更是关乎胜负的关键之一。由于全球导航系统特别是我国的北斗导航系统的研究正处于高速发展时期,干扰抑制技术在导航领域的巨大作用便体现了出来。
  目前应用最广泛的干扰抑制技术包括空域、空时二维和空频自适应干扰抑制技术。本文对这几种常见的干扰抑制技术进行研究分析并选择合适的一种在导航接收系统中对其进行实现。
  本文首先介绍了干扰抑制技术领域的基本情况,包括研究背景以及国内外研究现状和趋势,并对于干扰抑制技术在导航领域中的应用作简单的介绍。接下来本文介绍上述三种干扰抑制技术的基本理论,包括其结构和常用准则。然后将重点分析空域和空时二维干扰抑制结构下基于功率倒置理论的最小均方(LMS)算法和采样矩阵求逆(SMI)算法的原理,并对这两种算法进行对比,分析它们各自的优缺点以及在硬件系统中实现的情况,包括实现难度,资源消耗程度等,最终选定了空时二维结构下的 LMS算法作为本文实现选择的算法。之后详细讲解了LMS算法在导航干扰抑制系统中的实现,包括总体设计流程以及各模块的理论和实现过程,主要有带通滤波器模块、希尔伯特变换器模块、干扰抑制算法模块、数字自动增益控制模块和上采样模块。并对干扰抑制算法的实现进行了软件仿真以验证实现过程的正确性。本文最后讲述的是在导航接收系统中干扰抑制算法实现的外场实验情况。分别介绍了实验平台、实验步骤、实验过程中的注意事项、实验结果以及对实验结果的分析,并对全文工作进行总结并提出了一些改进方法。
[硕士论文] 郑华溢
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:雷达侦查前端的功能是接收空间中的各种电磁波信号,并对其中有用信号进行锁定与分析,其核心部件就是雷达侦查接收机。为了适应复杂的电磁环境,雷达侦查接收机必须具有高灵敏度、强大的抗干扰能力以及较高的生存能力。小型化设计能够优化设备的战场隐蔽性与机动性,是提高其生存能力的重要手段。
  本文研制了一款用于雷达侦查前端的宽带超外差式接收组件。它能够接收20~3600MHz范围内的射频信号,下变频至70MHz的中频输出。中频带宽根据功能不同分为40MHz、500kHz与25kHz三种带宽。接收组件分为常规与低噪声两种模式,噪声系数分别要求为小于15dB与小于9dB。线性与相位噪声指标要求较高,带外IIP2要求大于50dBm,带外IIP3要求大于15dBm,相位噪声要求全频段偏离10kHz处小于-100dBc/Hz。镜频抑制与中频抑制均超过100dB。由于其指标要求较高且尺寸要求较小,本文在保证高性能的同时注重小型化设计。
  变频及链路方案是本文的一大特点。论文在二次变频基础上提出了采用双一中频的二次变频方案,为器件选型与降低本振频率提供了便利,并使用了链路仿真软件CASCADE7对方案进行了仿真验证,奠定了整机高性能的基础。射频接收组件小型化的关键是预选组件的小型化,本文先讨论了采用亚倍频程预选滤波器组来实现预选功能,接着引入了平衡放大器与成品LTCC工艺滤波器替代部预选滤波器,大幅降低了预选部分的布板面积,是接收组件小型化的关键。本文同时对本振部分进行了研究,采取了一本振大步进与二本振小步进的组合变频方式来完成跳频。其中重点对二本振小步进、低杂散与低相噪的实现进行了研究与讨论,设计了倍频器+直接数字合成(DDS)+锁相环(PLL)的频率合成方式来实现。最终,本文完成了接收组件的全部设计、调试与测试工作,设计的雷达侦查前端宽带接收组件满足技术指标要求。
[硕士论文] 孙艳华
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着军事技术和光电对抗技术的发展,未来战场的电磁对抗环境将越来越严峻。激光探测系统对抗复杂电磁环境的需求也逐渐迫切。为了解决这一问题。本文根据特定的激光工作波段,对镀金属网栅和ITO透明导电膜两种整流罩的电磁屏蔽效能、透光性及成像性进行研究,来实现激光探测系统抗复杂电磁环境干扰的目的。
