随着通信技术的发展,在军事领域中,为提高频谱的利用率,频谱感知的相关技术正越来越多地被应用在军事通信和军事侦察中。一方面,己方需通过感知技术判断监测频段内是否存在处于通信状态的己方设备,从而使其他的己方通信信号避免使用该频段,另一方面,己方需通过感知技术监测频段内是否存在处于通信状态的敌方设备,通过感知技术确定敌方信号占用的通信频段范围,为敌方信息截获以及干扰策略的选取提供了关键的参考。本课题以如何高效地实现较宽频段的通信信号接收并进行频谱感知以及获得精确的原始信号恢复特性为研究目标,主要研究内容如下:首先,本文对宽带频谱感知的结构进行了研究,包括对多速率信号的处理,由于数字信道化技术具有良好的频谱分割特性,实现复杂度低,处理效率高,因此构造了基于多相滤波器组的数字信道化接收系统感知结构,其次研究了频谱感知的基础理论,利用数字信道化结构的优点,检测并筛选出未被占用的和已被占用的子信道,结合循环谱特征检测方法,再对不确定的可疑信道做进一步检测,仿真验证了信道化输出结果的正确性和该结构对频谱感知进行改进的可行性。其次,本文在通信信号的频谱感知理论中研究中引入随机共振技术,分析了双稳态随机共振系统输出响应结果,研究了在随机共振系统中将无序的外加噪声能量向微弱信号的能量进行转化的机制原理,为了提高低信噪比条件下能量检测算法的检测概率,提出了一种随机共振系统下的能量检测算法,并在衰减信道下通过对偏移系数的分析选择添加噪声强度的最优幅度,使添加的随机共振噪声与信号中的直流发生随机共振,该算法从检测概率和检测样本点数出发,通过理论推导和仿真分析表明该算法在低信噪比条件下相比传统能量检测算法有效地提升了检测概率。最后,为完成对全部输出子信道信号的感知从而获得信号的时频瀑布图,本文研究了基于近似完全恢复原始信号的全频域态势感知技术,该技术是以信道化的输出结果作为重建系统的输入信号,合成信号的实现需要设计出满足功率互补和高的阻带衰减这两个特性的原型滤波器,通过对基于Parks-McClellan算法设计的最优原型滤波器、格型结构滤波器组以及改进的伪正交镜像滤波器组重建特性的对比分析,分析并验证了具有良好的衰减特性和最窄的过渡带宽的原型滤波器组,在合成输出信号的基础上,绘制出全频域上的时频瀑布图,获取关键时频信息以及部分特征参数。