基于陣列信號處理的短波跳頻信號盲檢測和參數(shù)盲估計.pdf

1、無線電通信是現(xiàn)代化戰(zhàn)場上保障作戰(zhàn)與指揮的重要手段。尤其在對運動目標指揮時，甚至是唯一的通信手段。但這種開放式的發(fā)射和接收電磁波的通信，特別是在短波通信領域，不僅易遭到天電、工業(yè)等自然干擾，而且還要遇到敵方人為的跟蹤、阻塞干擾以及多徑等各種干擾。因此改善短波通信性能，提高其抗干擾能力，就成了短波無線電通信技術不斷創(chuàng)新和發(fā)展的重要課題，跳頻(FH)通信技術也隨之應運而生。由于FH通信具有抗干擾能力強、低截獲率、保密和易于組網等一系列獨特的優(yōu)

2、點，因此它在軍事通信領域得到了廣泛的應用，己成為電子對抗環(huán)境下提高通信抗干擾能力一個有效的措施。 為了滿足電子戰(zhàn)爭中通信偵察和對抗的需要，F(xiàn)H信號的檢測和參數(shù)估計也隨之成為國內外研究的熱點，它是實現(xiàn)對敵方FH信號進行干擾、監(jiān)聽、欺騙的基礎。因此，研究短波FH信號的盲檢測和參數(shù)盲估計對軍事通信對抗具有重要意義，但在技術上也很富有挑戰(zhàn)性。這主要因為：1、短波頻段電磁環(huán)境十分復雜，密集的定頻信號、噪聲信號、外界干擾信號以及各種突發(fā)信號

3、相互交織在一起，使得FH信號的檢測變得十分艱難；2、FH信號的載頻按照偽隨機方式發(fā)生跳變，使得FH信號的檢測和參數(shù)估計比一般的定頻信號要困難得多；3、如果FH信號對應的基帶信號是以單邊帶(SSB)方式調制的語音信號，由于人的發(fā)音時斷時續(xù)，導致接收機收到的能量時有時無，進一步增加了分析難度等等。 為此，本文集中研究基于陣列信號處理的短波跳頻信號盲檢測和參數(shù)盲估計問題，即：在缺少足夠的先驗信息的條件下，充分挖掘信號的時域、頻域和空域

4、特性，并結合短波FH信號的特點，完成了短波FH信號的檢測、分離并估計出其各自的參數(shù)集，包括駐留時間(dwell-time)、跳速(hop-rate)、跳時(跳變時刻，hop-time)、到達方向(DOA)、頻率集(frequency-set)和跳頻帶寬(hop-bandwidth)。 本文的主要研究工作和貢獻如下： ●提出了一種基于窄帶處理的FH信號盲檢測和參數(shù)盲估計的實現(xiàn)方法，即首先求出多路信號之間的互相關，進而得到互

5、功率譜密度矩陣(CSDM)，然后通過對CSDM進行對折處理來抑制噪聲、定頻信號及其他干擾的影響，并將所有屬于FH信號的hop(每一跳的駐留時間在時頻圖上持續(xù)的線段)從CSDM中篩選出來，最后用陣列信號處理中的到達方向估計(DOA)理論在頻域中估計出各個hop的方向參數(shù)，利用方位信息完成FH信號分離并得到FH信號的數(shù)目及其各自的參數(shù)集； ●提出了一種確定FH信號檢測門限的策略，該策略不僅使得檢測門限能夠通過理論計算得到，而且還顯著

6、地抑制了非跳頻信號的干擾，從而能有效地檢測出FH信號； ●提出了一種基于寬帶處理的短波FH信號盲檢測和參數(shù)盲估計的實現(xiàn)方法，即首先利用寬帶空間譜測向技術得到接收信號的DOA，然后采用寬帶波束形成技術對特定方向進行空間濾波，實現(xiàn)多個信號的分離，最后分別提出了兩種FH信號的盲檢測和參數(shù)盲估計方法，第一種方法適用于空間某個特定方向上存在著幾個(含一個)駐留時間不同的恒跳速FH信號和其他干擾信號的混合信號，第二種方法適用于空間某個特定方

7、向上僅含一個可變跳速的FH信號和噪聲的混合信號； ●將空間插值的概念和寬帶波束形成技術結合起來，提出了一種基于頻域處理的寬帶恒定束寬的波束形成方法。使得天線陣元個數(shù)以及射頻單元、A/D等相應模塊可以大大減少，也隨之減少了較多陣元時天線之間的互耦，提高了空間濾波的效果； ●研究并實現(xiàn)了一個集寬帶搜索、寬帶測向、跳頻搜索、窄帶測向、窄帶分析等功能于一體的短波陣列信號偵察系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經應用到某軍事偵察裝備中，實際運行中展示了