基于時(shí)頻分析的跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì).pdf

1、跳頻是最常用的擴(kuò)頻方式之一，跳頻通信具有良好的抗干擾性，低截獲概率和易于組網(wǎng)的特點(diǎn)，因此跳頻技術(shù)一出現(xiàn)，便在軍事領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展。隨著跳頻技術(shù)及各種硬件技術(shù)的發(fā)展，跳頻通信向著高跳速、寬跳頻帶和多跳頻點(diǎn)數(shù)的趨勢(shì)發(fā)展，并且逐漸與其它擴(kuò)頻技術(shù)相結(jié)合，采用自適應(yīng)跳頻的工作方式，極大地提高了軍事裝備的抗截獲和抗干擾能力，特別是在現(xiàn)代電子戰(zhàn)密集的信號(hào)環(huán)境下，向通信對(duì)抗提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
　　 時(shí)頻分析作為一種新興的信號(hào)處理方法，可以克

2、服傳統(tǒng)傅立葉變換在處理非平穩(wěn)信號(hào)時(shí)的局限，用時(shí)間和頻率的二維函數(shù)描述出信號(hào)頻率隨時(shí)間的變化規(guī)律。近年來(lái)，它在理論研究方面取得了重大進(jìn)展，并在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)時(shí)頻分析方法得到混雜著噪聲的非合作跳頻信號(hào)的時(shí)頻分布，估計(jì)其跳頻速率、跳變時(shí)刻和跳頻頻率等參數(shù)，是截獲敵方通信、產(chǎn)生最佳干擾信號(hào)、瓦解敵方正常通信的前提，因此成為現(xiàn)代軍事通信對(duì)抗中的研究重點(diǎn)之一。本文主要討論了提高跳頻信號(hào)時(shí)頻分布的聚集性和交叉項(xiàng)抑制性能的核函數(shù)設(shè)計(jì)方法和

3、熵測(cè)度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，以及基于粒子群算法的跳頻信號(hào)自適應(yīng)分解等問(wèn)題，對(duì)跳頻信號(hào)的參數(shù)估計(jì)算法進(jìn)行了廣泛深入的研究。
　　 本文首先推導(dǎo)了跳頻信號(hào)的模糊函數(shù)公式，利用跳頻信號(hào)魏格納分布和模糊函數(shù)的關(guān)系，以及其模糊函數(shù)自項(xiàng)集中在模糊平面原點(diǎn)，而交叉項(xiàng)遠(yuǎn)離原點(diǎn)位置的屬性，設(shè)計(jì)了一種具有抽樣函數(shù)形狀的核函數(shù)。由于設(shè)計(jì)核函數(shù)實(shí)現(xiàn)了與跳頻信號(hào)模糊函數(shù)自項(xiàng)更高程度的匹配，因此相應(yīng)時(shí)頻分布能夠有效抑制交叉項(xiàng)的干擾，保留盡可能多的自項(xiàng)能量，獲得更好的參

4、數(shù)估計(jì)性能。
　　 Cohen類時(shí)頻分布不僅類型眾多，而且都包含一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，因此核函數(shù)的形狀和參數(shù)的選擇對(duì)時(shí)頻分布的性能影響較大。如何評(píng)價(jià)時(shí)頻分布的優(yōu)劣，選取合適的時(shí)頻分布類型及其參數(shù)，成為跳頻信號(hào)時(shí)頻分析一個(gè)主要問(wèn)題。本文從交叉項(xiàng)抑制和聚集性提高兩個(gè)角度，分析了熵測(cè)度在時(shí)頻分布性能評(píng)價(jià)中的反映，提出了一種最小熵測(cè)度準(zhǔn)則和SQP算法相結(jié)合的核參數(shù)優(yōu)化方法，相應(yīng)的時(shí)頻分析方法有效降低了跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)的方差，提高了參數(shù)估計(jì)的精

5、度。
　　 從實(shí)現(xiàn)的方法來(lái)劃分，時(shí)頻分析主要分為原子分解和能量分布兩大類。原子分解把信號(hào)分解為在時(shí)間和頻率上都有明確意義的時(shí)頻原子的線性組合，獲取的時(shí)頻分布從根本上消除了交叉項(xiàng)的干擾。為了克服匹配追蹤算法在信號(hào)原子分解時(shí)運(yùn)算量大的瓶頸，本文引入了粒子群優(yōu)化算法。在獲取與跳頻信號(hào)分量匹配的原子參數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)的新算法。該算法擺脫了基于時(shí)頻平面參數(shù)估計(jì)的信噪比閾值效應(yīng)，能夠在低信噪比的條件下獲得良好的估計(jì)效果