×
20.03.2019
219.016.e2fd

СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ТИПОВ МАНИПУЛЯЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области обработки и распознавания радиосигналов, в частности к распознаванию типа манипуляции радиосигналов, и может быть использовано в радиотехнических устройствах для распознавания манипуляции радиосигналов. Техническим результатом является автоматическое распознавание типов манипуляции радиосигналов в условиях отсутствия высокоточной синхронизации по несущей частоте входного сигнала для широкого алфавита типов манипуляции (4-х уровневой импульсной амплитудной манипуляцией, двоичной фазовой, квадратурной фазовой, фазовой манипуляцией 8-го порядка, квадратурной манипуляцией 8-го, 16-го и 32-го порядка). Способ распознавания типов манипуляции радиосигналов отличается тем, что по значениям синфазной и квадратурной составляющей N отсчетов сигнала устраняют его расстройку по несущей частоте путем введения поправки на расстройку, которой соответствует максимальное значение модуля кумулянта С, рассчитывают значения кумулянтов С и C и подают их на предварительно обученную методом обратного распространения ошибки по значениям кумулянтов С и С сигналов обучающей выборки нейронную сеть типа многослойный персептрон, которая распознает сигналы. 3 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области обработки и распознавания радиосигналов, в частности к распознаванию типа манипуляции радиосигналов, и может быть использовано в радиотехнических устройствах для распознавания амплитудной, амплитудно-фазовой и фазовой манипуляции радиосигналов.

Известен способ автоматического распознавания типов манипуляции радиосигналов [1], в котором принятый аналоговый радиосигнал дискретизируют по времени, квантуют по уровню, формируют синфазную и квадратурную составляющие оцифрованных отсчетов сигнала, по значениям синфазной и квадратурной составляющей N отсчетов сигнала рассчитывают кумулянты С40, С20, С22, значения которых подаются на предварительно обученную методом обратного распространения ошибки по значениям кумулянтов С40, С20, С22 сигналов обучающей выборки нейронную сеть типа многослойный персептрон, которая в автоматическом режиме распознает радиосигналы с амплитудной (AM), амплитудно-фазовой (КАМ), фазовой (ФМ) и частотной (ЧМ) манипуляцией.

Недостатком данного способа является ограниченность алфавита распознаваемых типов манипуляции радиосигналов четырьмя: AM, КАМ, ФМ иЧМ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ [1], выбранный в качестве прототипа.

Данный способ не требует высокоточной синхронизации по несущей частоте, но позволяет распознавать только четыре типа манипуляции сигналов -AM, КАМ, ФМ и ЧМ, что не позволяет достигнуть указанного ниже технического результата.

Техническим результатом изобретения является расширение алфавита распознаваемых типов манипуляции радиосигналов с 4-х до 7, включающего:

4-х уровневую импульсную амплитудную манипуляцию (4-РАМ);

двоичную фазовую манипуляцию (PBSK);

квадратурную фазовую манипуляцию (QBSK);

фазовую манипуляцию 8-го порядка (8-PSK);

квадратурную манипуляцию 8-го порядка (8-QAK);

квадратурную манипуляцию 16-го порядка (16-QAK);

квадратурную манипуляцию 32-го порядка (32-QAK).

Указанный технический результат достигается тем, что принятый аналоговый радиосигнал дискретизируют по времени и квантуют по уровню, формируют синфазную и квадратурную составляющие оцифрованных отсчетов сигнала, по значениям синфазной и квадратурной составляющей N отсчетов сигнала рассчитывают кумулянты, по значениям которых производят определение типа манипуляции, отличающийся тем, что по значениям синфазной и квадратурной составляющей N отсчетов сигнала устраняют его расстройку по несущей частоте путем введения поправки на расстройку, которой соответствует максимальное значение модуля кумулянта С40, рассчитывают значения кумулянтов С42 и С61 и подают их на предварительно обученную методом обратного распространения ошибки по значениям кумулянтов С42 и С61 сигналов обучающей выборки нейронную сеть типа многослойный персептрон, которая распознает сигналы с 4-х уровневой импульсной амплитудной манипуляцией, двоичной фазовой, квадратурной фазовой, фазовой манипуляцией 8-го порядка, квадратурной манипуляцией 8-го, 16-го и 32-го порядка.

