星间二维光CDMA系统方案及性能分析

为了充分利用星间光通信的丰富带宽，提出并设计了星间二维光CDMA系统方案。考虑背景光、多用户干扰、APD接收机噪声及热噪声，给出了星间二维光CDMA通信系统的系统模型。采用数值分析的方法，分析了该通信系统的误码率性能。结果表明：星间二维光CDMA通信系统易受多用户干扰、码速率以及背景光等因素的影响；通过合理的设计各种参数，在星间二维光CDMA通信系统中可以获得多用户、高数据速率的通信性能。     

太阳闪烁影响下的星际通信链路参数设计

针对太阳闪烁作用于星际通信链路而产生的幅度闪烁、频谱扩展、相位闪烁、时延扩展问题，提出一种适用于星际通信链路的参数设计方法。该方法根据通信链路与太阳的几何关系，计算太阳风中等离子体作用于无线电波的幅度统计特性、时间谱特性，将计算结果作为通信链路的频率选择、传输信号带宽设计、调制方式选择、锁相环路带宽设计的约束条件，并以某空间探测任务为例进行了S、X、Ka三种频段下的信号传输性能仿真分析，结果表明，在太阳闪烁指数m<0.3的情况下，采用Ka频段+8PSK调制相结合的方式，对于太阳闪烁的抵抗能力最强。该方法设计的参数能够降低太阳闪烁对通信链路的影响，可作为工程实际系统设计的参照。     

固有模态函数(IMF)积检测器——以低信噪比情况下超宽带雷达信号检测为例

首次提出了一种固有模态函数积检测器.首先通过经验模式分解(EMD)把带噪信号分解成有限个固有模态函数(IMF).检测的基本思路是,对各个IMF分量的绝对值作逐点乘积,用于抑制噪声并凸现信号,最后进行滤波和判决.本文以UWB信号为例,数据源于UWB雷达实验系统.在低信噪比(SNR),UWB脉冲与噪声波形相似,且噪声概率密度函数(PDF)未知情况下,进行实验.结果表明,当峰峰信噪比低于5 dB时,该检测器性能优于Teager能量算子(TEO).     

基于小波多重分形的通信信号调制识别

针对非平稳、信噪比变化范围较大的通信信号,采用小波多重分形的方法进行调制类型识别。先利用小波变换把通信信号进行分解,再对得到的细节信号计算多重分形维数。仿真结果表明,该方法对噪声和调制参数不敏感,可对通信中的数字调制信号进行有效识别。     

匹配子空间STAP的空时自回归滤波

实用的空时自适应处理（STAP）算法取决于降维处理，采用了诸如主要分量或部分自适应滤波器的技术。降维不仅可以减轻计算量，还能减少估算干扰统计所需的采样。这样的结果源于假设杂波方差具有特定（非参数）结构。我们验证了如何将参数结构加在杂波和干扰上，以进一步减少计算和二次采样。这个方法称为空时自回归（STAR）滤波，它采用了两个步骤：首先，构造一个结构子空间，该子空间正交于有杂波和干扰驻留的结构子空间，其次，用与该子空间匹配的检测器可确定是否有目标存在。我们采用圆形阵STAP的实际仿真数据组，证实了该方法能够显著地降低信号-干扰与杂波比（SINR）的损耗，且计算量小于其它常用算法。在低2次采样情况下该STAR算法同样能取得很好的性能，这个特点对非平稳杂波的状况更有吸引力。     

高动态DS/FH混合扩频系统实现长伪码快速捕获的一种方法

针对长伪码与快速捕获的矛盾 ,设计了一种基于 FPGA技术的数字匹配滤波器 ,用于在高动态、低信噪比的 DS/ FH混合扩频系统中实现快速捕获。考虑多普勒频移的影响采用频率和码相位二维搜索。对将进入数字匹配滤波器的数据进行了降速处理 ,大大节省了硬件资源。仿真结果证明 ,采用数字匹配滤波器可在高动态环境下实现长伪码的快速捕获     

基于二维扩频技术的无人机控制链路抗衰落技术研究

针对无人机巡航过程中控制链路受到多径衰落、多普勒效应的严重影响,结合无人机控制链路通信频率与通信带宽较低而可靠度要求很高的特点,文章将二维扩频技术应用在无人机控制链中。对无人机巡航速度为1080km／h、多普勒频移达到60Hz、多经时延大于OFDM保护间隔的信道条件进行仿真,通过仿真对比了频域扩频、直接序列扩频在该条件下各自性能的缺陷。分析表明,在同等增益条件下二维扩频技术可以有效地解决无人机高速巡航时产生的多普勒效应与多经衰落,使得在低信噪比的情况下大大提高无人机控制链路的可靠性。     

