信號瞬時(shí)頻率估計(jì)是非平穩(wěn)信號分析及處理中的重要手段。獲得高精度的瞬時(shí)頻率估計(jì)能夠提取信號中的有用信息,為后續(xù)處理提供的先驗(yàn)知識,如相位結(jié)構(gòu)等。時(shí)頻分析作為非平穩(wěn)信號分析的一種重要且有效的工具,可以在缺少先驗(yàn)的條件下獲得信號較為全面的時(shí)變信息。因此本文以S變換為主要時(shí)頻工具,結(jié)合同步壓縮變換,較大程度地提高信號時(shí)頻譜的聚集性,并在低信噪比環(huán)境下獲得信號較高精度的瞬時(shí)頻率估計(jì)。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果主要有以下幾點(diǎn):1.針對白噪聲背景下的信號檢測問題,理論推導(dǎo)了白噪聲S變換的統(tǒng)計(jì)模型,結(jié)果表明白噪聲的S變換譜在對平均功率歸一化后,服從兩個(gè)自由度的卡方分布的。在此基礎(chǔ)上,提出了一種白噪聲背景下的信號檢測門限設(shè)置方法,能夠在較低信噪比條件下實(shí)現(xiàn)信號檢測。2.針對S變換對信號相位敏感的問題,理論推導(dǎo)了跳相角度與S變換模值的數(shù)學(xué)關(guān)系,提出一種基于S變換的跳相信號的檢測方法以及一種跳相角度估計(jì)方法。該方法可以重新利用受相位跳變干擾的S變換譜,在檢測到有相位跳變后,可對跳變相角進(jìn)行快速估計(jì)。3.針對噪聲環(huán)境下多分量信號分析問題,提出了一種調(diào)制窗S變換方法,具有良好的抑噪能力、時(shí)頻聚集性、瞬時(shí)頻率估計(jì)精度。該方法通過對頻域窗函數(shù)進(jìn)行平移和尺度變換,并調(diào)整窗函數(shù)本身,在一定程度上增加了窗函數(shù)的適應(yīng)性。對于多種調(diào)頻模式信號,該方法能夠較好的適應(yīng)信號局部調(diào)頻特性。4.針對上述調(diào)制窗S變換參數(shù)優(yōu)化時(shí)間過長的問題,提出了一種自適應(yīng)S變換方法(AST)。該方法通過簡化調(diào)制窗S變換的參數(shù),保證了低信噪比條件下,仍然具有較強(qiáng)的抑噪能力、較好的時(shí)頻聚集性以及較高的瞬時(shí)頻率估計(jì)精度,大大減小了計(jì)算量,有效提高了參數(shù)自適應(yīng)優(yōu)化的效率。同時(shí),AST調(diào)整了加窗方法,使其具備沿頻率方向積分得到逆變換的特性�？蓪�(shí)現(xiàn)AST與同步壓縮變換的級聯(lián)。5.針對多分量信號的瞬時(shí)頻率估計(jì)問題,提出了一種結(jié)合同步壓縮和自適應(yīng)S變換的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法。在信號分量間不存在瞬頻重合的前提下,將AST與高階同步壓縮變換級聯(lián),從而獲得時(shí)頻平面的每一個(gè)位置上的信號瞬頻估計(jì)。該方法具有時(shí)頻聚集性好以及瞬時(shí)頻率估計(jì)精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN911.7
【部分圖文】：

縮變換結(jié)合，針對多分量信號獲得各個(gè)分量的參數(shù)估計(jì)。文章的第二章至第五章分別有一項(xiàng)成果支持，各章節(jié)關(guān)系如下圖所示：圖1.1 章節(jié)內(nèi)容及關(guān)系各章節(jié)主要研究內(nèi)容安排如下：第一章介紹了瞬時(shí)頻率估計(jì)的重要性以及目前的發(fā)展概況。分析時(shí)頻分析在其中的重要價(jià)值以及經(jīng)典時(shí)頻分析方法，并分析各自的優(yōu)勢與不足之處。第二章首先詳細(xì)推導(dǎo)高斯白噪聲的 S 變換譜統(tǒng)計(jì)特性，得出其經(jīng) S 變換處理后模值的均值與頻率關(guān)系，以及歸一化 S 譜的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型[51]。通過蒙特卡洛試驗(yàn)對該理論推導(dǎo)進(jìn)行驗(yàn)證。并根據(jù)這一統(tǒng)計(jì)規(guī)律提出一種高斯白噪聲環(huán)境下的信號檢測方法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其檢測概率及虛警率[51]。第三章針對 S 變換對相位突變敏感這一特性進(jìn)行推導(dǎo)分析，將這一特性應(yīng)用于信號相位跳變檢測中。并通過理論推導(dǎo)得出相位跳變位置的 S 變換譜及非跳變位置的 S變換幅與跳相角度的顯性關(guān)系。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性。第四章簡述廣義 S 變換特別是方向性 S 變換的原理及功能，并提出具有可調(diào)時(shí)頻分辨率的調(diào)制窗 S 變換[52]。將原始 S 變換及廣義 S 變換用于截獲信號參數(shù)估計(jì)，并對其抑噪能力、時(shí)頻聚集性、參數(shù)估計(jì)的誤差進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析

圖2.4 S 變換信號檢測流程測流程如上面框圖所示。首先在信號未到來，僅有噪聲的時(shí)段進(jìn)行初始化個(gè)頻率位置的 S 變換平均功率譜2{| ( , ) | }nE S t f 估計(jì)，并根據(jù)（2-19）計(jì)

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文28圖3.1 第一組實(shí)驗(yàn)信號波形圖3.2 第一組實(shí)驗(yàn) S 變換譜圖3.3 歸一化頻率為 0.3 處的 S 變換譜頻率切片第二組實(shí)驗(yàn)采用含有多徑的 BPSK 信號，信號長度為 900 點(diǎn)，歸一化載頻為 0.24。信號每經(jīng)過 180 點(diǎn)進(jìn)行一次相位調(diào)制，即跳相時(shí)刻為第 180、360、540、720 點(diǎn)。同時(shí)，在信號中引入多徑。第一多徑延遲為 300 個(gè)采樣點(diǎn)，幅值為原信號振幅的一半；第二多徑延遲為 500 個(gè)采樣點(diǎn)，振幅為原信號的五分之一。該信號的 S 變換譜如圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2872544