基于压缩感知的间歇采样转发干扰方法
基于压缩感知的电力扰动数据采集与分类方法

第39卷 第6期吉林大学学报(信息科学版)Vol.39 No.62021年11月Journal of Jilin University (Information Science Edition)Nov.2021文章编号:1671⁃5896(2021)06⁃0637⁃10基于压缩感知的电力扰动数据采集与分类方法收稿日期:2021⁃08⁃27基金项目:国家重点研发计划基金资助项目(2019YFB1505402)作者简介:周桂平(1981 ),男,江苏扬州人,国网辽宁省电力有限公司高级工程师,博士,主要从事设备状态监测及故障诊断研究,(Tel)86⁃139****1935(E⁃mail)189****1559@㊂周桂平1,李石强2,于华楠2,王 鹤2(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院,沈阳110006;2.东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室,吉林吉林132012)摘要:针对目前电力系统扰动数据分类特征提取困难和易受谐波干扰的问题,提出一种新的基于压缩感知的电力系统扰动数据采集与分类算法㊂首先通过压缩感知和K 奇异值分解(K⁃SVD:K⁃Singular Value Decomposition)字典学习算法,设计一种原子自适应的正交匹配追踪算法(AtOMP:Atom adaptive Orthogonal Matching Pursuit),对多种扰动数据进行压缩采集,然后提取扰动数据的稀疏特征㊁自适应字典原子的标准差㊁峭度㊁裕度因子和主频率个数5个分类特征,利用BP(Back Propagation)神经网络实现样本学习与分类㊂实验结果表明,该算法可实现扰动数据的高度压缩采集,数据量小,具有分类识别度高,抗干扰性强等优点㊂关键词:压缩感知;稀疏字典;K⁃SVD 算法;扰动信号分类;BP 神经网络中图分类号:TM913文献标识码:AData Acquisition and Classification Method of Power System Disturbance Based on Compressed SensingZHOU Guiping 1,LI Shiqiang 2,YU Huanan 2,WANG He 2(1.Electric Power Research Institute,State Grid Liaoning Electric Power Company Limited,Shenyang 110006,China;2.Key Laboratory of Modern Power System Simulation and Control &Renewable Energy Technology,Ministry of Education Northeast Electric Power University,Jilin 132012,China)Abstract :Power system disturbance data is of great significance for monitoring power system operation state and regulating its working mode.A new algorithm for power system disturbance data acquisition and classification is proposed based on compressed sensing.Firstly,an AtOMP (Atom adaptive Matching Pursuit)algorithm is designed based on compressed sensing and K⁃SVD (K⁃Singular Value Decomposition )dictionary learning algorithm to compress and collect various disturbed data.Then,the sparse feature of the disturbed data,the standard deviation of the adaptive dictionary atom,kurtosis,margin factor and the number of principal frequencies are extracted as the training samples,and the BP neural network is used to realize the sample learning and classification.The experimental results show that the proposed algorithm can achieve highly compressed data collection of disturbed