基于信号特征提取的信号源设备识别系统技术方案

本实用新型专利技术涉及基于信号特征提取的信号源设备识别系统，包括发射机、接收机，所述发射机向接收机发送射频信号，还包括：预处理单元，与接收机通信连接，用于对接收机接收到的射频信号进行经验模态分解，从而分解得到多个本征模态函数；射频指纹选择单元，与预处理单元的输出端连接，用于从多个本征模态函数中选择出射频信号的射频指纹。本实用新型专利技术的目的在于对无线通信设备辐射源个体进行识别，依托于USRP

【技术实现步骤摘要】
基于信号特征提取的信号源设备识别系统


[0001]本技术涉及通信对抗
，特别涉及一种基于信号特征提取的信号源设备识别系统。

技术介绍

[0002]近年来，无线通信设备辐射源个体识别成为通信对抗领域的重要研究方向，随着辐射源系统复杂程度的显著提高，产生了诸如信号指纹特征的有效性下降、辐射源个体识别性能恶化等问题。
[0003]现有的射频指纹提取和识别方法，根据信号来源可分为瞬态信号射频指纹技术和稳态信号射频指纹技术。在发射机启动和关闭的瞬间，由于充电或放电电容负载的存在，整个电路需要一个过渡过程从一个稳定状态进入到另一个稳定状态，这个过渡过程称为瞬态，当发射机电路里面的电路参数保持固定不变的时候，认为发射机达到了稳定的工作状态，即稳态。早期的射频指纹研究是围绕瞬态信号展开的，而瞬态信号对射频指纹的信号特征提取存在一定复杂度。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于对无线通信设备辐射源个体进行识别，提供一种基于信号特征提取的信号源设备识别系统。
[0005]为了实现上述技术目的，本技术实施例提供了以下技术方案：
[0006]基于信号特征提取的信号源设备识别系统，包括发射机、接收机，所述发射机向接收机发送射频信号，还包括：
[0007]预处理单元，与接收机通信连接，用于对接收机接收到的射频信号进行经验模态分解，从而分解得到多个本征模态函数；
[0008]射频指纹选择单元，与预处理单元的输出端连接，用于从多个本征模态函数中选择出射频信号的射频指纹。
[0009]更进一步地，所述预处理单元包括包络检波电路、减法器电路，所述包络检波电路用于对接收机接收到的射频信号进行包络检波处理，从而获得包络均值；所述减法器电路用于将原始的射频信号与包络均值作差，使用差值替代原始的射频信号，从而得到多个本征模态函数。
[0010]更进一步地，所述射频指纹选择模块包括特征向量转换模块、分类器；所述特征向量发射模块用于将多个本征模态函数转换为一一对应的特征向量；所述分类器用于对多个特征向量进行射频指纹分类，从而得到射频信号的来源设备。
[0011]更进一步地，所述发射机为对讲机。
[0012]更进一步地，所述接收机为USRP
‑
2920设备。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0014]本方案依托于USRP
‑
2920和对讲机这两种设备，以USRP
‑
2920为接收机，以对讲机
为发射机，通过USRP
‑
2920对对讲机信号进行样本采样，将提取的信号特征作为射频指纹，最后使用分类器对得到的射频指纹进行分类，分析得出样本信号来源于哪台设备。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1为本技术系统模块框图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0018]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0019]实施例：
[0020]本技术通过下述技术方案实现，基于信号特征提取的信号源设备识别系统，包括发射机、接收机、预处理单元、射频指纹选择单元，所述发射机向接收机发送射频信号，该射频信号也称为原始信号。
[0021]所述预处理单元与接收机通信连接，用于对接收机接收到的射频信号进行经验模态分解，从而分解得到M个本征模态函数。所述射频指纹选择单元与预处理单元的输出端连接，用于从M个本征模态函数中选择出射频信号的射频指纹，从而完成对通信设备辐射源的个体识别。
[0022]在通信系统中的发射机端，存在组件(滤波器、功率放大器、电感器、电容器等)设计的差异，相同元件间的容差，PCB焊接工艺及安装调试过程等差异，内部各个模块间的差异彼此影响，在调制信号时会产生许多杂散成分，这些杂散特征会表现在射频信号的载波频率、幅度或相位的变化规律上来，或者以本底噪声的形式体现。
[0023]本方案中电路中各元器件连接后，会对射频信号进行一系列的计算，这些计算由硬件电路的逻辑实现，且计算公式属于本领域公知，故下述的算法不属于本方案所保护的内容，仅用于支撑本方案的工作原理。
[0024]以n(x)来表示发射机发射的射频信号，则有：
[0025][0026]式(1)中，s(t)是基带信号，f
c
是载波频率，n
s
(t)是发射机内部产生的本底噪声，是相位。
[0027]射频信号经过信道传输到达接收机，接收机接收到的信号认为是：
[0028][0029]式(2)中，n
c
(t)是信道噪声。
[0030]从频率上看，接收机接收到的信号r(t)由众多频率分量叠加而成，可以看成是无穷个单频分量的和，因此，可以将信号r(t)改写为以下形式：
[0031][0032]式(3)中，a(t)为随时间变化的单频信号的系数，f
i
为对应的单频信号频率。从式(3)中可以看出，发射机的杂散特征就包含在f
i
、a(t)、中，通过表征这三个分量的特点就可以后的发射机的射频指纹。
[0033]为提取信号的射频指纹，需要在信号预处理阶段将信号分解为不同频率的分量，以方便提取不同频率的系数特征。使用预处理单元通过经验模态分解(EMD)从信号本身尺度特征出发，对信号进行分解，在此过程中，信号的主要成分和杂波成分被分离开来，得到一系列的窄带分量——IMF分量。
[0034]本方案使用包络检波电路首先对信号r(t)进行包络检波处理，所述包络检波电路由检波二极管、低通滤波器、电感、电容、电阻等元器件组成。
[0035]首先找到原始信号r(t)的所有局部极大值和局部极小值，对原始信号r(t)的所有局部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于信号特征提取的信号源设备识别系统，包括发射机、接收机，所述发射机向接收机发送射频信号，其特征在于：还包括：预处理单元，与接收机通信连接，用于对接收机接收到的射频信号进行经验模态分解，从而分解得到多个本征模态函数；射频指纹选择单元，与预处理单元的输出端连接，用于从多个本征模态函数中选择出射频信号的射频指纹。2.根据权利要求1所述的基于信号特征提取的信号源设备识别系统，其特征在于：所述预处理单元包括包络检波电路、减法器电路，所述包络检波电路用于对接收机接收到的射频信号进行包络检波处理，从而获得包络均值；所述减法器电路用于将原始的射频信号与包络均值作差，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传学，刘剑丽，李宇，孙明强，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：新型
国别省市：