现代短波信号检测与测向

本书介绍了短波监测的相关基础知识，短波通信的背景与应用；论述了短波信道的传播特性及对信号的影响和短波主流的调制信号及通信协议；阐述了短波接收机的主流架构、短波阵列信号处理；重点介绍了短波阵列信号处理基础， 短波阵列架构和自适应阵列信号处理的矢量模型；分析了信号检测提取技术；详细介绍了导向矢量和特征提取两类经典的信号参数估计方法。

唱亮，国家无线电监测中心高级工程师，长期从事无线电监测、信号与信息处理。在知名期刊上发表论文10余篇。刘寅生，北京交通大学副教授，长期从事无线通信专业研究，在知名期刊发表论文20余篇。

1.介绍1.1概述1.2 短波(HF)传播1.3 短波频段使用情况1.4 HF自适应阵列信号处理的动机1.5 本书的总体规划参考文献2.HF传播物理特性及对信号的影响2.1电离层空间2.1.1概述2.1.2 太阳风2.1.3 高度变化2.1.4 地理变化2.2 电离层中的电波传播2.2.1物理现象2.2.2电离层折射2.2.3电离层的相速度2.2.4 电离层的群速度2.2.5垂直探测2.2.6 射线追踪2.2.7 布莱特-图夫定理2.2.8 电离层能量损耗2.2.9 地球磁场效应2.2.10传输曲线2.2.11 在电离层中的分层传播2.2.12 主流电离层模型2.3 短波噪声环境2.4 日际变化参考文献3.通用HF调制协议3.1简介3.2 模拟信号调制3.2.1 传统幅度调制3.2.2 抑制载波双边带调制3.2.3 单边带调制3.2.4 残留边带调制3.2.5 模拟信号性能比较3.3 数字信号调制3.3.1 二进制开关传输3.3.2 二进制频移键控3.4 二进制相移键控3.4.1 相位相关PSK信号3.4.2 差分相移键控3.4.3 二进制调制的误差概率比较3.4.4 多进制调制3.5 HF调制解调器设计3.5.1 重要的信道参数3.5.2 信道差错编码3.6 官方标准3.6.1 标准调制解调器信号3.6.2 调制解调器性能比较3.6.3 自动链路建立(ALE)3.7 小结3.8 附录：莫尔斯码参考文献4.HF接收机架构探讨4.1 概述4.2 架构选择4.2.1 概述4.2.2 窄带超外差接收机4.2.3 数字中频接收机4.2.4 多载波超外差接收机4.2.5 射频直采接收机4.3 镜频控制4.3.1 窄带超外差接收机镜频4.3.2 数字中频接收机镜频4.3.3 多载波超外差接收机镜频4.3.4 射频直采接收机镜频4.4 模拟-数字转换：方法与性能4.4.1 噪声4.4.2 畸变4.4.3 采样时钟抖动4.4.4 无杂散动态范围4.4.5 不确定度4.4.6 最新ADC进展参考文献5.HF阵列信号处理架构5.1 检测5.2 测向5.3 信号参数估计5.4 重构5.5 信号排序5.6 定位参考文献6.自适应阵列信号处理的矢量模型6.1 概述6.2 阵列信号模型6.3 理想传播模型6.4 简单举例6.5 波束成型6.6 加权矢量计算6.7 极化敏感阵列6.7.1 现实需求6.7.2 极化敏感阵元的建模参考文献7.信号检测流程7.1概述7.2 HF环境探测事项7.2.1 HF频谱占用度7.2.2 HF传播统计特性7.3 似然比检测7.3.1 基于概率的数据模型7.3.2 似然比检测7.3.3 LRT例程7.4 扰动探测7.4.1 简单模型：变换高斯均值7.4.2 另一简单模型：变换高斯方差7.4.3 多尺度模型：变换高斯协方差7.4.4 基于可预测自适应波束形成器的信号提取7.4.5 信号提取新示例7.5 时域检测7.6 频域检测7.7 高阶统计量参考文献8.