data,small data amount,high classification recognition,strong anti⁃interference and other advantages.Key words :compressed sensing;sparsely dictionary;K⁃singular value decomposition (K⁃SVD)algorithm;disturbance signal classification;back propagation (BP)neural network 0 引 言近年来,随着我国 碳中和”和 碳达峰”目标的提出,新能源发电技术得到广泛发展[1],预计2030年风电和太阳能发电装机容量达到12亿千瓦以上,规模超过煤电成为装机主体㊂目前由于大量分布式新型电源和电动汽车等非线性负荷接入电网,不仅使电网中数据量日益庞大,而且还使电能质量问题日益突出[2⁃3]㊂随着我国对高品质电力供应需求不断提高,如何对电力系统扰动数据进行高效的采集与分类已经成为改善和控制电能质量的重要基础[4⁃5]㊂现有电力系统扰动数据分类算法主要先通过傅里叶变换[6]㊁希尔伯特⁃黄变换[7](HHT:HilbertHuang Transform)㊁小波变换[8]㊁S 变换[9]和压缩感知(CS:Compressed Sensing)[10]等数字信号处理算法对扰动数据进行采集和分析,提取多组不同类别的扰动数据特征,然后输入到神经网络[11]㊁决策树[12]和支持向量机[13]等人工智能算法中进行样本学习,最后利用生成的分类器实现扰动数据的分类[14]㊂分类性能的优劣经常受到以下因素影响:1)学习样本的完备性;2)扰动数据特征是否有代表性;3)分类算法的计算复杂度与收敛速度;4)分类器的抗噪性与鲁棒性㊂郑戍华等[15]首先通过一层提升小波变换得到信号的近似成分A1与细节成分D1,然后运用HHT 变换计算出两种成分的瞬时幅值,根据幅值特性实现对信号扰动时刻的准确定位和对扰动类型的快速识别,但该方法易受噪声影响㊂尹柏强等[16]采用广义S 变换(OGST:Optimized Generalized S⁃transform)对扰动信号的时频特征进行提取,并取变换后的时间幅值平方和均值和特征频点作为神经网络的学习样本,对扰动数据进行采集与分类㊂以上算法均基于Nyquist 采样定理进行计算,提高了电力系统扰动数据采集分析与特征提取的复杂性[17]㊂于华楠等[18]提出了一种基于压缩感知的电力系统扰动数据采集与分类方法,利用重构得到的灰度共生矩阵纹理特征中的能量特征值㊁灰度值出现概率两种方法对压缩感知重构信号进行分类检测,具有计算复杂度低的优点,但该方法重构精度易受原始数据稀疏度影响㊂笔者提出一种基于压缩感知的电力系统扰动数据采集算法,首先将正交匹配追踪算法(OMP:Orthogonal Matching Pursuit)[19]和K⁃SVD(K⁃Singular Value Decomposition)[20⁃21]字典学习算法结合,设计一种原子自适应的正交匹配追踪算法AtOMP㊂在固定稀疏度的条件下以重构信噪比为约束条件,使电力系统扰动数据通过少量字典稀疏分解和精确重构;然后提取扰动数据的稀疏特征,自适应稀疏字典原子的标准差㊁峭度㊁裕度因子和主频率个数5个特征作为扰动数据分类特征,利用BP(Back Propagation)神经网络[22]实现分类㊂笔者所提算法可自适应匹配稀疏度,实现对多种扰动数据的压缩采集,数据量小,具有分类识别度高,抗干扰性强等优点,为电力系统扰动数据的压缩采集与识别提供了一种新的参考㊂1 压缩感知基本理论1.1 稀疏分解原理压缩感知可以将原始数据在某一稀疏域中稀疏化,然后通过重构算法恢复原始信号,使以较少的采图1 压缩感知稀疏分解原理Fig.1 Principle of compressed sensing sparse decomposition 样点恢复原信号成为可能㊂该理论通过稀疏㊁测量和重构3个过程实现对多种电力系统扰动数据进行采集与分析[23],获得电能质量扰动信号的稀疏特征㊂稀疏分解原理如图1所示㊂图1中X 为扰动信号,Φ为稀疏字典,稀疏字典越完备则原始电能质量扰动数据稀疏性越好,θ为稀疏系数,τ为扰动信号的稀疏度,即稀疏特征的个数㊂1.2 稀疏字典的设计为进一步降低电力系统扰动数据的计算复杂度和提高分类器样本学习速度,需尽可能减少扰动数据的分类特征个数㊂而稀疏性越好,扰动数据的稀疏特征个数也就越少㊂常见的稀疏字典基本上都由数学变换得到[24⁃25],但对具有随机性与时变性的电力系统扰动数据稀疏效果并不好,且容易受到噪声的干扰[26⁃27]㊂因此笔者通过将OMP 算法与K⁃SVD 字典学习算法结合,通过对多组电力系统扰动数据进行学习,设计过完备稀疏字典,以较少的字典原子实现扰动数据的稀疏分解㊂字典的设计主要有如下2个步骤㊂836吉林大学学报(信息科学版)第39卷1)稀疏分解阶段㊂通过OMP 算法求初始稀疏字典D 下的扰动数据的稀疏表示系数^x j ^x j=arg min{‖x j ‖0}s.t. ‖y -Dx j ‖2F ≤ε, ∀j ∈[1,N {](1) 