《時(shí)頻分析與盲信號(hào)處理》系統(tǒng)地闡述了盲信號(hào)處理的主要需求和內(nèi)容,介紹了二維信號(hào)經(jīng)時(shí)頻變換成三維空間后新型時(shí)頻特征曲線的提取方法、物理內(nèi)涵以及這些曲線形態(tài)與信號(hào)幅度、頻率、相位調(diào)制特征的映射關(guān)系,并重點(diǎn)介紹了利用這些新型特征曲線進(jìn)行特征參數(shù)估計(jì)、調(diào)制識(shí)別、符號(hào)同步、符號(hào)識(shí)別的具體方法。
《時(shí)頻分析與盲信號(hào)處理》既可以作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材,也可作為從事雷達(dá)、通信等盲信號(hào)處理的工程技術(shù)人員、科研工作者的參考資料。
在深空自主無(wú)線電通信、電子偵察等領(lǐng)域,針對(duì)非合作信號(hào)的盲處理時(shí),需要在無(wú)先驗(yàn)信息條件下,完成信號(hào)的檢測(cè)、調(diào)制類(lèi)型識(shí)別、特征參數(shù)估計(jì),以及數(shù)字信號(hào)的符號(hào)同步、盲解調(diào)等處理,有些情況下,還需要通過(guò)對(duì)特征參數(shù)特異性的判決,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)個(gè)體識(shí)別,這些都對(duì)盲信號(hào)處理的理論與技術(shù)提出了新的更高的要求。
時(shí)頻分析方法是一種新興的信號(hào)處理方法,它能夠?qū)⒍S的信號(hào)變換到時(shí)、頻、幅三維空間,并且二維信號(hào)中的幅度、頻率、相位等調(diào)制特征都能夠在時(shí)、頻、幅三維空間分布上找到相應(yīng)的映射關(guān)系。因此,時(shí)頻分析方法在盲信號(hào)處理領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景。
本書(shū)主要針對(duì)從事雷達(dá)、通信信號(hào)處理的工程技術(shù)人員,以及高等院校電子工程、信號(hào)與信息處理等專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生,重點(diǎn)介紹時(shí)頻分析方法在盲信號(hào)處理中的應(yīng)用,特別是基于提出的新的時(shí)頻特征曲線開(kāi)展了特征參數(shù)估計(jì)、信號(hào)自動(dòng)識(shí)別等相關(guān)內(nèi)容研究,希望能對(duì)他們有所幫助。
本書(shū)共分10章。
第1章緒論,綜述了盲信號(hào)處理的基本需求、主要內(nèi)容、技術(shù)特點(diǎn)以及發(fā)展現(xiàn)狀;回顧了時(shí)頻分析方法的發(fā)展歷程,介紹了時(shí)頻分析方法的分類(lèi),以及各類(lèi)時(shí)頻分析方法的特點(diǎn);結(jié)合盲信號(hào)處理需求,通過(guò)分析提出了采用的時(shí)頻分析類(lèi)型,并介紹了本書(shū)基本研究?jī)?nèi)容。
第2章新型時(shí)頻特征曲線及提取方法,根據(jù)對(duì)幅度、頻率、相位的檢測(cè)性的比較,選定了時(shí)頻分析的基函數(shù);介紹了傳統(tǒng)時(shí)頻脊基本概念和時(shí)頻脊線的提取方法;從盲信號(hào)調(diào)制物理量表達(dá)為出發(fā)點(diǎn),研究提出了載頻時(shí)頻特征曲線、時(shí)頻脊系數(shù)曲線、時(shí)頻差值脊線、頻率維特征曲線等新型時(shí)頻特征曲線,介紹了這些新型特征曲線的基本概念、提取方法和所表達(dá)的物理內(nèi)涵。
第3章典型信號(hào)時(shí)頻特征曲線形態(tài)分析,介紹了目前盲信號(hào)處理中11種典型信號(hào)類(lèi)型及其數(shù)學(xué)表達(dá)式;從公式推導(dǎo)和信號(hào)仿真兩個(gè)角度,分析了11種典型信號(hào)的新型時(shí)頻特征曲線以及時(shí)頻脊線的特征形態(tài);最后總結(jié)了各特征曲線的形狀類(lèi)型,為后續(xù)盲信號(hào)處理奠定了基礎(chǔ)。