激光频率波动对内差相干通信载波恢复性能的影响分析

搭建内差相干激光通信系统频率波动模型,对比分析BPSK和QPSK两种信号在不同频率波动条件下和Viterbi-Viterbi滤波器长度时的载波恢复性能。结果表明,当系统的工作状态稳定后,在激光频率波动幅度和波动频率较小时,两种信号的光信噪比损失平均值均小于0.5dB;随着波动幅度和波动频率的逐渐增大,Viterbi-Viterbi滤波器的长度越大,光信噪比损失就越严重。当Viterbi-Viterbi滤波器长度分别为7和11时,两种信号载波恢复性能良好。此时,BPSK信号由波动幅度引起的光信噪比损失平均值分别为0.11dB和0.16dB,由波动频率引起的光信噪比损失平均值均为0.15dB。而QPSK信号由波动幅度引起的光信噪比损失平均值分别为1.7dB和2.9dB,由波动频率引起的光信噪比损失平均值均为0.8dB。因此,对于相同的Viterbi-Viterbi滤波器长度、波动幅度和波动频率,BPSK信号的抑制激光频率波动能力优于QPSK信号。     

固有模态函数（IMF）积检测器——以低信噪比情况下超宽带雷达信号检测为例

首次提出了一种固有模态函数积检测器。首先通过经验模式分解（EMD）把带噪信号分解成有限个固有模态函数（IMF）。检测的基本思路是，对各个IMF分量的绝对值作逐点乘积，用于抑制噪声并凸现信号，最后进行滤波和判决。本文以UWB信号为例，数据源于UWB雷达实验系统。在低信噪比（SNR），UWB脉冲与噪声波形相似，且噪声概率密度函数（PDF）未知情况下，进行实验。结果表明，当峰峰信噪比低于5dB时，该检测器性能优于Teager能量算子（TEO）。     

用于地图匹配的多谷快速寻优方法

当失配度量函数定义之后,地图匹配问题就变为了二维随机多谷函数的寻优问题。多谷快速寻优方法是作者提出的解决失配度量寻优的一种新方法。本文应用这种方法,变地图匹配中的穷举搜索为定向局部搜索,从而节省了计算,保证了匹配定位精度。本文还针对平均绝对差算法推导了门限与漏警概率的关系,给出了保证一定漏警概率的门限系数分布区间。最后,使用本文的方法在三幅航空照片上进行了大量的匹配实验,并与序贯相似性检测算法进行了比较,验证了方法的正确性,同时表明多谷快速寻优方法用于地图匹配具有定位精度高,计算量小,参数易于选择等优点。     

Detection of antipodal signalling and its application to wideband SETI

The SETI community is becoming increasingly interested in extending its searches to include wideband signals, such as information-bearing beacons. However, prior to discovery of a target signal, a SETI receiver has no knowledge of the signal parameters (bandwidth, carrier frequency, modulation type, etc.) and so detection can be very challenging, especially at low signal-to-noise ratios. However, this paper shows by example that there exist signal classes and corresponding detection methods that permit straightforward discovery of wideband signals of unknown structure. The example given is a form of binary antipodal signalling that utilises spread-spectrum modulation, which offers benefits to the receiver in terms of immunity to noise/interference and ease of detection. The proposed detection method is a ‘symbol-wise’ autocorrelation process that takes advantage of the cyclostationarity property of modulated signals. Detection sensitivity is suboptimal in comparison with what is possible if the target signal structure is known. However, this deficit can be overcome by processing longer timespans of signal, providing scope for detection at extremely low signal-to-noise ratios. It is postulated that antipodal signalling represents an attractive option for interstellar beacons because it is both power efficient and there exists a simple complementary detection method not requiring explicit coordination between the transmitter and receiver. This in turn suggests there is a case for extending future SETI searches to include this class of signal.     

高分辨率雷达中带宽对信号检测影响的研究

利用单脉冲单元平均恒虚警（CA-CFAR）滑窗检测方法，对不同波段高分辨率雷达（VHF和l波段）的实测数据进行了目标检测仿真，并分析了雷达绝对带宽与相对带宽对信号检测的影响。结果表明，波段选择对信号检测影响较小，绝对带宽对信号检测影响较大。检测概率为90％时，带宽25MHz和200MHz的所需输入信噪比相差5dB。在能量一定的情况下，高分辨率雷达的检测性能优于低分辨率雷达。     

