无线电信号监测若干关键问题研究与实现

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随着现代通信技术的日新月异,对于无线电管理部门的技术要求也相应地与时俱进。鉴于这种情况,国家无线电监测中心力图对现行无线电监测方法和算法提出具有建设性,切实可行的解决方案,以便可以处理现阶段亟待解决的问题。现今,对于空间无线电信号的监测有两个技术性难题,一是对于信号调制方式自动、高效以及准确的识别;二是对于信号发射源被动、便携以及确切的定位。这两个问题归纳到信号处理的领域,可归类为信号调制方式自动识别和信源被动定位问题。无线电监管涉及到国家的军事和民事安全,而这两个问题又是无线电监管中的技术难题,其重要性不言而喻。针对调制方式识别领域,其主要方法分为基于极大似然法和基于特征量法两种。研究对象一般为有限几种空时可能混合使用的调制方式信号,并且可以较好的加以区分。但是,现行算法中,缺乏可对多种调制方式信号进行有效识别的研究;并且没有很好的方法用于权衡算法性能以及计算量之间的矛盾;针对被动定位领域,按定位参数分,主要方法为基于时间、基于方向以及基于接收强度三种;按是否发射检测电波分,主要分为主动定位和被动定位两种。现有算法缺少对空间信源非协同被动定位的研究,另外现有算法对定位仪器的性能要求较高,且缺少便携性。本文广泛调研,深入研究两个问题现行主要研究手段和算法的基础上,立足实际应用,针对现行算法的不足,提出了优化的方案:首先,采用基于高阶累积量和人工神经网络进行23种调制方式识别,提取信号高阶累积量为特征参数,辅以其他时频特征作为特征参数,并引用径向基函数人工神经网络作为分类器。提出权衡系数,用以权衡算法识别性能与计算量;针对实际采集信号,进行下采样后识别,在保障识别性能的前提下,显著缩小计算量。其次,采用基于时延估计的被动定位,引入群复相关方法,利用复相关以及后统计的方法,提高整体精度。并致力开发DSP平台下的实用系统,从而在保证定位精度的前提下,降低了对设备的要求,增加系统便携性。两个算法均已具备最终系统。调制方式自动高效识别系统,对于23种基本调制方式的仿真信号准确识别率达到97%以上,对于10种实际采集到的调制方式识别的正确率超过90%;基于时延估计的被动定位系统,实际环境下,对于带宽大于100KHz信号的定位误差小于30m。通过仿真以及实际环境下的测试结果,验证了两个优化方案的可行性。
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