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《中国科学技术大学》 2007年
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基于阵列信号处理的短波跳频信号盲检测和参数盲估计

朱文贵  
【摘要】: 无线电通信是现代化战场上保障作战与指挥的重要手段。尤其在对运动目标指挥时,甚至是唯一的通信手段。但这种开放式的发射和接收电磁波的通信,特别是在短波通信领域,不仅易遭到天电、工业等自然干扰,而且还要遇到敌方人为的跟踪、阻塞干扰以及多径等各种干扰。因此改善短波通信性能,提高其抗干扰能力,就成了短波无线电通信技术不断创新和发展的重要课题,跳频(FH)通信技术也随之应运而生。由于FH通信具有抗干扰能力强、低截获率、保密和易于组网等一系列独特的优点,因此它在军事通信领域得到了广泛的应用,已成为电子对抗环境下提高通信抗干扰能力一个有效的措施。 为了满足电子战争中通信侦察和对抗的需要,FH信号的检测和参数估计也随之成为国内外研究的热点,它是实现对敌方FH信号进行干扰、监听、欺骗的基础。因此,研究短波FH信号的盲检测和参数盲估计对军事通信对抗具有重要意义,但在技术上也很富有挑战性。这主要因为:1、短波频段电磁环境十分复杂,密集的定频信号、噪声信号、外界干扰信号以及各种突发信号相互交织在一起,使得FH信号的检测变得十分艰难;2、FH信号的载频按照伪随机方式发生跳变,使得FH信号的检测和参数估计比一般的定频信号要困难得多;3、如果FH信号对应的基带信号是以单边带(SSB)方式调制的语音信号,由于人的发音时断时续,导致接收机收到的能量时有时无,进一步增加了分析难度等等。 为此,本文集中研究基于阵列信号处理的短波跳频信号盲检测和参数盲估计问题,即:在缺少足够的先验信息的条件下,充分挖掘信号的时域、频域和空域特性,并结合短波FH信号的特点,完成了短波FH信号的检测、分离并估计出其各自的参数集,包括驻留时间(dwell-time)、跳速(hop-rate)、跳时(跳变时刻,hop-time)、到达方向(DOA)、频率集(frequency-set)和跳频带宽(hop-bandwidth)。 本文的主要研究工作和贡献如下: ●提出了一种基于窄带处理的FH信号盲检测和参数盲估计的实现方法,即首先求出多路信号之间的互相关,进而得到互功率谱密度矩阵(CSDM),然后通过对CSDM进行对折处理来抑制噪声、定频信号及其他干扰的影响,并将所有属于FH信号的hop(每一跳的驻留时间在时频图上持续的线段)从CSDM中筛选出来,最后用阵列信号处理中的到达方向估计(DOA)理论在频域中估计出各个hop的方向参数,利用方位信息完成FH信号分离并得到FH信号的数目及其各自的参数集; ●提出了一种确定FH信号检测门限的策略,该策略不仅使得检测门限能够通过理论计算得到,而且还显著地抑制了非跳频信号的干扰,从而能有效地检测出FH信号; ●提出了一种基于宽带处理的短波FH信号盲检测和参数盲估计的实现方法,即首先利用宽带空间谱测向技术得到接收信号的DOA,然后采用宽带波束形成技术对特定方向进行空间滤波,实现多个信号的分离,最后分别提出了两种FH信号的盲检测和参数盲估计方法,第一种方法适用于空间某个特定方向上存在着几个(含一个)驻留时间不同的恒跳速FH信号和其他干扰信号的混合信号,第二种方法适用于空间某个特定方向上仅含一个可变跳速的FH信号和噪声的混合信号; ●将空间插值的概念和宽带波束形成技术结合起来,提出了一种基于频域处理的宽带恒定束宽的波束形成方法。使得天线阵元个数以及射频单元、A/D等相应模块可以大大减少,也随之减少了较多阵元时天线之间的互耦,提高了空间滤波的效果; ●研究并实现了一个集宽带搜索、宽带测向、跳频搜索、窄带测向、窄带分析等功能于一体的短波阵列信号侦察系统。该系统已经应用到某军事侦察装备中,实际运行中展示了它的优良性能,与传统接收机相比,大大改善了整体性能,具有一定的工程参考价值。 本文提出的技术路线和实现方法,不仅具有一定的理论意义,而且在短波通信对抗中也具有重大的应用价值,其中的部分算法已应用于某短波通信侦察系统中,取得了较好的效果。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN925;TN914.41

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【引证文献】
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1 王粒宾;崔琛;;跳频信号参数盲估计技术综述[J];通信对抗;2012年01期
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3 梁先明;;通信信号分析工程应用关键技术[J];电讯技术;2010年08期
4 陈利虎;张尔扬;;基于数字信道化和空时频分析的多网台跳频信号DOA估计[J];通信学报;2009年10期
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1 欧阳鑫信;跳频信号时差估计与直接定位方法研究[D];电子科技大学;2017年
2 贾可新;通信侦察中的信号分选算法研究[D];电子科技大学;2011年
3 崔伟亮;衰落信道下非合作接收中调制识别技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
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1 彭晓;跳频通信非合作接收技术研究[D];西安电子科技大学;2017年
2 陈鑫;基于均匀圆阵的近场源参数估计解模糊算法研究[D];国防科学技术大学;2016年
3 张春磊;基于压缩采样值的跳频信号检测和参数估计[D];解放军信息工程大学;2014年
4 吴厚明;衰落信道下CPM信号调制参数估计[D];解放军信息工程大学;2012年
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【参考文献】
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【共引文献】
