水聲直擴信號截獲檢測與偽碼周期估計方法研究

《水聲直擴信號截獲檢測與偽碼周期估計方法研究》是依託東南大學，由王曉燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水聲直擴信號截獲檢測與偽碼周期估計方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王曉燕
• 依託單位：東南大學

中文摘要

直接序列擴頻信號由於其在抗干擾、抗多徑及低截獲等方面的優勢，逐步在水聲通信與探測領域得到廣泛套用，但現有偵察技術難以適用於該信號，性能嚴重下降甚至無法使用。近年來，直擴信號偵察套用需求日益迫切。在此背景下，本項目擬利用水聲直擴信號的自相關特性，結合海上試驗數據的分析驗證，研究信息碼與多途傳播影響下直擴信號的高準確性截獲檢測與偽碼周期估計方法，為實際套用提供支持。首先利用信號模型、信道傳播模型以及前期收集的海試數據，開展信息碼和多途傳播對自相關特性影響的分析研究；其次，研究信息碼和多途傳播影響下直擴信號自相關特性的判別方法，基於檢測估計聯合處理思想，設計多級檢測與估計器，提高檢測與估計準確性；在此基礎上，研究全方位精細化直擴信號截獲檢測與估計方法，實現直擴信號截獲檢測技術從單陣元向陣列處理的拓展。

結題摘要

水聲通信技術發展與廣泛套用，使得水聲通信信號截獲處理重要性日益提升。水聲直接序列擴頻通信具有低截獲特性，常規截獲處理方法性能下降甚至失效，開展水聲直擴通信信號截獲檢測研究對於水下信息獲取具有重要意義。水聲直擴通信信號採用的偽隨機序列畢竟不同於真正的隨機噪聲，其自相關域具有周期性尖峰特性，為直擴信號的截獲檢測與判別提供了研究方向。但該特性會由於信息碼隨機性遭到破壞，另外，水聲信道複雜性會進一步加劇自相關特性的提取與判別難度。本項目重點針對這兩項難題，立足於實際套用需求，探尋能夠適應實際多途等複雜信道，具有穩健性與系統性，且無需人工干預的全自動水聲直擴信號截獲處理方法。首先構建了多途信道傳播下的水聲直擴接收信號及其自相關函式數學模型，從機理與實際數據分析兩方面對信息碼與多途傳播帶來的相關峰缺失或出現偽相關峰現象進行了分析。在此基礎上，針對多途傳播帶來的干擾峰問題，提出自適應背景估計方法，降低了背景與相關峰能量起伏的影響，能夠提取到完整的相關峰簇。進一步並改進了最低公倍數周期特性判別方法，通過相關峰間隔構建公倍數判別矢量，將干擾峰的不利影響轉換為有利的因素，彌補信息碼導致相關峰周期性破壞的不利情況。最後設計了水聲直擴信號截獲檢測與偽碼周期估計聯合處理方法，通過多幀關聯融合處理有效提高了直擴信號準確辨識能力，並且該方法適合實際套用中的實時數據流處理。在單通道水聲直擴信號截獲檢測與偽碼周期估計聯合處理方法研究的基礎上，進一步針對陣列處理方法以及載頻、碼率等精細化截獲處理方法開展了相關研究。本項目研究成果套用於某型比對樣機研製中，並進行了海上試驗驗證，試驗結果表明，本項目提供方法能夠基於拖曳線列陣，在全自動模式下對多種參數下的水聲直擴通信信號進行非合作截獲檢測與判別，並準確估計偽碼周期、來波方向等參數，對實際海上環境適應性強，性能穩健，達成了預期目標。