2)字典更新阶段㊂通过字典更新优化式(1)带来的重构误差,当更新第k 个字典原子d k 时,则有‖Y -DX ‖2F =Y -∑K j =1d j x T j 2F =Y -∑j ≠k d j x T j -d k x T k 2F (2)其中x j T 为稀疏系数矩阵X 的第j 行,令E k 为除第k 个原子以外的所有原子产生的误差,则式(2)变为‖Y -DX ‖2F =‖E k -d k x T k ‖2F (3)E k =Y -∑j ≠k d j x T j (4) 令ωk ={i 1≤i ≤K ,x T k (i )≠0}为使用原子的d k 样本信号Y 的索引,以防止结果发散;定义Ωk 为N ×ωk 矩阵,其中(ωk (i ),i )为非零值,其余都是零值,则式(4)可表示为‖E k Ωk -d k x T k Ωk ‖2F =‖E R k -d k x R k ‖2F (5)其中x R k =x T k Ωk ,为x T k 去掉零值项的行矢量,E R k =E k Ωk 为稀疏编码过程中使用的原子d k 的误差列㊂将E R k 采用奇异值分解法得到下述表达式E R k =UΔV T (6)其中U 和V 为两个相互正交的矩阵,Δ为对角矩阵,通过分解得到的U 的第1列更新初始字典中的d k ㊂同时以矩阵V 的第1列与Δ(1,1)的乘积更新替换稀疏表示系数x j ,从而完成稀疏字典的更新㊂1.3 信号重构算法笔者基于K⁃SVD 字典学习算法和OMP 算法提出了一种原子自适应的正交匹配追踪算法AtOMP㊂该算法以高斯随机矩阵为测量矩阵,并结合2.2节中过完备稀疏字典构建传感矩阵,首先通过OMP 算法实现测量值与传感矩阵的匹配追踪,对扰动进行重构;然后由K⁃SVD 算法不断更新稀疏字典降低重构误差,当满足所设定的最低重构信噪比阈值时停止迭代㊂其主要实现流程如图2所示㊂图2 重构算法实现流程图Fig.2 The realization flow chart of the reconstruction algorithm 2 实验仿真与分析2.1 基于AtOMP 算法的扰动数据采集与特征提取参考文献[28]基于Matlab 2016B 仿真平台,设计正常电压(C 1)㊁电压暂降(C 2)㊁电压暂升(C 3)㊁电压936第6期周桂平,等:基于压缩感知的电力扰动数据采集与分类方法中断(C 4)㊁电压振荡(C 5)㊁电压谐波(C 6)㊁电压尖峰(C 7)和电压缺口(C 8)8种常见单一扰动类型和暂降加谐波(C 2+C 6)㊁暂升加谐波(C 3+C 6)㊁暂降加振荡(C 2+C 5),暂升加振荡(C 3+C 5)4种复合扰动模型㊂笔者扰动数据压缩比计算公式为P CR =100L X -L ^X L X (7)其中L X 为原始数据个数,L ^X 为重构后数据个数㊂稀疏字典原子主频率成分个数计算公式为A f =fft(d i )N f =(A f >0.15max(A f )/{2(8)其中d i 为采用的K⁃SVD 算法学习后的字典原子,A f 为字典原子的幅频系数,N f 为主频率成分个数㊂稀疏字典原子的标准差㊁峭度以及裕度因子计算公式分别为d st =1M ∑M m =1(d im -⎺d i )2(9)d ku =∑Mm =1(d im -⎺d i )4(M -1)d 4st -3(10)d L =(max(d i )-min(d i ))/d i 2(11)其中d im 为字典原子d i 中的第m 个元素,M 为元素总个数㊂利用笔者所提AtSOMP 算法对以上扰动数据进行采集,得到重构结果和对应的字典原子如图3所示,不同扰动信号的重构信噪比R SNR ㊁均方根误差R RMSE 和压缩比R CR 如表1所示㊂从表1可以明显看出,笔者所提出的AtOMP 算法对以上单一电力系统扰动数据和复合扰动数据均可实现精确重构,重构信噪比保持在150dB 以上,且可对扰动信号实现高度压缩㊂以电压谐波扰动为例,在假定其稀疏度为25的情况下,不同压缩比对分别采用正交匹配追踪,广义正交匹配追踪(GOMP:Generalized OMP)[29],正则化匹配追踪(ROMP:Regularized OMP)[30]和笔者所提AtOMP 算法的均方根误差(RMSE:Root Mean Square Error,R RMSE )和重构信噪比(SNR:Signal Noise Ratio,R SNR )的变化情况分别如图4和图5所示㊂046吉林大学学报(信息科学版)第39卷图3 电能质量扰动信号重构对比图Fig.3 Comparison diagram of power quality disturbance signal reconstruction 表1 扰动信号重构结果146第6期周桂平,等:基于压缩感知的电力扰动数据采集与分类方法 图4 相对均方根误差随压缩比变化情况 图5 重构信噪比随压缩比变化情况 Fig.4 Variation of relative root mean square Fig.5 Variation of reconstructed signal to error with compression ratio noise ratio with