復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)干擾區(qū)檢測方法

李昌

摘 要： 復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時電磁頻區(qū)域具有較低的隱蔽性，使得電磁碰撞區(qū)域特征容易遭到破壞和丟棄，導(dǎo)致依據(jù)迭代分類檢測方法無法針對復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)變化的電磁碰撞特征點(diǎn)做出準(zhǔn)確分類過程，檢測存在缺陷。提出基于區(qū)域碰撞預(yù)判的復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)檢測方法，提取電磁碰撞干擾信號特征。采集多個電磁碰撞干擾信號特征點(diǎn)，依據(jù)復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)通信信號中特有的屬性特征，經(jīng)過求同特征劃分得到電磁碰撞區(qū)域的相關(guān)信號特征區(qū)域，計算電磁碰撞信號點(diǎn)區(qū)域中的二維位置。通過運(yùn)算獲取電磁碰撞信號中產(chǎn)生碰撞點(diǎn)的位置坐標(biāo)，依據(jù)碰撞點(diǎn)的位置分析沖突的位置，運(yùn)用多電磁碰撞信號迭代計算，完成對復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)域的檢測。實(shí)驗結(jié)果表明，相對傳統(tǒng)方法，此方法能更好地完成干擾區(qū)檢測定位，效果較好。

關(guān)鍵詞： 小型偵察機(jī)； 電磁碰撞； 干擾區(qū)域； 檢測模型

中圖分類號： TN915.06?34； TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）04?0034?03

Abstract： The electromagnetic frequency domain has low concealment when the small and medium size reconnaissance plane executes a mission， which is easy to destroy and discard the feature of the electromagnetic collision area， and may cause that the exact classification for the varying electromagnetic collision feature point of the small and medium reconnaissance plane in complicated aviation network cant be made by the traditional detection method based on iteration classification， so the detection has defects. The detection method of electromagnetic collision interference area based on area collision prediction for small reconnaissance plane in complicated aviation network is proposed to extract the characteristics of the electromagnetic collision interference signal， and collect the multiple feature points of the electromagnetic collision interference signal. According to the proper attributive character of small and medium size reconnaissance plane communication signals in complicated aviation network， the relevant signal characteristic location of the electromagnetic collision area is obtained by dividing the seeking common characteristic. The two?dimensional position in the area of electromagnetic collision signal point is calculated to get the position coordinates of conflict points. The iterative calculation of multiple electromagnetic collision signals is used to accomplish the detection of electromagnetic collision interference area of small and medium size reconnaissance plane in complicated aviation network. The experimental results show that， in comparison with the traditional methods， the proposed method can better fulfill the detection and positioning of the interference area， and has more perfect effects.

Keywords： small reconnaissance plane； electromagnetic collision； interference area； detection model

0 引 言

隨著通信和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸增加，使得電磁能量急劇增加，電磁環(huán)境日益復(fù)雜，導(dǎo)致復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)執(zhí)行任務(wù)的電磁環(huán)境，發(fā)生電磁碰撞干擾概率增加，影響復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備間信號通信的順利運(yùn)行[1]。因此，尋求有效方法，準(zhǔn)確檢測復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)域，對于確保復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)設(shè)備信號的發(fā)送和傳遞的有效性和安全，使其順利完成偵察任務(wù)具有重要意義[2?3]。由于復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁頻區(qū)域具有較低的隱蔽性，使得電磁碰撞區(qū)域特征容易遭到破壞和丟棄，導(dǎo)致傳統(tǒng)依據(jù)電磁碰撞特征點(diǎn)運(yùn)動軌跡自適應(yīng)模糊聚類方法[4?5]，無法針對變化的電磁碰撞特征點(diǎn)，完成電磁碰撞區(qū)域的準(zhǔn)確檢測，存在較大的弊端。

1 基于碰撞思維的小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)

