短波宽带信号监测系统关键技术研究

论文摘要

短波通信在军用和民用通信中一直占据着非常重要的地位,随着微电子学的发展、通信技术的改进和新体制的应用,短波信号监测遇到了很多新的问题。针对这些问题,本文以实际短波信道为背景,深入研究了宽带信号监测条件下的信号预处理及搜索、突发信号检测、跳频信号检测及提取等问题,并在一个通用信号处理平台上实现了相关算法,构建了短波宽带信号监测系统。论文的主要内容如下:1、研究了短波信道环境下的预处理技术及信号搜索算法。通过对短波信道特点及数学形态学理论的分析,给出了短波时频图的二值化预处理方法。针对短波信号检测中存在的实际问题,总结了常用的预处理方法,并针对短波信道的特点提出了一种基于形态学预处理的信号搜索算法。经实际测试表明,该算法效果较好,有利于提高弱信号的检测率。2、讨论了突发信号检测的相关技术。针对突发信号与常在信号在持续时间上的差异,使用形态学骨架化算法获得信号的时间占用度,筛选突发信号的频率范围。针对突发信号的检测问题,分析了Goertzel算法的优势,并结合Power-Law检测器实现了突发信号的快速检测。对传统的双滑动窗口法进行了改进,降低了估测突发信号起止时刻的难度。最后,提出了一个行之有效的短波突发信号处理系统实现方案。3、分析了跳频信号盲检测及提取的相关问题。讨论了跳频通信系统的工作原理及主要参数,总结对比了常见的时频分析方法,并结合各方法的优缺点和后期处理的实际需要选择了适用于短波跳频信号盲检测的时频分析方法。在分析跳频信号时频图特征的基础上,提出了一种利用形态学匹配实现跳频信号盲检测及提取的方法。通过仿真实验证明,该算法能较好的检测和提取目标频段内的跳频信号,并能对混杂的不同跳频信号进行分离,性能较好。4、在研究成果的基础上,基于数字化接收机构建了短波宽带信号监测系统,实现了常规信号搜索、突发信号检测与捕获和跳频检测与提取等基本功能。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和研究意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 信号预处理及搜索方面研究现状
• 1.2.2 突发信号检测研究现状
• 1.2.3 跳频信号处理方面研究现状
• 1.2.4 国内外相关设备发展情况
• 1.3 研究内容和论文结构
• 第二章 短波信号预处理及搜索技术
• 2.1 短波信道特点及预处理技术
• 2.1.1 短波信道特点
• 2.1.2 预处理技术研究
• 2.2 数学形态学理论
• 2.2.1 一维灰度形态学
• 2.2.2 二维灰度形态学
• 2.2.3 二维二值形态学
• 2.3 短波信号时频图的二值化预处理
• 2.4 基于一维灰度形态学预处理的信号搜索算法
• 2.4.1 短波信号搜索中的问题
• 2.4.2 基于形态学预处理的短波搜索算法
• 2.4.3 算法验证
• 2.5 本章小结
• 第三章 短波突发信号检测
• 3.1 突发信号频率范围的确定
• 3.1.1 形态学骨架化算法
• 3.1.2 运用骨架化算法筛选突发信号的频率范围
• 3.2 突发信号的检测
• 3.2.1 Power-Law 检测器
• 3.2.2 Goertzel 算法在Power-Law 检测器中的应用
• 3.3 突发信号起止时刻检测
• 3.3.1 信号模型
• 3.3.2 改进的双滑动窗口法
• 3.3.3 算法性能分析与对比
• 3.4 短波突发信号处理子系统
• 3.5 本章小结
• 第四章 短波跳频信号处理
• 4.1 跳频通信系统
• 4.1.1 跳频通信系统的工作原理及数学模型
• 4.1.2 跳频通信系统的主要参数
• 4.2 跳频信号的时频分析方法
• 4.2.1 线性时频分析方法
• 4.2.2 非线性时频分析方法
• 4.3 基于形态学处理的跳频盲检测方法
• 4.3.1 HMT 和IHMT
• 4.3.2 基于形态学处理的跳频盲检测和提取
• 4.3.3 仿真实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统实现及性能分析
• 5.1 系统实现
• 5.2 性能测试
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 一、 论文主要工作及创新
• 二、 工作展望
• 参考文献
• 致谢