Технический результат достигается за счет устранения расстройки по несущей частоте на основе использования критерия максимума кумулянта С40, чувствительного к расстройке по несущей частоте, а так же использования новых признаков распознавания (кумулянтов С42 и C61). Для принятия решения, как и в прототипе, используется предварительно обученная нейронная сеть типа многослойный персептрон, которая показывает высокую эффективность построения многомерных разделяющих поверхностей. В соответствии со следствием из теоремы Колмогорова-Арнольда-Хехт-Нильсена любую многомерную функцию нескольких переменных можно представить с помощью двухслойной нейронной сети с прямыми полными связями фиксированной размерности [2].

Способ иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1. Зависимости модуля кумулянта С40 радиосигналов с типами манипуляции BPSK, QPSK, 8-PSK, 4-РАМ, 8-QAM, 16-QAM и 32-QAM от абсолютного изменения фазы сигнала в течение выборки.

Фиг. 2. Распределение значений модулей кумулянтов С42 и C61 радиосигналов с типами манипуляции BPSK, QPSK, 8-PSK, 4-РАМ, 8-QAM, 16-QAM и 32-QAM и разделяющие поверхности, сформированные при обучении нейронной сети.

Фиг. 3. Нейронная сеть типа многослойный персептрон.

Цифрами на фиг.3 обозначены:

1 - входной слой;

2 - скрытый слой;

3 - выходной слой.

Заявленный способ распознавания типов манипуляции радиосигналов заключается в последовательном выполнении следующих действий:

1. Принятый аналоговый радиосигнал, имеющий длительность Ts, дискретизируют по времени с шагом td и квантуют по уровню, формируют синфазную и квадратурную составляющие оцифрованных отсчетов сигнала, в результате чего получают массив из N комплексных отсчетов сигнала.

2. По значениям N оцифрованных отсчетов устраняют расстройку по несущей частоте входного сигнала sвх, для чего производится принудительная расстройка его частоты с фиксированным шагом расстройки Δƒ в диапазоне ожидаемой расстройки с расчетом кумулянта С40 сигнала для каждого значения расстройки. Критерием минимальной расстройки является максимальное значение модуля кумулянта С40.

Диапазон ожидаемой расстройки имеет нижнюю Fmin и верхнюю Fmax границы. Шаг расстройки Δƒ выбирается равным

где Δϕ - абсолютное изменение фазы сигнала за время Ts, выбираемое в интервале (0.1, 0.2).

Расстройка по частоте осуществляется поэлементным умножением массива отсчетов входного сигнала на функцию sΔ

s0=sвхsΔ,

где

ƒ=Fmin, Fminƒ, Fmin+2Δƒ, … Fmax;

t=0, td, 2td, (N-l)td;

Для каждого сигнала s0 производится расчет кумулянта С40 [3]

где Мpr - совместные моменты порядков pr, рассчитываемые по формуле

s - исходной сигнал, состоящий из N отсчетов.

Методом полного перебора значений расстроек из заданного диапазона значений определяется расстройка, которой соответствует максимальное значение модуля кумулянта С40. Сигнал, соответствующий данной расстройке, обозначается sвых и используется на последующем этапе.

3. Для сигнала sвых с устраненной расстройкой по несущей частоте рассчитывают модули значений кумулянтов С42 и С61 [3]

Моменты, входящие в выражения для расчета кумулянтов, вычисляют в соответствии с (1).

4. Рассчитанные значения модулей кумулянтов С42 и C61 подаются на предварительно обученную методом обратного распространения ошибки по значениям кумулянтов сигналов обучающей выборки нейронную сеть типа многослойный персептрон (Фиг. 3).

