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《南京理工大学》 2008年
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混沌通信中的粒子滤波技术研究

徐茂格  
【摘要】: 非线性信号处理一直是信号处理领域的研究热点与难点。除了少数特殊环境,人们大都采用解析近似或者数值计算的方法来解决非线性问题,然而这些方法易陷入局部极值或者面临巨大的计算量。粒子滤波从贝叶斯理论出发采用蒙特卡洛抽样,提供了一种灵活的方式来解决非线性问题,是近年非线性信号处理的重要研究方向。混沌信号是典型的非线性信号,其非线性和长期不可预测等特点导致混沌通信中许多滤波问题变得异常复杂。在混沌通信中,混沌同步与滤波、远距离混沌通信的噪声影响和信道畸变、多用户通信与抗多径传播等问题是目前混沌通信从理论研究转向实际应用中需要解决的关键问题。本论文基于粒子滤波,从理论和算法上对混沌同步、信道估计与均衡、混沌通信信号检测等方面进行了深入研究。混沌通信是建立在传统的通信基础上,传统的通信面临的问题它一样可能会遇到。最后结合现代无线通信系统,讨论了粒子滤波技术应用中的关键技术——降维,主要研究内容和创新如下: 1)从自适应滤波的角度研究了混沌同步,阐述了扩展卡尔曼滤波(EKF)在混沌同步中出现退化现象的原因,提出了基于粒子滤波的混沌同步方法。从Cram'er-Raolower bound(CRLB)下界出发提出了一种自适应扰动噪声的方差确定方法,解决了粒子滤波同步方法的难点:扰动噪声的选择问题。 2)对于混沌多址通信,因多种混沌信号混合,接收端存在同时分离与同步问题,对此提出了基于粒子滤波的在线盲分离方法。为了降低分离后信号的残留噪声,结合混沌信号降噪思想给出了一种新的延迟估计方法。与传统的延迟加权的估计方法相比,该延迟估计方法能极大的减少延迟时间,提高了计算效率。 3)对于平坦衰落信道Jakes模型,基于贝叶斯预测技术,提出了一种新的信道建模方法。主要思想是对AR模型的参数引入随机游动(random walk)的变化。结合该信道动态特性模型,基于粒子滤波,给出了一种稳健的信道估计方法。该方法能减轻欠估计的归一化多普勒频率对信道跟踪的影响。 4)针对结合加密函数的混沌掩盖通信体制,提出了联合混沌同步与信号检测的方案。该方案不需要传输额外的同步信号,仅靠含有未知信息序列的接收信号就能引导接收端达到自同步。进一步为了降低算法的复杂性,设计了一种新的重要性函数,该重要性函数充分地利用了传输符号的离散性。 5)针对将信息序列掩盖在混沌调频信号中的混沌通信体制,提出了基于粒子滤波的频率跟踪方法,该技术不仅能跟踪简单变化的频率而且能有效地跟踪混沌调频信号的频率。在此基础上推导了混沌调频信号频率跟踪的后验克拉美一罗(PCRB)下界,仿真结果表明粒子滤波有较好的跟踪性能和稳定性。对于混沌调频信号,所提出的方法的频率跟踪均方误差与PCRB在同一个数量级。 6)讨论了粒子滤波实用化过程中的关键技术——一般情况下的降维。以MIMO频率选择性衰落情况下联合信道估计与信号检测为背景,提出了一种时延域粒子滤波。主要思想是利用一组粒子滤波在时延域分别估计多径延迟分量,由此降低了单个粒子滤波的采样空间维数,为粒子滤波在高维信号中的估计提供了一种思路。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN918

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 郭长勇;基于粒子滤波的多分量调频定距侦察信号分离与参数提取[D];南京理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈志敏;薄煜明;吴盘龙;陈沁欣;;一种新的混合智能粒子滤波算法在雷达机动目标跟踪中的应用[J];兵工学报;2012年01期
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7 郑红;隋强强;孙玉泉;;基于OWRR-PF的机载图像中导弹跟踪方法[J];北京航空航天大学学报;2012年04期
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9 刘法旺;丁刚毅;李善青;徐一华;;基于ICONDENSATION算法的人手跟踪与手势识别算法[J];北京理工大学学报;2007年12期
10 田卉;沈庭芝;赵三元;郝兵;;综合颜色和纹理特征的粒子滤波人脸跟踪算法[J];北京理工大学学报;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 Yang Taekyu;Kang Sukbum;;Tracking for Moving Object Using Invariant Moment and Particle Filter[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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4 张应博;秦钟;王法胜;;神经网络训练中的粒子滤波算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 ;Oriented Particle Filter for Visual Tracking[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 邱雪娜;刘士荣;刘斐;朱伟涛;杜方芳;;一种基于序贯检测机制的运动目标跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;Rao-Blackwellized Particle Filtering for Fault Detection and Diagnosis[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;Particle Filter Tracking in Low Frame Rate Video[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
10 周开军;余伶俐;;基于粒子滤波器的故障预测方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
