基於欠定盲分離的跳頻信號分選和識別技術研究

《基於欠定盲分離的跳頻信號分選和識別技術研究》是依託西安電子科技大學，由付衛紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於欠定盲分離的跳頻信號分選和識別技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：付衛紅
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

盲源分離技術由於其盲的特性，在通信對抗中具有廣泛的套用前景。針對欠定混合條件下多個跳頻信號的分選和識別技術，利用跳頻信號頻域的稀疏性，研究基於欠定盲分離的跳頻信號分離技術，包括時變欠定混合矩陣的估計以及跳頻源信號的恢復。根據充分稀疏信號的直線聚類或非充分稀疏信號的平面聚類特性，利用自適應聚類算法以及勢函式的思想，提出一種新的適用於時變信道的欠定混合矩陣實時估計算法；然後針對非充分稀疏源信號的恢復問題，提出一種穩健的欠定混合跳頻源信號恢復算法；最終給出一套完整的欠定混合跳頻信號分離算法，該算法計算複雜度低、精確度高、抗噪能力強。在此基礎上，對分離出來的單一跳頻信號的參數識別技術展開研究，利用壓縮感知理論，提出基於壓縮感知的跳頻信號參數（跳頻頻率、跳頻速率、跳變時刻）識別算法。本項目的研究為跳頻信號的偵查開闢一條新的技術途徑。

結題摘要

本項目在分析跳頻信號稀疏特性的基礎上，對基於欠定盲分離的跳頻信號分選和識別技術展開研究。本項目首先研究了欠定盲分離中的混合矩陣估計技術，針對充分稀疏混合矩陣估計技術，本項目組提出了基於改進K-均值聚類的欠定混合矩陣盲估計算法，基於改進勢函式的欠定盲源分離算法和基於點密度大區域檢測的算法等多種改進的算法。針對源信號非充分稀疏時欠定混合矩陣的估計，主要提出了基於估計參數勢函式法的欠定混合矩陣盲估計算法。該算法在沒有增加複雜度的情況下，基於估計參數勢函式的方法提高了混合矩陣的估計精度和源信號估計的準確率。針對時變的欠定混合矩陣估計，提出了一種改進的時變欠定盲分離混合矩陣估計算法，該算法在混合矩陣發生某列增加、某列減少、某列消失的變化時均能檢測出變化，並且時變混合矩陣估計時具有更好的性能。 本項目第二個大的研究內容是欠定盲分離中源信號恢復算法。針對現有的貪婪算法恢復精度不高的問題，提出了子空間互補匹配追蹤算法，改進的算法在降低算法複雜度的同時，提高了算法的精度。針對基於L1範數的稀疏信號重構算法複雜度較高的問題，提出了基於L1範數的互補匹配追蹤算法。與現有算法相比，所提算法在顯著降低算法複雜度的同時，保持了原有算法的精度。針對平滑L0範數收斂速度慢的問題，提出了基於修正牛頓法的徑向基函式算法。通過仿真得出，改進的算法在顯著降低算法複雜度的同時，也提高了算法的精度。 最後本項目將欠定盲源分離技術套用到跳頻信號盲分離中，將多個跳頻信號分離開，並研究了跳頻信號的分選和識別技術。針對跳頻信號的參數估計技術，本項目組提出了一種基於短時傅立葉變換與平滑偽分布相結合的方法。該方法在欠定條件下可有效估計出同步正交多網台用戶跳頻信號的各參數。同時針對欠定條件下多個跳頻信號的參數估計問題，提出一種基於時頻圖修正的跳頻信號參數盲估計算法，結果表明，在信噪比低於0dB時，該方法可獲得較高的參數估計精度。 針對跳頻信號的分選和識別技術，本項目組提出了一種結合碼元速率和到達角的多參數融合的同步正交跳頻信號分選算法，該算法首先解跳由欠定盲分離算法恢復的跳頻信號，查找解跳後的信號中最接近的波峰與波谷之間的間距進行碼元速率估計，然後以碼元速率和到達角作為數據點，計算各條數據點之間的距離，將距離接近的劃為一類，完成跳頻信號的分選。解決了到達角模糊性帶來的分選難題，提高了算法的穩健性。