基于参数可调随机共振的微弱单方波脉冲检测方法

利用langevin方程构成的双稳态随机共振系统，本文提出了一种非线性检测器。利用Fokker-Planck方程的稳态概率密度函数，推导了该非线性检测器的检测概率、虚警概率和偏移系数，分析单方波脉冲在该检测器下的性能。实验结果表明，在低信噪比（-10dB）的情况下，随机共振检测器优于匹配滤波检测方法。     

卫星通信频谱监测中的一种形态学滤波预处理方法

针对卫星信号监测中监视频带宽、背景噪声非平坦造成的信号漏检和误检的问题,结合卫星通信信号的特点提出了一种频谱校正的新方法。该方法将接收的频谱信号视为一维灰度图像,通过改进的形态学滤波检测法,估算出信号中非平坦的背景噪声基底,利用估计的噪声基底完成对原频谱信号的修正,可提高信号检测的准确性。仿真结果表明,该方法降低了信号带宽对传统形态学滤波中结构元素长度选择的影响,计算量小,能高效地实现非平坦频谱信号的底噪校正。     

支持径向交会对接任务的宽波束中继方法研究

针对神舟飞船和天和空间站径向交会对接形成组合体的工作模式下，神舟飞船宽波束中继S终端对中继卫星视场缩小导致测控覆盖率降低的现象，提出一种基于组阵和时空分集技术的宽波束中继S链路的设计构想，通过在天和空间站宽波束中继S终端内部增设功分器和合路器，以及在组合体径向对接口的对接总线内部增设高频电缆。利用天和空间站的宽波束中继S发射天线和接收天线，传送神舟飞船的宽波束中继S信号。神舟飞船宽波束中继S终端，同时接收和处理组合体对接总线内部高频电缆和神舟飞船I/III象限收发的宽波束中继S信号，解决了中继卫星过顶遮挡导致的测控覆盖率降低的问题，提升了链路可靠性。经仿真分析，相比单独工作模式，测控覆盖率提升了25.3%。对于接收链路，采用时空分集技术，对3个方向的宽波束中继S信号进行互相关解算和最大比合并，获得信号合并增益，有效提升了接收信号的信噪比和有效带宽。     

基于马尔可夫链的含有检测次数约束条件的唐检测器

针对可变驻留次数唐检测器由于驻留次数不定可能导致的单次检测次数已过多,但仍不能满足上/下行计数器值k=A或k=0退出条件的问题,提出一种对单次检测次数设置门限进行约束的方法来避免此种情况发生。将唐检测器建模为齐次马尔可夫链,利用齐次马尔可夫链中的首达时间与迟早概率等定义进行分析,得到含有检测次数约束的唐检测器检测性能公式。仿真结果表明,只要检测次数门限选择合理,可以在检测性能不受影响的情况下通过限制单次检测次数有效控制直接序列扩频信号的捕获验证时间。     

基于时-频分析的LFM信号检测研究

线性调频(LFM)波形是现代雷达系统广泛采用的一种非平稳扩谱信号波形,具有良好的低截获概率特性,为此,现代电子侦察系统常采用时频分析技术检测和分析这类时变信号.介绍了短时傅里叶变换和WVD等线性和非线性时频分析方法,运用这些方法对LFM信号的检测进行了分析,揭示了LFM信号在二维时频平面上的分布特征,并运用Hough变换检测WVD时频平面上呈直线分布的LFM信号.计算机仿真结果证实了此方法的有效性.     

非高斯杂波背景中的两个距离扩展目标检测器

针对采用球不变随机向量(SIRV)建模的非高斯杂波背景中检测具有稀疏散射点的距离扩展目标问题,先假设目标强散射点的位置信息已知,采用广义似然比检验(GLRT)理论,提出了基于散射点位置的GLRT (SL-GLRT) 检测器。然后,采用门限法估计散射点的位置信息,提出了双门限恒虚警率(DT-CFAR)检测器,推导了虚警概率与检测门限关系的解析表达式,并给出门限的确定方法。与现有方法相比,散射点位置信息已知时, SL-GLRT 具有最佳的检测性能,散射点位置信息未知时,DT-CFAR具有较好的鲁棒性。     

基于周期图法的残留载波BPSK信号检测

讨论高斯白噪声背景下基于周期图法的残留载波BPSK(RC-BPSK)信号的检测问题。标准周期图法在正弦信号检测中的性能最优,但是在RC-BPSK信号检测中的性能却不佳;能量检测法只在信噪比很低的情况下性能较好;在信噪比较高时,虽然Bartlett法有较好的性能,但需要分段多次计算周期图,不利于与其他检测方法配合使用。文中在频谱匹配法的基础上发展了一种频谱相关检测方法,仿真结果表明该方法可以获得和Bartlett法相似的性能,同时只需要计算一次周期图。