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通信信号测向与分析技术研究

作　者: 甘露
导　师: 魏平
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 二维波达方向非圆信号配对频率估计混沌直扩
分类号: TN911.6
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 541次
引　用: 2次
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内容摘要

分析与识别日益复杂的通信信号以及对其辐射源测向在军事以及民用领域中都有着非常重要的作用。确定信号的波达方向是电子侦察系统的一个重要方面。频率估计和频谱分析是在电子侦察系统中进一步分析复杂通信信号的基础。混沌直扩信号具有抗侦察、抗截获能力，将会在未来军事通信中发挥越来越重要的作用，对其的盲分析技术是近年来电子侦察中的研究热点之一。本文的主要工作是对通信信号电子侦察系统进行研究：针对二维波达方向估计中的高精度参数估计与配对问题，利用特定的阵列结构和信号时域特征开展研究；针对频域分析技术，研究了几种频率估计算法和频谱分析方法；最后分析了实值混沌直扩系统的盲解扩技术。本文的主要创新之处概括如下：针对单L阵二维波达方向估计中的配对算法开展了深入研究。提出了利用联合奇异值分解，实现了方位角与俯仰角的自动配对，同时提高了测向精度；两种改进互相关配对算法解决了原算法中对测向范围的限制；利用时间信息构成伪协方差矩阵，能实现到达角与频率的分别估计，最后通过伪协方差矩阵的互相关实现到达角与频率的配对。针对双L阵提出一种二维DOA估计算法，该算法利用了这种特殊的阵列结构形式所形成的空间角度约束，使用简单的算法即可实现方位角与俯仰角的配对；利用空间角度约束还能采用加权最小二乘算法来进一步提高角度估计精度，并给出了三种实现方案。针对单L阵提出了两种利用信号非圆特性的二维DOA估计算法。联合SVD算法同时通过利用非圆信号特征以及L阵的结构，能适应更多信号源个数，实现更高精度测向以及自动配对。快速算法由于利用了信号的非圆特性比常见的快速算法，如传播因子算法(PM)等具有更高的测向精度。针对频率估计技术提出了三种快速频率估计技术。多通道迭代的测频算法，具有测频精度高，测频信噪比门限低，具有易于硬件实现的特点。基于部分自相关技术的测频算法，比常用的基于自相关技术的频率估计方法计算量更小。基于前置滤波的单频信号估计算法的估计精度与待测信号频率无关，适合于电子侦察接收机使用。针对频谱分析，提出了一种非均匀傅里叶变换的快速计算算法，能实现对任意频谱上的频率分量的准确、快速计算，适合于电子侦察接收机使用。针对短码实值混沌直扩系统，提出了一种基于主元分析的算法，实现了在低信噪比下对直扩序列的盲估计。针对长码实值混沌直扩系统，提出了两种盲解扩算法。非线性建模预测的算法，实现了对长码实值直扩序列的盲解扩，以及扩频增益与信息码的同步等参数的估计；在已知上述参数时，可以利用混沌广义同步与无先导kalman滤波的方法来实现对长码实值直扩序列的盲解扩，该算法能在较低信噪比的情况下获得良好的性能。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-25
  1.1 研究背景与意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-19
    1.2.1 阵列信号处理研究现状  13-16
    1.2.2 单频信号频率估计研究现状  16-18
    1.2.3 混沌直扩通信信号盲估计研究现状  18-19
  1.3 阵列信号处理数学模型  19-21
  1.4 单频估计的数学模型  21-24
  1.5 本文的章节安排  24-25
第二章单L阵二维测向算法  25-42
  2.1 引言  25-26
  2.2 信号模型  26-27
  2.3 自动配对算法  27-32
    2.3.1 算法原理  27-30
    2.3.2 仿真实验  30-32
  2.4 改进的互相关矩阵配对方法  32-35
    2.4.1 互相关配对原理  32-33
    2.4.2 改进算法  33-34
    2.4.3 仿真实验  34-35
  2.5 二维到达角与频率联合估计  35-41
    2.5.1 信号模型  35
    2.5.2 算法原理  35-38
    2.5.3 计算量分析  38-39
    2.5.4 仿真实验  39-41
  2.6 本章小结  41-42
第三章双L阵二维测向算法  42-55
  3.1 引言  42
  3.2 信号模型  42-43
  3.3 基于ESPRIT的算法实现  43-49
    3.3.1 算法原理  43-45
    3.3.2 配对算法及修正  45-47
    3.3.3 仿真实验  47-49
  3.4 基于快速算法实现  49-51
  3.5 相干信号算法  51-54
  3.6 本章小结  54-55
第四章基于时域特征的测向算法  55-67
  4.1 引言  55
  4.2 非圆信号  55-57
    4.2.1 信号模型  55-56
    4.2.2 非圆信号测向的CRB  56-57
  4.3 基于联合SVD的DOA估计  57-61
    4.3.1 信号模型  57-58
    4.3.2 算法原理  58-60
    4.3.3 仿真实验  60-61
  4.4 二维角联合估计快速算法  61-66
    4.4.1 算法原理  61-64
    4.4.2 计算复杂度分析  64
    4.4.3 仿真实验  64-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章通信信号频域分析算法  67-92
  5.1 引言  67
  5.2 迭代正弦频率估计方法  67-71
    5.2.1 算法原理  67-69
    5.2.2 性能分析  69-70
    5.2.3 仿真实验  70-71
  5.3 基于部分自相关的频率估计方法  71-75
    5.3.1 算法原理  72-73
    5.3.2 性能分析  73-75
    5.3.3 仿真实验  75
  5.4 基于前置滤波器的单频信号测频方法  75-85
    5.4.1 前置滤波器测频原理  76-80
    5.4.2 性能分析  80-83
    5.4.3 仿真实验  83-85
  5.5 非均匀傅里叶变换计算方法  85-91
    5.5.1 基于勒让德多项式内插计算方法  86-88
    5.5.2 性能分析  88-89
    5.5.3 仿真实验  89-91
  5.6 本章小结  91-92
第六章混沌直扩信号盲分析  92-111
  6.1 引言  92
  6.2 短码实值混沌直扩系统盲解扩  92-99
    6.2.1 信号模型  92-93
    6.2.2 实值混沌扩频信号估计  93-95
    6.2.3 仿真实验  95-99
  6.3 基于广义同步的实值混沌直扩信号盲分析  99-105
    6.3.1 信号模型  99-100
    6.3.2 算法原理  100-104
    6.3.3 仿真实验  104-105
  6.4 基于建模预测方法的实值混沌直扩信号盲估计  105-109
    6.4.1 动力学特性分析  106
    6.4.2 信息码盲估计方法  106-108
    6.4.3 仿真实验  108-109
  6.5 本章小结  109-111
第七章总结和展望  111-113
  7.1 总结  111-112
  7.2 展望  112-113
致谢  113-114
参考文献  114-127
作者攻博期间取得的研究成果  127-128

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