平稳时间序列的Hartley变换谱估计及其在遥测系统中的应用

本文给出遥测信号数据相关函数和功率谱的计算方法——快速Hartley变换(FHT),用之取代快速Fourier(FFT)算法。首先研讨了FHT法,继而讨论相关和功率谱估计、自/互功率谱估计并对两种算法的计算量作了对比。结果表明,随机数据处理软件系统对一系列伪噪声功率谱的测试结果在统计意义下与理论值一致。从而得出结论:用相关函数法对实型数据进行功率谱估计,采用FHT比采用FFT更有效。     

一种基于全相位预处理的PMF-FFT改进算法

高动态条件下扩频信号的捕获常采用基于FFT的部分匹配滤波(PMF-FFT)捕获算法,但此算法存在频谱泄漏和多普勒频偏估计误差大的问题。通过全相位预处理的方法对PMF-FFT算法做出改进,提出了PMF-apFFT/FFT捕获算法。一方面,所提算法能够利用全相位FFT(apFFT)算法抑制PMF-FFT算法存在的频谱泄漏;另一方面,算法利用FFT运算结果辅助PMF-apFFT支路对多普勒频偏估计值进行校正,提高了频率估计精度。理论分析和仿真结果表明,PMF-apFFT/FFT捕获算法能够有效抑制PMF-FFT算法中由FFT运算带来的频谱泄漏,且多普勒频偏估计精度有显著提高。     

基于单DSP实现扩维并行离散Hadamard变换算法

提出了一种在单数字信号处理器(DSP)平台上实现的扩维并行快速离散Hadamard变换(FHT)算法。在证明离散Hadamard变换具有扩维并行性的基础上,将N点的一维离散Hadamard变换(DHT)分解成N0×N1点的二维DHT(N=N0×N1),通过减少数据相关性消除了在单DSP中高效求解FHT的问题规模受片内内存容量限制,降低了编程的复杂性。在TMS320C80单处理单元中实现了该算法。结果表明,理论分析与试验结果吻合,算法有效。     

基于FPGA的大时宽带宽积频域脉压设计

介绍了基于ALTERA公司FPGA器件的高速实时FFT运算单元实现及频率域脉冲压缩处理的设计方法.在分析了基8、按频率抽取FFT算法的基础上,采用多级同步流水线结构,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成了最大4096点块浮点FFT.整个设计划分成多个功能模块,采用VHDL描述语言,并在Stratix器件上实现.结果表明,利用FPGA实现复杂的数字信号处理(DSP)算法是完全可行的.     

基于离散方波变换的脉冲星微弱信号周期性检测

为满足X射线脉冲星深空导航系统对脉冲星微弱信号周期性检测的要求,提出了一种基于离散方波变换(DSWT)的周期信号检测算法,并给出了其硬件实现方法.首先,通过对比DSWI和FFI变换核的相似性,证明了DSWT算法进行周期性检测的可行性,同时,研究了DSWT对白噪声的抑制作用;其次,DSWT的变换核仅取+1或-1,更适合硬件电路实现,给出了该算法的FPGA实现方法;最后,采用以Xilinx Spartan-3系列FPGA芯片XC3S2000为核心的开发板组成实验仿真系统,分别对实测和仿真脉冲星数据进行实验.结果表明:1.该算法可检测信噪比低于FFT算法;2.在信号输入完毕后3个时钟周期内即可得出计算结果,耗时比FFT算法少三个数量级;3.实现该算法所需的硬件资源少于FFT算法.     

基于FFT的抑制载波捕获技术

介绍三种基于快速傅里叶变换(FFT)的开环抑制载波捕获技术,并对这些算法进行性能分析及仿真.结果表明,基于FFT的交错符号积分技术,在低符号信噪比时引入的信噪比损失最小,适用于深空接收机中抑制载波捕获.     

一种新的单通道阵列DOA估计快速算法

针对现有单通道阵列DOA估计算法复杂度较高、实时性较差的问题,提出一种适用于单通道阵列的快速DOA估计算法.该算法将常规多通道阵列的空间FFT算法引入单通道阵列信号处理中,将通道切换时间带入FFT运算中,构建了新的变换核函数,利用该核函数可直接对单通道阵列的采样信号进行空间FFT变换,基于此提出了适用于单通道阵列的SA...     