compression ratio 从图4,图5中可以看出,随着压缩比不断提高,除笔者所提算法外,其他算法的R SNR 均出现下降趋势,R RMSE 也呈现逐步升高的趋势㊂且当压缩比为60%时,采用OMP㊁GOMP 和ROMP算法重构时出现失真现象,而笔者所提算法R SNR 基本保持在150dB 左右,性能远优于同类型其他算法㊂提取多组以上电力系统扰动数据对应的稀疏系数㊁自适应稀疏字典原子的标准差㊁峭度㊁裕度因子和主频率个数5个特征作为BP 神经网络的输入样本分类特征进行学习,各种电力系统扰动数据对应的分类特征典型值如表2所示㊂表2 电力系统扰动数据分类特征典型值Tab.2 Power system disturbance data classification characteristic typical values 扰动类别d st d ku d L ^θ标签C 120.031.78161C 21.650.032.29192C 32.630.032.57133C 41.370.043.28204C 52.110.032.24205C 62.460.032.22186C 73.840.011.24237C 82.070.043.66818C 2+C 62.370.032.18199C 3+C 62.910.032.451610C 2+C 51.830.032.181811C 3+C 52.470.032.4515122.2 基于BP 神经网络的电力系统扰动数据分类BP 神经网络[28]是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络,利用梯度搜索技术,以期使网络的实际输出值和期望输出值的误差均方差为最小,具有良好的非线性映射能力[29⁃30]㊂由于笔者所采用的分类特征个数较少,且不同类别扰动数据分类特征间差异明显,避免了出现局部最优和收敛速度过慢的问题㊂笔者对每种电力系统扰动数据进行100次样本学习,训练神经网络㊂然后每种扰动数据选用10组数据进行分类结果验证㊂笔者采用的BP 神经网络训练参数:最大训练次数为1000,训练精度为10-3,学习率为0.01,隐含层为15个,其余参数默认㊂训练过程如图6所示㊂从图6可以明显看出,采用笔者所提出的分类特征进行学习时,在迭代次数为5时完成收敛㊂证明笔者所提分类特征具有代表性,且学习收敛速度较快㊂对多组扰动数据特征进行神经网络学习,每种扰动数据分别采用10组测试样本对所生成分类器的分类效果进行验证,分类结果如图7所示㊂246吉林大学学报(信息科学版)第39卷 图6 BP 神经网络训练过程 图7 电力系统扰动数据分类测试结果 Fig.6 BP neural network training process Fig.7 Power system disturbance data classification test results 笔者所设计的分类器决定系数可达0.998,证明分类拟合程度较好,可实现对上述电力系统扰动数据的精确分类㊂在不同信噪比情况下,分析笔者所提分类算法对各种电力系统扰动数据的分类正确率如表3所示㊂表3 不同分类算法对扰动信号分类效果对比 声影响较小㊂这是因为在匹配追踪过程中,由于使用的是训练好的过完备稀疏字典,扰动数据中所含的噪声被认为是匹配追踪过程中的残差,且笔者在重构过程中首先假定扰动数据的稀疏度为固定值,因此扰动数据中噪声信号被保留在残差项中舍弃,从而具有一定的抗噪性㊂3 结 论笔者提出了一种基于压缩感知的电力系统扰动数据采集与分类算法,通过该方法实现电能质量扰动数据的高效压缩和精确分类,为电能质量数据分析与采集提供了新的参考㊂综上所述,可得如下结论㊂1)笔者提出原子自适应重构算法AtOMP,将电力系统扰动数据在少量稀疏字典原子下稀疏和精确重构㊂2)将笔者算法与同类型重构算法对比,证明了笔者所提算法可适用于不同压缩比场景,为数据进一步压缩提供参考㊂3)以扰动数据的稀疏特征,自适应稀疏字典原子的标准差㊁峭度㊁裕度因子和主频率个数5个特征构建扰动数据分类的训练样本㊂以BP 神经网络实现电力系统扰动数据的分类,对不同信噪比情景下的分类正确率进行了深入研究㊂参考文献:[1]周远翔,陈健宁,张灵,等. 双碳”与 新基建”背景下特高压输电技术的发展机遇[J].高电压技术,2021,47(7):2396⁃2408.ZHOU Yuanxiang,CHEN Jianning,ZHANG Ling,et al.Opportunity for Developing Ultra High Voltage Transmission346第6期周桂平,等:基于压缩感知的电力扰动数据采集与分类方法446吉林大学学报(信息科学版)第39卷Technology Under the Emission Peak,Carbon Neutrality and New Infrastructure[J].High Voltage Engineering,2021, 47(7):2396⁃2408.[2]李妍妍,王义军,金华锋,等.基于改进希尔伯特⁃黄变换的电力系统谐波检测方法[J].东北电力大学学报,2021, 41(2):119⁃123.LI Yanyan,WANG Yijun,JIN Huafeng,et al.Harmonic Detection Method of Power System Based on Improved Hilbert Huang Transform[J].Journal of Northeast 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基于卷积调制的间歇采样干扰技术研究

