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基于粒子滤波的多分量调频定距侦察信号分离与参数提取

作　者: 郭长勇
导　师: 张淑宁
学　校: 南京理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 单通道 粒子滤波 高维 参数估计
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


单通道信号分离问题广泛存在于无线电侦测、语音信号分离、生理电信号去噪声等领域,由于接收传感器只有一个,独立分量分析等传统多通道信号分离算法并不适用。粒子滤波算法作为基于蒙特卡罗方法的贝叶斯滤波,适用于非线性系统以及非高斯噪声环境,且滤波方法简单,可较好的解决多参数估计中存在的非线性和复杂性问题。因此研究粒子滤波算法在单通道混合信号分离问题中的应用具有重大的意义。本文首先介绍了粒子滤波基础理论,并详细分析了粒子滤波算法在混合信号分离中存在的问题和解决思路。随后介绍了单通道多分量正弦调频定距信号的参数估计方法,提出了一种基于相位差的状态空间降维思路,通过正交信号恢复信源信号相位差,使用粒子滤波算法估计相位差相关部分参数,从而完成状态空间降维,解决了本课题中高维状态空间下粒子滤波问题。提出了一种高维空间下粒子滤波似然函数模型,比较固定长度粒子估计值和真实值误差,进而准确衡量粒子权重。通过在重采样后引入MCMC转移,解决了静止参数下粒子多样性降低问题,有效提高粒子滤波迭代收敛速度。在相位差估计参数基础上,由时域波形粒子滤波估计剩余参数,从而完成多分量正弦调频信号所有参数提取。随后介绍了单通道多分量线性调频混合信号参数估计方法,以及线性调频和正弦调频混合信号参数估计方法,解决了线性调频和正弦调频混合信号相位差粒子滤波状态空间降维问题,并分析了相位差恢复符号模糊对参数估计的影响及其解决办法。最后建立了单通道混合信号参数估计算法的硬件仿真平台,介绍了仿真平台各模块设计思路及其功能,实现了粒子滤波参数估计算法,取得了较好的效果。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
图表目录  7-9
1 绪论  9-13
  1.1 研究的背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究概况  10-11
  1.3 本文的主要工作及安排  11-13
2 粒子滤波基础理论  13-19
  2.1 递推贝叶斯估计  13-14
  2.2 蒙特卡洛方法与粒子滤波  14-18
    2.2.1 蒙特卡洛方法  14-15
    2.2.2 序贯重要性采样  15-16
    2.2.3 粒子退化问题  16-17
    2.2.4 高维状态空间下粒子滤波  17
    2.2.5 静止参数条件下粒子滤波  17-18
  2.3 本章小结  18-19
3 多分量正弦调频定距侦察信号分离与参数提取  19-37
  3.1 基于粒子滤波的相位差提取  19-23
    3.1.1 由正交信号提取相位差分量  19-20
    3.1.2 相位差恢复算法  20-22
    3.1.3 仿真实验  22-23
  3.2 相位差提取部分参数  23-30
    3.2.1 由相位差计算部分常数  23-25
    3.2.2 调制信号参数提取算法模型  25-27
    3.2.3 重采样算法及粒子多样性保持  27-29
    3.2.4 仿真结果  29-30
  3.3 时域信号提取参数  30-35
    3.3.1 信号参数提取模型  31-32
    3.3.2 仿真结果  32-35
  3.4 本章小结  35-37
4 多分量线性调频定距侦察信号分离与参数提取  37-46
  4.1 相位差恢复及部分参数提取  37-39
  4.2 由时域波形提取剩余参数  39-40
  4.3 仿真结果  40-44
  4.4 本章小结  44-46
5 正弦调频与线性调频混合信号分离  46-61
  5.1 由频率差导数提取部分参数  46-52
    5.1.1 频率差导数粒子滤波模型  46-49
    5.1.2 仿真结果  49-52
  5.2 由频率差提取部分参数  52-55
    5.2.1 频率差粒子滤波模型  52-53
    5.2.2 仿真结果  53-55
  5.3 由时域波形提取剩余参数  55-59
    5.3.1 时域波形粒子滤波模型  55-56
    5.3.2 仿真结果  56-59
  5.4 本章小结  59-61
6 多分量调频信号分离与参数提取算法的硬件仿真平台  61-75
  6.1 FPGA中信号处理  61-67
    6.1.1 混合信号采样  62-63
    6.1.2 信号下变频及抽取  63-64
    6.1.3 FPGA与DSP间通信  64-67
  6.2 DSP中信号处理  67-73
    6.2.1 DSP整体配置  67-68
    6.2.2 信号分离算法在DSP中的实现  68-73
  6.3 本章小结  73-75
结束语  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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