低截获概率信号检测与参数估计

摘要

低截获概率信号作为低截获概率（LowProbability of Intercept,LPI）雷达产生的信号，其低功率、频率捷变以及大时宽-带宽积等特点，使得低截获概率雷达信号具有优良的抗干扰与抗截获性能，这给截获接收机提出了更高的要求。本文针对三种典型低截获概率雷达信号，包括跳频信号、线性调频（Linear Frequency Modulated,LFM）信号和非线性调频（Nolinear Frequency Modulated,NLFM）信号，进行信号检测与参数估计的分析研究。 对于跳频信号的检测与参数估计问题，主要利用跳频信号在短时间内可以看做单频信号即1-稀疏信号的特征，采用压缩感知的方法对其进行检测与参数估计，有效降低了信号处理数据量，并提出了基于概率滑窗的方法对压缩采样后的跳频信号进行处理，能够有效抑制高斯白噪声的影响，使得在低信噪比依然能够准确估计出信号参数。 对于线性调频信号，主要利用LFM信号在分数阶域的聚集特性，而且分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FRFT）为线性变换，具有可加性，因此采用分数阶傅里叶变换对多分量LFM信号进行检测与参数估计，并提出了基于峰度值的LFM信号分量分离方法，可以有效降低强LFM信号分量对弱信号分量造成的遮掩影响，提高多分量LFM信号参数估计准确度。 对于NLFM信号，由于其Wigner-Ville分布（Wigner-Ville Distribution,WVD）存在交叉项，影响比较大，对比了几种不同的改进时频分布的效果，并引入了短时分数阶傅里叶变换用于分析NLFM信号，详细描述了优化原理，验证了其对于多分量NLFM信号时频分析的效果，最后利用短时分数阶傅里叶变换对单分量NLFM信号的瞬时频率进行估计。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文章节安排

第二章 低截获概率雷达信号

2.1 低截获概率技术

2.1.1 截获因子

2.1.2 提高低截获性能的方法

2.2 典型低截获概率雷达信号模型

2.2.1 跳频信号

2.2.2 线性调频信号

2.2.3 非线性调频信号

2.2.4 复合调制信号

2.3 本章小结

第三章 跳频信号检测与参数估计

3.1 压缩感知

3.1.1 基本理论

3.1.2 信号的稀疏表示

3.1.3 压缩测量

3.1.4信号重构

3.2 跳频通信原理

3.2.1 跳频通信系统的组成

3.2.2 跳频图案分析

3.3 常用跳频信号检测方法

3.3.1基于自相关的跳频检测方法

3.3.2 基于功率谱估计的跳频信号检测

3.3.3 跳频信号的时频分析方法

3.4 基于压缩感知的跳频分析方法

3.4.1 跳频信号的压缩采样

3.4.2 基于压缩感知的跳频信号检测

3.4.3 基于压缩感知的跳频信号参数估计

3.5 仿真实验与性能分析

3.6 本章小结

第四章 LFM信号检测与参数估计

4.1 时频分析

4.1.1 基本理论

4.1.2 信号不确定性原理

4.1.3 基于Radon-Ambiguity变换的LFM信号检测

4.1.4 基于Wiger-Hough变换的LFM信号检测与参数估计

4.2 分数阶傅里叶变换

4.2.1 基本定义

4.2.2 离散分数阶傅里叶变换

4.2.3 分数阶傅里叶变换的高分辨计算

4.3 基于分数阶傅里叶变换的LFM信号检测与参数估计

4.3.1 基于分数阶傅里叶变换的LFM信号检测

4.3.2 基于分数阶傅里叶变换的LFM参数估计

4.4 仿真实验与性能分析

4.5 本章小结

第五章 NLFM信号的检测与参数估计

5.1 伪Wigner-Ville分布和平滑伪Wigner-Ville分布

5.2 时频分布的重排理论

5.3 短时分数阶傅里叶变换

5.4 单分量NLFM信号瞬时频率估计

5.5 本章小结

第六章 总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果