基 于卷 积 调 制 的间歇 采 样 干 扰 技 术研 究
朱 宇, 罗景青
( 电子工程学 院 , 合肥 2 3 0 0 3 7 )
摘要 : 相干干扰是对抗现代新体制相参雷达的有效手段 , 对宽带雷达信号的高速采样和收发天
线 的 高度 隔 离是相 干 干扰技 术 工程 实现的 难 点。针 对 这 种 情 况 , 提 出 了一种 基 于卷 积 调 制 的
法兼具 卷积 干扰 与 间歇 采样 干扰 的优 点 , 能 够 实时处理 宽 带雷达信 号 , 具有较 好 的干扰 效果 。 关键 词 : 卷积调 制 ; 间歇 采样 ; 宽带信 号 ; 多假 目标欺 骗 干扰 ; 噪 声 压制 干扰
D O I : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 4 —2 2 3 0 . 2 0 1 3 . 0 3 . 0 1 0
r a d a r ,t h e g e n e r a t i o n t e c h n o l o g y o f s u b — s a mp l i n g j a m mi n g b se a d o n c o n v o l u t i o n m o d u l a t i o n i s p r o —
s i na g l s w i t h t h e e x p e c t e d s i na g ls .T h e f ls a e t r a g e t s d e c e p t i v e j a m mi n g o r n o i s e c o v e r j a m m i n g i s p m—
电子 信 息对 抗 技 术 ・ 第2 8 卷 2 0 1 3年 5月第 3 期
间歇采样重复转发干扰效果分析

间歇采样重复转发干扰效果分析
石砚文;余建宇;贾腾;梁懿
【期刊名称】《火控雷达技术》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】阐述了间歇采样转发干扰和间歇重复转发干扰的原理,基于线性调频脉冲压缩雷达针对间歇重复转发干扰进行了仿真,通过改变采样重复周期和采样脉冲占空比研究其对重复转发干扰效果的影响。
研究了脉冲采样重复周期、占空比、干信比、恒虚警检测保护单元和参考单元长度之间的关系并进行了分析与验证。
【总页数】7页(P35-41)
【作者】石砚文;余建宇;贾腾;梁懿
【作者单位】西安电子工程研究所;中国人民解放军93567部队
【正文语种】中文
【中图分类】TN95;TP2
【相关文献】
1.一种基于间歇采样的重复转发干扰的建模及其仿真分析
2.间歇采样重复转发式干扰特性分析
3.间歇采样重复转发式干扰对CPM-LFM信号干扰效果分析
4.间歇采样重复转发干扰效果分析
5.基于分段移频调制的间歇采样重复转发干扰
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间歇采样转发干扰建模仿真研究

间歇采样转发干扰建模仿真研究作者:郝万兵张军谢敏来源:《软件导刊》2015年第07期摘要:介绍了间歇采样转发干扰的工作原理与数学模型,对基于数字射频存储的实现过程进行了阐述,基于线性调频信号,对施加间歇采样干扰前后的雷达信号作脉冲压缩与相参积累,利用仿真实验对干扰效果进行了分析验证。
关键词:间歇采样;数字射频存储器;脉冲压缩;干扰压制DOIDOI:10.11907/rjdk.151557中图分类号:TP302 文献标识码:A 文章编号:1672-7800(2015)007-0021-020 引言现代战争所处的电磁环境日益复杂,雷达因为其全天候的特性,作为最重要的军事传感器之一,已经成为作战武器系统的重要部分[1]。
现代军事技术的一个重要特点,就是各种武器装备越来越广泛地采用和依赖无线电电子技术[2]。
各种武器系统、战场指挥控制都越来越多地依赖于雷达的效能[3]。
雷达对抗技术是通过对雷达的侦察和干扰,获取敌方武器、战场情况等情报,通过打击使敌方的武器系统失效,失去指挥控制权,为取得作战胜利创造有利条件[4]。
雷达干扰是最重要的对抗方式之一,干扰机通过对侦察到的雷达信号调制转发,使得雷达无法获取目标方位、速度、距离、航迹,失去对目标的探测能力[2]。
传统雷达在探测精度与探测距离二者之间很难取舍,时宽与带宽不能同时提高,只能根据具体需求权衡。
现代雷达采用了脉冲压缩技术,脉冲压缩信号具有大时宽、带宽积的特点,能满足多方面的需求,获得很大的信号处理增益,为雷达干扰技术带来新的挑战。
针对这种情况,干扰机需要增加发射功率或者采用相参干扰技术。
