基于虚拟仪器的泄漏电磁波测向软硬件实现研究

论文摘要

随着社会生活对电子计算机设备依赖的逐日增长,由电子设备的电磁信息泄漏问题及相应的TEMPEST技术已经成为信息安全领域需要解决的最为迫切的问题之一,其关键技术已经成为各国研究的热点和重点。高效率地接收计算机工作伴随发射的泄漏电磁波是TEMPEST技术中的关键技术之一。本文提出并实现了一个截获泄漏漏电磁波的实用的解决方案。论文首先阐述了泄漏漏电磁波传播及阵列信号处理的基础理论,然后着重研究了基于虚拟仪器的泄漏电磁波波达方向估计技术和相应的软、硬件实现。论文主要工作和贡献如下：1论文采用软件无线电技术并基于LabVIEW软件提供的虚拟仪器开发平台,提出了本文所采用的基于软件无线电的虚拟仪器截获平台模型。2提出并实现了一套可以与阵列天线,示波器和频谱仪等硬件通信互联的泄漏漏电磁波测向系统,具有实用化、模块化、互换性强等优点。3论文分析并实现了针对宽带信号的MUSIC算法,其中包括数据采集模块、空间信号解析模块、目标信源数估计模块、频谱峰值搜索模块和数据存储模块。然后进行了视频信息泄漏电磁波的测向实验与系统性能分析,针对窄带信号与宽带信号的波达方向估计进行了比较,分析了两种波达方向估计方法的异同。4进行了宽带信号波达方向估计的理论分析并提出了一种宽带MUSIC法。以视频泄漏电磁波为例,对视频泄漏信息进行了截获与还原试验,验证了本文设计的基于虚拟仪器的宽带信号的测向系统的合理性、比较了相对传统的波达方向估计方法的优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和背景
• 1.2 Tempest技术简介
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 研究的意义
• 1.3 阵列信号处理与阵列天线技术简介
• 1.3.1 国内外阵列信号处理技术的发展现状
• 1.3.2 国内外DOA技术的发展现状
• 1.3.3 阵列天线技术简介
• 1.4 本文的内容与架构
• 第二章 阵列信号处理技术
• 2.1 引言
• 2.2 阵列信号处理的信号模型
• 2.2.1 窄带信号
• 2.2.2 相关系数
• 2.2.3 噪声模型
• 2.3 阵列天线的统计模型
• 2.3.1 前提及假设
• 2.3.2 阵列的基本概念
• 2.3.3 天线阵模型与阵列的方向图
• 2.3.4 波束宽度与分辨力
• 2.4 有关信源数估计的算法研究
• 2.4.1 特征值分解方法
• 2.4.2 信息论方法
• 2.4.3 平滑秩序列法
• 2.4.4 盖氏圆方法
• 2.4.5 正则相关技术
• 2.5 小结
• 第三章 虚拟仪器与泄漏电磁波截获平台
• 3.1 引言
• 3.2 虚拟仪器概述
• 3.2.1 虚拟仪器的概念
• 3.2.2 虚拟仪器系统的构成与特点
• 3.2.3 虚拟仪器的发展趋势
• 3.3 LabVIEW简介
• 3.3.1 LabVIEW的发展
• 3.3.2 LabVIEW的功能
• 3.3.3 LabVIEW的特点
• 3.4 基于软件无线模式的虚拟截获平台
• 3.5 小结
• 第四章 MUSIC算法的软件实现
• 4.1 引言
• 4.2 基于天线阵列的波达方向估计技术简介
• 4.2.1 多重信号分类（MUSIC）算法
• 4.2.2 MUSIC算法的性能分析
• 4.3 MUSIC测向算法的模块设计
• 4.3.1 数据采集模块设计
• 4.3.2 空间信号解析模块设计
• 4.3.3 信号源数目估计模块设计
• 4.3.4 频谱峰值搜索模块设计
• 4.3.5 数据存储模块设计
• 4.4 MUCIS算法的软件测试
• 4.4.1 测向功能的验证
• 4.4.2 测向精度的验证
• 4.5 小结
• 第五章 宽带MUSIC算法的实现与分析
• 5.1 引言
• 5.2 宽带阵列信号处理基础
• 5.2.1 宽带信号模型
• 5.2.2 阵列信号模型
• 5.3 宽带信号MUSIC算法
• 5.4 视频信息泄漏电磁波的测向实验与分析
• 5.4.1 室内环境的电磁噪声以及计算机CRT显示器的辐射情况
• 5.4.2 自然状态下CRT显示器泄漏电磁波接收情况
• 5.4.3 接收天线经测向以及波束形成定位所接收到的辐射频谱
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表学术论文目录