无线电监测测向与定位技术研究

论文摘要

本文以无线电监测技术为背景,分别研究了基于软件无线电的无线电监测技术、基于MUSIC算法的测向技术以及基于TDOA的定位技术。本文以无线电监测的相关技术为主要研究方向,对其中的几个关键技术进行了深入的研究。这里的无线电监测主要包含三个层次,第一是对调制信号本身参数的监测与测量,这主要包括已调信号的相关参数测量,调制信号的解调,信号调制方式的自动识别等。第二是对无线电信号来波方向的测量,即是要对无线电信号能量在空间的分布进行监测,这就是所谓的空间谱估计技术。第三是对无线电信号发射源位置的监测,即是要得到信号源的具体位置,以便更好的把握该地区的无线电信号环境,尽快地排除干扰,恢复正常的通信业务。基于以上的论述,本文的主要的研究内容如下:1、基于软件无线电的无线电监测技术。这部分的工作目标是为公司的小型无线电监测系统开发相关算法,以增强该系统的数字化监测功能,充分利用系统已有的资源,为系统的升级奠定基础。研究了以下的关键技术:无线电信号的参数测量技术、正交解调技术、自动调制识别技术以及同步技术。给出了算法的流程以及相应的仿真结果。其中参数测量功能成功地实现于该系统上,而正交解调与自动调制识别部分则编制了仿真软件。2、基于MUSIC算法的无线电测向技术。在这方面主要研究了MUSIC算法在均匀线阵和均匀圆阵中的应用,并针对多径的信号环境,研究了MUSIC算法对相干和相关信号的处理。MUSIC算法需要预先知道来波的个数,因此研究了AIC准则和MDL准则对来波个数的估计。3、基于TDOA架构的无线电定位技术。主要研究了TDOA架构的定位算法,分析了其定位的基本原理,并对目前出现的几种算法进行了比较性的研究,给出了几种算法的仿真结果以及性能。仿真结果表明Chan法有比较优势,适合目前无线电监测站的布站要求。本文的主要创新之处为:1.在自动调制识别中,针对DSB信号的相位特性,提出一个新的特征参数,该参数能够很好地实现识别,在SNR=5dB时,正确识别率大于97%,并且该参数对载波相位不敏感。2.在解调部分,针对FSK信号的相位线性特性,提出用线性拟合的方法对FSK信号进行解调,仿真结果证明该算法切实可行。3.在TDOA定位部分,针对Chan法固有的模糊特性,提出一个目标函数,仿真结果证明该目标函数能较好的解决该算法的模糊问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 本课题的背景和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文的具体内容与章节安排
• 第二章 无线电信号参数监测与测量
• 2.1 软件无线电的总体框架
• 2.2 信号的正交变换（ORTHOGONAL TRANSFORM）
• 2.3.模拟调制信号的解调
• 2.3.1 调幅信号
• 2.3.2 PM信号的解调
• 2.3.3 FM信号的解调
• 2.3.4 DSB信号的解调
• 2.3.5 SSB信号的解调
• 2.4 模拟调制信号自动调制识别
• 2.4.1 识别算法
• 2.4.2 算法仿真
• 2.5 数字调制信号的解调
• 2.5.1 ASK信号的解调
• 2.5.2 FSK/MSK信号的解调
• 2.5.3 PSK信号的解调
• 2.5.4 QAM信号的解调
• 2.6 同步技术
• 2.6.1 载波同步
• 2.6.2 位同步技术
• 2.7 本章小结
• 第三章 MUSIC空间谱估计技术
• 3.1 基本信号模型
• 3.2 均匀线性阵列的CRLB
• 3.3 基于阵列的测向算法
• 3.3.1 Bartlett DOA估计
• 3.3.2 MUSIC算法
• 3.3.3 相关信号来波的处理
• 3.3.4 来波个数的估计
• 3.4 本章小结
• 第四章 TDOA无线电定位算法
• 4.1 TDOA定位原理
• 4.2 时间延迟估计
• 4.2.1 信号传播模型
• 4.2.2 TDE算法
• 4.3 双曲线方程组的解算
• 4.3.1 网格搜索法
• 4.3.2 广义逆矩阵法
• 4.3.3 Y.T Chan法
• 4.3.4 Friedlander法
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的科研成果