复杂航空网络中小型侦察机干扰区检测方法

李昌

摘 要： 复杂航空网络中小型侦察机在执行任务时电磁频区域具有较低的隐蔽性，使得电磁碰撞区域特征容易遭到破坏和丢弃，导致依据迭代分类检测方法无法针对复杂航空网络中小型侦察机变化的电磁碰撞特征点做出准确分类过程，检测存在缺陷。提出基于区域碰撞预判的复杂航空网络小型侦察机电磁碰撞干扰区检测方法，提取电磁碰撞干扰信号特征。采集多个电磁碰撞干扰信号特征点，依据复杂航空网络中小型侦察机通信信号中特有的属性特征，经过求同特征划分得到电磁碰撞区域的相关信号特征区域，计算电磁碰撞信号点区域中的二维位置。通过运算获取电磁碰撞信号中产生碰撞点的位置坐标，依据碰撞点的位置分析冲突的位置，运用多电磁碰撞信号迭代计算，完成对复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰区域的检测。实验结果表明，相对传统方法，此方法能更好地完成干扰区检测定位，效果较好。

关键词： 小型侦察机； 电磁碰撞； 干扰区域； 检测模型

中图分类号： TN915.06?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 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

随着通信和电子技术的不断发展，电子产品的应用领域逐渐增加，使得电磁能量急剧增加，电磁环境日益复杂，导致复杂航空网络中小型侦察机执行任务的电磁环境，发生电磁碰撞干扰概率增加，影响复杂航空网络中各种设备间信号通信的顺利运行[1]。因此，寻求有效方法，准确检测复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰区域，对于确保复杂航空网络中小型侦察机设备信号的发送和传递的有效性和安全，使其顺利完成侦察任务具有重要意义[2?3]。由于复杂航空网络中小型侦察机电磁频区域具有较低的隐蔽性，使得电磁碰撞区域特征容易遭到破坏和丢弃，导致传统依据电磁碰撞特征点运动轨迹自适应模糊聚类方法[4?5]，无法针对变化的电磁碰撞特征点，完成电磁碰撞区域的准确检测，存在较大的弊端。

1 基于碰撞思维的小型侦察机电磁碰撞干扰区

检测方法的提出

1.1 碰撞检测特征的提取与碰撞区域的设定

复杂航空网络中小型侦察机通信时，出现的干扰信号源有很多种类型。最常见的有同频干扰和虚假干扰两种，这两种都含有相应产生源的抗干扰信号。由于干扰信号和发送返回信号之间具有相关联系，因此具有特征提取的功能。复杂航空网络中小型侦察机电磁干扰信号提取须经过相应的甄选、分配和控制处理等操作，操作损耗的时间由相应处理器效率决定。提取电磁信号干扰特征与信号回波间具有相对的间隔时间，假设在复杂航空网络中小型侦察机的电磁碰撞干扰信号比正常信号慢[F]个脉冲，则可产生一个碰撞特征，具体方法如下：

式中：[m]为复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰器件传送信号相对于正常信号在慢范围中落后的脉冲量，[m=F，]2，[l，][M+F；][s（t，um-f）]是目标传递的信号；[σn]用于描述干扰器件对没有界限信号的幅度调控，[n=1，]2，[…，][N。]利用上述方法，可以完成对电磁碰撞干扰信号的提取。

复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞检测算法的首要条件是对相应的信号特征区域进行规划，利用提取的[N]个电磁碰撞信号特征点建造相应的特征库。其中，分割特征库是利用电磁碰撞通信信号中特有的属性特征，通过计算求出同特征来完成。得到复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞通信区域的相关信号特征之后，按照相应的规划实行碰撞区域划分。其需要满足的条件为：

（1） 根据临近的复杂航空网络中小型侦察机的三个信号特征，建造一个虚拟的二维区间三角形，并连接所有信道二维特征的连线。

（2） 要求建造的虚拟三角形是没有任何瑕疵的，并且反射在信号的核心区域。

（3） 复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞信号特征改变与其他区域信道的特征位置没有任何关系。

通过上述三个要求，即能完成对特征三角区域的分割。

1.2 基于区域碰撞预判的小型侦察机干扰区检测

对复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞通信区域的分割完成之后，就能研究电磁碰撞产生的信号碰撞。