间歇采样转发干扰作为一种新的干扰技术,采用采样转发再循环机制,对雷达脉冲压缩信号具有良好的干扰效果[1]。
王雪松等人首先提出了间歇采样转发干扰的干扰方式以及数学原理,刘忠等人进一步研究了信号的特征,后续又有学者不断提出了系统实现思路和方法,并提出了不同的转发方式,如本文涉及到的重复转发,以及移频转发、卷积干扰等,并对不同转发方式的干扰压制效果进行评估分析[2]。
一种基于压缩感知的农业WSN数据传输方法

一种基于压缩感知的农业WSN数据传输方法【摘要】本文基于压缩感知技术提出了一种新的农业无线传感器网络数据传输方法。
首先介绍了压缩感知技术的基本原理和在农业领域的应用。
然后概述了农业无线传感器网络的特点和应用场景。
接着详细阐述了将压缩感知应用于农业无线传感器网络中的优势和技术设计。
实验验证部分展示了该方法的有效性和可行性。
最后对研究成果进行总结,并展望未来可能的研究方向和实际应用前景。
通过本文的研究,可以为提高农业无线传感器网络数据传输效率和节约能源提供一种创新的解决方案。
【关键词】压缩感知、农业WSN、数据传输、实验验证、研究背景、研究意义、研究目的、技术介绍、传感器网络、设计方法、成果总结、未来研究方向、应用前景。
1. 引言1.1 研究背景在当今社会,农业无线传感器网络(WSN)在农业生产中扮演着越来越重要的角色。
随着农业现代化的不断推进,各种传感器技术被广泛应用于农业领域,为农民提供了更加精准和智能化的农业生产方式。
随着传感器节点数量的增加和数据传输量的增加,如何高效地传输数据并保证数据的质量就成为了一个亟待解决的问题。
在传统的农业WSN中,由于数据传输过程中存在大量重复和冗余信息,传输效率低下,能量消耗大,网络寿命短等问题,严重影响了网络的可靠性和稳定性。
如何通过一种高效的数据传输方法来解决这些问题,提高农业WSN的性能和效率就成为了当前研究的热点之一。
1.2 研究意义农业无线传感器网络(WSN)是一种能够实时监测农田环境信息的重要技术,通过WSN可以收集土壤湿度、温度、光照等数据,并实现远程监测和控制。
随着农业现代化的发展,WSN在农业生产中的应用也越来越广泛。
通过研究基于压缩感知的农业WSN数据传输方法,可以为提升农业生产效率、降低资源消耗、保护环境等方面提供技术支持和理论指导。
本研究的意义在于探索压缩感知技术在农业领域的应用,为农业WSN的发展和应用带来新的思路和方法。
1.3 研究目的研究目的是为了探索一种基于压缩感知的农业无线传感器网络(WSN)数据传输方法,通过对数据进行压缩处理,降低数据传输量,减少能耗,提高数据传输效率和网络性能。
基于MIMO雷达的重复线性冗余多载波相位编码信号抗间歇采样干扰研究

文章编号:1003-0530(2022)07-1488-09第38卷第7期2022年7月信号处理
JournalofSignalProcessing
Vol.38No.7
Jul.2022
基于MIMO雷达的重复线性冗余多载波相位编码信号抗间歇采样干扰研究
李骥1邓倩1欧建平2王威1(1.长沙理工大学计算机与通信工程学院,湖南长沙410114;2.国防科技大学电子科学学院,湖南长沙410003)
摘要:该文基于雷达信号时域间断采样获得间歇采样和重复干扰(ISRJ)的原理,提出了一种基于多输入多输出(MIMO)雷达和多载波相位编码(MCPC)雷达信号的新型重复线性冗余(RLR)波形,即RLR-MCPC信号。从波形设计的角度出发,对于采用MCPC多相编码结构的信号,采用混沌序列对每个码片进行时域编码。此外,在时频域中,一些码片通过重复线性排列进行冗余编码。频域上,每个子载波都包含冗余编码,时域上,脉内任意时间段都包含冗余编码。在MIMO雷达中,雷达信号按子载波分成多路通道进行传输,在每路通道中对接收信号进行处理,保证间歇采样不论在时域中如何采样,都会在某一路通道上采样到冗余信息,从而与匹配滤波器失配。所以,RLR处理使信号具有抗间歇采样转发干扰(ISRJ)的特性,能有效抑制ISRJ假目标的干扰。结果表明,在该文设计的典型参数下,经过脉冲压缩后的RLR-MCPC信号的SJR改善因子比MCPC信号优化了2.5~3dB。关键词:多载波相位编码雷达信号;MIMO雷达;间歇采样转发干扰;干扰抑制中图分类号:TN972文献标识码:ADOI:10.16798/j.issn.1003-0530.2022.07.015
引用格式:李骥,邓倩,欧建平,等.基于MIMO雷达的重复线性冗余多载波相位编码信号抗间歇采样干扰研究[J].信号处理,2022,38(7):1488-1496.DOI:10.16798/j.issn.1003-0530.2022.07.015.Referenceformat:LIJi,DENGQian,OUJianping,etal.Researchonmulti-carrierphasecodesignalagainstinterruptedsamplingrepeaterjammingbasedonMIMOradar[J].JournalofSignalProcessing,2022,38(7):1488-1496.DOI:10.16798/j.issn.1003-0530.2022.07.015.
