基于集中式协作频谱感知的数据融合技术研究

针对单节点频谱感知中存在的隐蔽终端和多径衰落问题,协作频谱感知应运而生。协作频谱感知有集中式和分布式之分。主要研究了集中式频谱感知中的数据融合技术,通过MATLAB进行建模仿真。仿真结果表明,集中式协作感知模型下软判决比硬判决更好地改善了检测性能,而软判决准则中C-V准则在高信噪比下检测性能最好,EGC准则在低信噪比下检测性能最好。     

NC-OFDM在认知无线电中应用的仿真研究

认知无线电环境中,可用频谱具有分布宽、非连续和动态变化的特性。为了解决环境中数据传输的问题,研究设计能够适应频谱特性的通信系统。首先对系统所处的电磁环境进行动态频谱感知,估计出当前时刻的频谱信息,然后根据频谱信息对系统子载波进行裁剪,只利用未被授权用户使用的子载波以NC-OFDM作为传输技术进行数据传送。当通信环境动态变化时,验证系统是否能够准确的估计出当前的频谱信息,然后仿真比较NC-OFDM和NC-MC-CDMA系统的误码性能,并对其结果进行讨论分析。仿真结果表明:NC-OFDM技术能够适应认知环境中可用频谱的特性,且NC-OFDM系统比NC-MC-CDMA系统具有更好的误码性能。     

基于频谱聚合技术的多用户短波机会频谱接入

研究了分布式短波机会频谱接入系统中的信道探测问题。由于频谱资源的稀缺性,将认知无线电技术应用到短波通信得到了广泛关注。多个次级用户按序感知授权信道,根据感知结果决策出授权信道是否可用,利用频谱聚合技术实现数据传输。然而频谱聚合的能力受到无线通信设备的约束。本文提出一种在硬件受限条件下,考虑次级用户间相互影响的动态的停止方法。在该方法中,信道空闲概率能够随着信道探测过程而改变,并且次级用户能够定期地释放先前时隙感知的信道。仿真结果表明,所提的动态停止方法能够有效提高短波通信系统的网络性能。     

Rayleigh信道下双门限协作频谱感知研究

频谱感知是认知无线电系统有效通信的前提,其感知速度和准确性是衡量频谱感知性能的重要指标.现有算法仅考虑理想AWGN信道下双门限协作频谱感知,应用中衰落信道下的频谱感知作深入研究,具有实际意义.为了提高频谱感知在实际应用中的可靠性,将双门限多节点协作方法用于Rayleigh衰落信道仿真检测.仿真实验表明,Rayleigh衰落信道下双门限多节点协作检测方法的可靠性优于高单门限协作检测方法,其检测结果对Rayleigh信道环境下频谱感知系统的设计具有重要参考价值.     

基于BP神经网络的协作频谱感知技术

认知无线电技术可以利用主用户未使用的频谱资源来有效地提高频谱利用率。单用户感知技术虽然简单但可靠性较低,协作频谱感知技术可以显著地提高频谱感知的性能。现有的大部分协作感知都是在假设各认知用户的信噪比相同的前提下进行研究。然而在实际环境中,由于每个认知用户所处的环境不同,其信噪比不同,对融合中心判决的影响也不同。如何在提升检测性能的同时提升系统的能量效率是关键问题。提出一种基于BP(Back Propagation)神经网络的协作频谱感知技术,它利用频谱环境的历史信息,通过BP神经网络提高频谱感知性能。仿真结果表明,该算法可以在保证协作感知性能的同时减少参与协作的认知用户数,从而减少能量消耗。     

认知无线网络多用户协同频谱感知协作机制研究

认知无线电技术被公认是下一代无线网络的核心架构之一,频谱感知是认知无线电实现的核心手段。通过分析现有的协同频谱感知模型,证明了在多用户进行协同频谱感知的情况下,所有用户进行协同频谱感知所得到总体信道利用率是最高的;进而设计策略促使所有的非授权用户积极进行协同频谱感知,并对所设计的策略进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的策略可以有效地促进非授权用户进行协同频谱感知,从而提高频谱资源的整体利用率。     

无线认知网络中的选择触发协作频谱感知

在无线认知网络中,常规协作频谱感知算法用于增强频谱感知的准确性,但是该算法增加了通信成本以及认知用户的能量消耗。为此,提出一种选择触发协作频谱感知算法(STCSS)。该算法基于当前频谱感知能量阈值判定是否触发二次协作频谱感知,使得协作频谱感知仅在必要时被触发从而降低能量消耗与通信成本。仿真结果表明,对比协作频谱感知算法与精细快速感知算法,STCSS算法可提高检测概率,减少能量消耗以及通信成本。     