  本文采用了金属网栅和ITO透明导电膜滤波技术,完成了激光探测系统光学整流罩抗电磁波屏蔽、透光性、成像性实验。用等效电路模型理论分析了金属网栅的周期和宽度等结构参数对电磁波屏蔽作用的影响,得出了减小网栅的周期或增加网栅的线宽可以提高电磁屏蔽效能的结论,光学系统的透过率则与其相反。网栅的周期越大,线宽越小则透波性越好;用分层媒质理论分析了ITO透明导电膜的介质电导率对电磁波屏蔽效能的影响,得出了减小电导率可以提高ITO透明导电膜屏蔽效能的结论,光学系统透过率则与膜层的厚度成反比。采用激光直写的方法制备了周期为:400μm,线宽为:9μm金属网栅整流罩;采用射频磁控溅射法制备了方块电阻分别为:10Ω、5ΩITO透明导电膜整流罩。采用对比试验方法,完成了金属网栅整流罩和ITO透明导电膜整流罩电磁屏蔽效能、透光性、成像性的测试。通过金属网栅整流罩和ITO透明导电膜整流罩的理论及测试数据分析可以得出,金属网栅和ITO整流罩在满足同样光学透过率的前提下,综合成本及制作工艺等方面考虑,从应用角度出发,ITO透明导电膜整流罩综合性能优于金属网栅整流罩。
[硕士论文] 盛涛
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着现代科学技术的发展,各种各样的电子设备已经非常广泛地用于人们的日常生活,这些设备在正常工作中,通常会产生一些有用、无用的电磁辐射,这种电磁辐射有可能会使敏感的电子设备的工作性能下降甚至损坏,对该电子设备的正常使用造成较大的影响。
  在国防方面,随着用户对战斗机的功能、性能要求的不断提升,在机体有限的空间内要完成各种复杂的功能,机载电子设备的高度集成化、小型化是必然的发展趋势。因此,在机载电子设备的设计时大量使用高密度微波集成设计和大规模集成电路设计,这些设计在带来设备功能、性能大幅提高的同时,也会产生较为复杂的电磁干扰信号,如果系统的电磁兼容性设计达不到要求,这些干扰信号轻者会导致军用飞机的航电系统的性能受到影响,重则会对飞机的作战使用造成巨大的安全隐患,严重影响着我国的国防建设。
  论文以国内某型机载电子设备的研制为背景,根据我国空军对机载军用设备的电磁兼容性要求,完成对该机载电子设备的电磁兼容性设计。论文首先通过对电子工程中电磁兼容的基本概念与基本原理的概述,从电磁兼容的基本概念,介绍了电磁干扰传输的三要素,明确了电磁干扰信号产生的基本条件,以及电磁兼容设计的基本方向。然后通过时域控制、传播途径控制等电磁兼容设计手段,分别介绍了滤波、屏蔽、接地等的基本原理及在电子工程中的广泛应用。最后结合某型机载电子对抗设备的电磁兼容设计,提出从机箱设计中充分考虑电磁屏蔽效能的思路,设计出半密封机箱的设计方法,并通过仿真验证该方式的可行性,不仅提高了设备的抗扰度,而且在一定程度上增加了传播途径的隔离度。另外,在系统设计时考虑了敏感设备与大功率干扰源分时工作,进一步避免了设备内的串扰现象。
[硕士论文] 何俊辉
电子与通信工程 哈尔滨工程大学 2017(学位年度)
摘要:在导弹突防领域,传统的弹载式干扰机常常难以获得雷达辐射源到达角信息,需要专门的电子侦察接收机来辅助引导。而随着对干扰机小型化设计技术的发展,需要对侦察与干扰进行一体化设计,即在干扰机中集成测向功能,且具有多种干扰样式,以应对来自多种雷达的威胁。
  本文针对侦察干扰一体化设计中的关键技术进行了理论仿真与验证,并在干扰机硬件平台的FPGA中进行软件算法的设计与实现,主要研究工作如下:
  首先针对干扰机一体化设计要求,提出基于数字射频存储器的一体化装置方案,该方案集成了测向与干扰功能,达到了小型化的设计要求。其次,对于雷达信号侦察技术,详细分析了雷达信号参数测量与基于虚拟基线的相位干涉仪测向的原理,该测向方法解决了在天线安装空间受限情形下宽频带测向解模糊问题。对于雷达干扰技术,通过分析间歇均匀采样转发、间歇非均匀采样转发及间歇采样循环转发干扰原理,提出了基于延时叠加的间歇采样循环转发干扰方法,通过设置不同的参数,该方法可以生成密集假目标压制干扰与假目标欺骗干扰。随后在FPGA硬件处理平台,设计并仿真了侦察与干扰模块的程序,验证了模块功能。最后完成硬件系统测试,测试了各模块功能以及部分性能,测试结果表明该装置完成了侦察与干扰功能,达到了预期的性能。
  该一体化装置增强了干扰机的侦察能力,能对抗多种体制的雷达,具有工程应用价值。
[硕士论文] 冯永会
电子与通信工程 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:随着无线通信技术的发展,电子对抗技术也迅猛发展起来,而无源定位技术凭借自身不辐射电磁波的“静默”特点,以及作用距离远、抗干扰能力强等优势,成为当今电子对抗领域研究的热点问题之一。