GPS信号的码相位与多普勒频率联合捕获

分析了PMF FFT码捕获算法在不同频偏下的性能,针对其频率估计精度较低引起的部分频偏下的检测性能下降,提出了一种改进的码相位与多普勒频偏联合捕获方法。首先基于部分匹配滤波(PMF)相关算法得到一组匹配滤波输出;然后在PMF FFT算法基础上提出了一种利用FFT幅度差求解的低复杂度高精度迭代频偏估计算法,并利用此高精度的频率估计值补偿PMF输出,进行相干检测,从而在提高频率估计精度的同时提高了信号的检测概率,实现了高精度的频率估计与码相位捕获的联合处理。仿真结果表明检测算法可以有效改善频偏估计精度,提升检测概率,并且具有极低的复杂度。     

基于改进的快速Fermat数变换的卷积算法及其FPGA实现

与离散傅里叶变换(DFT)相比,费尔马数论变换(FNT)用移位代替乘法,因此其运算速度更快,但是快速费尔马数变换算法(FFNT)的变换长度有限且与位宽成比例,而基于Good-Thomas映射的多维分解技术在增加变换长度的同时会使模运算中出现坏因子,伪费尔马变换虽能剔除坏因子却不便用FPGA实现FNT模运算。将艾森斯坦余数系统(ERNS)与多维映射结合,提出改进的FFNT算法(MFFNT),并在Virtex6 FPGA平台上实现了长复数序列的卷积。仿真结果表明,与基于FFT的卷积算法相比,基于MFFNT的卷积算法运算时间较短,乘法器资源消耗较少。     

基于IMU辅助的高动态GPS信号捕获算法

高动态环境存在较大的多普勒频移,传统的GPS信号捕获方法捕获时间较长。为了快速捕获到信号,提出将惯性测量单元(InertialMeasurementUnit,IMU)辅助与快速傅里叶变换(FFT)相结合的快速捕获算法。该算法通过外部IMU的位置、速度辅助,预先估算高动态载体产生的多普勒频移,缩小频率搜索范围;利用二维FFT方法同时搜索码相位和多普勒频率,降低计算复杂度,加快捕获速度。仿真结果表明该算法可以显著减少捕获时间,提高捕获性能。     

一种新颖的快速DOA估计算法

一次快拍空间FFT法运算量小,但抗噪声性能较差,易形成伪峰;多次平滑FFT法充分利用阵列多次快拍的所有数据,具有较好的抗噪声性能,抑制了伪峰的形成,但运算量较大。提出了自相关阵平滑空间FFT算法,其性能优于现有的自相关阵单列FFT,与多次平滑FFT法相当且易于实现,运算量较小。理论分析与仿真实验证明了该算法的有效性。     

空间通信远距离非均匀天线组阵技术研究

介绍了用于深空通信的天线组阵技术中常用的SIMPLE和SUMPLE信号合成算法。根据远距离天线组阵的特点,采用符号流合成(SSC)方法对信号进行合成,用快速傅里叶变换(FFT)实现信号互相关来自适应地消除时差,用最小均方(LMS)误差算法实现最大比合成(MRC)。仿真结果表明:可实现300Mbit/s数据速率的信号接收,信号合成增益相对于理论增益损失在0.3dB以内,系统在信噪比(SNR)为-3dB的条件下仍能正常工作。文章采用的方法,可用于远距离非均匀天线组阵,也可用于具有较高数据传输速率的航天器通信。     

用现成微处理机完成复杂的遥测预处理

本文介绍一个以微处理机为主机的系统,用以对复杂的高速遥测数据进行预处理。所用的微机是最新式的Motoroloa68020系列计算机。本文全面介绍系统的硬件和软件,并对所用的复杂算法和有关的数据处理作了说明。着重报道涉及参数容量和数据吞吐率的测试结果。对系统的体系结构采用多种通用的折衷法进行了分析,本系统把兆字极的遥测数据(如废点剔除、相位对齐和参数推导等)预处理技术推向新的高度。     

一种改进的长码直扩信号捕获算法研究

针对直扩系统中长码直扩信号捕获问题,提出一种改进型捕获算法。算法基于扩展复制重叠法,对重叠段进行了平均化处理,采用快速傅里叶变换(FFT)算法进行相关性运算。仿真结果表明:该算法可明显缩短捕获时间,并改善了峰均比。     