7 汤义;智能交通系统中基于视频的行人检测与跟踪方法的研究[D];华南理工大学;2010年
8 刘美;WSN多目标跟踪节点任务分配及跟踪算法研究[D];华南理工大学;2010年
9 周茜;混沌理论及应用若干问题的研究[D];南开大学;2010年
10 邓晓波;杂波中的弱小目标检测与跟踪研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯卫娜;非线性系统参数和状态联合估计新算法研究[D];郑州大学;2010年
2 李东起;基于VxWorks的水下目标探测跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙柏虹;基于MEMS的捷联航姿系统初始对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 包玉刚;视频图像中的运动目标跟踪算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 韩冬梅;基于P2P的教学信息资源负载均衡调度算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 刘运杰;基于粒子滤波器的目标跟踪算法研究[D];大连理工大学;2010年
7 杨帆;基于前景/背景分割和特征包算法的目标跟踪[D];大连理工大学;2010年
8 徐涛;基于多传感器融合的水下机器人自主导航方法研究[D];中国海洋大学;2010年
9 黄鲁粤;基于惯性传感器与声纳的水下机器人定位与地图构建[D];中国海洋大学;2010年
10 刘文静;粒子滤波关键技术及其应用研究[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 涂世龙;郑辉;;同频不同速率数字调制混合信号的单通道盲分离[J];电路与系统学报;2010年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘凯;粒子滤波在单通道信号分离中的应用研究[D];中国科学技术大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张弦;基于改进粒子滤波算法的移动机器人定位[D];北京邮电大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 姚剑敏;孙俊喜;孙中森;宋建中;;基于粒子滤波的小波特征跟踪方法研究[J];计算机仿真;2006年01期
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4 赵清杰;陈云蛟;张立群;;基于粒子滤波的雅可比矩阵在线估计技术[J];北京理工大学学报;2008年05期
5 李璟璟;伊国兴;张迎春;;基于粒子滤波的捷联成像导引头视线角速率估计[J];弹箭与制导学报;2009年02期
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7 熊伟,何友,张晶炜;多传感器多目标粒子滤波算法[J];光电工程;2005年04期
8 陈养平;王来雄;黄士坦;;基于粒子滤波的神经网络学习算法[J];武汉大学学报(工学版);2006年06期
9 李良群;姬红兵;罗军辉;;杂波环境下被动多传感器机动目标跟踪新算法[J];电子与信息学报;2007年08期
10 于金霞;蔡自兴;段琢华;;基于粒子滤波的移动机器人定位关键技术研究综述[J];计算机应用研究;2007年11期
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2 汪金山;汪晓东;施晓钟;张长江;;基于Duffing混沌系统微弱信号检测的数值分析[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
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4 欧阳森;宋政湘;段成刚;陈德桂;王建华;;电能质量检测系统及其算法设计[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十一届学术年会论文集[C];2002年
5 林敏;赵军;毛谦敏;吕进;;基于小波变换与混沌系统的微弱周期信号检测方法[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
6 胡作进;王昌明;朱蕴濮;焦君圣;;水声信号的混沌检测[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
7 常宇亮;李永祯;王雪松;刘勇;;极化滤波器的适用条件和优选方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
8 吴昊;赵杭生;;基于三阶累积量的频谱感知技术研究[A];2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2009年
9 徐嗣鑫;丁维明;陈里德;;快时变系统的辨识[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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10 四川 曾学权;用高斯贝尔接收机试收中星9号卫星[N];电子报;2008年
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1 徐茂格;混沌通信中的粒子滤波技术研究[D];南京理工大学;2008年
2 田隽;基于粒子滤波的视频目标跟踪算法的研究[D];中国矿业大学;2010年
3 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
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7 杜炳硕;基于粒子滤波的汽车防撞雷达研究[D];南京理工大学;2004年
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9 刘涛;基于粒子滤波的目标跟踪算法研究[D];西南大学;2010年
10 胡闽;基于核密度估计与粒子滤波的运动检测与跟踪算法研究[D];苏州大学;2010年
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