基于压缩感知的低截获概率雷达信号检测分析

摘要

随着侦察和反侦察技术的发展，对雷达的性能要求已经不仅仅局限于发现目标，而是要求雷达在完成发现目标的同时保证不被侦察接收机截获信号。低截获雷达（Low Probability of Intercept，LPI）即是为了完成上述功能而生。而随着所低截获波形的带宽不断增大，目前以奈奎斯特采样定理为基础的处理算法越来越难实现对截获信号的数据采集。针对这一难题，提出了运用压缩感知理论对截获信号进行测量重构后，对信号检测分析的方法。
　　本文首先分别分析了常用三个典型的低截获信号，多相码中的p4码、跳频编码信号及步进调频脉冲信号的相关性能及模糊性能。并针对这些信号，采用脉间调频，脉内调相的准则，提出了新型的复合调制信号，跳频编码信号与p4码的复合调制信号、步进调频脉冲串信号与p4码的复合调制信号，并对其进行模糊分析，发现复合调制信号在具有大的时宽带宽积特性的同时，也改善了原有单一信号的不足，模糊函数更接近于“图钉型”模糊图，速度与距离分辨力都得到了一定的提高，并且复合调制信号的形式更复杂，带宽得到了相应的扩大，使得侦察机难以识别与干扰。其次，对侦察接收机截获到的信号检测分析。针对目前大时宽带宽积的信号发展方向，现有常规电子侦察机难以检测的问题，提出基于压缩感知原理对信号检测分析方法，可在较低的采样率下，完成对信号的数据采集，实现信号的重构和分析。本文对典型的低截获波形及复合调制波形信号进行采样和重构，对重构后的信号利用乔-威廉姆斯分布（Chio-Williams Distribution，CWD）进行时频分析。最后，针对噪声对于信号的重构影响很大，进而会影响到重构后信号的时频分析的问题，提出一种无需重构信号，直接对采样后的信号进行处理的时频分析方法，这种方法有效的降低了噪声对信号检测分析的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外发展动态

1．2．1 低截获波形设计的发展及现状

1．2．2 低截获雷达信号检测与分析技术研究现状

1．3 论文主要研究内容及章节安排

2 低截获概率雷达波形分析

2．1 引言

2．2 低截获概率雷达概述

2．2．1 低截获因子

2．2．2 各参数对低截获性能的影响

2．3 典型的低截获雷达信号

2．3．1 步进调频脉冲信号

2．3．2 跳频编码信号

2．3．3 多相编码(p4码)

2．4 复合调制信号波形

2．4．1 步进频率信号与p4码复合调制信号

2．4．2 跳频编码与p4码的复合调制信号

2．5 本章小结

3 压缩感知的基本原理

3．1 引言

3．2 压缩感知的基本理论

3．2．1 信号的稀疏表示

3．2．2 测量矩阵

3．3 信号重构算法分类及特点

3．3．1 贪婪算法

3．3．2 凸优化算法

3．3．3 仿真实验

3．4 压缩感知理论在宽带数字侦察接收机中的应用

3．5 本章小结

4 基于压缩感知的低截获信号检测分析

4．1 引言

4．2 Choi-Williams时频分析

4．2．1 Chio-Williams分布理论

4．2．2 基于Choi-Williams的截获性能分析

4．3 基于稀疏重构时频分析方法

4．3．1 基于稀疏重构时频分析的原理

4．3．2 仿真实验

4．4 本章小结

5 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间参与的科研项目