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短波信号监测系统关键技术研究与实现

作　者: 陈含欣
导　师: 江桦
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 军事通信学
关键词: 电磁频谱监测 短波信道 形态学预处理 信号搜索 时频检测 突发信号处理
分类号: TN911.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 90次
引　用: 1次
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内容摘要


电磁频谱监测是实施频谱管理的基础,是非协作通信中获取信息的前提,首要任务是搜索发现监测对象发射的信号,测量相关参数。短波通信技术的发展与新体制的应用使得信道环境更为复杂,给短波信号监测带来了较大挑战。本文对短波信号监测系统涉及的信号自动搜索、跳频信号检测以及突发信号捕获与检测等关键技术进行了研究,并在一个短波信号处理平台上完成了相关算法的系统实现。主要内容如下:1、采用Watterson信道模型仿真分析了短波信道中复杂时变因素对信号的影响,探讨了形态学理论应用于搜索检测预处理的问题。2、首先从信号搜索的一般方法入手,讨论功率谱估计、搜索门限设置、能量检测与参数测量以及检测信号集合更新等主要问题。针对短波信道中色噪声干扰和多谱峰信号对信号搜索的影响,给出了一种基于形态学预处理的信号搜索算法,提高了对弱信号的检测概率,也降低了对多谱峰信号的误判概率。3、研究了基于时频分析的跳频检测技术,分析系统实现涉及的时频图估计、检测预处理、时频域特征提取和时频域检测等主要问题。根据短波信道中跳频信号与干扰信号、噪声在时频域的分布差异,给出了一种基于形态学预处理的时频检测算法,在已知跳频速率大概范围的条件下实现了对跳频信号的检测。采用复合信息熵进行性能评估,验证了算法的有效性。4、讨论了突发信号处理中的捕获和检测问题。探讨了基于戈泽尔算法的多通道突发信号捕获方法,实现了对突发信号的快速捕获。研究分析了滑动窗法、双滑动窗法和谱熵法等突发起止时刻检测算法,并改进了双滑动窗法以改善对终止时刻的检测性能。综合考虑系统性能和效率要求,给出了一种突发信号捕获与检测方案,在不同信噪比条件下分别采用滑动窗法、改进的双滑动窗法和谱熵法进行突发检测。5、在上述研究的基础上初步构建了短波信号监测系统,系统总体性能良好,实际测试验证了算法的有效性。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-15
    1.2.1 信号自动搜索方面研究进展  13-14
    1.2.2 跳频信号检测方面研究进展  14-15
    1.2.3 突发信号处理方面研究进展  15
  1.3 本文主要研究内容及结构安排  15-17
第二章 短波信道环境分析及预处理技术研究  17-28
  2.1 短波信道环境概述  17-18
    2.1.1 短波信道特性  17-18
    2.1.2 短波信道环境主要特点  18
  2.2 Watterson 模型仿真分析  18-21
    2.2.1 模型概述  18-19
    2.2.2 短波信道对信号影响的仿真研究  19-21
  2.3 预处理技术研究  21-27
    2.3.1 预处理方法概述  21-22
    2.3.2 形态学预处理理论  22-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 基于宽带频谱的信号搜索技术  28-42
  3.1 信号搜索技术研究  28-30
    3.1.1 信号搜索基本原理  28-29
    3.1.2 信号搜索系统构成  29-30
  3.2 信号搜索的主要问题  30-35
    3.2.1 功率谱估计  30
    3.2.2 搜索门限设置  30-33
    3.2.3 能量检测与参数测量  33
    3.2.4 检测信号集合更新  33-35
  3.3 基于形态学预处理的信号搜索算法  35-41
    3.3.1 短波信号搜索的主要问题分析  35-36
    3.3.2 算法设计  36-38
    3.3.3 仿真实验与性能分析  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章 基于时频分析的跳频信号检测技术  42-54
  4.1 时频检测技术研究  42-44
    4.1.1 时频分析方法概述  42-43
    4.1.2 时频检测系统构成  43-44
  4.2 时频检测的主要问题  44-47
    4.2.1 时频图估计  44-45
    4.2.2 检测前的预处理  45
    4.2.3 时频域特征提取  45-46
    4.2.4 时频域检测  46-47
  4.3 基于形态学预处理的跳频检测算法  47-53
    4.3.1 短波跳频检测的主要问题分析  47-48
    4.3.2 算法设计  48-49
    4.3.3 仿真实验与性能分析  49-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 突发信号捕获与检测  54-66
  5.1 突发信号概述  54
  5.2 基于戈泽尔算法的突发信号捕获  54-57
    5.2.1 戈泽尔算法基本原理  54-57
    5.2.2 基于戈泽尔算法的Power-law 检测器  57
  5.3 突发检测算法研究  57-64
    5.3.1 信号模型  57-58
    5.3.2 基于时域的检测算法  58-62
    5.3.3 基于频域的检测算法  62
    5.3.4 常见检测算法性能分析  62-64
  5.4 突发处理系统构成  64-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章 系统实现及性能测试  66-72
  6.1 系统实现  66-70
  6.2 系统性能测试  70-71
  6.3 小结  71-72
结束语  72-74
参考文献  74-78
作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作  78-79
致谢  79

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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 > 信息论 > 信号检测与估计
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