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信号侦测与识别

信号侦测与识别

  • 来源:国防科技大学
  • 章节:10 单元:40

  • 张坤峰

  • 王红军

  • 陈晶

  • 段永胜

  • 史英春

  • 孟祥豪
进入实训课程

课程简介:

信号侦测与识别是电子对抗侦察和测向的核心内容,其主要目的就是在电磁空间中搜索和截获给定频段内未知的目标信号,从目标信号中测定其时域、频域和空域的技术参数,提取目标信号的个体和网络特征,解析目标信号工作特征甚至通信内容,以及通过测向确定辐射源的方位信息。一方面为联合作战的指挥决策提供服务,另一方面为电子对抗干扰或攻击提供精准引导。
信号侦测与识别的主要任务和信号处理流程如图1所示。

图1 信号侦测与识别任务和流程

本课程依托EduCoder平台开展信号侦测与识别的实践性教学活动,将传统的知识传授和时新的工程实战一体化。一方面通过在线编程仿真来加深学生对网电对抗目标信号侦测与识别原理与方法的理解,增强学生对各类目标信号的认知能力;另一方面,通过循环渐进的实训,提升学生的综合理论和实践水平以及创新能力。根据实践课程依托EduCoder平台展开的可行性,对信号侦测与识别的任务进行提炼,将实践课程设计为参数测量、调制识别、调制解调、编码识别和信道编译码等基本模块和雷达信号分析、通信信号分析等进阶模块。基于Matlab/Octave编程语言,立足于每个知识点设计和建立由浅及深、由易到难的学习架构,使学生在理解基本原理和方法的基础上通过编程实训进一步加深学生对信号侦测与识别内容的认知和理解以及实践和创新能力提升。

课程章节:

参数测量

信号参数测量是后续信号处理的基础,无线通信网台信号的体制较多,因此,对应需要测量分析的参数也较为复杂。其中模拟调幅信号的主要参数有载波频率、信号电平、信号带宽和调幅度等;模拟调频信号的主要参数有载波频率、信号电平、信号带宽、最大频偏和调频指数等;数字信号的主要参数有载波频率、信号电平、信号带宽、码元速率或符号速率等。结合学生能力培养,课程设计了两种关键的参数测量分析方法实训内容。

调制解调

调制的主要目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应,使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化,将信息荷载在载波信号上形成已调信号传输。解调则是调制的反过程,即通过一定的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。也就是说,发送端用所欲传送的消息对载波进行调制来产生携带这一消息的无线电信号,接收端则通过解调来恢复所传送的消息并加以利用。结合学生能力培养,课程设计了十一种调制解调实训内容。

调制识别

信号调制识别即利用无线通信网台信号的相关参数通过一定的算法来确定信号的调制方式,也称为目标信号的调制识别或调制分类。信号调制识别是网电对抗目标信号侦测与识别的重要任务之一,是信号解调、信号解码、干扰引导和情报信息获取等后续处理的基础。 常规无线通信网台信号的调制分模拟调制和数字调制,其中模拟调制包括AM、LSB、USB、VSB和DSB等调幅调制;FM和PM等调频和调相调制;CW等幅报调制;AM-FM混合二次调制。数字调制则包括MASK、MFSK、MPSK、MQAM和OFDM等多种类型。结合学生能力培养,课程设计了两大类调制识别实训内容。

信道编码识别

在非合作条件下实现对接收信息码流的信道编码类型及其相关参数的正确识别,是实现无线通信网台信号译码和个体识别的关键,是实现网电对抗从信号战迈进比特战的前提,也是网电对抗从信号层跨入信息层的基础。 通常信道编码分析识别建立在信号参数测量、调制识别和解调、去交织等信息处理的基础上,主要包括编码码型识别和编码参数识别。结合学生能力培养,课程设计了两种典型的编码识别实训内容。

信道编译码

无线通信网台信号在生成过程中首先需要提高传输的有效性,对将要传输的二进制比特流序列进行信源编码。此后,为了满足信息传递保密性的要求,经过信源编码后的信息通常需要进行加密处理。在此基础上,为保证信息传输的可靠性,还需要对加密的数据进行信道编码以抵抗传输过程中诸如突发等各类干扰,即通过人工添加冗余数据(比特)进行的编码处理,使系统具备了自动检测或纠正错误的功能,该处理过程称为信道编码,又叫抗干扰编码。信道编码被广泛应用于数字通信。结合学生能力培养,课程设计了8种常见信道编译码的实训内容。

典型通信信号侦测与分析

跳频是最常用的扩频方式之一,其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式,也就是说,通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说,“跳频”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式,也是一种码控载频跳变的通信系统。为了抵抗干扰和截获,跳频通信是当前抗干扰通信使用的一种主要方式,研究其典型特征及其侦察分析方法是通信对抗侦察的重要内容,本节主要对跳频通信的侦察和分析方法进行实训。

雷达信号脉内特征分析

雷达信号脉内特征的提取是雷达对抗系统分选和识别截获信号的关键技术之一,随着技术的发展,为了实现不同的目的,现代军事雷达系统具有多种脉内调制特征,对雷达信号脉内特征的分析是实现雷达信号分选与识别的关键内容,本节主要对当前雷达系统使用的多种脉内特征进行分析与研究。

雷达信号脉间特征分析

雷达信号脉间特征的提取是雷达对抗系统分选和识别截获信号的关键技术之一,随着技术的发展,为了实现不同的目的,现代军事雷达系统具有多种脉间调制特征,对雷达信号脉间特征的分析是实现雷达信号分选与识别的关键内容,本节主要对当前雷达系统使用的多种脉间特征进行分析与研究。

雷达信号分选方法

雷达信号分选系统依靠不同参数进行逐级分选或者依靠多个参数进行并行分选。信号分选过程是实现交迭脉冲流从一维时域空间向一维或多维信号参数空间映射,进而分离不同辐射源脉冲串的过程。雷达信号分选是从复杂电磁环境中进行雷达对抗侦察的重要一环,本节主要对雷达信号的分选方法进行实训。

信号测向定位方法

在电子支援( ESM)系统中,通过对辐射源的电磁参数、方向角和到达时间的被动测量估算辐射源及其载体平台的位置,称为无源定位。由于ESM 系统本身不发射能量,仅通过被动测量来对目标进行定位和隐蔽跟踪,这对提高系统在现代电子战( EW) 环境下的生存能力具有重要作用。本节对电磁信号的侧向定位方法进行实训。