基于无线电监测的电磁目标时空信息挖掘

论文摘要

无线电监测是电磁频谱管理的重要组成部分,是保护频谱资源,维护空中电波秩序的重要手段,对辖区内各类无线电业务的正常进行具有重要的保障作用。近年随着通信技术的快速发展和无线电业务的扩大,电磁环境变得更加复杂,无线电监测变得更加重要的同时也面临着许多新的挑战。在军事方面,电磁战场已成为继陆海空天四维战场之后的第五维战场,电子战能力的强弱很大程度上决定了战争的胜负。在复杂环境下快速检测、精确定位电磁异动,及时获取电磁目标活动规律和综合情报对于信息化战争至关重要。因此,开展无线电监测的相关研究具有深刻的现实意义。论文针对无线电监测系统存在反应滞后、定位受限和数据资源浪费等问题展开研究。基于现有实验设备制定了无线电频谱数据、电磁目标时空数据的采集方案。之后,基于实验数据分析可能存在的问题与应用需求,分别设计了频谱异常检测方法、电磁目标位置解算方法以及辅助发现电磁目标时空信息的数据挖掘方法并应用于实验数据中。最后,设计并实现了电磁目标时空信息挖掘原型系统。主要的研究工作及成果包括:(1)建立频谱的历史使用模型,采用基于距离的异常检测方法实现频谱使用的异常检测。论文研究了一种基于马氏距离的频谱异常实时检测方法,针对方法的不足之处,基于频谱分段相似的特征,引入分段建模的策略对原方法进行改进,降低了建模对历史数据量的要求,提高了方法的可行性。方法在实验采集的四个不同频段的异常检测中取得了较好的效果。(2)分析室外测向实验的结果,将地理信息引入到测向定位机制中,提高测向定位方法在受障碍物影响的真实环境中的准确性。该方法在实验数据中的表现明显优于传统的测向定位。(3)根据无源定位场景下电磁目标时空数据的特点,将基于密度的聚类算法引入到时空信息提取中,实现了时空聚类分析、时空频繁模式挖掘。(4)以上述涉及到主要算法为基础,设计并实现了电磁目标时空信息挖掘原型系统。该系统能方便高效地实现无线电监测数据可视化、频谱异常检测、电磁目标位置解算、时空数据挖掘等。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 相关技术的研究历史与现状

1.2.1 无线电异常检测

1.2.2 无线电定位

1.2.3 数据挖掘

1.2.4 时空数据挖掘

1.3 论文的研究内容及结构安排

1.3.1 论文研究内容

1.3.2 论文组织结构

第二章无线电监测数据采集

2.1 监测数据采集设备简介

2.2 频段扫描数据采集

2.3 测向数据采集

2.4 本章小结

第三章无线电频谱异常检测

3.1 基于马氏距离与分段建模的频谱异常检测方法

3.2 频谱异常检测实验

3.3 本章小结

第四章电磁目标定位

4.1 测向交叉定位

4.2 地理信息辅助的测向交叉定位

4.3 地理信息辅助的电磁目标定位实验

4.3.1 实验区地理信息提取

4.3.2 电磁目标测向实验

4.3.3 电磁目标定位实验

4.4 本章小结

第五章电磁目标时空数据聚类分析与频繁模式挖掘

5.1 电磁目标时空数据聚类分析

5.1.1 时空聚类分析方法

5.1.2 电磁目标时空数据聚类分析实验

5.2 电磁目标时空频繁模式挖掘

5.2.1 时空频繁模式挖掘方法

5.2.2 电磁目标时空频繁模式挖掘实验

5.3 本章小结

第六章电磁目标时空信息挖掘原型系统设的设计与实现

6.1 系统设计需求分析

6.2 系统环境配置

6.2.1 系统开发环境

6.2.2 系统运行环境

6.3 系统结构简介

6.4 数据存储设计

6.4.1 文件系统存储设计

6.4.2 数据库设计

6.5 系统主要功能模块的设计与实现

6.5.1 用户管理模块

6.5.2 数据管理模块

6.5.3 数据展示模块

6.5.4 频谱异常检测模块

6.5.5 时空数据处理模块

6.6 本章小结

第七章结论与展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈敏

导师: 何彬彬

关键词: 无线电监测,频谱异常检测,电磁目标,测向定位,时空数据挖掘

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 电子科技大学

基金: 中国电子科技集团第二十九所重点实验室基金项目“基于数据挖掘的电磁目标时空信息***”

分类号: TN98;O441

总页数: 89

文件大小: 6382K

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