5. Нейронная сеть формирует на своих выходах значения. Решение о распознавании типа манипуляции сигнала принимается по номеру выхода нейронной сети имеющем максимальное значение.

Предварительное обучение нейронной сети осуществляется с использованием метода обратного распространения ошибки в следующей последовательности.

Для обучения нейронной сети используется набор обучающих выборок, состоящий из двух составляющих: входной и целевой. Входная составляющая представляет собой пары модулей кумулянтов С42 и С61 рассчитанные для сигналов с типами модуляций BPSK, QPSK, 8-PSK, 4-РАМ, 8-QAM, 16-QAM и 32-QAM, а целевая - желаемое состояние выходов нейронной сети, соответствующее входной составляющей выборки. По обучающей выборке производится обучение нейронной сети по критерию малости ошибки выходного слоя. Настраиваемыми параметрами нейронной сети являются весовые связи ее ячеек.

По результатам обучения, при подаче на вход не зашумленного сигнала с заданным типом манипуляции, на одном из выходов нейронной сети формируется значение, равное 1, а на всех остальных 0.

Нейронная сеть типа двуслойный персептрон (фиг. 3) имеет два нейрона входного слоя 1, десять нейронов скрытого слоя 2 и семь нейронов выходного слоя 3. Функция активации нейронной сети - сигмоида.

Приведенные в таблице 1 результаты распознавания получены методом имитационного моделирования при следующих исходных данных.

число выборок сигналов по каждому виду модуляции 1000;

число отсчетов сигнала N=2000;

отношение сигнал/шум - случайная величина, равномерно распределенная в интервале (5, 30) дБ;

начальная фаза сигнала - случайная.

Преимущество изобретения состоит в том, что по сравнению с прототипом заявленный способ позволяет решать задачу автоматического распознавания типов манипуляции радиосигналов для более широкого алфавита типов манипуляции. Заявляемый способ позволяет распознавать различные типы одночастотной манипуляции (BPSK, QPSK, 8-PSK, 4-РАМ, 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM) с вероятностью не ниже 0.85 при отношении сигнал/шум не хуже 5 дБ.

Литература

1. RU 2510077.

2. Hecht-Nielsen R. Kolmogorov's Mapping Neural Network Existence Theorem // IEEE First Annual Int. Conf. on Neural Networks, San Diego, 1987, Vol. 3, pp. 11-13.

3. William H. Clark IV. Blind comprehension of waveforms through statistical observations. Robert W. McGwier, Chair T. Charles Clancy R. Michael Buehrer. Blacksburg, Virginia, 2014. pp. 12.

Способ распознавания типов манипуляции радиосигналов, заключающийся в том, что принятый аналоговый радиосигнал дискретизируют по времени и квантуют по уровню, формируют синфазную и квадратурную составляющие оцифрованных отсчетов сигнала, по значениям синфазной и квадратурной составляющей N отсчетов сигнала рассчитывают кумулянты, по значениям которых производят определение типа манипуляции, отличающийся тем, что по значениям синфазной и квадратурной составляющей N отсчетов сигнала устраняют его расстройку по несущей частоте путем введения поправки на расстройку, которой соответствует максимальное значение модуля кумулянта С, рассчитывают значения кумулянтов С и C и подают их на предварительно обученную методом обратного распространения ошибки по значениям кумулянтов С и С сигналов обучающей выборки нейронную сеть типа многослойный персептрон, которая распознает сигналы с 4-х уровневой импульсной амплитудной манипуляцией, двоичной фазовой, квадратурной фазовой, фазовой манипуляцией 8-го порядка, квадратурной манипуляцией 8-го, 16-го и 32-го порядка.
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ТИПОВ МАНИПУЛЯЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ТИПОВ МАНИПУЛЯЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ
СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ТИПОВ МАНИПУЛЯЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 19.
25.08.2017
№217.015.bf2d

Способ сопровождения в радиолокационной станции групповой воздушной цели из класса "самолёты с турбореактивными двигателями" при воздействии уводящих по скорости помех

