基于时频分析的跳频信号参数估计研究及应用-信号与信息处理专业论文.docx

万方数据 万方数据 摘 要 摘 要 跳频技术以出色的抗干扰能力，易于组网及低截获概率等特性，成为现代军 事通信的主要手段，提高部队军事装备抗干扰和截获能力的同时，也对电子对抗 提出了严峻挑战，因此研究跳频通信对抗技术越显紧迫和重要性。 时频分析技术能同时描述信号在时域和频域能量密度关系和频率随时间变化 的规律，克服了传统傅里叶变换只能得到单纯的时间或者频域关系的缺点。利用 时频分析技术对跳频信号进行分析得到时频信息，以便估计跳频速率，跳频图案， 跳变时刻等参数，产生和施放最佳干扰，对敌方通信进行破坏，已成为当前军事 通信对抗的研究热点之一。 本文将主要围绕时频分析技术运用于跳频信号分析进行研究，通过对各时频分 析技术对跳频信号进行仿真对比的基础上，得出各时频分布的优缺点，并根据实 际项目背景单跳数据量大的特点，选择具有实时性强特点的短时傅里叶变换(STFT) 为时频分析工具，首先通过分段 FFT 对跳变点进行大致范围确定，再进 STFT，对 跳频信号的基本参数进行估计。最后将算法应用于半实物系统中，验证算法有效 性。本文主要工作包括： 1、介绍了跳频通信的基本原理，概述了跳频系统核心技术，主要技术指标， 主要干扰方式，并在此基础了构建仿真跳频信号 FH/2FSK 信号模型。 2、将常用的时频分析方法包括 STFT，Gabor 变换，小波变换，谱图， Wigner-Ville 分布及其衍生形式等用于跳频信号参数估计，通过仿真比较各自时频 图，最后对性能进行综合评价，得出各种应用场合和优缺点。 3、根据项目背景在单跳数据量大情况下，为满足实时性要求，提出一种先粗 估计跳频频率，大致确定跳变点的 FFT_STFT 算法。仿真表明其在信噪比大于-7dB 情况下，对跳频信号的各种参数都能进行准确估计，并提出通过 Zoom_FFT 方法， 对粗估计的跳频频率进行细化，使频率估计精度达到了几百赫兹的分辨力，同时 提出一种对跳频间隔估计的新算法，估计性能和精度都较高。 4、利用通用仪器搭建了半实物跳频系统，通过计算机控制仪器对跳频通信系 统进行了仿真，并在加了不同干扰环境下对跳频信号参数估计算法进行验证。 关键字：跳频，参数估计，时频分析，短时傅里叶变换，Zoom_FFT I Abstract Abstract Frequency-hopping(FH) technology has been the main manner in modern military communication,because of its outstanding anti-jamming capability, facility in communication networking and low probability of intercept.It enhanced the ability of military against interception and jamming,but also brougth up a great challenge to electronic coutermeasure.So researching on FH communication coutermeasure technology has been more and more urgent and important. Time-frequency analysis can decipt the relationship of the energy density in time and frequency domain together,and the frequency change law of signal versus time ,and have overcomed the drawback of Fourier Transform which can only get time or frequency domain information when analysing signal.Using time-frequency analysis to analyse FH signal to obtain the time-frequency information,so as to get its parameter such as hopping during,hop pattern and hopping timing,produce and fire best jamming signal to destroy the communication of the enemy side,therefore have been a research