檢測方法的提出

1.1 碰撞檢測特征的提取與碰撞區(qū)域的設(shè)定

復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)通信時，出現(xiàn)的干擾信號源有很多種類型。最常見的有同頻干擾和虛假干擾兩種，這兩種都含有相應(yīng)產(chǎn)生源的抗干擾信號。由于干擾信號和發(fā)送返回信號之間具有相關(guān)聯(lián)系，因此具有特征提取的功能。復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁干擾信號提取須經(jīng)過相應(yīng)的甄選、分配和控制處理等操作，操作損耗的時間由相應(yīng)處理器效率決定。提取電磁信號干擾特征與信號回波間具有相對的間隔時間，假設(shè)在復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)的電磁碰撞干擾信號比正常信號慢[F]個脈沖，則可產(chǎn)生一個碰撞特征，具體方法如下：

式中：[m]為復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾器件傳送信號相對于正常信號在慢范圍中落后的脈沖量，[m=F，]2，[l，][M+F；][s（t，um-f）]是目標(biāo)傳遞的信號；[σn]用于描述干擾器件對沒有界限信號的幅度調(diào)控，[n=1，]2，[…，][N。]利用上述方法，可以完成對電磁碰撞干擾信號的提取。

復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞檢測算法的首要條件是對相應(yīng)的信號特征區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，利用提取的[N]個電磁碰撞信號特征點(diǎn)建造相應(yīng)的特征庫。其中，分割特征庫是利用電磁碰撞通信信號中特有的屬性特征，通過計算求出同特征來完成。得到復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞通信區(qū)域的相關(guān)信號特征之后，按照相應(yīng)的規(guī)劃實(shí)行碰撞區(qū)域劃分。其需要滿足的條件為：

（1） 根據(jù)臨近的復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)的三個信號特征，建造一個虛擬的二維區(qū)間三角形，并連接所有信道二維特征的連線。

（2） 要求建造的虛擬三角形是沒有任何瑕疵的，并且反射在信號的核心區(qū)域。

（3） 復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞信號特征改變與其他區(qū)域信道的特征位置沒有任何關(guān)系。

通過上述三個要求，即能完成對特征三角區(qū)域的分割。

1.2 基于區(qū)域碰撞預(yù)判的小型偵察機(jī)干擾區(qū)檢測

對復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞通信區(qū)域的分割完成之后，就能研究電磁碰撞產(chǎn)生的信號碰撞。

假設(shè)大規(guī)模的干擾信號在同一個信道里，而信道的數(shù)量又超出了一定的區(qū)域，則通過采用通信時建造的屬性模型，將那些可能發(fā)生的干擾信號提前進(jìn)行分析碰撞判斷，以實(shí)現(xiàn)干擾檢測的目的。為了確保復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)域檢測的精度，利用1.1節(jié)求出的電磁碰撞信號區(qū)域規(guī)劃結(jié)果，求出干擾碰撞信號點(diǎn)區(qū)域中的二維位置。若相同信道內(nèi)發(fā)生沖突，則出現(xiàn)沖突的位置肯定在同一個虛擬二維區(qū)域當(dāng)中。利用計算得出電磁碰撞信號中會發(fā)生碰撞點(diǎn)的詳細(xì)位置坐標(biāo)之后，通過碰撞點(diǎn)的位置即可得知沖突的位置，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)域的檢測。假設(shè)由復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞不同信號類型組成的校驗區(qū)域用[MfNfOf]與[HzGzRz]表示，且信道中的信號區(qū)域[MfNfOf]與[HzGzRz]是帶校驗的。假設(shè)復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)信道信號沖突的區(qū)域[HzGzRz]對應(yīng)到的二維虛擬區(qū)域的中線交點(diǎn)為[Pf]，那么當(dāng)其中的中線可以通過前一個校驗區(qū)域[MfNfOf]時，即表明相應(yīng)的信道區(qū)域較易引起沖突。于是可通過[HGn]和[HWn]的符號對比結(jié)果來分析沖突的相應(yīng)種類，估算復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞沖突是發(fā)生于本區(qū)域還是其他區(qū)域。