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационной станции (РЛС) для сопровождения групповой воздушной цели из класса «самолеты с турбореактивными двигателями» при воздействии уводящих по скорости помех. Достигаемый технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617110
Дата охранного документа: 21.04.2017
10.05.2018
№218.016.3c80

Фонарь кабины пилота многофункционального истребителя

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к элементам конструкции многофункциональных истребителей, использующим средства снижения радиолокационной заметности. Достигаемый технический результат - уменьшение эффективной площади рассеяния фонаря кабины пилота многофункционального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648002
Дата охранного документа: 21.03.2018
28.08.2018
№218.016.7ffc

Способ сопровождения воздушной цели из класса "самолёт с турбореактивным двигателем" при воздействии уводящих по дальности и скорости помех

Изобретение относится к области вторичной цифровой обработки радиолокационных сигналов и может быть использовано в радиолокационной станции (РЛС) для формирования при сопровождении воздушной цели (ВЦ) из класса «самолет с турбореактивным двигателем» достоверной оценки радиальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665031
Дата охранного документа: 27.08.2018
07.12.2018
№218.016.a4b2

Корреляционно-базовая система локации неподвижных источников радиоизлучения с использованием беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к области радиотехники, а именно, к системам пассивной радиолокации и может быть использовано для оперативного определения координат неподвижных источников радиоизлучения, в том числе при не разрешении их сигналов по времени и частоте. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674265
Дата охранного документа: 06.12.2018
14.02.2019
№219.016.ba3f

Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для повышения помехозащищенности импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) при ее работе на излучение и обнаружении воздушной цели (ВЦ) - носителя станций радиотехнической разведки (РТР) и активных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679597
Дата охранного документа: 12.02.2019
29.05.2019
№219.017.6397

Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции с распознаванием воздействия помехи из вынесенной точки пространства при обнаружении воздушной цели, прикрываемой постановщиком помех

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для расширения функциональных возможностей импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей БРЛС за счет распознавания воздействия по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688188
Дата охранного документа: 21.05.2019
23.07.2019
№219.017.b768

Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции истребителя при обеспечении энергетической скрытности её работы на излучение

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции (БРЛС) для обеспечения энергетической скрытности ее работы на излучение при обнаружении воздушной цели-носителя станции радиотехнической разведки (РТР). Достигаемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694891
Дата охранного документа: 18.07.2019
27.07.2019
№219.017.b9b7

Способ формирования параметров рассогласования в радиоэлектронной системе управления ракетой класса "воздух-воздух" при её самонаведении на самолёт из состава их пары по его функциональному назначению по принципу "ведущий-ведомый"

Изобретение относится к радиоэлектронным системам управления (РЭСУ) летательными аппаратами и может быть использовано для самонаведения ракеты класса «воздух-воздух» на самолет из состава их пары по его функциональному назначению по принципу «ведущий-ведомый». Технический результат – расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695762
Дата охранного документа: 25.07.2019
07.11.2019
№219.017.def6

Способ распознавания типа самолёта с турбореактивным двигателем в импульсно-доплеровской радиолокационной станции

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для распознавания в импульсно-доплеровской радиолокационной станции (РЛС) типа самолета с турбореактивным двигателем (ТРД). Достигаемый технический результат - повышение достоверности распознавания типа самолета с ТРД....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705070
Дата охранного документа: 05.11.2019
15.04.2020
№220.018.1471

Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции с распознаванием постановщиков помех типа drfm при обнаружении группы самолётов

Изобретение относится к области первичной обработки радиолокационных сигналов и может быть использовано в бортовой радиолокационной станции (БРЛС) истребителя для расширения ее функциональных возможностей при обнаружении групповой воздушной цели (ГВЦ) в условиях воздействия помех типа DRFM по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718698
Дата охранного документа: 14.04.2020
Показаны записи 1-10 из 17.
20.04.2015
№216.013.44cd