  作为无源定位中的关键技术,测向交叉定位算法一直以来是定位方法研究的重要内容,该算法通过获得两个截获点的地理位置和目标辐射源的方位角来演算出目标的二维坐标。针对目标辐射源不定时辐射信号以及多径干扰等因素导致的定位不准确问题,本文提出了一种测向定位与几何圆心联立的新算法,并对该算法进行了理论分析,最后通过北斗导航系统进行实验验证,结果表明该算法在无源定位中具有有效性。
  为了开发完整无源定位系统,本文在提出新的定位算法后,开发设计了一套超宽带接收机前端,实现了对辐射源信号的超宽带接收。该接收机前端的接收频率范围为0.6GHz-2.7GHz,采用超外差式结构,主要是由低噪声放大器、混频器、超宽带频率源与滤波器所构成,其中超宽带频率源为该接收机的主要组成部分。该超宽带频率源在电压控制下可输出0.8GHz~3GHz的扫频信号,通过将扫频信号作为接收机的本振输入,可使接收机在接收0.6GHz~2.7GHz射频信号时,稳定输出200MHz~300MHz的中频信号。
  在完成超宽带频率源以及接收机前端整体设计后,对整个超宽带射频前端进行加工与测试。测试结果表明,该接收机前端增益大于7.5dB,灵敏度优于-82.5dBm,噪声系数小于4dB,动态范围大于90dB,满足了超宽带接收机系统的设计指标。
[硕士论文] 宋文涛
电子与通信工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:在现代战争中,信息是掌握战争主动权的关键,己方获取信息的同时要尽可能阻碍敌方对信息的监测。抗干扰是对信号进行检测的前提,为了更好的应对干扰,需要对干扰信号的特性有相对的了解,时频分析方法在分析非平稳信号方面的优势使其得到广泛的应用。本文对时频分析方法以及抗干扰手段展开了研究,主要工作概括如下:
  首先对有源干扰类型及其特性进行分析。简单介绍了压制性干扰和欺骗性干扰,重点结合仿真对噪声调幅信号和噪声调频信号以及欺骗式干扰中的转发式干扰展开分析,同时根据仿真结果分析了其特性,为下述章节的研究打下理论基础。
  然后,对常用的时频分析方法及其性质进行介绍。主要介绍了短时傅里叶变换和Wigner分布两种时频分析方法。通过对短时傅里叶变换的形式及其性质进行分析,得出窗函数类型与窗函数的长度会影响时频平面能量聚集性的结论;对Wigner分布而言,针对其处理加性信号时交叉干扰项的影响,引出核函数的概念,进而引出时频分析的一般性表示,并通过处理实测数据比较了短时傅里叶变换与Wigner分布的性能。接着介绍了分数阶傅里叶变换及其性质,主要对线性调频信号在特定阶次的分数阶傅里叶变换能量聚焦的特性进行分析,为下面线性调频干扰信号的抑制提供了理论依据。
  最后,对抗干扰方法进行研究。通过分析旁瓣对消和旁瓣匿影的使用场景,得出旁瓣匿影可以弥补旁瓣对消在处理脉冲式干扰时存在缺陷的结论,然后证明添加延迟节可以在一定程度上改善对消性能。对于噪声调幅干扰,介绍了基于频域双边谱对消的干扰抑制方法,对于噪声调频信号,介绍了基于信号重构的时域直接对消方法,对于实测数据中出现的线性调频干扰信号,利用线性调频信号特定阶次的分数阶傅里叶变换的能量聚焦特性来抑制干扰。此部分最后利用实测数据对上述方法进行验证。
[硕士论文] 段朋成
信息与通信工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:无人机在近年来的几场局部战争中的精彩表现,使其应用价值得到各国的广泛认可,现已成为高新技术装备发展的热点之一,无人机技术也在军事需求的推动下得到了飞速发展。无人机数据链上行链路作为无人机系统的重要组成部分,主要用来传输由地面控制站向无人机发送的飞行控制数据以及任务载荷控制数据等控制指令,被称为无人机的“生命线”。上行链路中的欺骗干扰是指通过伪造真实上行链路信号,以较低功率对无人机实施有效干扰的新兴技术,随着电子对抗技术的快速发展,欺骗干扰逐步成为无人机上行链路面临的现实威胁。然而目前公开的文献资料中并没有关于无人机上行链路中抗欺骗技术的研究。本论文的目的便是针对这一问题,研究设计一种抗欺骗干扰技术方案以满足无人机上行链路中日益迫切的抗欺骗需求。
  论文研究了无人机上行链路的特点,分析了欺骗干扰的作用机理。阐明了无人机上行链路中抗欺骗干扰技术研究的必要性,并为抗欺骗干扰方案的研究设计奠定了基础。在此基础上提出了一种可靠的抗欺骗干扰方案,使无人机上行链路具备了抗欺骗干扰的能力。
