一种动态等离子鞘套相移键控信号判决检测方法技术

本发明专利技术涉及一种动态等离子鞘套相移键控信号判决检测方法，操作如下：利用电磁波在等离子体中传播的特殊规律，通过对反射电波的测量预测信道特征，建立训练样例。信号采集装置采集经过等离子鞘套后的m维相移键控信号，将m维相移键控信号输送至处理单元进行判决检测处理，并将判决检测处理的结果进行输出。上述技术方案中提供的动态等离子鞘套相移键控信号判决检测方法，能有效解决动态等离子鞘套寄生调制效应引起的星座点交叠问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及临近空间测控通信领域，具体设及一种动态等离子銷套相移键控信号 判决检测方法。
技术介绍
再入飞行器或临近空间高速飞行器飞行过程中，机体与空气产生剧烈摩擦，会产 生等离子銷套，导致通信质量恶化，严重时导致信息链路中断，形成所谓的"黑障"现象。 近年来，人们普遍认为有希望解决运一问题的主要措施有：1.提高通信频率和功 率，2.气动成型，3.亲电子物质泽火，4.电磁窗削弱。综上所述，针对等离子銷套引起的黑障 问题，目前主流的解决方法是提高通信频率或者通过干预机制降低等离子銷套浓度。 措施一通过提高通信频率和功率，可W增加电磁波的透射，并且，随着近年来宽禁 带半导体技术W及Ka频段功率器件的成熟，采用Ka频段通信克服"黑障"成为可能。但是，由 于等离子銷套是动态时变的，等离子銷套动态特性会引起寄生调制效应。[000引措施二通过干预机制降低等离子銷套浓度，但是实现手段非常复杂，并且同样会 受到寄生调制效应效应的影响。 提高载波频率和通过干预机制降低等离子銷套浓度有助于减弱调制效应，减少星 座点的交叠，降低误码率，但无法彻底消除寄生调制效应。也就是说都无法彻底抵消动态等 离子銷套的影响，实现信息的有效传输。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种动态等离子銷套相移键控信号判决检测方法，能有效 解决动态等离子銷套形成的"黑障"现象，减弱等离子銷套对调制信号的判决反馈的影响， 实现通信信号在等离子銷套下的可靠传输。 为实现上述目的，本专利技术采用了 W下技术方案： -种动态等离子銷套相移键控信号判决检测方法，操作如下： 信号采集装置采集经过等离子銷套后的m维相移键控信号，将m维相移键控信号输 送至处理单元进行判决检测处理，并将判决检测处理的结果进行输出，处理单元进行判决 检测处理的具体操作为： 将m维相移键控信号进行下变频同步处理表示成向量形式的信号X，将信号X输入 至m(m-l)/2个分类决策函数判断信号X的所属类别，根据判断后的类别结果建立m维判决数 组Z，判决数组Z中的每个元素 Z(i)表示判断为第i类的次数，取max(Z(i))的i为输入信号的 判决检测结果。 其中m(m-l)/2个分类决策函数采用如下方法得到： Ml:根据同频率反射信号幅值衰减与相位波动推算出透射信号的幅值衰减与相位 波动，根据m维相移键控信号建立训练样例和对应的训练样例类别矩阵； M2:选取径向基核函数对训练样例进行替代升维；利用交叉验证方法寻找最佳的 惩罚因子C和径向基核函数方差0;根据相移键控信号的维数m，任取两维，构造 m(m-l)/2个 二分类支持向量机，输入训练样例与训练样例类别矩阵，对支持向量机进行训练;利用拉格 朗日乘子法，分别计算出m(m-l )/2个最优的分类决策函数： f j(X) = S即(w/x+bj*) j = 1,2,…m(m-l )/2 其中，w/和b/表示的第j个二分类支持向量机的分类超平面最优解，X表示输入信 号。 上述技术方案中提供的动态等离子銷套相移键控信号判决检测方法，针对遥测遥 控中常用的相移键控信号，利用支持向量机将原本线性不可分的判决检测问题变换为线性 可分问题，将经过动态等离子銷套的信号在高维空间进行分类判决，从而解决动态等离子 銷套寄生调制效应引起的星座点交叠问题，减弱等离子銷套对调相信号的判决反馈的影 响，实现等离子銷套下的可靠信号传输。【附图说明】 图1为本专利技术的流程示意图； 图2为经过等离子銷套的二进制相移键控信号的检测结果星座图。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，W下结合实施例对本专利技术进行具体说 明。应当理解，W下文字仅仅用W描述本专利技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本专利技术 具体请求的保护范围进行严格限定。 