阵列评估：测向性能边界8.1 概述8.2 边界值8.2.1 单一随机参数估计8.2.2 单一固定参数估计8.2.3 多随机参数估计8.3 克拉美罗下界8.3.1单一参数场景8.3.2线性阵列示例8.3.3多参数场景8.4 最小均方误差下界8.5 维斯-韦恩斯特恩下界8.5.1 下界描述8.5.2线性阵列例程8.6 HF阵列集合构型8.6.1 阵列尺寸和阵元分布8.6.2 量化阵列评估-自由度8.6.3 统一的线性阵列示例8.6.4 阵列几何构型评估-类型比较8.6.5 类型计算示例8.7 部分常见天线阵列示例8.7.1 圆形阵列8.7.2 交叉L型阵列8.7.3 螺旋阵列8.7.4 随机阵列参考文献9.测向技术在短波中的应用9.1 概述9.2 干涉仪：相位匹配9.3 示向度的最大似然估计9.4 矢量空间法9.4.1 MUSIC方法9.4.2求根MUSIC方法9.5 极化敏感阵列的示向度估计9.5.1 动机9.5.2 极化敏感的测向算法9.5.3 矢量传感器示例9.6 基于特征的方法9.6.1 变换检测探讨 9.6.2 基于循环平稳特征的探讨9.7 特征向量旋转参考文献10.定位技术10.1 概述10.2 基于方位角的多传感器定位10.2.1 坐标系统10.2.2 传感器方位角测量10.2.3 传感器到指导坐标系变换10.2.4 定位示例10.3 单站定位10.3.1 基本单站定位范围10.3.2 垂直孔径范围10.4时间差模式定位10.4.1 时间差估计10.4.2 时延估计10.4.3 时间差定位小结10.5 多站时间差(TDOA)定位参考文献11. 信号参数估计：导向矢量方法11.1概述11.2最小均方误差(MSE)波束形成器11.3 基于导向矢量方法的信号参数估计11.4基于MUSIC的信号参数估计方法11.4.1 基于MUSIC的波束形成概念描述11.4.2 波束形成实现方法11.4.3 基于信号空间投影的波束形成11.5 基于极化的方法11.5.1 信号参数提取的极化差异11.5.2 基于极化的信号参数估计示例 11.6 信号参数估计权重跟踪11.7 宽带处理11.7.1 覆盖总带宽11.7.2 带宽分段11.7.3 分段组合 参考文献12.信号参数估计：特征提取方法12.1 概述12.2 载波置零12.2.1 载波信号形式12.2.2 算法描述12.2.3 示例 12.3基于速率特征谱线的方法12.3.1 信号的循环平稳特性描述12.2.2 算法推导12.2.3 算法描述12.2.4 QPSK示例12.4 恒模处理12.4.1 信号的恒模特性12.4.2 基本的恒模波束形成描述12.4.3 恒模算法示例12.5 频谱差异的处理12.5.1 概述12.5.2 分析描述12.5.3 子带平滑12.5.4 示例12.6 开关键控信号12.6.1 算法描述12.6.2 间歇信号估计探讨12.6.3 算法概述 12.6.4 OOK示例12.7雷达信号12.7.1 雷达脉冲形式12.7.2 线性频率调制(LFM)处理12.7.3 LFM处理示例12.8 语音调制信号12.8.1 规范化相关分析方法12.8.2 可编程的规范化相关分析12.8.3 SS-SC信号示例参考文献索引

本书介绍了短波监测的相关基础知识，短波通信的背景与应用；论述了短波信道的传播特性及对信号的影响和短波主流的调制信号及通信协议；阐述了短波接收机的主流架构、短波阵列信号处理；重点介绍了短波阵列信号处理基础， 短波阵列架构和自适应阵列信号处理的矢量模型；分析了信号检测提取技术；详细介绍了导向矢量和特征提取两类经典的信号参数估计方法。

唱亮，国家无线电监测中心高级工程师，长期从事无线电监测、信号与信息处理。在知名期刊上发表论文10余篇。刘寅生，北京交通大学副教授，长期从事无线通信专业研究，在知名期刊发表论文20余篇。