第4章基于時(shí)頻特征的調(diào)制參數(shù)估計(jì),根據(jù)典型信號(hào)調(diào)制參數(shù)分布及變化規(guī)律與各類(lèi)特征曲線形態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系,選取與調(diào)制物理量相對(duì)應(yīng)的特征曲線進(jìn)行調(diào)制參數(shù)估計(jì)和符號(hào)同步處理,確保具有相對(duì)最優(yōu)的估計(jì)性能。
第5章基于時(shí)頻特征的調(diào)制識(shí)別特征提取,基于建立的可人工觀察的各調(diào)制類(lèi)型信號(hào)的特征曲線空間,利用特征曲線形態(tài)與典型信號(hào)調(diào)制參數(shù)之間的映射關(guān)系,設(shè)計(jì)了時(shí)頻脊線二等分標(biāo)準(zhǔn)差比值特征、時(shí)頻脊線概率特征、時(shí)頻脊系數(shù)二等分均值比值法、時(shí)頻脊系數(shù)曲線方差特征、時(shí)頻特征曲線符號(hào)率特征、短時(shí)頻率極小極大特征、時(shí)頻特征聚類(lèi)特征等新的機(jī)器可識(shí)別的調(diào)制識(shí)別特征體系。
第6章調(diào)制識(shí)別分類(lèi)器設(shè)計(jì),首先從模式識(shí)別角度,分別介紹了貝葉斯理論的假設(shè)檢驗(yàn)和判決準(zhǔn)則,以及識(shí)別樹(shù)分類(lèi)器、支持向量機(jī)分類(lèi)器和混合分類(lèi)器等,并分別利用第5章提出的調(diào)制識(shí)別特征和第3章提出的特征曲線進(jìn)行了調(diào)制類(lèi)型識(shí)別仿真和評(píng)估。
第7章基于時(shí)頻特征的數(shù)字信號(hào)盲解調(diào),利用相應(yīng)時(shí)頻特征曲線所表達(dá)的物理特征,提出了ASK、CPFSK/FSK、PSK等信號(hào)的符號(hào)識(shí)別方法,進(jìn)行了常規(guī)條件以及存在多普勒擴(kuò)散等條件下的模擬仿真,并與理論解調(diào)性能進(jìn)行了比較分析。
第8章輻射源個(gè)體識(shí)別特征提取,開(kāi)展了基于時(shí)頻特征曲線為主的個(gè)體識(shí)別技術(shù)研究,重點(diǎn)介紹了輻射源個(gè)體識(shí)別特征產(chǎn)生根源及特點(diǎn),介紹了輻射源暫態(tài)響應(yīng)特征、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特征、非線性非高斯特征以及輻射源機(jī)械掃描特征的提取方法。
第9章基于迭代結(jié)構(gòu)的時(shí)頻函數(shù)快速算法,主要從提高時(shí)頻處理效率角度,利用指數(shù)遺忘分布能夠進(jìn)行迭代運(yùn)算的特點(diǎn),研究了morlet小波變換和短時(shí)傅里葉變換的窗口函數(shù)設(shè)計(jì)及其相應(yīng)的迭代運(yùn)算算法;針對(duì)小波變換的相容性條件,提出了相應(yīng)的時(shí)頻窗口參數(shù)設(shè)置方法。
第10章過(guò)采樣數(shù)據(jù)的壓縮技術(shù),為解決高采樣率與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、處理效率之間矛盾,介紹了兩種數(shù)據(jù)壓縮方法:一種為過(guò)采樣信號(hào)的抽取技術(shù);另一種為數(shù)據(jù)壓縮和重構(gòu)技術(shù)。
本書(shū)是作者在清華大學(xué)博士論文的基礎(chǔ)上,結(jié)合長(zhǎng)期工作實(shí)踐編寫(xiě)而成的。本書(shū)所提出的新型時(shí)頻特征曲線和調(diào)制識(shí)別特征等創(chuàng)新性成果,離不開(kāi)博士生導(dǎo)師陸建華院士以及指導(dǎo)老師黃振副研究員的嚴(yán)格要求和精心指導(dǎo),涉及的輻射源個(gè)體識(shí)別技術(shù)部分內(nèi)容也包含了同事宋家乾助理研究員的辛勤勞動(dòng),數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)內(nèi)容部分采用了王瑩桂博士的研究成果。另外,本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)程中,劉必鎏工程師、劉冰雁研究實(shí)習(xí)員在編排、校訂等方面做了大量的工作,在此一并表示感謝。