下面W二进制相移键控信号(BPSK信号）为例，结合附图，对本专利技术的实施方案进 行详细说明。 如图1所示，本专利技术的动态等离子銷套下的相移键控信号判决检测方法分为=个 步骤： 步骤1:构造训练样例 本实例中等离子銷套的径向平均电子密度为IX l〇i2cnf3,对应的等离子体频率为 8.98GHz，变化范围为0.2 X IOi2Cnf3~1.8 X IOi2Cnf3，电子密度的最大变化频率为IOOkHz，厚 度为40mm，碰撞频率为IGHz。 NI:通过反射法测量等离子銷套的反射电波的幅度衰减与相位波动值。设定电波 频率与实际采用的通信频率一致，为Ka频段26.5GHz。按照时间采样频率为300曲Z，记录幅 值衰减时间离散数组a(n)与相位波动时间离散数组e(n)，分别记录3000个数据点。根据电 波与等离子体相互作用机理，衰减值与相位波动值具有一一对应的关系，按照运种一一对 应关系，构建二维反射数组R(n) = {a(n)，e(n)}; N2:由于反射波的衰减值与透射波的幅度衰减具有负相关关系，反射波的相位波 动值与透射波的相位波动值具有负相关关系，推算出二维透射数组挪户姆㈱角蝴={-〇側，饼巧， N3:将二维透射数组T(n)按照a(n)幅度衰减值的大小重新排列，构建新的二维参 考数组7; W =均W，/;VW!, M:将BPSK信号的星座点（1，0)和(-1，0)表示成极坐标形式(1，0°)和(1，180°); N5:将相位值与二维参考数组的每个数据点的相位值相加。得到训练样例矩阵：同时产生训练样例类别矩阵： 其中L(m，n)的每个元素表示S(m，n)中每个元素的类别。 步骤2:建立决策函数组[003引采用RBF饱向基)核函数对训练样例进行替代升维，即： 首先利用交叉验证方法寻找最佳的惩罚因子C和RBF核函数方差0。 由于BPSK信号的维数m=2,所W就只需要构造1个二分类支持向量机即可，输入训 练样例与训练样例类别矩阵，对支持向量机进行训练;利用拉格朗日乘子法，分别计算出最 优的分类决策函数： f (x) =sgn(w*x+bj*) 步骤3:判决检测 将经过等离子銷套后的实际BPSK信号，进行下变频同步处理之后，表示成向量形 式X，输入给分类决策函数，判断输入信号属于对应的类别。建立2维判决数组Z，每个元素表 示判断为第i类的次数，取max(Z(i))的i为输入信号X的判决检测结果。图2所示为检测结 果，从图中可W看出，完全交叠的BPSK信号的两个星座点完全被区分开来，证明本方法是有 效的。 总之，本专利技术提供的动态等离子銷套相移键控信号判决检测方法，能有效解决动 态等离子銷套寄生调制效应引起的星座点交叠问题，减弱等离子銷套对调制信号的判决反 馈的影响，实现通信信号在等离子銷套下的可靠传输。 W上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人 员来说，在获知本专利技术中记载内容后，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可W对其作出若干 同等变换和替代，运些同等变换和替代也应视为属于本专利技术的保护范围。【主权项】1. 一种动态等离子銷套相移键控信号判决检测方法，操作如下： 信号采集装置采集经过等离子銷套后的m维相移键控信号，将m维相移键控信号输送至 处理单元进行判决检测处理，并将判决检测处理的结果进行输出，处理单元进行判决检测 处理的具体操作为： 将m维相移键控信号进行下变频同步处理表示成向量形式的信号X，将信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态等离子鞘套相移键控信号判决检测方法，操作如下：信号采集装置采集经过等离子鞘套后的m维相移键控信号，将m维相移键控信号输送至处理单元进行判决检测处理，并将判决检测处理的结果进行输出，处理单元进行判决检测处理的具体操作为：将m维相移键控信号进行下变频同步处理表示成向量形式的信号x，将信号x输入至m(m‑1)/2个分类决策函数判断信号x的所属类别，根据判断后的类别结果建立m维判决数组Z，判决数组Z中的每个元素Z(i)表示判断为第i类的次数，取max(Z(i))的i为输入信号的判决检测结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，李小平，何攀，刘彦明，石磊，谢楷，王迪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61