检测估计与调制理论讲义

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1、检测、估计与调制理论讲义北京航空航天大学电子信息工程学院203教研室导论检测、估计和调制理论主讲：孙进平办公：新主楼F524电话：82317240邮箱：sunjp2000@263.net1导论教材H.L.VanTrees(范特里斯)“检测、估计与调制理论”，毛士艺、周荫清、张其善译，国防工业出版社，1983英文影印版：Detection,EstimationandModulationTheory电子工业出版社，2001张明友、吕明，“信号检测与估计”，电子工业出版社，2005年参考书随机信号处理陈炳和国防工业出版社1996统计信号处理刘福声国防科大出版社1999信号的

2、统计检测与估计理论李道本北邮出版社1996信号检测与估计刘有恒人民邮电出版社1989噪声中信号的检测（美）A.D惠伦科学出版社197721导论1.1课程介绍本课程是信号与信息系统工程中重要的一门专业基础学科基本任务：基本任务从被噪声及其它干扰污染的信号中提取、恢复所需要的信息。例如：地震仪接收到的信号→有无地震？一类问题→检测→判断信号有无复现地震的强度,方位?另一类问题→估计→信号包含的参数提取信号的波形→调制理论滤波波形估计或过程估计3导论跟踪雷达首先判断目标是否存在（检测问题），计算目标的距离、速度和位置（参数估计问题），预测目标的轨迹，跟踪目标的运动（波形估计

3、问题）和移动通信相似42导论图像处理中的应用ATD/ATR5导论1.2学科形成相关课程:数理统计、统计推断、概率随机、信息论:r(t)信源信道信宿干扰接收机噪声检测估计判决有无目标s(t)r(t)处理参数估计n(t)波形本课程是用概率与数理统计为工具,综合系统理论与通讯工程,解决接收端信号与数据处理中的信息恢复与获取的一门科学。应用:通信、雷达、声纳、自控、辨识、射电天文、地震学、医学等63导论发展史:18世纪中叶T.Bayes判决问题19世纪初Guass星体运行轨迹,最小二乘20世纪40年代N.WienerKolmogorov20世纪50年代香农信息论60年代初Ka

4、lman滤波理论70年代后T.KailathRobust检测，自适应滤波，多维联合估计，融合、智能处理7导论1.3研究领域一、检测——判决有无信号数字通讯:数字序列信号序列r(t)源发射机信道接收机1001s(t)n(t)当1sin(ωt)发FSK[0，T]1当0sin(ωt)0当1sin(ωt)+n(t)收r(t):H0

5、源(1)如果没有噪声,发射信号已知,则接收信号确知,判决不会出错;如果有噪声,——噪声中已知信号的检测问题,最简单9导论(2)如果每个信号都有相应的相移θ,θ在[0,T]中不变,但事先不知道,这10时即使没有噪声,在测量之前,输入是未知的,不能完全知道.S1(t)=sin(ω1t+θ1),S0(t)=sin(ω0t+θ0)再如雷达回波：r(t)=Vsin[(ω+ω)(t－τ)+θ]+n(t):Hrcdr1r(t)=n(t):H0此类检测问题——噪声中具有未知参数信号(信号形式已知)的检测问题(3)还有一类问题,不仅参数未知,信号本身也不确定,它是随机过程的一个样本函数

6、.如水下声纳:敌舰噪声,敌舰发动机,推进器及其它噪声,只有通过统计特性的差异来判决——噪声中随机信号的检测问题105导论二、估计——信号参数测量Aia(t)AMn(t)FMAˆi源采样发射机接收r(t)aˆ(t)在每个T区间包括一个参数和A对应，可为振幅、频率。接收机的i任务是要估计出A多大（在T时间内）i即由r(t)=S(t,A)+n(t)估计Â，经过低通滤波器后即得â(t)。ii若参数已知,没有噪声,估计完全准确;(1)若参数已知,有噪声——噪声中已知信号的估计问题11导论(2)雷达发射信号Vsin(ωt)，接收到信号cr(t)=Vrsin[(ωc-ωd)(t－τ

7、)+θr]+n(t)即使知道参数ω,τ,波形还是不能确定——噪声中具有未知d参数的信号的估计问题(3)信号是一个r.p,它的统计特性包含我们要估计的参数r(t)=S(t,A)+n(t)Ω例如,我们知道一个窄带平稳过程,其谱的形状是知道的,但不知中心频率,这是谱估计的问题,如声纳,射电天文中.包含待估计参数的接收信号是一r.p的样本函数——噪声中随机信号的估计问题126导论三、调制——连续波形估计问题前面的通讯问题中，如果不采样，接收信号⎧⎪[1+ma(t)]sin(ωct)+n(t)AMr(t)=S[t,a(t)]+n(t)=⎨t⎪⎩sin[ωct+