為便于理解,本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中既注重基本理論、基本概念和基本方法的闡述,又力求數(shù)學(xué)推導(dǎo)與數(shù)據(jù)仿真的統(tǒng)一。但是,由于著者水平有限,書(shū)中不可避免還存在一些疏漏和錯(cuò)誤,懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
高勇,博士,現(xiàn)為某總站總工程師,副研究員。發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇,其中SCI、El檢索或源刊10余篇,獲得軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng),二等獎(jiǎng)三項(xiàng),三等獎(jiǎng)六項(xiàng),出版專(zhuān)著兩本。近年來(lái),作為負(fù)責(zé)人或主要完成人,開(kāi)展863課題、武器裝備預(yù)研課題等近二十項(xiàng)。主要研究方向?yàn)槊ば盘?hào)分析、信息對(duì)抗和無(wú)源定位等。
第1章 緒論
1.1 盲信號(hào)處理背景與需求
1.1.1 盲信號(hào)處理背景
1.1.2 盲信號(hào)處理基本內(nèi)容
1.2 盲信號(hào)處理現(xiàn)狀
1.2.1 特征參數(shù)估計(jì)研究現(xiàn)狀
1.2.2 調(diào)制識(shí)別研究現(xiàn)狀
1.2.3 符號(hào)識(shí)別研究現(xiàn)狀
1.2.4 輻射源個(gè)體識(shí)別現(xiàn)狀
1.3 時(shí)頻分析方法發(fā)展歷程與分類(lèi)
1.3.1 時(shí)頻分析方法的基本發(fā)展歷程
1.3.2 時(shí)頻分析方法的分類(lèi)與基本特點(diǎn)
1.4 基本研究方法和內(nèi)容
1.4.1 基本研究方法
1.4.2 基本研究?jī)?nèi)容
第2章 新型時(shí)頻特征曲線及提取方法
2.1 引言
2.2 時(shí)頻變換與時(shí)頻函數(shù)選取
2.3 傳統(tǒng)時(shí)頻脊線及提取方法
2.4 載頻時(shí)頻曲線及提取方法
2.5 時(shí)頻差值脊線及提取方法
2.6 時(shí)頻脊系數(shù)曲線及提取方法
2.7 其他時(shí)頻曲線及提取方法
2.8 本章小結(jié)
第3章 典型信號(hào)時(shí)頻特征曲線形態(tài)分?jǐn)?br>3.1 引言
3.2 典型信號(hào)的表達(dá)方式
3.3 典型信號(hào)時(shí)頻脊線特征
3.4 典型信號(hào)載頻時(shí)頻曲線特征
3.5 典型信號(hào)時(shí)頻脊系數(shù)曲線特征
3.6 典型信號(hào)零中頻相位曲線特征
3.7 典型信號(hào)頻譜沖激響應(yīng)特征
3.8 典型信號(hào)短時(shí)頻譜曲線特征
3.9 本章小結(jié)
第4章 基于時(shí)頻特征的調(diào)制爹數(shù)估計(jì)
4.1 引言
4.2 基于時(shí)頻特征曲線的載頻估計(jì)
4.3 基于時(shí)頻特征的符號(hào)率估計(jì)和符號(hào)同步
4.3.1 不同曲線形狀的符號(hào)率估計(jì)
4.3.2 數(shù)字信號(hào)符號(hào)同步及符號(hào)率修正
4.4 相位調(diào)制信號(hào)符號(hào)率估計(jì)
4.4.1 符號(hào)率估計(jì)算法
4.4.2 性能仿真及分析
4.4.3 結(jié)論
4.5 頻率調(diào)制信號(hào)符號(hào)率估計(jì)
4.5.1 符號(hào)率估計(jì)算法
4.5.2 性能仿真及分析
4.5.3 結(jié)論
4.6 幅度調(diào)制信號(hào)符號(hào)率估計(jì)
4.6.1 符號(hào)率估計(jì)算法
……
第5章 基于時(shí)頻特征的調(diào)制識(shí)別特征提取
第6章 調(diào)制識(shí)別分類(lèi)器設(shè)計(jì)
第7章 基于時(shí)頻特征的數(shù)字信號(hào)盲解調(diào)
第8章 輻射源個(gè)體識(shí)別特征提取
第9章 基于迭代結(jié)構(gòu)的時(shí)頻函數(shù)快速算法
第10章 過(guò)采樣信號(hào)的壓縮技術(shù)
爹考文獻(xiàn)