發(fā)布時間：2019-09-21 18:06

【摘要】：跳頻通信因其杰出的抗窄帶干擾、抗截獲性能成為現(xiàn)代無線通信的重要手段,在GSM(Globe System for Mobile)系統(tǒng)、藍牙、無人機通信以及軍事通信等多種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。跳頻通信的普遍使用也給跳頻信號的偵察與監(jiān)管問題帶來了挑戰(zhàn)。本文針對此問題開展工作,研究了跳頻信號的時差參數(shù)估計與直接定位方法。與定頻信號相比,跳頻信號的時差參數(shù)估計與直接定位方法研究的關(guān)鍵在于如何利用跳頻信號的時頻特性,綜合利用多跳信號提高時差參數(shù)估計與直接定位的性能。本文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點概括如下:1.在不同信道模型下推導(dǎo)分析了跳頻信號的最大似然TDOA(Time Difference of Arrival)估計算法與CRB(Cramer-Rao lower bound)。通過顯性的CRB表達式揭示了跳頻信號各參數(shù)對TDOA估計精度的影響關(guān)系,并清晰地分析了不同模型與算法下的CRB之間的關(guān)系,在理論上證明平坦信道下跳頻信號的最大似然TDOA估計算法性能遠高于雙線性相位差分的方法。隨后,從理論上分析了跳頻信號相關(guān)函數(shù)周期峰現(xiàn)象的形成原因,并提出相應(yīng)的解決思路和方法。最后提出了快速的跳頻信號TDOA估計方法,以解決慢速寬帶跳頻信號數(shù)據(jù)量大的問題。2.研究了跳頻信號的TDOA直接定位算法。首先,在平坦衰落信道條件下構(gòu)建了跳頻信號的直接定位模型。在此基礎(chǔ)上,分別從最大似然和最小二乘的角度推導(dǎo)了單個跳頻網(wǎng)臺的時差直接定位算法,并推導(dǎo)了跳頻TDOA直接定位的CRB。然后,對跳頻信號時差直接定位的分辨率進行了分析。針對跳頻多網(wǎng)臺的情況,在幅度一致和幅度不一致的跳頻多網(wǎng)臺信號條件下,分別提出了相應(yīng)的跳頻多網(wǎng)臺TDOA直接定位方法,實現(xiàn)了時頻混疊跳頻多網(wǎng)臺的同時定位。3.研究了窄帶信號的DOA(Direction of Arrival)直接定位方法。首先,介紹了同步觀測條件下的窄帶信號DOA直接定位模型和方法,包括單目標與多目標的情況,并提出了窄帶信號的MUSIC(Multiple Signal Classification)直接定位算法。在此基礎(chǔ)上,研究了異步觀測條件下的窄帶信號DOA直接定位模型和方法,分別提出了異步條件下的CBF(Conventional Beamforming)直接定位方法、MVM(Minimum Variance Method)直接定位和MUSIC直接定位方法。針對相干信號的情況,提出了FBLP(Forward-Backward Linear Predictor)直接定位方法,實現(xiàn)了相干信號的直接定位。4.研究了跳頻信號的DOA直接定位算法。在窄帶信號DOA直接定位研究基礎(chǔ)上,基于ISSM(Incoherent Signal Subspace Method)思想并結(jié)合跳頻信號特點,分別在同步觀測和異步觀測下提出了跳頻信號的CBF直接定位方法、MVM直接定位方法和MUSIC直接定位方法。這些方法都綜合利用了跳頻信號的多跳信號構(gòu)建總代價函數(shù),實現(xiàn)了不同場景下跳頻信號的DOA直接定位。5.針對時差直接定位算法開展了外場試驗驗證。依靠現(xiàn)有條件,在外場環(huán)境下,搭建了三站時差定位試驗系統(tǒng)。在真實環(huán)境下,分別利用E4438C信號源BPSK信號、無人機圖傳信號和無人機跳頻遙控信號進行了時差直接定位和時差兩步法定位的試驗,通過試驗結(jié)果驗證了時差直接定位方法性能優(yōu)于時差兩步定位法。
【圖文】：

某跳頻網(wǎng)臺信號時頻圖

(a) (b)圖 1-4 目標定位過程圖。(a)傳統(tǒng)無源定位過程；(b)直接定位過程數(shù)據(jù)，提出了多陣列的最大似然直接定位算法。在單目標直接定位研究的基礎(chǔ)上Weiss 也對多目標的直接定位進行了研究[107-111]。文獻[107]和[108]通過所有采集
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN914.41

【參考文獻】

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本文編號：2539484