  论文提出的抗欺骗干扰方案在信号处理层面的捕获跟踪阶段和信息处理层面的数据比特阶段进行抗欺骗设计。在捕获跟踪阶段,通过无人机捕获到的相关峰个数来检测欺骗干扰存在与否,然后同时跟踪所有超过捕获门限的信号并根据信号功率的大小将信号分类为真实上行链路信号和欺骗信号,之后使用连续欺骗干扰消除算法对欺骗信号进行欺骗消除处理。在数据比特阶段,无人机采用所提的认证技术对接收到的数据比特进行认证,若认证不通过,则重新进行信号分组、欺骗消除等处理,直到认证通过为止。所提方案可以使用软件实现而不需要额外的硬件开销,且复杂度低、可靠性好,适合无人机计算能力较弱的特点以及上行链路的高实时性要求。
  通过Matlab和C语言对所提抗欺骗干扰方案进行了建模仿真,仿真结果及其分析显示,该方案可有效地对欺骗信号进行检测、分类和消除,并可通过认证技术来保证接收信息的真实性。研究表明,在信号处理阶段对欺骗干扰信号进行处理,在信息处理阶段对真实信息进行认证,可有效避免欺骗干扰对无人机的影响。
[硕士论文] 张攀
信息与通信工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:现代化的战场战机稍纵即逝,数据链将战争中各个作战单元连接为一个整体,从而使得各个作战单元之间能够实时共享战术情报。因此提高无人机数据链抗干扰性能,保证无人机数据链通信中数据传输的可靠性,成为现代化战争中取得胜利的重要保障。
  论文首先研究无人机数据链抗干扰中常用的扩频技术,并对多进制扩频和跳频OFDM两项关键技术进行了分析和仿真,在射频带宽相同的条件下,由于多进制扩频技术比直接序列扩频技术多了额外的编码增益,当误比特率等于10-5时,多进制扩频(512,8)的抗干扰性能比直接序列扩频的抗干扰性能提高3.5dB左右。接下来通过仿真分析跳频OFDM技术中单载波模拟OFDM和单频点IFFT运算的对比图,以证明跳频OFDM运用IFFT运算的合理性。
  然后基于扩频和跳频OFDM提出单一正交码跳频正交频分复用(SOCFH-OFDM)抗干扰方案,分析其发射模块和接收模块的原理,对SOCFH-OFDM方案抗干扰性能进行理论分析,进而在MATLAB平台上进行仿真。仿真结果表明,在高斯白噪声信道条件下,当误比特率等于10-5时,SOCFH-OFDM方案的抗宽带噪声干扰的性能要比正交码时分多子信道扩谱调制(OC-TDMSCSSM)方案的抗宽带噪声干扰性能提高1dB左右,SOCFH-OFDM抗部分频带干扰性能比OC-TDMSCSSM方案的抗部分频带干扰性能提高1dB左右。
  最后在频谱感知和OC-TDMSCSSM的基础上提出了频谱感知多进制跳频正交频分复用(SSMFH-OFDM)抗干扰方案,分析SSMFH-OFDM方案抗干扰原理。仿真表明,在宽带噪声干扰下,当误比特率等于10-5时,未加频谱感知的SSMFH-OFDM方案抗干扰性能要比OC-TDMSCSSM方案提高3dB左右,在部分频带干扰条件下,前者比后者抗干扰性能提高3dB左右。同时仿真表明,由于在发射端通过感知周围环境频谱的情况来确定SSMFH-OFDM方案的跳频点,在高斯白噪声信道条件下,当误比特率等于10-5时,方案SSMFH-OFDM的抗部分频带干扰性能相比于未加频谱感知的SSMFH-OFDM方案提高了大约2dB。SSMFH-OFDM方案得益于OFDM子载波之间的正交性,其另一个优点是接收端不需要频谱感知模块,降低了无人机数据链接收端的复杂度。
[硕士论文] 纪昌武
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:未来的战场随着电子设备大量应用,战场电磁环境变得越来越复杂。这对目标信息的准确获取的难度越来越大。各国都十分重视对复杂电磁环境分析方面的研究,而国内的研究才起步不久,还有许多问题需要解决。针对这个现状,本文参考国内外的相关研究成果,深入研究基于大数据挖掘的复杂电磁环境中目标定位问题,本课题也是首次将数据挖掘相关理论算法应用于分析复杂电磁问题,研究目标定位干扰模型中的一些关键技术,为电磁模型的分析提供一种优化方法。
  本课题首先研究目标定位干扰模型仿真计算加速方法,针对时域有限差分方法(FDTD)特点,提出 MPI+OpenMP混合技术的并行计算模型和实现的计算流程,以及对并行算法的性能进行分析,加速效果明显。接着研究基于概率模型的方法在目标定位中的应用,主要研究基于粒子滤波器的蒙特卡洛定位法,提出该定位算法的实现方案,并与其他方法进行比较,该方法能够更为高效地实现定位。
  本文研究的各关键技术可应用于目标定位的干扰模型分析,本文主要的研究成果如下。
