非合作水声直扩信号检测方法研究

摘要

随着水声通信对抗技术地发展，具有良好隐蔽性和低截获概率特性的直接序列扩频通信体制在水声通信中的应用越来越广泛。为了实现对非合作水声直接序列扩频信号的侦查和有效干扰等目标，准确检测到低信噪比的水声直扩信号就成为了水声通信对抗的前提和重中之重。
　　本文主要针对非合作的(即没有先验知识)水声直扩信号，研究了低信噪比条件下的多种检测方法。主要研究了功率谱检测、倒谱检测和自相关检测三种对直扩信号的盲检测算法，进行了一定的理论推导和仿真。其中，功率谱检测以周期图法为基础，研究了对周期图法改进的Bartlett法和Welch法，接着研究了与周期图法对应的间接法及其改进方法B&T法。另外，介绍了现代功率谱估计的参数模型法。倒谱检测和自相关检测以传统倒谱法和自相关法为基础，针对倒谱法和自相关法检测单根谱线易受干扰的缺点，提出了通过信号分段加窗函数和求和平均，然后检测一定区域的谱线的改进方法，提高了算法的检测效果和信噪比容限。根据三类方法检测结果的区别，分别提出了相适应的检测判定方法，在一定程度上降低了盲检测的虚警概率。
　　进行了多种仿真实验，对比分析了多种检测方法在不同信噪比、不同检测参数条件下的仿真检测结果：增大采集信号窗长，能够显著提高改进倒谱法和改进自相关法的检测概率，降低Welch法的虚警概率；增大直扩信号码片长度，虚警概率变化不大，多种方法的检测概率有所提升，改进自相关法提升幅度较大；增大 M序列长度，能在一定程度上提高检测概率，能够有效地降低虚警概率方差。此外，分析验证了海试直扩信号和低信噪比条件下实测信号的检测结果。
　　最后，利用LabVIEW语言开发了水声直扩信号采集和检测的实时处理软件系统，整合了多种检测判定方法，改进了数据采集模式，提高了水声直扩信号的盲检测效率。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2直扩信号检测研究现状

1.3本文主要研究工作和内容安排

第2章 水声直扩信号检测方法

2.1 引言

2.2 功率谱检测

2.2.1 功率谱检测介绍

2.2.2 功率谱检测方法

2.2.3 功率谱法判定检测

2.3 倒谱检测

2.3.1 倒谱检测介绍

2.3.2 倒谱检测方法

2.3.3 倒谱法判定检测

2.4 自相关检测

2.4.1 自相关检测介绍

2.4.2 自相关检测方法

2.4.3 自相关法判定检测

2.5 本章小结

第3章 检测方法仿真及海试数据处理

3.1 数值仿真实验

3.1.1不同信噪比下检测结果

3.1.2不同信号采集窗长度下检测结果

3.1.3不同码片长度下检测结果

3.1.4不同M序列长度下检测结果

3.1.5不同信噪比下Pd与Pf关系曲线

3.2 海试数据处理

3.2.1 海试直扩信号分析

3.2.2 功率谱法检测

3.2.3 倒谱法检测

3.2.4 自相关法检测

3.2.5 低信噪比下海试数据仿真处理

3.3 本章小结

第4章 直扩检测系统开发及水池验证

4.1 LabVIEW介绍

4.2.1 总体设计

4.2.2 数据采集模块

4.2.3 信号处理模块

4.3 水池实验验证

4.3.1 实验环境和设备

4.3.2 实验结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