空間目標(biāo)無線電信號(hào)偵測技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類進(jìn)入空間、利用空間的能力不斷增強(qiáng)，空間對國家在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等領(lǐng)域內(nèi)戰(zhàn)略利益的影響日益突出。世界各國都特別重視發(fā)展自己的空間目標(biāo)監(jiān)測技術(shù)，對空間目標(biāo)進(jìn)行全天候、不間斷的探測、跟蹤和識(shí)別，準(zhǔn)確掌握和實(shí)時(shí)提供空間態(tài)勢，以便在空間對抗中掌握主動(dòng)權(quán)，同時(shí)保障有效空間目標(biāo)的安全，以適應(yīng)未來空間發(fā)展的迫切需要。本文主要針對有效空間目標(biāo)的無線電信號(hào)偵測技術(shù)展開深入研究，以解決目前相對比較成熟的光學(xué)探測設(shè)備、雷達(dá)探測器等地基監(jiān)測網(wǎng)的基本設(shè)備難

2、以完成的天基空間目標(biāo)檢測的問題。由于各類空間無線電信號(hào)的通信體制和編碼特點(diǎn)的不同，對各類空間目標(biāo)利用無線電信號(hào)的時(shí)域、頻域及其它變換域的射頻特征、調(diào)制特征、編碼特征等進(jìn)行分析、提取和融合判別，從而實(shí)現(xiàn)對空間目標(biāo)的監(jiān)測、跟蹤及識(shí)別。
　　首先，本文分析了下一代空間飛行器的通信體制，針對下一代主要采用的CDMA通信體制進(jìn)行了信號(hào)檢測和參數(shù)估計(jì)的研究，提出了采用改進(jìn)的循環(huán)譜估計(jì)算法來完成空間通信信號(hào)的檢測和參數(shù)估計(jì)。深入分析了空間通信信

3、號(hào)的循環(huán)譜密度函數(shù)、譜相關(guān)系數(shù)、循環(huán)自相關(guān)函數(shù)特性，以及采用循環(huán)譜密度函數(shù)進(jìn)行信號(hào)檢測、載頻估計(jì)、偽碼速率估計(jì)的基本原理，并提出借助FFT快速算法，來估計(jì)循環(huán)譜密度，減小了計(jì)算量和存儲(chǔ)空間，提高運(yùn)算精確度。在數(shù)據(jù)處理的過程中，采用分段處理集平均的方法，使特征譜線更突出，更易于檢測出來，使參數(shù)估計(jì)在相同精度的條件下信噪比容限大約提高了2～3 dB。
　　其次，本文對無線電信號(hào)的調(diào)制特征進(jìn)行了識(shí)別研究。為了尋找一種具有較高識(shí)別率和抗噪

4、性的信號(hào)識(shí)別方法，本文提出了基于小波特征提取和一類支持向量機(jī)的貝葉斯分類器的目標(biāo)識(shí)別算法。即首先將一類支持向量機(jī)應(yīng)用于概率密度估計(jì)，并且證明了這種估計(jì)的有效性。同時(shí)利用得到的概率密度函數(shù)構(gòu)造二分類及多分類貝葉斯分類器。然后提出了將對噪聲變化敏感度低、有良好局部特性和去噪性能的多分辨率小波特征作為調(diào)制識(shí)別分類特征。將提出的算法應(yīng)用于空間目標(biāo)信號(hào)識(shí)別實(shí)驗(yàn)中，它可以采用相對較少的訓(xùn)練序列完成學(xué)習(xí)過程，對隨后的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行判決，泛化能力和分類識(shí)

5、別率明顯優(yōu)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器。仿真結(jié)果表明，提出的算法的空間目標(biāo)信號(hào)識(shí)別能力不低于傳統(tǒng)支持向量機(jī)算法，同時(shí)本算法在訓(xùn)練時(shí)所需的運(yùn)算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)SVM算法，有效提高了訓(xùn)練速度。
　　同時(shí)，針對無線電信號(hào)的調(diào)制特征，本文還提出了基于ART2A-E神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的空間目標(biāo)識(shí)別器。ART網(wǎng)絡(luò)及其算法在適應(yīng)新的輸入模式方面具有較大的靈活性，同時(shí)能夠避免對網(wǎng)絡(luò)先前訓(xùn)練結(jié)果的修改，較好地解決了穩(wěn)定性和靈活性兼顧問題。通過仿真結(jié)果可知在保證較高識(shí)別

6、率的前提下識(shí)別器可擴(kuò)展性大大提高，能夠識(shí)別未訓(xùn)練調(diào)制制式且不覆蓋以前記憶的調(diào)制類型信息，具有自歸類能力，學(xué)習(xí)速度快，且在保證一定特征差別基礎(chǔ)上，識(shí)別器具有噪聲魯棒性。
　　最后，在現(xiàn)有器件條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于軟件無線電技術(shù)的空間目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過接收機(jī)前端中頻數(shù)字化采樣模塊，實(shí)現(xiàn)了各種模擬和數(shù)字調(diào)制信號(hào)的中頻數(shù)字化采集。同時(shí)針對采集到的各種信號(hào)，進(jìn)行了參數(shù)估計(jì)和調(diào)制方式識(shí)別實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，本文所提出的基