基于自适应环境感知与融合的高隐蔽卫星通信技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1836201
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    252.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0106.空天通信
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

To improve the anti-perception capability of the ground-to-space link of covert satellite communications systems, in this proposal we present a new strategy called “adaptive environment awareness and fitting-in”, which means before start a transmission, the ground terminal first performs spectrum sensing and chooses a few environmental signals as “shelters”. By overlapping its own radiating signal with the shelters, the ground terminal for covert satellite communications may hide itself from the neighboring hostile detectors. For the ease of implementing “adaptive environment awareness and fitting-in”, we design in this proposal a new multicarrier transmission scheme named Non-Uniform Carrier Aggregation Deep Spread Spectrum (NUCA-DSS), which is very suitable to be used for covert communications as it is capable of spreading its signal over a large bandwidth and reducing the radiating PSD down to an extremely low level, both at reasonable hardware cost. Moreover, one may have considerable freedom in choosing the physical parameters for NUCA-DSS, and this in turn allows sufficient flexibility for various spectrum overlapping patterns with the shelters. In this backcloth, we will look into a series of scientific topics, such as multiple outlier detection under non-uniform, time variant background, the analysis of the relationship between the spectrum overlapping pattern and the anti-perception improvement as well as the transmission performance degradation, and how to make the optimum tradeoff. The design and performance analysis of the NUCA-DSS receiver in the presence of strong noise, interference and Doppler effect will be studied, too. In addition to the theoretical research, we shall pursue implementation details. Particularly, we will build a prototype for the space-borne NUCA-DSS receiver and test it under various scenarios. It is our hope that through this project we can find a new path for enhancing the anti-perception ability of the covert satellite communications system. We also hope to extend the general Signal Detection and Estimation Theory and the Receiver Design and Analysis Theory to new applications and signal types.
针对隐蔽卫星通信系统星地上行链路抗侦测能力不足的问题,本项目提出自适应电磁环境感知与融合的方法,即地面终端选择周边环境电磁波信号作为“掩体”,并使其发射信号与掩体适度频谱重叠,达到自我隐蔽的效果;为此,设计非规则载波聚合深度扩频(NUCA-DSS)作为传输波形。NUCA-DSS信号有利于实现超宽带扩频和超低功率谱密度,本身具备强抗侦测能力;且其物理层参数自由度大,便于进行各种形式的频谱重叠。以此为背景,本项目拟解决时变非均一噪声背景下多个频谱突出物的稳健快速检测、频谱重叠对侦测概率和接收机差错率的影响规律分析,星地链路隐蔽性和通信质量最优权衡、复杂电磁环境下NUCA-DSS信道估计和接收机设计等科学问题;在此基础上突破关键技术,并进行演示验证;通过本项目的探索,有望为星地隐蔽传输开辟一条新思路,也有望从新使用场景和新信号形式的角度出发,丰富检测与估计、接收机设计与分析等领域的现有理论成果。

结项摘要

针对隐蔽卫星通信系统星地上行链路抗侦测能力不足的问题,本项目提出自适应电磁环境感知与融合的方法,即地面终端选择周边环境电磁波信号作为“掩体”,并使其发射信号与掩体适度频谱重叠,达到自我隐蔽的效果;为此,设计非规则载波聚合深度扩频(NUCA-DSS)作为传输波形。NUCA-DSS信号有利于实现超宽带扩频和超低功率谱密度,本身具备强抗侦测能力;且其物理层参数自由度大,便于进行各种形式的频谱重叠。以此为背景,本项目解决了时变非均一噪声背景下多个频谱突出物的稳健快速检测、频谱重叠对侦测概率和接收机差错率的影响规律分析,星地链路隐蔽性和通信质量最优权衡、复杂电磁环境下NUCA-DSS信道估计和接收机设计等科学问题;在此基础上突破关键技术,进行了演示验证;通过本项目的探索,为星地隐蔽传输开辟一条新思路,并从新使用场景和新信号形式的角度出发,丰富了检测与估计、接收机设计与分析等领域的现有理论成果。在2019-2022四年间,本项目团队开展的研究工作取得了丰硕的研究成果,发表论文5篇,获批国家技术发明专利19项。相关研究成果支持本研究团队获得2021年度中国电子学会技术发明一等奖1项。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(7)
专利数量(19)
Intelligent Covert Satellite Communication for Military Robot Swarm
军用机器人群智能隐蔽卫星通信
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2963320
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chaofan Chen;Shuai Wang;Li Li;Ke Sheng;Changhong Wang;Xiangyuan Bu
  • 通讯作者:
    Xiangyuan Bu
Optimum Combining for Coherent FFH/DS Spread Spectrum Receivers in the Presence of Multi-Tone Jammer
多音干扰器存在下相干 FFH/DS 扩频接收器的最佳组合
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2980858
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Luo Shixun;Zhang Shuo;Ke Sheng;Wang Shuai;Bu Xiangyuan;An Jianping
  • 通讯作者:
    An Jianping
A Leakage-Based Directional Modulation Scheme for Frequency Diverse Array in Robot Swarm Networks
机器人群网络中基于泄漏的频率分集阵列定向调制方案
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2998938
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ke Sheng;He Minjue;Bu Xiangyuan;Cai Wenlong
  • 通讯作者:
    Cai Wenlong
Joint CCI Mitigation and Power Control for MC-DS-CDMA in LEO Satellite Networks
LEO 卫星网络中 MC-DS-CDMA 的联合 CCI 缓解和功率控制
  • DOI:
    10.1109/jiot.2022.3156376
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Internet of Things Journal
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Entong Meng;Ruide Li;Jihong Yu;Xiangyuan Bu
  • 通讯作者:
    Xiangyuan Bu
Two-Dimensional Joint Acquisition of Doppler Factor and Delay for MC-DS-CDMA in LEO Satellite System
LEO卫星系统MC-DS-CDMA多普勒因子和时延的二维联合采集
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3015754
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Meng Entong;Bu Xiangyuan
  • 通讯作者:
    Bu Xiangyuan

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其他文献

MB_OFDMUWB系统频率同步设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北京理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任世杰;安建平;卜祥元;徐湛;张霞
  • 通讯作者:
    张霞
基于传感器网络的无线层析成像方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘珩;王正欢;卜祥元;安建平
  • 通讯作者:
    安建平
LT编码的跳频系统抗部分频带干扰性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    北京理工大学学报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卜祥元;邱源;杨行;周荣花;马园园
  • 通讯作者:
    马园园
数字喷泉技术在跳频通信中抗干扰性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    北京理工大学学报(自然科学中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高飞;曾宪锋;卜祥元
  • 通讯作者:
    卜祥元
A Diffraction Measurement Model and Particle Filter Tracking Method for RSS-based DFL
基于RSS的DFL的衍射测量模型和粒子滤波器跟踪方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    IEEE Journal on Selected Areas in Communications
  • 影响因子:
    16.4
  • 作者:
    王正欢;刘珩;许胜新;安建平;卜祥元
  • 通讯作者:
    卜祥元

其他文献

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卜祥元的其他基金

基于喷泉码的跳频抗干扰技术研究
  • 批准号:
    61072048
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于分数阶傅立叶变换的风廓线雷达杂波抑制技术研究
  • 批准号:
    60772065
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    8.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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