高动态飞行器信号捕获算法研究

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1、高动态飞行器信号捕获算法研究作者姓名潘忠显导师姓名、职称李赞教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1201120206分类TN82号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高动态飞行器信号捕获算法研究作者姓名：潘忠显一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：李赞教授提交日期：2014年11月AStudyonSignalsAcquisitionMethodofHighDynamicVehicles

2、AthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByPanzhongxianSupervisor:Prof.LizanNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特

3、别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全

4、部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要高动态飞行器在近几年来成为各国研究的热点，通信是飞信器发展的重要保障，而信号捕获则是通信系统的第一步工作，能否实现信号的快速准确捕获，将会影响到整个通信系统的性能。飞行器的高动态包括高速度和高加速度等特点，这些特点导致了通信信号的多普勒效应，引起信号中包含多普勒频率偏移和多普勒变化率等畸变，与其他通信方式有较大

5、差别。本文对受到多普勒效应影响的信号快速捕获问题进行了研究。首先，介绍了高动态飞行器的发展背景，分析了高动态飞行器的物理模型，根据其物理模型讨论了多普勒效应对信号的影响，并对高动态飞行器的通信信号进行了建模。然后，介绍并比较了当前对于存在多普勒频移的扩频信号的常用捕获算法，包括滑动相关法、匹配滤波法以及基于FFT的快速捕获算法等。利用离散傅里叶变换的移位性质，推导了以频谱移位代替传统载波相乘的快速算法，通过仿真验证了该算法和传统方法具有相同捕获效果的同时，提高了捕获速度。提出了利用两级FFT级联的捕获算法，对信号频谱进行相关

6、运算，直接捕获信号的多普勒频移，以实现扩频信号的快速捕获，并将该分析了算法特点，通过仿真与传统的捕获算法在捕获性能和速度等方面进行比较。最后，介绍了分数阶傅里叶变换原理以及其离散变换的快速实现方法。介绍了传统的载波捕获方法中，基于多普勒变化率搜索的二维FFT算法。讨论了利用分数阶傅里叶变换对存在多普勒变化率的载波信号进行捕获，从原理上分析了和传统方法的异同点，并对捕获效果进行比较。提出对分数阶傅里叶变换的两种改进策略，一种是将二维FFT和FRFT相结合，分别进行多普勒变化率的粗细捕获，另一种是将搜索范围不断划分，逐步细化搜索

7、阶数以捕获变化率。两种策略能够在提高捕获精度的同时，降低运算复杂度。本文还介绍了非纯载波信号的分数阶傅里叶变换，探讨了分数阶傅里叶变换在干扰捕获与识别方面的应用前景。关键词：高动态飞行器，信号捕获，多普勒频移，多普勒变化率，分数阶傅里叶变换论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士研究生毕业论文IIABSTRACTABSTRACTInrecentyears,highdynamicvehicleshavebeenwidelystudiedbymanycountries,andtelecommunicationisanimp

8、ortantsafeguard.Signalacquisitionisthefirststeptocommunicationsystems.Whethertheacquisitionisfastandeffectivedeterminestheperformanceofwholecommu