一种对间歇采样转发干扰的识别新方法

一种对间歇采样转发干扰的识别新方法蒋莹;何明浩;郁春来;王冰切【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2016(41)7【摘要】间歇采样转发干扰是一种针对相干雷达的有效干扰样式,该类干扰的抑制技术研究需求迫切,而干扰识别历来是抗干扰流程中的关键环节,针对间歇采样转发干扰的识别问题,提出了一种基于关联维数的干扰识别方法。
通过对3类间歇采样转发干扰信号进行傅里叶变换,挖掘信号频谱上的差异,提取频域关联维数作为干扰识别的特征参数,并利用支持向量机进行分类识别,为后续雷达系统采取针对性抗干扰措施提供重要的决策信息。
仿真结果证明该方法具有较高的识别率。
%Interrupted-sampling repeater jamming (ISRJ) is a valid jamming mode to coherent radar. It is an urgent demand for ISRJ suppression studying. As jamming recognition is the key link of the anti-jamming system,the fractal theory to recognition of ISRJ is applied and an jamming recognition scheme based on fractal correlation dimension is proposed. Firstly,we analyze the frequency spectrum of jamming signals is analyzed. Then the fractal correlation dimension is extracted and allowed to be the characteristic parameter of classified recognition. Finally the support vector machine (SVM) is adopted to classify the target and jamming so that priori information can be provided for radar system to select anti-jamming method. The simulation results show high recognition probability.【总页数】5页(P152-156)【作者】蒋莹;何明浩;郁春来;王冰切【作者单位】空军预警学院,武汉 430019;空军预警学院,武汉 430019;空军预警学院,武汉 430019;空军预警学院,武汉 430019【正文语种】中文【中图分类】TN974【相关文献】1.基于频域稀疏性的间歇采样转发干扰识别2.基于盒维数的间歇采样转发干扰识别方法3.基于熵理论的间歇采样转发干扰识别方法4.一种强干扰背景下间歇采样转发干扰抑制算法5.间歇采样转发干扰的时频域识别方法因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于短时分数阶傅里叶变换的间歇采样转发干扰辨识方法

基于短时分数阶傅里叶变换的间歇采样转发干扰辨识方法杨小鹏;韩博文;吴旭晨;龙腾【摘要】基于数字射频存储的间歇采样转发干扰能够形成大量同时兼具压制和欺骗效果的假目标,难以被传统方法准确检测与识别.本文针对切片组合干扰和频谱弥散干扰这两种典型间歇采样转发干扰样式,提出一种基于短时分数阶傅里叶变换的干扰辨识方法.该方法首先通过角度遍历选取干扰信号的分数阶变换最优旋转角度;之后通过短时分数阶傅里叶变换,获得接收信号时频分布图像;再对时频图像进行二值化操作,提取干扰时频域特征参数,进而对干扰进行有效辨识.仿真结果证实了该方法的有效性与准确性.【期刊名称】《信号处理》【年(卷),期】2019(035)006【总页数】9页(P1002-1010)【关键词】间歇采样转发干扰;频谱弥散;切片组合;短时分数阶傅里叶变换;特征提取;干扰辨识【作者】杨小鹏;韩博文;吴旭晨;龙腾【作者单位】卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学),北京100081;卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学),北京100081;卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学),北京100081;卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学),北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN9721 引言在电子战领域,假目标干扰是常见的欺骗干扰方式,尤其是基于数字射频存储器(Digital Radio Frequency Memory, DRFM)产生的转发式假目标干扰,更是获得了广泛的应用。
DRFM转发式假目标除能够获得雷达脉冲压缩处理增益外,通常还具有真实目标的典型特征,与雷达回波信号具有相参性,因而具有较强的干扰能力。
间歇采样转发干扰[1]是2006年由美国的Sparrow提出,基于DRFM体制且用于对抗线性调频脉冲压缩雷达的新型假目标干扰,具体包括切片组合(Chopping and Interleaving, C&I)干扰与频谱弥散(Smeared Spectrum, SMSP)干扰两种类型。
