本技术公开了基于多核卷积神经网络的卫星通信恶意干扰识别方法,属于卫星通信技术领域。其包括:对卫星通信传输链路的接收信号进行模数转换,得到待处理数据;从不同维度对数据进行变换处理,设定处理维度为;构建多核卷积神经网络干扰识别模型,并以有监督方式对模型进行迭代训练;使用训练好的多核卷积神经网络干扰识别模型进行卫星通信链路恶意干扰的识别,获得识别结果。该方法可在卫星通信链路的干信比和干噪比较低时,获得相对较高的干扰识别准确率,能够有力支撑天基电磁态势感知等应用。
背景技术
卫星通信相比于超短波、微波等其他无线通信方式,具有通信距离远、传输链路相对稳定等诸多优势,已成为民用和军用中不可或缺的重要信息传输手段。不过,卫星运行轨道的确定性和星地传输链路的开放性,不可避免地为卫星通信系统引入了电磁干扰,各种样式的恶意干扰将严重影响卫星通信传输性能。因此,为进一步提升卫星通信系统的可靠传输能力,迫切需要分析出传输链路所处的信道情况,能够准确识别所面临的恶意干扰,为后续的有效干扰抑制提供支撑。
卫星通信物理层传输链路所面临的恶意干扰是人为实施,具有很强的针对性,其目的就是破坏链路的可靠传输。对于工作频率固定的卫星通信链路,人为实施以信号类型多样化的压制式干扰为主,常见的干扰样式有单音、多音、调频、部分频带噪声、相位调制和全频带噪声等。不同类型的干扰各具特点,在进行干扰抑制时需采用不同的处理方法,因此首先需要能够准确识别干扰,这是抑制干扰提升传输链路可靠性的基础。以接收信号的时域、频域特征参数为输入,利用决策树和支持向量机构造分类器,可实现常见干扰的识别,具体可参见文献:梁金弟,程郁凡,杜越,王鹏宇“联合多维特征的干扰识别技术研究”,信号处理,2017年,33卷,第12期,页码:1609-1615。将干扰信号的能限因子、归一化频谱3dB带宽、归一化频谱峰度系数、归一化频谱冲激部分标准差、时域峰均比和分数阶傅里叶变换能量聚集度这6个特征参数,作为属性值构建干扰样式对应的知识图谱,再利用SoftMax回归算法可实现接收信号分类,达到干扰识别目的,具体可参见文献:陈宣,李怡昊,陈金立“基于知识图谱和SoftMax回归的干扰信号识别方法”,中国电子科学研究院学报,2021年,16卷,第9期,页码:856-861。对于超视距雷达面临的瞬态干扰,可以将距离-多普勒图的纹理特征与机器学习分类器相结合,实现对强干扰、弱干扰和无干扰三种情况的区分,具体可参见文献:罗忠涛,夏杭,卢琨,何子述“超视距雷达中距离-多普勒图的瞬态干扰自动识别方法”,电子学报,2021年,49卷,第7期,页码:1279-1285。将时域和频域的多个特征进行融合,再利用支持向量机、KNN(K最近邻)、决策树等分类方法,可一定程度上辨识通信干扰,具体可参见文献:Mingrui Xin,Zhuoran Cai“A feature fusion-basedcommunicationjamming recognition method”,Wireless Network,2023年,29卷,页码:2993-3004。
但是,对于能限因子、频谱带宽、频谱峰度系数、时域峰均比和频谱冲激标准差等典型的独立特征参数,准确计算通常需要干扰信号显著强于通信信号,在干扰强度相对较弱、信道噪声较强的不利情况下,卫星通信传输链路的恶意干扰还难以准确识别。因此,如何充分挖掘提取接收信号在不同维度的内在特征,是提升不利信道条件下恶意干扰识别准确性的关键,也是进一步抑制干扰,改善卫星通信链路传输线性能的基础。
实现思路