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3.2 新型抑制方法

隨著干擾機(jī)的功能和樣式持續(xù)推陳出新，電子信息攻擊和高功率電磁脈沖攻擊成為針對(duì)無人系統(tǒng)最有效的打擊手段，對(duì)傳統(tǒng)時(shí)域抑制技術(shù)提出了更高的抗干擾要求。目前現(xiàn)有的抗干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改進(jìn)更多地基于變換域思想進(jìn)行干擾抑制和消除，如傅里葉變換、分?jǐn)?shù)階傅里葉變換和小波變換等；在此基礎(chǔ)上，又依據(jù)寬帶信號(hào)的稀疏特性發(fā)展出了基于壓縮感知的新型抗干擾技術(shù)，并在寬帶/超寬帶電子系統(tǒng)中得到推廣應(yīng)用。Pan等人[35]基于通信信號(hào)和干擾的壓縮分量正交性提出了一種壓縮濾波方法，實(shí)現(xiàn)了干擾的有效抑制；裴立業(yè)等人[36]利用通信信號(hào)和干擾的稀疏可分性提出了基于選擇性測(cè)量的噪聲干擾抑制方法；Gomaa等人[37]利用基于稀疏度感知的干擾估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了干擾的時(shí)域?qū)ο鸵种?。一般來說，目前基于壓縮感知的干擾抑制方法主要包括三類：選擇性觀測(cè)、稀疏分離和重構(gòu)對(duì)齊，各方法特點(diǎn)如表2所示。

表2 不同抑制方法性能對(duì)比分析

Table 2 Comparisons of different suppression methods

（1）干擾的選擇性觀測(cè)。該方法主要利用測(cè)量矩陣不同的代表性特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁信號(hào)的選擇性接收，從而達(dá)到干擾和接收信號(hào)的壓縮采樣的分離效果，具有原理簡(jiǎn)易高效、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。基于通信信號(hào)及其遭受干擾之間壓縮成分的正交性，提出了一種有效抑制干擾的壓縮濾波方法[34]；經(jīng)驗(yàn)證，雖然選擇性觀測(cè)方法的原理簡(jiǎn)單有效，其干擾形式的針對(duì)性相當(dāng)明顯，但不同程度地降低了通信信號(hào)的重構(gòu)性能，且需要根據(jù)不同的干擾特性專門設(shè)計(jì)最優(yōu)干擾子空間，算法復(fù)雜度高，應(yīng)用范圍卻相對(duì)有限。

（2）干擾的重構(gòu)對(duì)齊。該方法主要適用于干擾強(qiáng)度較大的場(chǎng)景，在高精度恢復(fù)干擾后通過采用創(chuàng)新的時(shí)域?qū)ο夹g(shù)，能夠減少對(duì)接收信號(hào)的負(fù)面擾動(dòng)，且在一定范圍內(nèi)重構(gòu)精度隨著干擾強(qiáng)度的增強(qiáng)而提高，實(shí)際應(yīng)用相對(duì)廣泛。Liu等人所設(shè)計(jì)的增強(qiáng)型干擾估計(jì)方法[38]通過估計(jì)稀疏性的感知程度，實(shí)現(xiàn)了時(shí)域的干擾消除和抑制，還證實(shí)了應(yīng)對(duì)高功率強(qiáng)度干擾的優(yōu)勢(shì)。盡管如此，在實(shí)際中仍存在干擾消除不徹底的現(xiàn)象，需要從硬件上改進(jìn)多天線結(jié)構(gòu)以提升自身性能，成本較高；在理想情況下，提升干擾的重構(gòu)精度和降低天線結(jié)構(gòu)改進(jìn)的成本僅能夠保證干擾消除效果基本可行，需要更加詳細(xì)的稀疏分布特點(diǎn)等歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)信息，在聯(lián)合干擾知識(shí)庫的支持下能更好地發(fā)揮其抑制效果。

