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《华中科技大学》 2016年
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非发射式数字设备泄漏电磁波频点搜索算法研究与实现

王菲  
【摘要】:数字设备工作时需要晶振产生标准的时钟脉冲,时钟脉冲边沿跳变的部分必然会产生电磁泄漏,并且泄漏的电磁波可能导致信息泄漏,因此针对非发射式数字设备电磁波泄漏检测系统的研究具有重要意义。然而数字设备工作时泄漏电磁波的频点未知,因此不能进行特定频点的检测,需要在一定频率范围内进行扫描锁定可疑频点,同时,随着电磁屏蔽技术的不断发展,数字设备泄漏的电磁波十分微弱,在检测时要克服背景环境的干扰,给检测工作带来了许多的困难。本文针对非发射式数字设备泄漏电磁波信号的检测开发出了一套有效可行的系统。其中硬件系统包括以下几个部分:扫描变频模块、数据采集模块、基于FPGA的数据处理模块。核心部分是扫描变频和FPGA数据处理。经过FPGA处理过的数据需要送到PC机,通过算法处理后将结果显示出来。PC端软件部分是基于MFC架构编写的多线程程序,程序采用了K-means聚类识别算法,聚类算法的优点是计算时间短、处理速度快,能够在背景噪声中识别出新出现的微弱信号。目前对数据处理的算法可以实现基本检测功能,但是精确度不高,易受到背景环境的影响,并且不能实现自动扫描的功能。本文通过对微弱信号检测技术和现有的检测系统的研究,解决上述缺点,提高检测系统的性能和检测目标设备的准确度。首先,对K-means算法进行改进,将算法的聚类中心由求平均值改为到类簇中所有点距离和最小的点,消除背景信号中孤立噪声点对识别结果的影响;其次,对背景信号学习功能进行了优化,在进行聚类识别前,采集若干次背景信号数据,求平均值后保存在本地文件中,与实时采集到的数据进行对比,将对比后的数据送入聚类识别算法,最大程度的消除背景噪声的影响;最后,实现了自动扫频功能,手动设置待扫描的频率范围,程序进行自动扫描识别,如果识别程序发现有可疑频点,则自动锁定频点。最后,对不同型号的高速数字设备样品进行了测试,观察改进后的程序频谱和识别度的变化,对四种数字设备进行了全频扫描锁频的测试。实验结果表明,改进后的程序性能得到了很大的提升,能够从背景信号中分辨出目标信号,并且锁定可疑频点。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O441.4;TN911.23

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