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雷达信号调制识别相关技术研究

胡国兵  
【摘要】:雷达信号的调制,从脉间角度来看,脉冲重复间隔(PRI,Pulse Repetition Interval)、脉宽及载波频率可能存在调制;从脉内角度来看,存在脉内有意调制与无意调制。脉间、脉内两类调制方式信息的获取,对于推定雷达的功能,实现辐射源识别具有重要意义。为此,本文针对脉间、脉内两大类调制方式识别过程中的一些关键技术与环节,如特征提取、参数估计、识别算法、性能评估等进行了研究,以期为后续其它信号处理环节提供信息支持。本文的主要创新性成果如下: (1)分别提出了基于倒序相关累加、Haar小波变换的两种信号到达时间(TOA,Time of Arrival)估计算法。倒序相关累加法,根据基带信号经倒序相关累加后的模值,在信号到达时刻出现拐点并达到最大输出信噪比这一特性,检测出拐点位置作为到达时间精估计;Haar小波变换法,则在一定尺度下对基带信号作Haar小波变换,检测出小波变换模值的峰点位置,作为到达时间精估计。此外,为了评估算法的性能,文中推导了在信号频率、初相、幅度未知条件下,离散矩形包络复正弦信号到达时间估计的克拉美罗限(CRLB, Cramer-Rao Lower Bound)。 (2)提出了两种基于最大似然准则的特定辐射源识别算法。两种算法都先将接收信号进行滤波处理,后将滤波后的具有带限高斯白噪声背景的信号变换到基带,然后分别通过卡亨南-洛维级数展开、信号抽取方法,提取主分量、独立分量,构造似然比检验,得到等效的检验统计量及判决门限,完成特定辐射源识别。 (3)提出了一种复杂体制PRI调制方式识别算法。在分析PRI序列时域及频域特性的基础上,定义了零交叉密度、谐波幅度比、PRI序列差分极性三个分类特征,在一定噪声脉冲、存在测量噪声及小样本条件下,可实现复杂体制PRI调制识别。 (4)提出了一种基于切比雪夫不等式法的信号盲处理结果可靠性检验算法。针对常规信号与线性调频信号,根据调制方式识别结果,进行参数估计,并构造参考信号,后与接收信号进行相关累加,利用相关累加模值在不同假设下概率分布的数字特征差异,基于切比雪夫不等式对信号盲处理结果的可靠性进行检验。 (5)提出了一种基于纽曼-皮尔逊(NP,Neyman– Pearson)准则的信号盲处理结果可靠性检验算法。此方法适用于常规信号及线性调频信号。根据调制方式识别结果,进行参数估计,并构造参考信号,后与接收信号进行相关累加,通过分析相关累加模值在不同假设下概率分布的参数差异,利用NP准则构建检验统计量及门限,对信号盲处结果的可靠性进行检验。 (6)提出了一种基于相关累加模值曲线线性回归特征分析的信号盲处理结果可靠性检验方法。根据调制方式识别结果,进行参数估计,并构造参考信号,与接收信号进行相关累加,通过分析不同假设下相关累加模值曲线线性回归特性的差异,将可靠性检验转化为对相关累加模值曲线线性回归失拟的统计检验问题。此方法适用于二相编码信号、常规信号、线性调频信号盲处理结果的可靠性检验。


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