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基 于 压缩 感 知 的 间歇 采 样 转 发 干 扰方 法
舒奇泉 , 贾 鑫 , 秦 乙
( 装 备学院 a . 研究生 院 ; b . 光电装备系 , 北京 1 0 1 4 1 6 )
摘要 : 针 对现代 雷达信 号 带宽 大、 频率高, 相 干干扰 实现 困难 的 问题 , 提 出 了基 于压 缩感知 的 间 歇 采样 转发 干扰 方 法 。研 究 了压 缩 感知基 本原 理及 其 对 模 拟信 号 处 理 的 实现 方 法 , 分析 了压
电子信息对抗技术 ・ 第2 8卷 2 0 1 3年 l 1 月第 6期
舒奇泉 , 贾 鑫, 秦 乙 基于压缩感知的 间歇采样转发干扰方法
3 5
中图分类号 : T N 9 7 2 . 1
文献标志码 : A
文章 编 号 : 1 6 7 4—2 2 3 0 ( 2 0 1 3 ) 0 6— 0 0 3 5 —0 5
缩感知 对 线性调 频信 号 的 间歇采 样 实现 方法及 其 转 发 干扰 效 果 。仿 真 结 果表 明 , 压 缩 感知 理 论 对 宽 带雷达信 号 间歇 采样 具有 较好 的适 用性 , 对 宽带 雷达 能够 实现较 好 的干扰 效 果。
关 键词 : 压 缩 感知 ; 间歇 采样 转发 干扰 ; 线 性调 频信 号 ; 脉 冲压 缩
p r e s s e d s e n s i n g t h e o r y a n d a n a l o g s i g n l a p r o c e s s i n g re a s t u d i e d,a nd t h e i n t e r r u p t e d — s a mp l i n g o f L F M
A b s t r a c t : F o r t h e d i f i f c u l t y o f c o h e r e n t j a m mi n g i n w i d e b a n d h i . g h f r e q u e n c y m o d e r n r a d a r , a n e w me t h o d o f i n t e r r u p t e d — s a m p l i n g r e p e a t e r j a m mi n g b a s e d o n c o m p r e s s e d s e n s i n g i s i n t r o d u c e d .C o m—
D O I : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 4 —2 2 3 0 . 2 0 1 3 . 0 6 . 0 0 7
Байду номын сангаас
I n t e r r u p t e d - S a mp l i n g Re p e a t e r J a mmi n g Ba s e d o n Co mp r e s s e d S e n s i n g
S H U Q i —q u a n ,J 队 X i n b ,Q I N Y i
( A c a d e m y o f E q u i p m e n t a . P o s t g r du a a t e S c h o o l ; b .D e p a r t m e n t o f O p t i c a l a n d E l e c t i r c a l E q u i p m e n t ,B e i j i n g 1 0 1 4 1 6 , C h i n a )
力。 压缩 感 知 理 论 ( C o m p r e s s e d S e n s i n g ,C S ) l , J
p es r s e d s e n s i n g i s p o r p e r t o he t i n t e r r u p t e d - s mp a l i n g o f w i d e b a n d r a d r a s i na g ls ,a n d s h o w p e r f e c t j a / n -
p r e s s i o n
1 引 言
间歇 采 样转 发干 扰 l 1 j 是一 种能 够对 相干 雷达 进行 假 目标 串干 扰 的技 术 , 它 利 用 干 扰 机 天线 收 发分 时体 制 , 对 敌 方 雷 达 信 号 进行 低 速率 的 间歇 采样 和转 发 , 利用 雷达 的 匹配滤 波特 性 , 产生逼 真 的相 干假 目标 串的 干 扰效 果 , 具 有 较 强 的干 扰 能
s i na g l s nd a t h e e f f e c t o f r e ea p t e r j a mm i n g r a e na a l y z e d .T h e s i m la u t i o n r e s u l t s v a l i d a t e h t a t e o m—
mi n g e f f e c t t o wi d e b a n d r a d a r .
Ke y wo r d s : c o m p r e s s e d s e n s i n g ;i n t e r r u p t e d - s a m p l i n g r e ea p t e r j a m m i n g ;L F M s i na g l;p u l s e c o n—