  (1)提出基于MPI+OpenMP混合技术的FDTD并行计算方案。研究了并行算法的约束条件,并在Visual C++平台下实现并行算法,并进行实际电磁仿真测试,计算分析表明该并行技术的高效性。
  (2)提出基于非均匀有理B样条(NURBS)方法的模型表面建模及遮挡判断方法。研究模型表面采样点坐标参数、切向单位矢量和法向单位矢量计算方法,通过MATLAB编程并计算相关算例。研究NURBS参数表面模型上处理源点、场点的遮挡判断方法,和基于NURBS曲面的反射寻迹方法,计算结果与参考文献进行对比验证,验证了本文算法有效性。
  (3)首次把数据挖掘粗糙集理论算法应用到复杂电磁模型的分析,侧重分析基于邻域模型的前向贪心数值约简的加速效果,并将算法应用到不同辐射源产生的大数据集的约简计算,并进行分析,结果表明,本文提出的数据挖掘算法在复杂电磁问题的分析是可行的。
[硕士论文] 郭红敬
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:复杂电磁环境已成为制约无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)测控系统可靠和有效通信的重要因素,干扰认知(Jamming Cognition,JC)是通过感知周围的电磁环境,运用干扰检测、干扰识别、干扰参数估计等技术手段实现对电磁环境的感知和识别,为通信系统的认知决策和抗干扰传输提供依据,以使系统能够不断调整传输参数和决策参数以达到最佳的传输效果,因此,干扰认知已成为无人机正常工作和高效传输的重要保障。
  本文主要针对无人机测控链路中常见的干扰类型,从干扰认知策略的制定、干扰检测、干扰多维特征参数的提取、干扰分类算法几个方面研究无人机测控链路干扰感知与识别技术,并进行性能仿真分析,主要内容如下:
  第一部分主要介绍了本文的研究背景和意义,并对无人机测控链路的基本情况和目前的干扰感知技术与识别技术进行阐述。
  第二部分主要研究了无人机测控链路干扰认知策略和干扰认知过程。具体包括将无人机测控链路常见干扰分为时域、频域、非平稳三种类型;给出了干扰认知策略制定时需要考虑的四个因素;制定了无人机测控链路干扰认知策略并给出了干扰认知过程。
  第三部分主要研究了时域干扰检测算法和频域干扰检测算法。针对时域干扰,主要研究了时域分组检测算法,推导了分组检测门限因子,分析了算法实现流程,在此基础上,进一步研究了脉冲噪声干扰的周期和占空比估计算法;针对非静默期下的频域干扰检测,主要研究了基于Welch谱的改进FCME检测算法;仿真结果表明,时域分组干扰检测算法和脉冲干扰参数估计算法都有较好的性能,基于Welch谱的改进FCME算法性能优于传统FCME算法,具有较好的检测性能,而且误检概率也比较低,很适用于非静默期干扰检测。
  第四部分主要从时域、频域、分形域几个维度研究了多维干扰特征参数的提取算法。具体特征参数包括:时域峰均比(Time Domain Peak To Average Ratio, TDPAR)、时域矩峰度(Time Domain Kurtosis,TDK)、干扰带宽因子(Jamming Bandwidth Factor,JBF)、频域峰均比(Frequency Domain Peak To Average Ratio, FDPAR)、归一化谱冲击部分标准差(Normalized Spectrum Standard,NSSD)、盒维数(Box Dimension,BD)、LZ复杂度、时频图干扰位置标准差(Time Frequency Position Standard Deviation),TFPSD。理论分析了脉冲噪声干扰的时域特征参数值;为了适用于非平稳干扰,本文提出了使用短时傅里叶变换提取时频二值图对LZ复杂进行改进,并对时频图提取干扰频点位置标准差特征参数。最后,对所有干扰特征参数进行仿真分析。仿真结果表明,时域特征参数对脉冲干扰具有较好的区分能力;干扰带宽因子和频域峰均比对瞄准式干扰有较好的区分能力;归一化谱冲击部分标准差对多音干扰有好的区分能力;分形维数在JSNR?10dB有较好鲁棒性并对部分干扰类型有较好区分能力。