式中：[HG]，[HW]映射到二維信道范圍內(nèi)的法線方向[n]分量分別是[HnG]，[HnW]。假設(shè)[HGn]與[HWn]的符號對比結(jié)果有差異，且信道[Hk]與[Hk+1]的連線同[MfNfOf]相交，則認(rèn)為存在碰撞沖突，即這里是干擾區(qū)。假設(shè)復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾下的信道三角形，同其他不同信道三角形的兩條邊相交，則認(rèn)為復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾下信道[Hf]與[Hf+1]的連線未經(jīng)過[MfNfOf]，此時[HfRf]與[MfNfOf]同樣會出現(xiàn)沖突，且存在一定的干擾，則[MfNfOf]區(qū)域則是電磁碰撞干擾區(qū)域。

上述分析方法中，通過模型提取復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾信號特征，采集多個電磁碰撞干擾信號特征點(diǎn)，依據(jù)復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)通信信號中特有的屬性特征，經(jīng)過求同特征劃分得到電磁碰撞區(qū)域的相關(guān)信號特征區(qū)域，計算電磁碰撞信號點(diǎn)區(qū)域中的二維位置，通過運(yùn)算獲取電磁碰撞信號中產(chǎn)生碰撞點(diǎn)的位置坐標(biāo)，依據(jù)碰撞點(diǎn)的位置分析沖突的位置，運(yùn)用多電磁碰撞信號迭代計算，完成對復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)域的檢測。

2 實(shí)驗與分析

圖1是信號在干擾區(qū)內(nèi)的波形以及頻譜，為了模擬網(wǎng)絡(luò)中電磁碰撞干擾，實(shí)驗在式（4）中融入了不同頻率的正弦波背景信號，如圖2所示描述了融入背景信號的電磁碰撞干擾時域信號和頻譜。分析圖2可得，網(wǎng)絡(luò)中碰撞信號被背景信號覆蓋，頻譜圖中也可看出不同的電磁碰撞干擾信號。

采用本文方法和傳統(tǒng)的分區(qū)迭代方法分別對上述復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞信號進(jìn)行分析，樣本點(diǎn)數(shù)為1 000點(diǎn)，采樣時間間隔是0.5 μs，兩種方法檢測到的復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾信號分別如圖3和圖4所示。分析圖3和圖4可以看出，本文方法能夠從窄帶干擾中，準(zhǔn)確檢測復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾信號，同圖1中給出的復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾信號最為貼近，不受背景信號的影響。而傳統(tǒng)方法檢測到的復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾信號仍然存在有大部分淹沒在背景信號中。說明本文方法可對復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾信號進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，實(shí)現(xiàn)電磁碰撞干擾區(qū)的有效采集，具有明顯的優(yōu)勢。

3 結(jié) 語

本文提出了一種基于區(qū)域碰撞預(yù)判的復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)檢測方法。提取電磁碰撞干擾信號特征，采集多個電磁碰撞干擾信號特征點(diǎn)。依據(jù)復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)通信信號中特有的屬性特征，經(jīng)過求同特征劃分得到電磁碰撞區(qū)域的相關(guān)信號特征區(qū)域，計算電磁碰撞信號點(diǎn)區(qū)域中的二維位置。通過運(yùn)算獲取電磁碰撞信號中產(chǎn)生碰撞點(diǎn)的位置坐標(biāo)，依據(jù)碰撞點(diǎn)的位置分析沖突的位置，運(yùn)用多電磁碰撞信號迭代計算，完成對復(fù)雜航空網(wǎng)絡(luò)中小型偵察機(jī)電磁碰撞干擾區(qū)域的檢測。實(shí)驗結(jié)果說明，所提方法能較好地完成干擾區(qū)檢測定位，效果較好。

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