一种应用三角内插技术的频率估计算法

Rife和Quinn等基于FFT的频率估计算法性能不够稳定,在部分频率点能获得满意的估计效果,但在其它频点估计性能恶化严重。本文将三角内插技术应用于频率估计,提出了一种新的基于FFT的频率估计算法,能够克服他们的缺点,非常适合于低信噪比条件下卫星通信信号的接收。该算法首先用FFT实现频率的粗估,再应用三角内插技术提高估计精度,最后对估计偏差进行修正,保证了估计的无偏性。仿真结果表明该算法能实现非常精确的频率估计,且估计性能不受信号频率的影响,在各频点上估计方差都非常接近克拉美劳界（CRB）,具有很低的工作门限。与时域估计算法相比,相同估计方差条件下该算法运算量低、易于实现。     

基于DFT快速算法对扩频码捕获过程的优化

针对基于FFT的频域捕获方法采样点数必须为2的整数次幂的局限性,应用Colley-Tukey和Good-Thoma算法对DFT求解过程进行分解,并引入Winograd DFT算法将短点数DFT优化从而得到一种改进算法。利用改进算法对GPS的L5频段上扩频码捕获进行了仿真分析。与FFT算法相比,改进算法在保证精度和灵敏度的同时,降低了计算量,提高了信号捕获速度。     

噪声分析计算方法探讨

基于 FFT对噪声特性的分析 ,文中提出四种近似计算方法 :频率点平行移动替代法 ,线性插值法。黄金分割法和三次样条拟合插值法。文中 ,通过实际算例 ,比较了各种方法的处理效果。结果表明 ,频率点平行移动替代法的实用性值得榷 ;而线性插值法和黄金分割法是比较实用的方法 ;当条件满足时 ,三次样条插值拟合法是值得提倡的     

基于GEO卫星的导弹天基数据链频率同步技术研究

针对导弹天基数据链中导弹的高速运动导致弹星之间高动态信号频率同步问题,根据导弹的运动轨迹推导了弹星之间高动态信号的多普勒频偏和多普勒变化率公式,分析了不同射程导弹运动导致弹星信号多普勒变化范围.为实现弹星之间高动态信号的快速频率同步,对基于时域的滑动相关捕获算法和基于频域的FFT捕获算法进行了分析与仿真.理论分析和仿真结果表明,FFT捕获算法中通过累积多个频域码元信号可以满足导弹和卫星之间高动态信号的快速频率同步要求,这对导弹天基数据链的工程实现具有重要参考意义.     

一种低信噪比下MPSK的载波频率同步方法研究

针对卫星通信中常用的多进制相移键控调制(MPSK)信号,在无导频数据且不考虑编码辅助条件下,对一种低信噪比、大频偏的联合载波频率估计方法进行了研究。将FFT频谱细化方法与Fitz法进行联合设计并优化,先用FFT频偏估计细化算法粗略估计频偏,使之处于Fitz的范围内,再用Fitz法对经一次补偿的信号进行精细估计,将二次补偿后的信号送二阶锁相环路实现载波同步,并对频偏补偿环路在低信噪比下的稳定性进行设计和优化,给出了优化流程。在Matlab/Simulink仿真平台上对8PSK信号进行仿真,验证了算法可实现在宽带范围内8PSK调制信号的载波频率同步,且同步门限降至6dB。     

一种改进的Rife算法及其在无线电干涉测量中的应用

信号频率和相位是连线干涉测量(CEI)以及甚长基线干涉测量(VLBI)本地相关处理的主要测量元素,其中相位测量精度直接影响着无线电测量精度。在对Rife算法及其改进算法(M-Rife算法)分析的基础上,提出一种新的改进算法(I-Rife算法)。该算法通过增加一次固定频移,解决了M-Rife算法在信号频率位于整数倍FFT频率分辨率附近时频移方向容易出错的问题,估计性能有所提高。对I-Rife算法的误差性能进行分析,其结果表明,改进算法的频率估计误差、相位估计误差分别约为克拉美-罗下限(CRLB)的1.0073倍、2.3562倍。最后,通过蒙特卡罗仿真和无线电干涉测量试验对所提算法的性能进行了验证。