协作频谱感知及SSDF攻击研究

认知无线电网络中,协作频谱感知技术利用多个认知用户的本地感知,克服了多径效应、阴影效应等问题的制约,提高了系统的检测性能。介绍了典型的协作感知系统模型,对本地感知和融合判决这两个关键要素进行了分析,给出了单节点检测与协作感知时的ROC曲线及性能比较。介绍了频谱感知数据篡改攻击、分类以及目前对该攻击的研究现状,针对可能出现的攻击情况,进行了理论分析和仿真,仿真结果表明遭受SSDF攻击后系统性能明显下降。最后总结了全文。     

基于微分博弈的群智频谱感知算法

计算机技术和通信技术的融合是一个必然的趋势,频谱感知作为计算机通信技术的一个组成部分,是解决现有无线系统频谱利用率低的关键技术之一。将群智感知与频谱感知相结合,提出了一种基于微分博弈的群智频谱感知算法。平台的效用定义为第三方支付的报酬减去付给次用户的报酬,次用户的效用定义为平台支付的报酬减去次用户参与频谱感知任务的成本,以各自效用最大为目标设计了一种非合作的微分博弈模型。该微分博弈模型包含一个微分方程、平台效用和次用户效用,通过公式推导求解其反馈纳什均衡,得到平台和用户的最优策略的表达式,即平台决定任务的最优价格,各个次用户确定频谱的最优检测概率(即感知时间)。仿真结果表明,平台和次用户采取最优策略时效用高于采取固定策略时的效用。     

远距航空通信变换域通信系统设计

针对变换域通信系统（TDCS）在复杂电磁环境下面临的通信干扰问题,提出一种基于存储转发机制的远距航空通信TDCS模型。通过对电磁频谱环境进行分析,对收发双方各自的频谱感知情况作具体分类;进而根据一致条件下的TDCS通信模型建立基于存储转发模块的收发频谱不一致条件下的远距航空通信TDCS模型,并对具体通信流程方案进行设计,以有效改善系统性能。仿真结果表明：干扰模型的建立与频谱的设定较为合理,收发频谱一致条件下TDCS性能接近于理想误码率;频谱不一致条件下TDCS可有效降低误码率,在较集中的梳状谱干扰下,误码率平均降低约24.48%,而且随信噪比（SNR）的增加,性能改善越明显,相同误码率下性能提升约1 dB。     

卫星通信数传半物理仿真试验平台的构建与应用

提出了卫星通信数传半物理仿真试验方法,介绍了卫星通信数传半物理仿真系统平台的功能及设计原理.提出的卫星通信数传半物理仿真试验平台通过对仪器设备的控制来模拟卫星通信时不同工况的数传信号,将基于结构相似度的图像评价方法应用于数传质量评估中,实现系统信道数据传输质量的量化分析.在EMC实验室中,系统成功实现了数传链路的仿真试验,试验中的传输数据使用真实的卫星遥感图像,并采用与卫星上相同的数据处理方法,运行相同的星上协议.经试验验证,所提出的卫星通信数传半物理仿真试验方法能够有效建立数传链路各项参数与数据传输质量的模型,对影响数传能力的因素进行地面研究,并为数传故障分析提供依据和试验方法.     

同步卫星扫描视锥与轨道的绘制算法

为了模拟同步卫星在外太空的飞行状态,建设先进的同步卫星模拟仿真系统对于卫星的研制与性能分析有着重要的意义;由于卫星是在特定的轨道上飞行,所以对卫星轨道的绘制建模是卫星模拟仿真系统开发中关键的一环;在这篇文章中介绍了同步卫星与地面观察站通信过程中的扫描视锥与同步卫星运行轨道的绘制算法,重点探讨了基于OpenGL基本矢量图元的绘制以及利用世界坐标系和向量的方法对在绘制过程中所需数据的求解过程;分析了根据同步卫星的运行姿态与其所在轨道的位置来确定同步卫星扫描视锥的角度;最后通过一个虚拟世界的3D引擎验证算法的可行性与绘制效果。     

基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究

本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法,利用MATLAB提供的可视化工具Simulink建立了扩频通信系统仿真模型,详细讲述了各模块的设计,并指出了仿真建模中要注意的问题。在给定仿真条件下,运行了仿真程序,得到了预期的仿真结果。同时,利用建立的仿真系统,研究了扩频增益与输出端信噪比的关系,结果表明,在相同误码率下,增大扩频增益,可以提高系统输出端的信噪比,从而提高通信系统的抗干扰能力。     

典型地物的光谱空间结构特征研究

地物光谱是遥感技术应用与研究的物理基础。本文提出将地物在光谱特征空间的几何点阵结构特征作为研究重点,着重分析植被、土壤、岩石的野外实测光谱数据的光谱空间结构特征,并对所测得地物的光谱数据进行光谱线性混合模拟,进而分析线性混合地物的光谱空间结构特征。对实测地物光谱数据空间结构特征的分析不仅可以指导遥感影像数据的分析与应用,而且也为遥感影像地物目标识别和矿化蚀变信息提取技术的研究提供更多的科学理论依据和新的研究思路。     

卫星地面试验系统半物理仿真通信机制研究

以实际卫星项目的研制过程为基础,对卫星地面试验系统中的半物理仿真通信进行了研究.给出了具有数据保障和同步机制的通信方案,实现了在含有通信机制的半物理仿真环境下的卫星通信软件框架,实现了数据的中断实时收发,保证了数据正确有效传输.半物理仿真阶段,将实际的电器接口和硬件通信机制引入到模型仿真之中,采用与卫星上相同的软硬件接口,运行相同的星上协议,可以在这个阶段进行实际卫星上大部分软件的设计,保持软件系统的稳定性和可移植性.     