  第五部分主要研究了决策树(Decision Tree,DT)干扰分类算法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)干扰分类算法。基于多维特征参数构建了静默期决策树和非静默期决策树;制定了一套支持向量机识别多种干扰类型的结构,仿真分析了不同分类算法下的干扰识别性能。仿真结果表明,决策树判决中瞄准式干扰非静默期识别性能优于静默期识别性能;非静默期情况下,支持向量机的识别性能优于决策树识别性能;当JSNR>10dB时,静默期和非静默期情况下使用决策树或者支持向量机的识别性能几乎达98%,都具有较好的性能。
[硕士论文] 蔡传雨
导航、制导与控制 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:在现代军事领域中,以无人机为作为支撑的电子战已经成为现代军事作战的重要形式,无人机替代有人飞机收集战场情报、骚扰诱惑干扰敌方、侦察监视,由于无人机这些独一无二的优势,研究无人机测控信号的识别与截获就有了重大的现实意义。扩频测控是一种新兴的测控体制,具有抗干扰、抗截获、保密性等优点。无人机统一扩频测控体制有直接序列扩频(DS-SS)以及直扩跳频混合扩频测控(DS/FH)。本文主要研究无人机扩频方式的检测识别与参数估计,检测识别方式主要有两种:时频分析法+BP神经网络、改进的延时相乘法。参数估计主要包括载频、扩频码速率、扩频码周期等的盲估计。
  本研究主要内容包括:⑴分析了DS测控信号和DS/FH信号的模型和特点,基于无人机扩频测控信号低信噪比特性,本文根据已有的信号检测方法,以WVD与BP神经网络相结合法、延时相乘法、循环平稳理论为依据,对这些算法的理论和性能进行仿真分析,并在此基础上对算法进行改进使其不仅能够检扩频测控信号还能对信号的扩频类型进行识别,并能对一些特征参数进行提取和表征。⑵基于扩频类型识别,对直接扩频测控信号的一些参数进行估计,这些参数对合作方的自动化接收及非合作方的信号干扰和信息解译都十分重要,首先介绍直扩测控信号的载频的估计,主要算法有平方倍频法及其改进法、循环谱法、时频法。其次,改进延时相乘法结合扩频识别算法估计直接扩频测控信号的码元速率,最后,基于改进倒谱法估计伪码周期,分别仿真分析比较了信号调制方式和不同码元长度对伪码周期的估计正确概率的影响。⑶基于DS的信号估计方法对DS/FH混合扩频测控信号的参数估计进行了分析,通过与DS测控信号的比较,提出利用频率拼接技术对信号进行转换,将载频跳变的混合扩频信号转换为直扩信号,结合信号盲估计算法提高信号的参数估计性能,为DS/FH混合扩频测控信号的盲处理提供一些借鉴。⑷通过对无人机扩频体制信号的体制识别和参数估计,奠定了无人机信息解译的基础,解决了低信噪比信号检测识别问题以及参数盲估计,给复杂电磁信号的识别与截获提供了新的思路。
[硕士论文] 王茹
信息与通信工程 桂林电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:蜂窝通信系统中小区内用户间干扰可采用正交频分多址接入技术(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)消除,但系统频率复用因子为1,小区间仍然存在着比较严重的干扰。多基站协作通信技术,又叫协作多点传输(Coordinated Multi-point,COMP)技术,可以通过不同基站间的协作有效的提高整个小区的通信传输速率,特别是小区边缘用户的传输速率,从而受到了广泛、深入的研究。然而,COMP技术所带来的系统性能的提升是以用户端接收信号同步以及基站获取信道状态信息(ChannelState Information,CSI)为前提的。传统的研究均假设用户端接收的信号同步且基站端能够获得完美的CSI,而实际情况这两种前提均不能满足。因此,研究协作基站信号传输的异步特性以及基站端接收部分CSI具有重要的现实意义。本文将就以下几方面的内容展开研究:
  第一,对小区间干扰抑制技术进行了介绍。
  第二,针对多基站协作通信系统中基站与用户间距离差异导致的用户接收信号的异步干扰问题,提出一种基于粒子群优化算法的异步干扰抑制预编码设计。该设计将预编码矩阵转化为寻优粒子位置参数矩阵,通过粒子间智能学习更新优化位置参数,调节适应度函数最大化用户信干噪比,抑制了异步干扰。数值分析结果表明,相对于改进的块对角化(Block Diagonalization,BD)算法,所提算法使系统总速率提高3.2-7bps/Hz,且具有很好的收敛性。