假设大规模的干扰信号在同一个信道里，而信道的数量又超出了一定的区域，则通过采用通信时建造的属性模型，将那些可能发生的干扰信号提前进行分析碰撞判断，以实现干扰检测的目的。为了确保复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰区域检测的精度，利用1.1节求出的电磁碰撞信号区域规划结果，求出干扰碰撞信号点区域中的二维位置。若相同信道内发生冲突，则出现冲突的位置肯定在同一个虚拟二维区域当中。利用计算得出电磁碰撞信号中会发生碰撞点的详细位置坐标之后，通过碰撞点的位置即可得知冲突的位置，实现复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰区域的检测。假设由复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞不同信号类型组成的校验区域用[MfNfOf]与[HzGzRz]表示，且信道中的信号区域[MfNfOf]与[HzGzRz]是带校验的。假设复杂航空网络中小型侦察机信道信号冲突的区域[HzGzRz]对应到的二维虚拟区域的中线交点为[Pf]，那么当其中的中线可以通过前一个校验区域[MfNfOf]时，即表明相应的信道区域较易引起冲突。于是可通过[HGn]和[HWn]的符号对比结果来分析冲突的相应种类，估算复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞冲突是发生于本区域还是其他区域。

式中：[HG]，[HW]映射到二维信道范围内的法线方向[n]分量分别是[HnG]，[HnW]。假设[HGn]与[HWn]的符号对比结果有差异，且信道[Hk]与[Hk+1]的连线同[MfNfOf]相交，则认为存在碰撞冲突，即这里是干扰区。假设复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰下的信道三角形，同其他不同信道三角形的两条边相交，则认为复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰下信道[Hf]与[Hf+1]的连线未经过[MfNfOf]，此时[HfRf]与[MfNfOf]同样会出现冲突，且存在一定的干扰，则[MfNfOf]区域则是电磁碰撞干扰区域。

上述分析方法中，通过模型提取复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰信号特征，采集多个电磁碰撞干扰信号特征点，依据复杂航空网络中小型侦察机通信信号中特有的属性特征，经过求同特征划分得到电磁碰撞区域的相关信号特征区域，计算电磁碰撞信号点区域中的二维位置，通过运算获取电磁碰撞信号中产生碰撞点的位置坐标，依据碰撞点的位置分析冲突的位置，运用多电磁碰撞信号迭代计算，完成对复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰区域的检测。

2 实验与分析

图1是信号在干扰区内的波形以及频谱，为了模拟网络中电磁碰撞干扰，实验在式（4）中融入了不同频率的正弦波背景信号，如图2所示描述了融入背景信号的电磁碰撞干扰时域信号和频谱。分析图2可得，网络中碰撞信号被背景信号覆盖，频谱图中也可看出不同的电磁碰撞干扰信号。

采用本文方法和传统的分区迭代方法分别对上述复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞信号进行分析，样本点数为1 000点，采样时间间隔是0.5 μs，两种方法检测到的复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰信号分别如图3和图4所示。分析图3和图4可以看出，本文方法能够从窄带干扰中，准确检测复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰信号，同图1中给出的复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰信号最为贴近，不受背景信号的影响。而传统方法检测到的复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰信号仍然存在有大部分淹没在背景信号中。说明本文方法可对复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰信号进行准确检测，实现电磁碰撞干扰区的有效采集，具有明显的优势。

3 结 语

本文提出了一种基于区域碰撞预判的复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰区检测方法。提取电磁碰撞干扰信号特征，采集多个电磁碰撞干扰信号特征点。依据复杂航空网络中小型侦察机通信信号中特有的属性特征，经过求同特征划分得到电磁碰撞区域的相关信号特征区域，计算电磁碰撞信号点区域中的二维位置。通过运算获取电磁碰撞信号中产生碰撞点的位置坐标，依据碰撞点的位置分析冲突的位置，运用多电磁碰撞信号迭代计算，完成对复杂航空网络中小型侦察机电磁碰撞干扰区域的检测。实验结果说明，所提方法能较好地完成干扰区检测定位，效果较好。

参考文献

[1] 陈炜峰，刘伟莲，周香.电磁兼容及其测试技术[J].电子测量技术，2008（1）：101?104.

[2] 吴冬燕.电磁兼容检测与优化[J].电子测量技术，2010（3）：9?12.

[3] 贺兴，艾芊，解大.基于有线/无线混合模式的微电网通信网络的研究与开发[J].低压电器，2010（12）：20?25.

[4] 张鹏，王润生.基于视点转移和视区追踪的图像显著区域检测[J].软件学报，2004，15（6）：891?898.

[5] 张百新.基于Matlb的单相电路谐波检测方法的对比分析[J].科技通报，2013，29（5）：111?114.

[6] 王新增，刘佳楠，肖金保，等.基于粒子群算法的电磁频率分配方法研究[J].现代电子技术，2013，36（17）：5?8.