【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(lán)牙、無人機(jī)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(hào)的偵察與監(jiān)管問題帶來了挑戰(zhàn)。本文針對(duì)此問題開展工作,研究了跳頻信號(hào)的時(shí)差參數(shù)估計(jì)與直接定位方法。與定頻信號(hào)相比,跳頻信號(hào)的時(shí)差參數(shù)估計(jì)與直接定位方法研究的關(guān)鍵在于如何利用跳頻信號(hào)的時(shí)頻特性,綜合利用多跳信號(hào)提高時(shí)差參數(shù)估計(jì)與直接定位的性能。本文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)概括如下:1.在不同信道模型下推導(dǎo)分析了跳頻信號(hào)的最大似然TDOA(Time Difference of Arrival)估計(jì)算法與CRB(Cramer-Rao lower bound)。通過顯性的CRB表達(dá)式揭示了跳頻信號(hào)各參數(shù)對(duì)TDOA估計(jì)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(hào)的最大似然TDOA估計(jì)算法性能遠(yuǎn)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(hào)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(hào)TDOA估計(jì)方法,以解決慢速寬帶跳頻信號(hào)數(shù)據(jù)量大的問題。2.研究了跳頻信號(hào)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(hào)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(gè)跳頻網(wǎng)臺(tái)的時(shí)差直接定位算法,并推導(dǎo)了跳頻TDOA直接定位的CRB。然后,對(duì)跳頻信號(hào)時(shí)差直接定位的分辨率進(jìn)行了分析。針對(duì)跳頻多網(wǎng)臺(tái)的情況,在幅度一致和幅度不一致的跳頻多網(wǎng)臺(tái)信號(hào)條件下,分別提出了相應(yīng)的跳頻多網(wǎng)臺(tái)TDOA直接定位方法,實(shí)現(xiàn)了時(shí)頻混疊跳頻多網(wǎng)臺(tái)的同時(shí)定位。3.研究了窄帶信號(hào)的DOA(Direction of Arrival)直接定位方法。首先,介紹了同步觀測(cè)條件下的窄帶信號(hào)DOA直接定位模型和方法,包括單目標(biāo)與多目標(biāo)的情況,并提出了窄帶信號(hào)的MUSIC(Multiple Signal Classification)直接定位算法。在此基礎(chǔ)上,研究了異步觀測(cè)條件下的窄帶信號(hào)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(duì)相干信號(hào)的情況,提出了FBLP(Forward-Backward Linear Predictor)直接定位方法,實(shí)現(xiàn)了相干信號(hào)的直接定位。4.研究了跳頻信號(hào)的DOA直接定位算法。在窄帶信號(hào)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(hào)特點(diǎn),分別在同步觀測(cè)和異步觀測(cè)下提出了跳頻信號(hào)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(hào)的多跳信號(hào)構(gòu)建總代價(jià)函數(shù),實(shí)現(xiàn)了不同場(chǎng)景下跳頻信號(hào)的DOA直接定位。5.針對(duì)時(shí)差直接定位算法開展了外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證。依靠現(xiàn)有條件,在外場(chǎng)環(huán)境下,搭建了三站時(shí)差定位試驗(yàn)系統(tǒng)。在真實(shí)環(huán)境下,分別利用E4438C信號(hào)源BPSK信號(hào)、無人機(jī)圖傳信號(hào)和無人機(jī)跳頻遙控信號(hào)進(jìn)行了時(shí)差直接定位和時(shí)差兩步法定位的試驗(yàn),通過試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了時(shí)差直接定位方法性能優(yōu)于時(shí)差兩步定位法。
【圖文】：

某跳頻網(wǎng)臺(tái)信號(hào)時(shí)頻圖

(a) (b)圖 1-4 目標(biāo)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(biāo)直接定位研究的基礎(chǔ)上Weiss 也對(duì)多目標(biāo)的直接定位進(jìn)行了研究[107-111]。文獻(xiàn)[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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN914.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2539484