  第三,针对多基站协作通信异步干扰抑制过程中接收端有限反馈导致的系统速率损失问题,提出一种反馈比特数随信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)自适应变化的反馈方法。该方法采用改进的BD算法来抑制异步干扰,给出了有限反馈导致的系统速率损失的表达式和速率损失上界,并通过设置一个速率损失阈值,推导出反馈比特数随SNR自适应变化的闭式解。数值分析结果表明,伴随信噪比的逐渐增加,在某一特定反馈比特下速率增长幅度远低于完全CSI情况下的速率增长幅度,而本文所得反馈比特的变化规律能使速率损失保持在一个恒定的范围。此外,速率损失也会随着反馈比特数的增加逐渐减小。
[硕士论文] 苗磊
电子与通信工程 哈尔滨工程大学 2017(学位年度)
摘要:雷达干扰机收发同时处理一直都是雷达对抗中的关键技术和热点问题。近些年随着数字技术的发展,使得自适应滤波技术在雷达波段的应用成为可能。本文对雷达干扰机平台收发同时工作模式下的自适应对消技术进行研究,提出了适用于现代数字射频存储(DRFM)结构干扰机系统的复数变步长延时最小均方误差(VS-DLMS)结构自适应对消算法,并对其进行大量仿真分析,最后基于FPGA完成整体干扰机对消系统实现,验证了本文方案的有效性。
  首先本文对各类常见自适应算法进行研究,推导了最小均方误差(LMS)算法、递推最小二乘(RLS)算法、仿射投影(AP)算法的数学模型。经收敛速度、稳态误差、算法复杂度、干扰机工作环境等分析,提出了复数VS-DLMS结构的自适应对消处理方式,在保证算法低复杂度的前提下,提高了算法的收敛速度、降低了算法的稳态误差并增强了算法的高速信号处理能力。
  其次本文基于复数VS-DLMS算法及DRFM干扰机环境设计了整体对消系统,给出了系统总体结构框图,基于总体结构框图对系统各个功能模块的结构及工作状态机进行了设计,通过大量仿真验证,该对消系统可以完成欺骗、压制两种干扰模式的干扰信号对消工作。
  最后搭建硬件平台进行了系统的实现与验证。测试结果表明,本文设计的自适应对消系统在干扰机收发同时工作的情况下,可以实现干扰回波的有效对消,最大对消比达到20dB以上,对消结果与目标信号显著相关,目标信号还原度高,具备良好收发隔离效果。
[硕士论文] 石力
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:目前,雷达已与通信、导航、电子对抗等系统融为一体,成为高技术信息战场中的重要角色。一批新体制雷达系统别树一帜,并且与传统的常规雷达系统相比,在雷达发射波形、收发天线数、信号处理流程等方面都有明显的区别。新体制雷达抗干扰能力得到提高,无疑给电子对抗带来了巨大的挑战,使得军方获取信息的能力和各系统联合作战的对抗方式与手段正在发生变革。组网雷达正是在这一新的军事需求背景下诞生的一种新体制雷达,并且受到各国科研人员越来越多的关注。
  本论文正是针对上述问题,以Ad Hoc雷达网作为研究对象,根据雷达网通信网络的实际需要,选择了合适的网络拓扑结构。在分析了Ad Hoc网络中各种路由协议的特性和雷达网在战场环境下的路由需求基础上开展了雷达网络路由协议的研究。在完成Ad Hoc雷达网搭建的基础上,分析了采用的路由协议易受干扰的薄弱环节并研究相应的攻击方法。主要内容为:
  1.分析了Ad Hoc网络的特点,并将其与其他无线网络和常规有线网络进行比较,提出了Ad Hoc网络适合用来组建雷达通信网络的结论。分析了Ad Hoc网络常见的拓扑结构,根据雷达网络通信要求的抗毁性及移动性,选择了完全分布式结构即平面结构作为雷达网组网结构,为后续的路由协议的选择及攻击方法研究奠定基础。
  2.分析了Ad Hoc网络常用的路由协议。结合了雷达网在战场环境下对路由协议的设计要求,提出了两种典型路由协议AODV协议和DSDV协议进行试组网并进行仿真实验。仿真表明,AODV协议更适合作为Ad Hoc雷达网的路由协议。
  3.深入分析了AODV路由协议的工作原理来研究攻击方法。通过对AODV协议三种控制报文的分析研究,深入阐述了其路由工作过程中易受干扰的薄弱环节并分析了针对性的攻击方法。研究了两种有效的攻击方法RREP攻击和RRER攻击对雷达网进行攻击仿真实验,并探讨了在恶意节点替换分组数据包开展欺骗攻击的可能,对攻击的效果进行了分析。仿真实验表明两种攻击方式都对雷达网有效,从不同角度削弱了雷达网的性能。
[硕士论文] 尹久
