雷达信号脉内分析与处理理论及算法研究

【摘要】： 在电子战中,对敌方雷达的侦察和干扰是非常重要的课题,而这些都离不开对截获雷达信号的分析。在雷达信号分析中,雷达信号脉内分析算法具有非常重要的地位。通过脉内分析,可以了解敌方雷达的效能,可以给作战部队提供支援,提供作战和干扰的手段。本文在前人工作的基础上,对雷达脉内分析的若干关键问题进行了研究。本文的主要创造性成果有: (1)提出了修正Rife(MRife)算法。通过对信号进行频移,使新信号的频率位于两个相邻量化频率点的中心区域,然后再利用Rife算法进行频率估计。仿真结果表明本算法性能不随被估计信号的频率分布而产生波动,整体性能优于牛顿迭代法(一次迭代),接近二次迭代,在低信噪比条件下不存在发散问题,性能比牛顿迭代稳定。 (2)以Rife估计为初始值的牛顿迭代存在收敛性问题。针对此问题,本文提出以修正Rife算法为初始值进行牛顿迭代,频率估计值的方差在整个频段都接近克拉美—罗限(Cramer–Rao Lower Bound,CRLB),具有稳定的性能。 (3)研究了应用于全相位频谱分析时的正弦波频率估计算法。首先分析了全相位频谱的结构,给出全相位频域插值公式;然后通过频移得到修正频域插值公式。与现有的全相位频率校正算法比较,频域插值算法具有更高的估计精度,在中低信噪比时表现出更佳的性能。 (4)提出了基于相关接收机的码速率估计算法和多尺度Haar小波变换码速率估计算法。相关接收机法利用相位编码信号码序列的游程分布特性,对相关接收机输出的拐点位置进行统计平均得到码速度估计值。Haar小波变换法以信号带宽作为参考选取三个小波尺度,利用Haar小波的边缘检测特性进行多尺度码元相位跳变点检测,最后对检测的结果作DFT估计频率得到MPSK信号的码速率估计。这两种方法不需要接收信号的先验知识,是真正意义上的盲估计。 (5)提出了一种相位编码信号的载频盲估计算法。在没有先验知识的情况下,首先估计接收信号的载频和码速率,然后把信号下变频到基带。利用基带相位编码信号的相位函数是分段线性函数且每一段直线的斜率均正比于频偏的性质,对相位函数进行处理,最后运用最小二乘拟合法得到直线的斜率从而得到频偏估计。仿真表明本算法在没有先验知识的情况下可以对MPSK信号载频进行精确估计。 (6)提出了基于最大似然检验的多相码信号调制方式识别算法和多相码信号识别与参数估计综合算法。基于最大似然检验的调制方式识别算法首先估计接收信号的载频和码元宽度,接着构造本地参考信号和相关接收机,最后运用最大似然准则对相关接收机的输出进行判决,选择最大输出所对应的参考信号作为接收信号的调制方式。调制方式识别与参数估计综合算法把本地参考信号与接收信号共轭相乘,利用当本地参考信号与接收信号的调制方式一致时共轭相乘的结果是正弦波的性质进行调制方式识别,最后估计该正弦波的频率作为载频估计。