基于战场用频数据的电磁资源动态使用技术研究

发布时间：2020-07-03 15:58

【摘要】：随着军队信息化的迅速发展,信息化装备的数量快速增长,需要使用电磁频谱资源的装备大大增加。同时,信息化装备对通信的带宽需求、实时性要求大为提高,这带来了电磁频谱资源紧张的严峻问题。当前,我军的电磁资源使用模式基本上还是处于预先规划、按计划使用的这种静态模式。这种静态的电磁资源使用模式造成了电磁资源使用的低效,加剧了电磁资源紧张的问题。为了解决上述静态电磁资源使用模式带来的问题,需要研究电磁资源的动态使用技术。本文围绕战场电磁资源的高效使用,研究了战场环境中的用频数据获取技术、用频设备定位技术以及在此基础上的电磁资源动态使用。主要工作如下:一是用频数据获取技术研究。采用基于能量值的检测方法和基于合作的用频数据检测模式,实现检测的低成本和高精度。通过采用数据抽样感知技术,使用部分抽样检测数据进行全域的用频数据补全,达到了布设少量信号检测设备实现全局用频数据可靠检测的效果。基于USRP的检测实验结果表明,本文的方法和实验系统能较好的实现设计目标,以较低的成本实现可靠的用频数据检测。二是用频设备信号源的定位技术研究。研究了基于信号能量值相关性的用频设备定位算法。可以在既不知道用频装备信号源的发送功率值,也不知道信号源所处地理环境的电磁信号传播规律和衰减模型的情况下进行用频设备定位。针对较为复杂的多径传播和衰减情况,研究了复杂环境下基于门限值的信号源定位算法,从而避免了较强背景噪音、无规律信号衰减等因素的影响。实验结果表明,本文的方法能准确的判定出用频装备的位置。三是针对静态电磁资源划分使用模式存在的效率低下、抗干扰能力弱等问题,研究基于用频数据的电磁资源动态使用技术。重点研究了电磁资源动态使用的基本框架,用频数据分发模式、用频数据态势信息的维护管理以及电磁资源动态使用的基本流程。
【学位授予单位】：战略支援部队信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：E11
【图文】：

系统架构

第二章用频数据获取技术研究理。2.用频数据的处理：战场信息处理中心对战场用频数据的处理分为两步，首先是把收到的信号经过快速傅里叶变换将信号转换到频域，获取相应频段的电磁频谱占用情况后，根据信息缺失情况，通过数据补全，补充由于 USRP 布设不够而缺失的数据。接下采用定位算法对用频设备进行地理位置的确定。3.用频数据的可视化：根据频谱管理者的需求，战场用频数据中心可以适时向申请者发当前时刻当前区域的战场用频数据，并且通过 B/S 模式用图形化界面进行呈现。

频谱,区域,检测设备,信号能量

（b）平面频谱整体情况图图 2.11 实测用频整体情况图采样信息获取后，下一步就是采用 KNN（K nearest neighbors）算法进行缺失信息数据补全[37]。当遇到没有布设检测设备的区域时，即信息空缺时，采用该区域周围已有数据的区域信号能量值来进行加权补充。当然，相邻的已有数据的区域数量越多，补全效果越好。下图为 MATLAB 仿真的用频数据补全后的室内用频数据图，其中，K=8。仿真看出，采用 KNN 用频数据补全的方法，能够实现由有限的实际检测设备获取的信号能量值得到近似的整个区域用频数据信息。

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