基于贪婪迭代HDP的射频隐身通信信号不确定设计方法研究

With the preliminary solution of the satellite radar stealth, communication signals have gradually become the shortcoming of satellite stealth, as a result, communication signals must be designed for RF stealth. For most existing RF stealth methods, they are usually designed specially according to the parameter characteristics. Different parameters bring the diversity of design methods and principles, which go against the deepening of theory research and the application of engineering. In order to achieve the unified design method of uncertainty, research group intends to represent the physical nature of the existing design method in the information theory framework, and consider the design of uncertainty to be a dynamic programming problem. The research group introduces greedy HDP iteration algorithm for the optimal dynamic programming so that the proposed design method not only satisfies the requirement of uncertainty, but also be applied to all signal parameters. Finally, in order to verify the validity of the proposed method in this project, this method will be applied in the design of.frequency characteristics and modulation characteristics. The unified design method of uncertainty offers the theoretical basis of cooperative RF stealth and comprehensive RF stealth, and provides technical support to the fusion applications of a variety of RF stealth methods.

随着卫星雷达隐身的初步解决，通信信号逐渐成为卫星隐身设计的短板，必须对其进行射频隐身设计。现有的射频隐身不确定设计方法，通常是根据具体信号参数特性进行针对性设计，信号参数的不同造成了不确定设计方法和设计原则的多样性，不利于未来理论研究深入和工程实践应用。为实现信号特征不确定设计方法的统一，课题组拟在信息论框架下，利用互信息量对现有不确定设计方法的物理本质进行表征，并针对其物理本质，将不确定设计考虑为动态规划类问题，引入贪婪迭代HDP方法进行最优规划，从而使所提设计方法既满足不确定性要求，又能够适用于所有信号参数，实现不确定设计方法的统一。最后，课题组将本项目所提方法，在卫星信号的频率和调制特征不确定设计中进行应用，并以真实星载发射机为平台对所提方法进行验证。统一的信号特征不确定设计方法，可以为协同射频隐身和综合射频隐身提供天然的理论基础，并为射频隐身方案在设备平台上的融合应用提供技术支撑。

随着航天技术的飞速发展，航天器隐身技术受到各军事强国的高度重视。通信信号逐渐成为卫星隐身设计的短板，必须对其进行射频隐身设计。射频隐身技术能够有效降低航天器主动辐射源的被截获概率，提升未来空间攻防中的战略优势，具有重要研究意义。信号参数的不确定设计方法是射频隐身的重要技术途径，现有的射频隐身不确定设计方法，通常是根据具体信号参数特性进行针对性设计，信号参数的不同造成了不确定设计方法和设计原则的多样性，不利于理论研究深入和工程实践应用。本项目针对卫星通信信号的射频隐身问题展开研究，在现有信号特征不确定设计方法和原则的基础上，探究不同方法所具有的共同物理本质和内在规律，以提出统一的不确定设计方法。. 本项目从通信质量和截获概率两个维度出发，分析了通信信道互信息量和截获信道互信息量之间的函数关系，实现了信号源、合法接收机、截获接收机三者关系的互信息量层面表征；构建了基于扰动的四维超混沌系统，引入贪婪迭代HDP等人工智能方法获取系统设计的最优解集合，使设计系统的输出值具有最优不确定能力，并将系统输出值映射成为通信信号关键参数的跳变图案，从而提出了适用于通信信号特征的不确定设计方法；以通信信号频率特征、调制特征为研究对象，实现了通信信号频率特征、调制特征的不确定设计方法，搭建完成了卫星射频隐身通信系统半物理平台，并利用该半物理平台对项目所提的频率特征、调制特征不确定设计方法进行了实验验证。本项目经过仿真分析、实验验证证明了通信信号参数不确定设计方法的有效性和可行性，利用该方法可以有效提高通信参数的不确定变化能力，提高通信系统的抗截获能力，使搭载平台在电子对抗中占据优势地位，项目研究成果具有广泛的军事应用前景。