机载实时数据处理系统研究与改造

基于卫星链路的航空遥感图像实时传输系统是为了监测大面积的自然灾害而建造的,对于取得灾害的第一手资料意义重大。机载实时数据处理系统是其中最重要的一部分,本文详细描述了其硬件组成及配置,并采用比较新颖的方法设计和编写了相应的软件,实现了数据接收、压缩、加密和卫星通信等功能。根据相关接口规范和传输协议,加上可靠的硬件和灵活的软件设计,实现了可模拟成像器有关功能的模拟机,该模拟机的成功实现为整个系统的研制和调试创造了非常方便的条件。该系统可以广泛地应用于防洪抗旱等部门,为防灾减灾提供了有力的参考方法和依据。     

基于5G通信及遥感卫星的气象观测站数据监测系统设计

针对传统气象观测站数据监测系统受到干扰数据影响而导致监测精准度低的问题,提出了基于5G通信及遥感卫星的气象观测站数据监测系统设计;根据系统平台架构,将系统分为应用层、插件层、数据层和软件硬件支撑层4个层次;使用CC2530采集终端采集空气温湿度、土壤湿度等数据,利用5G通信技术将数据发送至物联网关,再通过Web将数据存储到手机中;使用PCIE数据采集卡采集遥感卫星气象观测站数据,选择MSOP8监测器监测串口通信数据,完成系统硬件设计;选择后台遥感卫星气象观测站数据库,利用平均算子分析滤波器降噪情况,得到异常数据模型,确定正常数据,实现气象观测站数据监测系统设计;由实验结果可知,该系统监测最高监测效果可达到99%,能够为气象观测站提供设备支持。     

遥感图像星上智能处理地面仿真模拟系统设计与实现

传统卫星遥感应用模式复杂繁长,无法满足用户越来越关注的实时化遥感服务需求,为卫星配备智能化大脑,一方面可以降低数据传输带宽,另一方面可以提高数据获取的时效性,因此,星上智能处理已经成为遥感卫星发展的必然选择。但星上处理在轨调试困难,现有遥感卫星星上处理平台的地面测试系统都是卫星实验室测试时,针对不同的卫星载荷临时组建,缺乏通用性且并未形成集成化的装置,导致现有遥感图像星上智能处理的地面测试效率偏低。尤其是面对目前星上处理智能化的新需求,缺乏一套高性能、低功耗、全流程的星上处理地面仿真系统。针对遥感数据处理自动化与智能化发展的新特点,提出了一套基于FPGA与GPU相结合的遥感图像星上处理地面仿真模拟系统。该系统能够在地面模拟实现多种载荷的0到1级数据预处理,在预处理的基础上实现智能遥感影像的加速识别,其关键难点在于遥感图像智能处理算法的高计算复杂度和嵌入式计算机有限计算力之间的平衡;遥感图像处理领域的AI专用算法固化和硬件加速之间的平衡;不同卫星平台测试需求和系统架构通用性之间的平衡。本文阐述了仿真平台设计的方法,构建了基本原型并对其进行了验证。测试结果表明：该系统可以较好地完成星上智能处理典型算法地面全流程测试,所有硬件可以直接上星组装,完备度高,对优化和指导卫星地面仿真系统运行管理体系具有一定的参考价值。     

单天线认知无线电中的协作频谱感知和无线能量传输

在单天线认知无线电中,可以通过天线协作频谱检测来提高检测衰落信道中主用户(Primary User,PU)存在的传感性能。然而,由于协作频谱检测,认知无线电(Cognitive Radio,CR)可能消耗更多的存储能量,从而降低其传输性能。为了保证其传输性能,提出了一种同步协作频谱检测和无线功率传输的方案,该方案可以收集PU信号的射频(Radio Frequency,RF)能量,以提供频谱检测消耗的能量。提出了时间分流模型、实现了协作频谱检测,能量收集和数据传输的同步。制定了适用于该方案的优化问题,以最大化同步协作频谱检测和无线功率传输模型中认知无线电的频谱效率,分别受限于检测的概率和收集的能量。最后通过计算得到的最佳分配因子,以实现了频谱效率的最大值,并通过仿真得出了结论。