一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法与流程

本发明涉及无线电监测，特别是指一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法，可利用无线电信号协议特征实现对无线电传输系统的分类和识别。

背景技术：

1、无线电传输系统种类繁多，各类系统的波形参数既存在相同特征，整体上又各有差异。无线电信号侦察系统中需要对无线电频段内存在的各类信号所属的传输系统类型进行识别和确认，进而完成对重点信号的监测，同时传输系统类型也是确认目标用户属性的重要元素。

2、现有技术中，基于调制参数的传输系统识别方法仅使用工作频段和简单的调制参数完成传输系统识别。随着无线电种类不断增加，仅靠简单的频率、调制等少量特征属性会导致出现识别模糊的问题。此外，现有技术并没有对传输系统识别特征按照分层协议进行规则化表征，从而导致当扩展可识别种类时，特别是未知传输系统存在部分特征属性值缺失的情况下，必须对识别流程进行重新设计。总之，面对日益增多的无线电传输系统识别应用需求，现有的识别方法不具有好的通用性和可扩展性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法。本发明能够解决依靠个别波形参数特征进行无线电传输系统类型识别存在模糊的问题，并可以根据目标系统类型、特征维数和特征值的变动进行灵活重构，具有较好的通用性和可扩展性。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法，包括以下步骤：

4、(1)计算各无线电通信系统分层协议特征属性信息增益，用id3算法构造无线电传输系统协议特征决策树；

5、(2)基于无线电信号波形分析方法，提取信号波形数据中的分层协议特征；

6、(3)基于协议特征决策树搜索方法判别无线电传输系统类别。

7、进一步地，步骤(1)中，构造无线电传输系统协议特征决策树，具体包括以下步骤：

8、(101)设定样本集合s，其中共有n种无线电传输系统x1，x2,…xn；选取无线电信号的通信模式、调制样式、符号速率、频率偏移、信道编码类型、编码长度、编码速率、帧长、同步信号共9种特征属性，记作a1，a2,…a9，每个特征属性能够取h个离散属性值yj，j＝1,…,h；

9、(102)计算信息熵其中，p(xi)表示样本类别为xi的样本数量si占样本集合s的比例；

10、(103)计算各特征属性的条件熵：

11、

12、其中，p(yj)表示特征属性ai取值为mj的概率，p(xi|yj)表示特征属性ai取值为yj条件下xi的概率；

13、(104)根据信息熵和条件熵计算各特征属性的信息增益：

14、gain(ai)＝i(x)-e(ai)；

15、(105)选择信息增益最大的特征属性作为节点，根据该节点的属性值进行分支，在每个分支上生成样本子集，将样本子集作为新的样本集合s，重复迭代进行步骤(102)至(104)，不断拓展决策树，直到样本子集归类唯一，终止决策树生成。

16、进一步地，步骤(2)具体包括以下步骤：

17、(201)读入无线电信号采样数据，识别通信模式y1，利用参数测量估计方法识别调制样式y2，测量频率偏移y3和符号速率y4；

18、(202)根据步骤(201)分析得到的调制参数y2、y3、y4，对无线电信号采样数据进行解调处理，输出无线电信号比特流；

19、(203)针对(202)解调得到的无线电信号比特流进行信道编码分析，识别出信道编码类型y5、编码长度y6和编码速率y7；

20、(204)根据(203)分析得到的信道编码类型y5和编码参数y6、y7，对无线电信号比特流进行解码处理，输出无线电信号译码数据；

21、(205)针对(204)解码得到的无线电信号译码数据进行链路层及高层协议报文分析，识别出报文帧长y8和同步序列y9。

22、进一步地，步骤(3)具体包括以下步骤：

23、(301)将步骤(201)、(203)、(205)提取的分层特征y1～y9形成测量特征属性向量y＝(y1,y2,…,y9)；

24、(302)设定每个特征属性判决门限e＝(e1，e2,…e9),按照协议特征决策树自顶向下进行搜索，按照|yi-yj|≤ei,选择分支，其中i＝1,…,9，j＝1,…,h，直到叶子结点，判决无线电传输系统类型。

25、本发明相比背景技术具有如下优点：

26、1、本发明提出了利用id3算法构造无线电传输系统协议特征决策树，采用按照协议分层来提取特征参数组成多维特征向量，采用基于分层树搜索算法判定传输系统类型，能够更充分地利用无线电通信物理层、链路层、应用层中各特征的信息增益，解决基于个别参数识别所带来的模糊问题，提高识别结果准确度。

27、2、本发明能够利用分层的多种特征参数区分各类传输系统之间的细微特征，通过综合判定传输系统类型，提高识别准确度。

28、3、本发明采用分层协议特征提取和传输系统判别过程并行执行，提高识别速度。

29、4、本发明能够对无线电传输系统分层特征进行灵活的更改和扩展，从而对可识别的无线电传输系统类型具有良好的可扩展性。

技术特征：

1.一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法，其特征在于，步骤(1)中，构造无线电传输系统协议特征决策树，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法，其特征在于，步骤(2)具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法，其特征在于，步骤(3)具体包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种基于协议特征决策树搜索的无线电传输系统识别方法，属于无线电监测技术领域。本发明包括以下步骤：计算各无线电通信系统分层协议特征属性信息增益，用ID3算法构造无线电传输系统协议特征决策树；基于无线电信号波形分析方法，提取信号波形数据中的分层协议特征；基于协议特征决策树搜索方法判别无线电传输系统类别。本发明能够解决依靠个别波形参数特征进行无线电传输系统类型识别存在模糊的问题，并可以根据目标系统类型、特征维数和特征值的变动进行灵活重构，具有较好的通用性和可扩展性。

技术研发人员：杜宇峰,史飞,牛慧莹,吕鹏,窦修全,闫红超
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15