基于平滑伪Wigner-Ville分布的GNSS干扰抑制

摘要

在众多分析非平稳随机信号的时频分布中，Wigner-Ville分布(简写为WVD)因其具有良好的时频聚集性和时频分辨率而成为最重要的时频分析方法。但由于该时频分布是双线性的，对于多分量信号而言，WVD存在严重的交叉项干扰，阻碍了其对信号的有效分析、解释和各分量参数的提取。在业界已证明这种交叉项存在是不可避免的情况下，中外众多学者只能另辟蹊径，跳出寻找拥有良好时频聚集性而无交叉项时频分布的框架，在充分理解WVD及交叉项特性的基础上作一些努力来抑制或削弱WVD的交叉项。
　　本文重点研究了基于GPS接收机的若干时频分析技术，包括谱图、Wigner-Ville分布、伪Wigner-Ville分布以及分数阶傅里叶变换等，并分析了Wigner-Ville分布中出现交叉项干扰的根本原因，之后提出了一种基于平滑伪Wigner-Ville分布的交叉项干扰抑制方法，并且对其进行了详细的分析与对比。本文所做的主要工作如下:
　　(1)研究并分析了GNSS射频干扰的种类与特性;
　　(2)研究并分析了Wigner-Ville分布中出现交叉项干扰的原因以及如何有效地抑制交叉项干扰;
　　(3)研究了基于分数阶傅里叶变换以及结合Chen[1]等提出的ATFD和Chang[2]等研究成果，提出了一种改进型的ATFD，并进行了实验仿真；
　　(4)研究并分析了基于平滑伪Wigner-Ville分布的交叉项干扰抑制方法。
　　在理论分析与实验仿真的基础上，本文采用了真实的GPS卫星L1通道信号，并进行了实验，实验结果表明，相比传统的时频分析方法，基于平滑伪Wigner-Ville分布的优势更加明显。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 国内外卫星导航干扰检测的研究现状

1．3 论文研究的主要内容和章节安排

第二章 时频分析基本理论

2．1 时频分析的基本概念

2．1．1 非平稳随机信号

2．1．2 时频分析的由来及分类

2．1．3 信号分辨率

2．2 短时傅里叶变换

2．2．1 短时傅里叶变换的基本概念

2．2．2 短时傅里叶变换的基本性质

2．2．3 窗函数的选择

2．3 Wigner-Ville分布

2．3．1 Cohen类时频分布

2．3．2 Wigner-Ville分布定义及性质

2．3．3 交叉项问题

2．4 本章小结

第三章 基于分数阶傅里叶变换的交叉项抑制

3．1 FRFT的定义和性质

3．1．1 FRFT的基本定义

3．1．2 FRFT的基本性质

3．2 信号的自适应分解及时频分布

3．2．1 信号自适应分解

3．2．2 信号自适应时频分布

3．3 基函数的参数化形式

3．3．1 基函数的参数化描述

3．3．2 基函数的参数化表示

3．3．3 分数傅里叶域中的基函数参数化表示

3．4 分数傅里叶域中的自适应时频分布

3．5 改进的ATFD自适应时频分布

3．6 ATFDimprove参数优化估计

3．7 实验仿真

3．8 性能分析

3．8．1 算法复杂度分析

3．8．2 信号分解的平均每步运算时间分析

3．8．3 残余信号能量收敛速度分析

3．9 本章小结

第四章 基于SPWVD的卫星导航射频干扰检测

4．1 信号和系统模型

4．2 WVD在GNSS干扰检测中的应用

4．3 PWVD在GNSS干扰检测中的应用

4．4 基于SPWVD的GNSS干扰检测

4．5 实验结果与分析

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作