低信噪比下典型雷达信号调制类型识别和参数估计
摘要
随着现代电磁环境不断复杂多变，雷达系统在通信领域、导航领域和电子对抗领域
中的重要地位愈发突出。一些现代新体制雷达系统与传统雷达系统相比，雷达发射波形、
天线数量、天线摆放位置、信号处理方式等方面都有较大的区别。现代新体制雷达的抗
截获能力得到明显的提升，这无疑给电子侦察技术带来了巨大的挑战。要想实现对敌方
雷达信号的判别和雷达信号相关参数的精确估计，除了要对传统的脉冲调制参数进行测
量，还要对雷达信号的脉内调制特征进行分析和区分。本文首先对低信噪比下典型雷达
信号调制类型识别方法进行了研究，提出了基于分数阶频谱四阶原点矩的识别方法，通
过计算机仿真验证了所提方法的可行性，接着针对低信噪比下线性调频信号的参数估计
问题进行了研究。本文将围绕以下几个方面介绍主要研究工作：
首先，对分数阶傅里叶变换的基本理论进行了分析，介绍了分数阶傅里叶变换的定
义及性质，通过仿真实验，展示了分数阶傅里叶变换在非平稳信号处理领域所具有的优
势，并研究了一种以离散尺度化法为基础的采样型离散快速分数阶傅里叶变换的算法。
然后，介绍了三种典型雷达信号的信号模型，并给出了对应各信号的分数阶傅里叶
幅值图，接着引出了基于分数阶傅里叶变换的典型雷达信号调制类型的识别方法。而针
对低信噪比下传统的雷达信号调制类型方法识别效果不佳的情况，提出了基于分数阶傅
里叶频谱四阶原点矩的识别方法，是一种由粗到细的识别方法。该方法对典型雷达信号
先进行粗识别，区分为调相信号和调频信号两类，再对类内信号进行细识别，从而实现
典型雷达信号调制类型识别。通过在不同信噪比条件下进行仿真实验并对识别概率结果
进行对比和分析，验证了低信噪比下所提识别方法的抗噪性能。
其次，针对低信噪比下单分量线性调频信号的参数估计问题，提出了一种基于分数
阶频谱四阶原点矩的参数归一化估计算法，通过分数阶傅里叶四阶原点矩的良好抗噪性
能，在低信噪比下能更好地确定最佳变换阶数，从而达到提升参数估计算法的抗噪能力，
再结合离散快速分数阶傅里叶变换算法，经谱峰搜索计算得到信号参数。通过仿真实验
对比和分析，验证了该算法保证信号参数估计精度的同时具有良好的抗噪性能。
最后，针对低信噪比下多分量线性调频信号的参数估计问题，提出了一种结合
CLEAN思想的基于分数阶频谱四阶原点矩的参数估计归一化方法，通过分离多分量线
性调频信号内的各信号分量，再对各信号分量逐一进行参数估计，直至搜索不到有效谱
峰停止搜索，即可得到多分量线性调频信号的所有信号分量的参数估计值。通过仿真实
哈尔滨工程大学硕士学位论文
验，验证了该算法在低信噪比下具有的参数估计性能和抗噪性能。
关键词：雷达信号调制类型识别；分数阶傅里叶变换；四阶原点矩；参数估计
低信噪比下典型雷达信号调制类型识别和参数估计
Abstract
Withthecomplexityofmodernelectromagneticenvironment,radarsystemplaysan
increasinglyimportantroleinthefieldsofcommunication,navigationandelectronic
countermeasure.Comparedwithtraditionalradarsystems,somemodernnewradarsystems
differgreatlyinradartransmissionwaveform,numberofantennas,antennaplacement,signal
processingmethodandsoon.Theanti-interceptioncapabilityofmodernnewradarsystem
hasbeensignificantlyimproved,whichun