跳频信号的时频分析

时频分析是跳频信号检测的重要工具之一,获得清晰的时频图是跳频信号参数估计和信号分选的前提.使用各种时频分析工具,包括线性时频表示、二次时频分布、重排类二次时频分布、不同时频分布组合方法对跳频信号进行仿真,在时频聚焦性和抑制交义项干扰两个方面综合比较各分布之性能,寻找适合针对多个跳频信号同时存在的时频分布,并给出了各分布性能的定量评价.仿真结果表明,谱图、平衡伪wigner-Ville 分布(SP-WVD)、重排类时频分布以及线性与非线性时频分布组合方法能获得较清晰的时频图.     

基于逐点扫描FFT法的跳频信号参数估计

针对时频分析方法估计跳频信号参数存在时频分辨率受限、交叉项干扰、实时性差等缺点,通过分析跳频信号的时频特性,提出一种新的跳频信号参数估计方法。该方法从未知信号的时域分析出发,采用逐点步进的方法进行多次FFT计算,通过分析其频谱特性判断跳频信号的跳变时刻,将跳频信号序列按跳频频率分割为多个单频率信号分量,最后再综合提取跳频信号的时频参数。仿真结果表明,该方法针对跳频参数的估计精度高,运算速度较快,且没有干扰频率。     

基于空间时频分布矩阵的到达角估计

介绍了基于窄带信号模型的传统空间时频分布矩阵估计到达角 (DOA)的算法。在此基础上将该算法推广到对雷达信号的DOA估计 ,并给出了算法的适用条件。通过对阵元输出作时频分析 ,获取信号的瞬时频率特性 ,以此构造方向向量 ,并在时频脊点上构造空间时频分布矩阵 ,求得MUSIC空间谱 ,从而实现对DOA的估计。仿真结果显示 ,采用此处理方法 ,可以实现对DOA的正确估计     

基于神经网络的时频域雷达信号调制参数估计

针对常规时频分析方法对多分量雷达信号分析的不足,提出一种基于神经网络的时频域多分量雷达信号调制参数估计新方法.把多分量雷达信号的时频分布作为灰度图像,通过神经网络训练得到高分辨率时频平面图,然后在时频域实现雷达信号各分量的调制参数估计,相对于时频重排等方法,其对时频分布的处理不需要关于各分量信号的先验知识.仿真实验表明,该方法在得到比时频重排方法更高分辨率时频图的基础上,能够较准确地估计各分量雷达信号调制参数.     

一种正交跳频信号动态分选方法

针对复杂电磁环境下正交跳频信号分选时效不高问题,提出了一种正交跳频信号动态分选方法。首先基于滑动窗口的数据流模型,采用构造型神经网络对跳频信号频域数据和方位信息动态聚类,减轻噪声等因素影响,解决方位信息和幅度关联模糊性的问题;再在相应的覆盖簇内运用时频关联方法,实现正交跳频信号的动态分选,实验结果表明该方法是有效的。
     

一种基于聚类分析的跳频信号自动分选方法

为了从复杂电磁环境中分选出跳频信号,提出了一种基于聚类分析的自动分选方法。该方法首先将信号特征参数估计等效成聚类分析问题,估计测量集中所包含的信号个数及各信号的特征参数,包括载频、带宽和入射方向。然后根据跳频信号的跳速范围,通过对各截获信号的特征参数进行序贯聚类,剔除干扰,获得期望的跳频信号。仿真实验表明,所提出的方法能够从复杂环境中正确地分选出跳频信号。     

卫星时分多址信号高精度快速时频差联合估计方法

针对传统时频差估计方法对时分多址(TDMA)信号进行参数估计时会出现不同用户相互影响、估计精度差,以及计算复杂度高不利于系统实时信号处理等问题,文章提出一种高精度快速时频差联合估计方法.首先,基于循环平稳特征对主站接收数据进行信号检测;然后,基于小波阈值去噪和短时电平和进行TDMA信号时隙分离;在此基础上,基于不同调制信号特征参数设计多级分类器,对每个分离的信号时隙进行调制样式判别,进而分选不同用户对应的信号时隙;接着,利用主站分选的各个用户信号分别与辅站信号进行时频差粗值估计;根据粗时频差估计值减小细化时差搜索范围,以获取精细时频差估计值;最后,利用二阶曲面拟合方法进一步提升参数估计精度.仿真结果表明:文章所提方法能够有效实现TDMA信号高精度快速时频差联合估计,可为后续卫星频谱感知体系的建设提供理论支撑.     