信号与信息处理 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:通信侦察与干扰技术作为通信领域重要的研究方向之一,在实际的通信系统,尤其是军用通信系统中有着极为广泛的应用,针对MIMO信号的通信侦察与干扰技术毫无疑问是一个意义重大的研究课题。
  本文提出了一套相对完整的频率平坦衰落信道下MIMO通信侦察和干扰系统的技术方案,该方案包括MIMO通信发射天线数目估计、MIMO通信盲调制识别、MIMO通信空时分组码识别和MIMO通信干扰技术这几个部分。本文主要工作可以概述为下面几点:
  1、概述性地介绍了MIMO技术及其涉及到的两大关键技术:分集技术和复用技术;为了实现空间分集,引出空时编码这一概念,接下来概括性地介绍了空时分组码(STBC)的设计方法;最后,在对侦察接收机的原理结构进行简单陈述后,给出MIMO通信系统侦察和干扰的流程。
  2、研究讨论了两种适用于加性高斯白噪声环境的发射天线数目估计经典算法MDL算法和AIC算法,仿真显示这两种算法都表现出了优良的估计效果。随后针对经典算法在负信噪比下完全失效这一缺陷,提出了一种对 MDL算法的改进算法,大大提升了其在负信噪比下的估计效果。
  3、提出一种利用高阶累积量构造特征统计量用于判决分类,进而对MIMO信号完成调制识别的算法。该方法首先采用特征值矩阵的联合近似对角化算法对接收信号进行盲源分离,从接收信号中分离出各源信号;然后通过对不同调制方式下源信号高阶累积量差异的研究,构造三个特征统计量用于判决分类,从而完成对BPSK、QPSK、8PSK及16QAM这四种调制方式下MIMO信号的盲调制识别。
  4、研究讨论了三种基于最大似然的STBC识别算法。分析总结了三者在计算量、所需先验信息和算法性能的差异,然后通过仿真实验揭示了算法识别性能与侦察方天线数目、信噪比以及快拍数的联系。
  5、在MIMO干扰技术的研究这部分,依次利用宽带噪声干扰、脉冲干扰、单音干扰和延时转发干扰四种干扰方式对MIMO通信系统进行干扰研究,通过仿真实验观察各信号参数对干扰效果的影响,最后对四种干扰方式的干扰能力进行比较。
[硕士论文] 周翔
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着现代战争的日益信息化发展,现代电子信息战成为战争中的重要组成部分。IFF(敌我识别)系统已经成为了现代电子战争中的不可缺少的部分。从二十世纪开始,随着远程武器在战场中使用,对己方人员的误伤就不断的出现,各个国家开始注意到敌我识别的重要性。西方国家最开始对敌我识别进行研究,从最开始的M1、M2、M3、MC模式发展到如今的M4、M5模式。而其中M5模式是目前北约使用的最新的敌我识别系统,与前几代敌我识别系统相比,它具有更好的保密性好、作用的距离更远以及更高的识别概率等优点。
  本文针对西方的M5模式,对M5模式中应答接收机进行研究与设计,分别在MATLAB平台以及ISE平台进行仿真并实现,本文的研究工作主要有以下几个部分:
  首先,本文研究了M5模式的工作原理以及相关的工作模式,分析了M5模式下的询问信号格式以及应答信号格式,同时对询问信号以及应答信号的产生流程进行了研究。对M5模式中涉及到的基带信号算法进行研究,从RS编码到Walsh扩频,再到MSK调制解调等相关算法。RS编码以及Walsh扩频的使用,使得M5模式具有更强的容错能力以及更远的识别距离,与前一代敌我识别M4模式中PSK调制方式相比,MSK调制的方式能在相同符号率的情况下占据更小的频带,提高了频谱利用率。
  然后,对IFF接收机进行设计仿真。针对M5模式工作方式中MSK信号是窄脉冲的情况,根据过零检测法,提出了一种基于CORDIC算法的鉴相求频解调方法,并在matlab平台与ISE平台上仿真验证;而当敌我识别器工作在数据传输模式下,利用相干解调的方法往往能够得到更好的效果,在matlab平台上对几种相干解调的方法进行仿真和性能对比,然后在ISE平台上对平方环解调方法进行了仿真与验证。
  最后,在对应答接收机进行大量仿真的基础上,对电路进行设计。电路中ADC芯片采用AD9265,提供80MHz的采样率。对模拟中频信号为70MHz的MSK信号进行采样得到数字信号,再经过数字下变频之后,基于CORDIC算法的鉴相求频方法,基于FPGA的平台对基带信号处理,利用非相干解调的方法对MSK信号进行解调,在信噪比为15dB的条件下,误码率接近理论值。
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