高频电磁环境下随机跳频信号选频方法的研究

论文摘要

高频超视距雷达的工作频段是无线电频谱中十分拥挤的一部分,为了既满足雷达对带宽的要求,又使雷达在频域内避开干扰,保证可靠的工作性能,必须在信号设计上摆脱连续谱的限制,采用断续谱信号。断续谱信号在频域的灵活分布使复杂电磁环境下雷达信号的自适应选频成为随机跳频信号应用的一个重要问题。本课题研究内容包括三方面:一是对频谱状态预测方法进行了研究。首先介绍了高频电磁环境情况,分析了二元一阶马尔可夫链预测和单指数平滑法预测的基本原理,提出了四到二状态预测方法,给出了门限偏差对预测效果的影响。同时将单指数平滑法与四到二状态预测相结合,进一步提高了预测的可靠率。二是断续谱信号处理的研究。详细介绍了IRLS算法实现目标距离-速度二维信息的提取过程,探讨了这种算法实现距离维旁瓣抑制的原理,并通过大量的实验,验证了算法的有效性。研究了当失配滤波器阶数增加时对旁瓣抑制效果的影响,以及当在一个扫频周期内增加脉冲个数对旁瓣抑制效果的影响。为后续选频效果的检验评估奠定了一定的基础。三是选频方法的研究及系统仿真验证。提出了基于随机跳频信号的寂静信道最多和最大距离旁瓣最小两种选频准则,应用在限定性条件下的遗传算法对寂静频率进行频率编码优化,得到不同的编码组合,理论分析了两种选频准则对系统探测性能的影响。探讨了基于随机跳频信号的带通滤波器设计方法,分析了带通滤波器,单频干扰对信号处理效果的影响,并从统计意义上通过实际电磁环境仿真验证了选频理论的正确性。同时提出了对带通滤波后的数据进行相位补偿的方法,有效抑制了信号旁瓣电平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外对高频地波超视距雷达抗干扰研究现状
• 1.2.1 国外的高频超视距雷达频域抗干扰研究情况
• 1.2.2 我国高频超视距雷达频域抗干扰研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 实时预测频谱状态方法的研究
• 2.1 高频电磁环境分析
• 2.2 已有频率状态预测方法
• 2.2.1 背景噪声基底的估计
• 2.2.2 马尔可夫链预测原理
• 2.2.3 单指数平滑法原理
• 2.3 四到二状态预测方法
• 2.3.1 四到二状态预测原理
• 2.3.2 门限偏差对预测效果的影响
• 2.3.3 单指数平滑预测后再四到二状态预测
• 2.3.4 三种预测方法可靠性比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 失配滤波方法处理断续谱高频雷达信号
• 3.1 速度和距离的处理
• 3.1.1 速度处理
• 3.1.2 距离处理
• 3.2 采用失配滤波技术对断续谱信号的处理
• 3.2.1 迭代加权最小二乘法
• 3.2.2 随机跳频信号的自相关函数
• 3.2.3 信号矩阵的构成
• 3.2.4 利用失配方法对断续谱信号的处理结果
• 3.2.5 滤波器长度改变时对处理结果的影响
• 3.2.6 信号脉冲个数变化对处理结果的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 选频方法的研究与系统仿真
• 4.1 频率组合的遗传算法编码与优化
• 4.1.1 遗传算法简介
• 4.1.2 频率编码的遗传算法实现
• 4.1.3 限定性条件下遗传算法进化曲线
• 4.2 基于随机跳频信号的选频准则
• 4.2.1 寂静信道最多准则
• 4.2.2 最大距离旁瓣最小准则
• 4.2.3 两种选频准则编码优化后旁瓣比较
• 4.2.4 两种选频准则寂静信道的平均功率比较
• 4.3 选频效果的仿真检验
• 4.3.1 带通滤波器的设计
• 4.3.2 白噪声环境下的仿真结果
• 4.3.3 白噪声环境下通过带通后的仿真结果
• 4.3.4 某个脉冲频率受到干扰时的仿真结果
• 4.3.5 某个脉冲频率避开干扰时的仿真结果
• 4.3.6 对回波数据进行相位补偿后的仿真结果
• 4.4 高频电磁环境仿真验证
• 4.4.1 两种选频方法对处理结果的影响
• 4.4.2 相位补偿后得到的距离旁瓣电平变化
• 4.5 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