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1 薄连坤;熊瑾煜;罗来源;;应用稀疏表示的宽带相干超分辨方位估计方法[J];声学学报;2015年06期
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7 黄聪;孙大军;张殿伦;滕婷婷;;强相干干扰下基于二阶锥规划的圆弧阵宽带二维成像[J];电子与信息学报;2014年11期
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9 蔡卫菊;陈英芝;;基于组合时频分布的跳频信号分析[J];实验科学与技术;2014年04期
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【同被引文献】
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2 杨卫锋;曾芳玲;;基于区间全局优化的非线性最小二乘估计[J];通信技术;2010年06期
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7 陈利虎;张尔扬;;基于数字信道化和空时频分析的多网台跳频信号DOA估计[J];通信学报;2009年10期
8 陆满君;詹毅;司锡才;杨小牛;;通信辐射源瞬态特征提取和个体识别方法[J];西安电子科技大学学报;2009年04期
9 郭建涛;王宏远;;基于粒子群算法的跳频信号参数盲估计[J];微电子学与计算机;2009年07期
10 谷云高;石彦君;王文谦;;一种基于ChirpZ变换的频谱细化实现方案与仿真[J];电讯技术;2009年05期
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2 覃岭;无线电侦测中的阵列处理算法研究[D];电子科技大学;2010年
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5 景小荣;多天线通信系统中的信号检测与信道估计技术研究[D];电子科技大学;2009年
6 陈利虎;跳频信号的侦察技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
7 陆明泉;多信号的调制识别技术研究[D];电子科技大学;2008年
8 杨琳;数字通信信号调制方式自动识别技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
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10 郑文秀;数字通信信号的参数估计与干扰技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
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1 马丽芬;欠定盲源分离及其在跳频信号分选中的应用研究[D];西安电子科技大学;2014年
2 刘娟娟;基于稀疏分解的时频近场复杂源定位方法研究[D];吉林大学;2013年
3 沈常林;基于压缩感知的跳频信号参数盲估计[D];西安电子科技大学;2013年
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5 李剑强;多载波信号自动调制识别与参数估计[D];解放军信息工程大学;2011年
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7 张迎辉;超分辨波达方向估计关键技术研究[D];重庆大学;2010年
8 付涛;连续相位调制单载波频域均衡关键技术研究[D];浙江大学;2010年
9 杨丽丽;冲击噪声背景下的DOA估计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 于丹;跳频信号参数盲估计算法研究[D];大连理工大学;2009年
【二级引证文献】
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1 张东伟;郭英;齐子森;韩立峰;;多跳频信号2D-DOA与极化参数的联合估计[J];华中科技大学学报(自然科学版);2015年09期
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3 张东伟;郭英;齐子森;张坤峰;张波;侯文林;;采用空间极化时频分布的跳频信号多参数联合估计算法[J];西安交通大学学报;2015年08期
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8 杨建波;王永明;刘鹏;李长龙;;基于空间谱图的跳频脉冲方向估计[J];无线电工程;2010年05期
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1 刘沛;多累积量联合的调制方式识别方法[D];西安电子科技大学;2014年
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1 敖世亮;基于蓝牙协议的流量分析与安全研究[D];陕西师范大学;2018年
2 陈雷;基于MWC的模拟信息转换技术研究[D];北京邮电大学;2017年
3 彭华甫;连续相位调制信号识别与参数估计[D];解放军信息工程大学;2013年
【二级参考文献】
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2 吴凡;姚富强;李玉生;;跳频网台信号分选技术研究[J];通信对抗;2005年01期
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5 隋丹;葛临东;;一种周期图与总体最小二乘结合的差分跳频信号频率估计方法[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年
6 陈立军;张海勇;韩东;;VMD及其在水声跳频信号处理中的应用[A];中国声学学会水声学分会2015年学术会议论文集[C];2015年
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