基于信號指紋的通信輻射源個體識別技術研究.pdf

1、通信輻射源個體識別是近來通信對抗領域一個重要的研究課題，它主要根據(jù)各通信設備硬件差異在發(fā)射信號上所表現(xiàn)出來的區(qū)別于其它個體的特征，判別信號來自哪部通信設備，實現(xiàn)設備追蹤，進而有針對性的對敵重要通信裝備及其載體進行監(jiān)視、電子干擾或者軍事打擊。不同于傳統(tǒng)通信信號偵察中的調制模式識別研究，通信輻射源個體識別主要研究體現(xiàn)同類輻射源之間個體差異的信號指紋的分析提取技術。 目前，國內外相關研究主要針對暫態(tài)通信信號中的開機信號、利用特征提取的

2、分析方法實現(xiàn)輻射源個體識別。然而，利用暫態(tài)信號特征進行輻射源識別面臨在非協(xié)作通信條件下對信號的捕捉、因暫態(tài)信號與噪聲相似性帶來的特征提取難度等諸多挑戰(zhàn)；而且，這些方法大多通過仿真手段在較高信噪比和樣本充足的條件下研究不同型號的通信輻射源識別問題。實際上，通信對抗環(huán)境中截獲信號的信噪比往往較低，信號持續(xù)時間較短、樣本數(shù)據(jù)不足，現(xiàn)有方法直接用于外場同類通信輻射源個體辨識時往往識別率較低。基于此，本文針對相同型號和工作模式不同通信輻射源的個體

3、識別問題，對穩(wěn)態(tài)通信信號的個體細微特征，即信號指紋的分析提取技術難點展開研究。 本文研究了信號指紋的基本理論，從其產生機理出發(fā)，研究了通信設備在穩(wěn)定工作狀態(tài)下頻率特性、調制參數(shù)特性以及雜散特性的個體差異，并從時域、頻域、時頻域和高階譜等不同角度采用多種通信信號處理手段探索信號指紋特征的提取方法，建立了通信輻射源個體識別基本框架。文中提出了一系列具有理論及實用價值的算法，并全部通過外場實測電臺數(shù)據(jù)驗證了所提算法的優(yōu)良性能。

4、 本文所做的工作主要包括以下幾個方面： （1）研究了基于載頻和碼速率的信號指紋提取技術。給出了一種改進的相位擬合載頻估計方法；并給出了一種基于STFT時頻能量分布和小波變換的碼速率估計方法，解決了非協(xié)作通信條件下調制信號的碼速率估計精度問題。實驗表明：載頻和碼速率估計結果可以作為信號指紋特征之一，并配合其它特征對電臺個體進行識別。 （2）研究了基于輻射源個體雜散輸出成分的信號指紋提取技術。首先提出了一種基于正交分量重構的

5、包絡提取算法，并利用分形維數(shù)和Lempel-Ziv等復雜度特征提取個體信號的包絡寄生調制特征；然后給出了利用個體信號Hilbert 邊緣譜對稱性特征和HHT時頻分布灰度圖像抽取特征的細微差異進行輻射源識別的方法。實驗表明：較低信噪比下信號個體的包絡寄生調制特征和時頻分布灰度圖像抽取特征作為信號指紋參量對電臺個體具有較好的聚類性能，而受載頻估計精度影響，譜對稱性特征對電臺個體的可分離性不高。 （3）研究了基于高階譜的信號指紋提取方

6、法。提出了一種矩形積分雙譜（SIB）信號指紋特征分析方法，并利用局部線性嵌入（LLE）流形約簡方法對高維SIB 特征進行降維分析。實驗表明：SIB 較其它局部雙譜特征用于個體信號的指紋分析具有一定的優(yōu)越性，而且SIB 約簡特征具有較好的聚類性能和抗噪能力。 （4）針對輻射源個體識別實際應用環(huán)境，設計了一種基于核距離測度的多類別SVM 分類器（KDM-SVM）和一種基于D-S證據(jù)理論的組合分類器，并采用上述分類器，以不同角度提取的