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多分量雷达辐射源信号检测技术研究

作　者: 李亚军
导　师: 国强
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 多分量雷达辐射源信号复数FastICA算法时频分析参数估计
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

雷达辐射源信号检测是现代电子情报侦察系统中的关键技术。在现代电子战环境中,信号密度越来越大,导致辐射源信号同时或相继到达接收机并重叠或交叠在一起,形成多分量雷达辐射源信号(multi-component radar emitter signal, MCRES)。目前复杂环境下多分量雷达辐射源信号检测技术已成为电子侦察信号处理研究中的热点与难点。多分量线性调频(LFM)和非线性调频(NLFM)辐射源信号是较为常见的多分量雷达辐射源信号形式。作为非平稳信号,时频联合分析是处理这两类多分量雷达辐射源信号及其分量调制方式的有效工具。目前,这两类多分量雷达辐射源信号的检测方法大部分都是基于Wigner-Ville分布(WVD)及类傅里叶变换的方法。其中,Wigner-Hough变换(WHT)和分数阶傅里叶变换(FRFT)方法是多分量LFM辐射源信号检测的主要方法; FRFT优化窗的短时傅里叶变换(STFT)法和S-method (SM)是多分量NLFM辐射源信号检测的主要方法,其中SM是近年发展起来的性能较好的方法。但是,基于WVD的检测方法存在交叉项干扰；FRFT检测法存在不同调频率各分量信号的相互遮蔽,使得多分量雷达辐射源信号检测效果并不理想；在低信噪比情况下,WVD、FRFT和SM等检测法受噪声的影响很大,很难有效检测各分量信号,而且存在弱信号时,往往将信号与噪声误判,使得参数估计误差过大。针对上述问题,本文提出一种基于复数FastICA联合时频分析的多分量雷达辐射源信号分析方法,该方法采用先时域分离,后时频分析的思想。首先采用复数FastICA算法先对多分量雷达辐射源信号进行时域分离预处理,然后进行分量信号的时频检测。由于复数FastICA算法本身的欠定性,在处理输出的信号与噪声时,提出了两种信号与噪声的自动判别法。在低信噪比情况下,新的检测方法有效抑制了传统的基于WVD类方法检测多分量雷达辐射源信号时受交叉项困扰问题,避免了FRFT方法受不同调频率各分量信号相互遮蔽问题,并且有效减小了噪声对传统的时频分析方法检测时的影响。仿真结果表明,提出的新方法与传统分析方法相比,对多分量雷达辐射源信号的分离及特征提取效果更好。文章最后用该新方法设计了一种基于LabVIEW软件的多分量雷达辐射源信号检测系统。该系统具有简洁、友好的人机交互界面的优点,系统运行稳定可靠、方便简洁。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的研究背景  10-12
  1.2 课题研究现状及存在的问题  12-13
  1.3 本文的主要工作和章节安排  13-16
第2章多分量雷达辐射源信号模型分析  16-23
  2.1 雷达辐射源信号环境  16-18
  2.2 雷达辐射源信号发生交叠的概率分析  18-19
  2.3 多分量雷达辐射源信号  19-22
    2.3.1 单分量信号  19-20
    2.3.2 多分量雷达辐射源信号模型  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章多分量雷达辐射源信号检测技术分析  23-35
  3.1 引言  23
  3.2 时频分析的基本概念  23-24
  3.3 多分量LFM辐射源信号的WHT检测  24-28
    3.3.1 单分量LFM信号的WHT  24-26
    3.3.2 Wigner分布中的交叉项分析  26-27
    3.3.3 多分量LFM信号的WHT检测分析  27-28
  3.4 多分量LFM辐射源信号的FRFT检测  28-31
    3.4.1 单分量LFM信号的FRFT  29-30
    3.4.2 多分量LFM信号的FRFT检测分析  30
    3.4.3 不同调频率各LFM分量信号的相互遮盖  30-31
  3.5 多分量NLFM辐射源信号的SM检测  31-34
    3.5.1 NLFM信号的SM检测  32
    3.5.2 SM检测性能分析  32-34
  3.6 本章小结  34-35
第4章基于盲处理的多分量雷达辐射源信号检测  35-69
  4.1 多分量雷达辐射源信号分析结构  36-40
    4.1.1 传统的多分量雷达辐射源信号分析模型  36-37
    4.1.2 新的多分量雷达辐射源信号分析模型  37-40
  4.2 基于复数FastICA的多分量雷达辐射源信号预处理技术  40-45
    4.2.1 问题的描述  40-42
    4.2.2 多分量雷达辐射源信号的预处理  42-45
  4.3 信号与噪声的自动判别方法  45-47
    4.3.1 时频平面噪声抑制的近似零均值法  45-46
    4.3.2 基于FRFT的二阶矩判定法  46-47
  4.4 仿真验证  47-68
    4.4.1 与传统WHT检测方法比较  47-57
    4.4.2 与传统FRFT检测方法比较  57-61
    4.4.3 与传统SM检测方法比较  61-64
    4.4.4 与传统方法的参数估计结果比较  64-68
  4.5 本章小结  68-69
第5章基于LabVIEW的多分量雷达辐射源信号检测系统  69-76
  5.1 基于新方法的虚拟检测系统设计思路  69-70
  5.2 LabVIEW与MATLAB混合编程的实现  70-71
  5.3 输入信号模块的实现  71-74
  5.4 输出信号的FRFT检测  74-75
  5.5 本章小结  75-76
结论  76-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  82-83
致谢  83

多分量雷达辐射源信号检测技术研究

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