（3）干擾的稀疏分離。該方法通常利用干擾和接收信號(hào)在同一或不同完備（或過完備）字典學(xué)習(xí)或基變換學(xué)習(xí)下的稀疏表示可分性，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁信號(hào)的稀疏分離。在此基礎(chǔ)上，基于通信信號(hào)和干擾的稀疏分離關(guān)系設(shè)計(jì)了一種噪聲干擾的恢復(fù)和抑制工具[39]，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的方法可以用簡(jiǎn)單計(jì)算實(shí)現(xiàn)分離效果，且具有較低的復(fù)雜度。由于不需要全部或大部分干擾信息的重構(gòu)，具有計(jì)算簡(jiǎn)單、復(fù)雜度低等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍比較廣泛；但提升干擾分離效果要求自適應(yīng)地學(xué)習(xí)稀疏字典或變換基，原理上只要干擾形式滿足了稀疏性的要求，就可以通過稀疏變換進(jìn)行干擾分離，這將增加對(duì)多樣化干擾聯(lián)合處理的適用性。

    4 “邊云協(xié)同”發(fā)展趨勢(shì) 

為保證感知信息更加全面，聯(lián)合處理方式協(xié)同一致，無人系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)通常對(duì)獲取的頻譜感知信息進(jìn)行融合處理；所有節(jié)點(diǎn)的計(jì)算、存儲(chǔ)等資源統(tǒng)一支配調(diào)度，按照需求靈活地提供一種或多種服務(wù)，從而滿足不同任務(wù)群組多樣化傳輸需求。然而，所有業(yè)務(wù)都在“云組織”終結(jié)并非完全有效，尤其是一些區(qū)域業(yè)務(wù)若不在本地終結(jié)，則既浪費(fèi)資源也增加時(shí)延。因此，需要根據(jù)相應(yīng)的任務(wù)屬性靈活配置，移動(dòng)邊緣計(jì)算通過將區(qū)域服務(wù)在邊緣節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，使得反饋更為迅速；同時(shí)，將內(nèi)容存儲(chǔ)和計(jì)算需求下沉，提供智能化的流量調(diào)度，內(nèi)容實(shí)現(xiàn)本地緩存，并在網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加計(jì)算、存儲(chǔ)、處理等功能，構(gòu)建移動(dòng)邊緣云，可根據(jù)各自的功能配置和任務(wù)屬性虛擬出多個(gè)具備不同特性的邏輯群，利用端到端的網(wǎng)絡(luò)切片將網(wǎng)絡(luò)資源靈活分配為不同的切片業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量保障，如圖2所示。

圖2 任務(wù)分工+資源調(diào)度支撐“邊云協(xié)同”施效

Fig.2 Task division+resource scheduling supporting effect of“edge-cloud synergy”

在無人系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)認(rèn)知抗干擾通信的同時(shí)，對(duì)于復(fù)雜電磁環(huán)境和多域聯(lián)合抗干擾的能力要求，需要依托無人系統(tǒng)“云組織”，充分發(fā)揮云計(jì)算的整體優(yōu)勢(shì)，分解成各子任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)能力按需組合，統(tǒng)籌規(guī)劃，合力解決；同時(shí)，對(duì)于簡(jiǎn)單的抗干擾任務(wù)，它也能夠發(fā)揮邊緣計(jì)算的資源特點(diǎn)，將其分配給特定的無人系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，將部分區(qū)域性業(yè)務(wù)本地化，內(nèi)容本地緩存，獨(dú)立或協(xié)同完成相應(yīng)的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)無人系統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)聯(lián)合抗干擾的“邊云協(xié)同”施效。

針對(duì)多無人系統(tǒng)的組網(wǎng)應(yīng)用，考慮到“云—邊—群—網(wǎng)”的層次化分布和寬帶頻譜感知的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了基于“邊云協(xié)同”的聯(lián)合抗干擾架構(gòu)，達(dá)到按需邊云分級(jí)干擾處理的目的，邊云組網(wǎng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。在新興“云組織”廣域分布的節(jié)點(diǎn)感知和靈活智能的邊云處理體系支撐下，重構(gòu)基于認(rèn)知變換域的聯(lián)合抗干擾架構(gòu)，通過多樣化復(fù)合分類決策、多任務(wù)同時(shí)檢測(cè)消除、分布式聯(lián)合分離處理以及多手段協(xié)同優(yōu)化管理等新型抗干擾方法，以更好地滿足未來無人系統(tǒng)全域全維電磁頻譜對(duì)抗的能力要求。各項(xiàng)聯(lián)合抗干擾能力的運(yùn)行機(jī)制概述如下：