Способ и устройство стирания записанной информации

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в увеличении надежности при бесконтактном способе стирания информации. Способ стирания записанной информации с микросхемы с неоднородным полупроводниковым носителем информации с энергонезависимой памятью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549111
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.06.2016
№216.015.466c

Способ радиоэлектронной защиты наземной рлс кругового обзора и устройство для его реализации

Изобретения относятся к области радиолокации, и конкретно к способам и системам радиоэлектронной защиты активных радиолокационных станций (РЛС) от активных шумовых помех. Достигаемый технический результат - повышение эффективности компенсации активных шумовых помех, воздействующих по боковым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586112
Дата охранного документа: 10.06.2016
10.08.2016
№216.015.530a

Способ обработки радиолокационного сигнала в импульсно-доплеровской рлс

Изобретение относится к области радиолокации, конкретно к обработке квазинепрерывного радиолокационного сигнала с высокой частотой повторения импульсов в импульсно-доплеровских радиолокационных станциях (РЛС), и может быть использовано в системах обработки первичной радиолокационной информации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594005
Дата охранного документа: 10.08.2016
25.08.2017
№217.015.ce0d

Устройство поиска забрасываемых передатчиков помех

Устройство поиска забрасываемых передатчиков помех относится к области радиотехники и предназначено для поиска забрасываемых передатчиков помех методом пассивной радиолокации. Достигаемые технические результаты изобретения: снижение времени установления местоположения каждого из нескольких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620607
Дата охранного документа: 29.05.2017
13.02.2018
№218.016.22d9

Способ первичной импульсно-доплеровской дальнометрии целей на фоне узкополосных пассивных помех

Изобретение относится к технике первичных дальностных измерений импульсно-доплеровских радиолокационных станций (ИД РЛС). Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости первичной дальнометрии обнаруженной одиночной либо не разрешаемой по углу и скорости группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641727
Дата охранного документа: 23.01.2018
07.12.2018
№218.016.a4b2

Корреляционно-базовая система локации неподвижных источников радиоизлучения с использованием беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к области радиотехники, а именно, к системам пассивной радиолокации и может быть использовано для оперативного определения координат неподвижных источников радиоизлучения, в том числе при не разрешении их сигналов по времени и частоте. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674265
Дата охранного документа: 06.12.2018
07.02.2019
№219.016.b76c

Одномерный широкодиапазонный фазовый пеленгатор на основе искусственной нейронной сети

Изобретение относится к системам однопозиционной пеленгации источников радиоизлучения (ИРИ) и может быть использовано в системах и комплексах пассивной радиолокации и радиотехнической разведки наземного, воздушного и космического базирования. Достигаемый технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679005
Дата охранного документа: 05.02.2019
20.03.2019
№219.016.e922

Способ обзорной импульсно-доплеровской радиолокации целей на фоне отражений от земной поверхности

Изобретение относится к области радиолокации. Достигаемый технической результат изобретения - повышение скорости обзора пространства радиолокационной станцией в условиях воздействия переотражений от земной поверхности за счет исключения непросматриваемых за один цикл зондирования «слепых»...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449307
Дата охранного документа: 27.04.2012
29.05.2019
№219.017.673d

Способ и устройство стирания записанной информации (варианты)

Способ стирания записанной на микросхеме с неоднородным полупроводниковым носителем информации с энергонезависимой памятью состоит в том, что на микросхему и управляющий затвор кратковременно подают номинальные напряжения питания. В это время в проводниках микросхемы, размещенных на ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002323491
Дата охранного документа: 27.04.2008
19.06.2019
№219.017.8816

Устройство контейнерное оперативного уничтожения информации на магнитных носителях

Изобретение относится к области электросвязи и вычислительной техники, а именно к системам защиты информации от несанкционированного доступа, содержащейся на магнитных носителях (дисках 3,5 дюйма, дискетах и накопителях типа ЮМЕГА, жестких дисках, аудио- и видеокассетах), при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002368019
Дата охранного документа: 20.09.2009
+ добавить свой РИД