复合调制雷达信号识别和处理方法的研究

论文摘要

本文重点研究了基于相位展开算法的雷达信号的调制方式识别和参数估计问题。首先,对常见的雷达信号(常规信号,线性调频信号,双线性调频信号,多线性调频信号,二相编码信号,四相编码信号,频移键控信号,正弦调频连续波信号)的相位进行了研究,提出了一种次优的相位展开算法。通过讨论噪声对相位展开的影响,指出当相邻样本的相位差为π,也就是当每个周期内只有2个样本时相位展开具有最佳的性能。由于无法保证在每个周期只采样两个样本的情况下进行相位展开,为此本文提出一种次优算法:首先估计接收信号的中心频率和带宽,然后通过变频把信号频率移到采样频率的二分之一附近再展开相位。这种方法可以在较低信噪比条件下得到信号的瞬时相位。其次,本文对雷达信号的调制方式识别进行了研究,并给出了一个完整的识别方案。根据上述提出的相位展开的改进算法得到雷达信号的时频曲线(对瞬时相位进行N阶差分),通过对时频曲线的特征分析,将信号分成两半并由最小二乘法原理分别对两段时频曲线进行曲线拟合,最后根据相对拟合偏差、调频系数(拟合后的一次项系数)、峰值检测、幅度比较等方法将检测到的信号一一识别。此算法在SNR大于等于3dB的情况下有较高的识别率。最后,对识别出来的多线性调频信号、二相频移键控信号进行参数估计。在对多线性调频信号参数估计时,通过时频曲线估计出信号的频率跳变点,并根据跳变点对信号进行分段处理;在对二相频移键控信号(2FSK)参数估计时,给出了一种跳变点位置的精确估计算法,并对2FSK信号的码元宽度,载频进行了相关的估计。通过大量的仿真实验,本文中研究的雷达信号相位展开的改进算法,调制方式的识别算法以及两种参数估计算法是可行的、有效的、而且具有良好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 背景知识
• 2.1 信号处理的一般概念
• 2.1.1 实信号的复数表示
• 2.1.2 克拉美－罗不等式
• 2.2 正弦波信号的频率估计
• 2.2.1 正弦波信号参数估计的克拉美－罗限
• 2.2.2 Rife 算法
• 2.2.3 修正Rife 算法
• 2.3 相关法解线性调频信号算法
• 2.4 曲线拟合
• 第三章 基于相位展开法的瞬时频率
• 3.1 信号的模型
• 3.1.1 信号模型1（NS，LFM，PSK 等信号）
• 3.1.2 信号模型2（2FSK 信号）
• 3.1.3 信号模型3（SINCW 信号）
• 3.2 常见的时频分析法
• 3.2.1 短时傅立叶变换（STFT）
• 3.2.1.1 STFT 的定义和特征
• 3.2.1.2 窗函数γ（t ） 的选择
• 3.2.1.3 频谱图
• 3.2.2 Wigner-Ville 分布（WVD）
• 3.2.2.1 Wigner-Ville 分布的定义
• 3.2.2.2 Wigner-Ville 分布的时频聚集性
• 3.3 相位展开算法
• 3.3.1 雷达信号分析
• 3.3.2 噪声中的相位展开算法
• 3.4 基于相位展开算法的信号的时频曲线
• 3.4.1 对相位一阶差分的研究
• 3.4.2 对相位N 阶差分的研究及信号的时频曲线
• 3.5 小结
• 第四章 基于时频曲线的信号调制方式识别
• 4.1 信号的曲线拟合
• 4.2 信号的识别
• 4.2.1 常规信号、线性调频信号、双线性调频信号的识别
• 4.2.2 多线性调频信号的识别（以2LFM 为例）
• 4.2.3 BPSK、QPSK 信号的识别
• 4.2.4 2FSK、SINCW 信号的识别
• 4.3 信号的识别流程及仿真结果分析
• 4.3.1 信号的识别流程
• 4.3.2 仿真结果及分析
• 第五章 信号的参数估计算法
• 5.1 多线性调频信号的参数估计
• 5.1.1 2LFM 信号跳变点的估计
• 5.1.2 2LFM 信号每段起始频率及调频系数的估计
• 5.2 二相频移键控信号（2FSK）的参数估计
• 5.2.1 2FSK 信号的两个载频的估计
• 5.2.2 信号各突变点的精确估计
• 5.2.3 码元宽度的估计及对信号的解调
• 5.2.3.1 码元宽度的估计
• 5.2.3.2 信号的解码
• 5.2.4 仿真实验
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文