43、海上电磁频谱监测与改进的多标签分类算法研究

海上电磁频谱监测与改进的多标签分类算法研究

1 海上电磁频谱监测

1.1 海上监测面临的挑战

在海上，船只依靠自身动力航行，会受到海浪、海流、潮汐和风力的影响，导致监测系统出现上下起伏、左右摇摆、前后俯仰以及沿航线的三维运动。在这种情况下，电磁波在海上传播时，会受到不规则海面的反射和吸收。岛礁或海岸的信号源能量主要受自由空间传播损耗和海面反射能量的影响；而海上船只的信号源会因海浪影响，使天线倾斜角度实时变化，导致无线电波的能量分布持续改变，其中海浪的流动性是导致无线电波能量变化的最根本因素。

1.2 无线传感器的作用

为了克服海洋特性对电磁频谱检测造成的障碍，需要实时监测海浪对船体的影响。为此，采用无线传感器与电磁频谱检测系统协同进行检测。主要检测的参数包括天线姿态（航向角、俯仰角和水平滚动角）、经纬度、风速、风向、浪高、温度、船体移动速度等。

测量天线姿态主要有两种方法：
- GPS姿态测量技术 ：GPS卫星持续发射导航和定位信号，用户设备主要基于GPS接收器。通过导航数据确定卫星发射信号时的位置，利用接收到的测距码确定信号传输过程中的延迟，获取必要的信息和观测值，并通过数据处理实现不同的定位和姿态测量任务。然而，GPS更新频率低，且不能保证连续无故障地接收信号，从而影响GPS定位和姿态测量。
- 惯性导航系统姿态测量技术 ：由陀螺仪和加速度计惯性组件两部分组成，陀螺仪和加速度计能够精确测量相对于惯性空间的角速度和加速度比力。巧妙设计并利用陀螺仪测量地球自转角速度，利用加速度计计算加速度来测量姿态。传统上，惯性设备主要包括陀螺仪和加速度