高动态跳频信号时钟同步设计与实现

由于跳频信号各跳之间的符号速率和符号数量不一致,特别是低速跳只含少量符号,导致时钟误差提取困难。针对高动态下的跳频信号时钟同步难题,提出基于频偏估计的钟偏反馈调整方法。该方法通过同步序列进行频率估计和钟偏估计,并结合反馈方法调整钟偏和时钟跟踪,实现了高精度时钟同步。仿真结果表明：该方法适应飞行速度7.9 km/s、加速度0.2 km/s²的超高动态,定时同步性能优越,定时精度满足高速跳频信号解调要求,且解调损失小于0.1 dB。     

基于时频图像形态学的雷达信号IF估计

针对低信噪比下雷达信号的IF估计,提出一种将时频分析和图像处理相结合的估计方法.首先通过时频变换将一维信号转化为二维时频图像;然后采用形态学方法去除时频图像上的噪声点和毛刺,并将其骨骼化;最后采用图像处理中标注连接分量的方法,区分出不同分量的雷达信号以及噪声分量,并通过统计信号分量的行索引和列索引估计出信号的IF.对SFM、LFM和FSK信号的IF估计进行了仿真分析,实验结果表明该方法能够在较低信噪比下有效地估计出信号的IF,同时也适用于多分量信号.     

基于极化时频分布的改进DOA估计算法

针对雷达回波信号波达方向估计精度差和时频分析方法运算量大的问题,以极化敏感阵列为模型,结合时频分析方法,充分利用回波信号的空域、时频域和极化域信息,对雷达回波信号进行更准确的估计,并简化其计算量。分析基于空间极化时频分布的多重信号分类(MUSIC)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法,并结合两者的优缺点提出了一种改进算法。改进算法用极化时频ESPRIT算法对来波信号确定大致的方位角,以每个方位角为中心确定一个小角度范围,在此范围内用MUSIC算法进行谱峰搜索,得到较准确的波达方向(DOA)估计值,在确保DOA估计精度的基础上节省大部分运算时间。仿真试验验证了该改进算法的有效性。     

DS/FH扩频测控信号同步方案的捕获性能

针对航天测控信号的高动态以及由载频跳变引起的多普勒频率周期跳变的特点,提出了一种基于快速频率识别和辅助机制的直扩/跳频(DS/FH)混合扩频测控信号的一种同步方案。建立了跳频图案,伪码相位及多普勒频率的三维同步捕获状态转移过程的数学模型,推导出三维捕获的平均捕获时间表达式,及在伪码相位误差、多普勒频移和高斯白噪声条件下的检测概率和虚警概率表达式。仿真分析了在采用时域匹配滤波、频域多通道的直扩捕获方式下,信号和捕获系统参数对三维捕获性能的影响。理论推导与数值仿真结果表明了同步方案的有效性,并为信号设计及捕获系统参数选择提供了理论依据和实际参考。     

频率计数器在航天器信号频率测量中的适用性分析

从频率计数器的工作原理出发,分析了航天器测控通信中常用的调相信号、调频信号和相移键控信号的频率测量误差,给出了调相信号和调频信号的测量误差表达式。使用频率计数器对上述3种航天器信号进行了频率测量试验。理论分析和试验结果表明,频率计数器适用于航天器调相信号和调频信号的频率测量,不适用于相移键控信号的频率测量。在实际使用中,为保证测量精度,应根据被测信号的调制方式选择适当的测量方法。     

利用非GEO卫星进行地面站时间同步研究

根据地球静止轨道（GEO）卫星转发同步信号的双向时间比对法实现站间时间同步的基本原理,提出了利用拟合非GEO卫星转发信号的伪距实现时间同步的新方法。拟合伪距法消除了传播路径延迟和只能使用GEO卫星作为信号转发器的限制,扩大了双向时间比对的应用范围。仿真结果表明：该法有较高的精度,满足工程要求。     

时变等离子鞘套相位抖动对GPS导航的影响

飞行器再入过程中产生的时变等离子鞘套会引起信号的时变衰减和相位抖动,其产生的相位抖动对调相体制的GPS导航系统必然产生影响。探讨了时变等离子鞘套引起信号相位抖动的机理,通过传输矩阵法计算了由时变等离子鞘套引起GPS导航信号的相位抖动的统计特性,结合Hilbert方法建立了受到相位抖动影响的GPS信号模型,研究了黑障发生前等离子鞘套的相位抖动对GPS导航的影响。仿真结果表明GPS导航受到影响的程度和相位抖动方差大小密切相关。在NASA数据下相位抖动方差为0.1142时,定位变化大于10m的最大比例超出了1.5%,大于5m的最大比例超出了14%。     

多载波跳频通信系统设计

文章提出一种利用OFDM调制实现同时使用多个频点进行跳频的多载波跳频通信系统,并给出了一种基于RS序列的多载波跳频方案。通过计算机仿真,对多载波跳频信号进行时／频分析,验证了多载波跳频机制,并给出了高斯白噪声下系统的BER曲线。根据OFDM调制的特点,其非常方便使用FPGA器件实现。文章最后给出一个简单的多载波跳频通信的FPGA实现。     

基于稀疏空间谱估计的星载SAR DBF算法

针对星载合成孔径雷达(SAR)系统利用俯仰向数字波束形成(DBF)技术接收场景回波时受地形的影响,会出现波束指向偏差的问题,提出了基于稀疏空间谱估计的星载SAR数字波束形成方法。该方法将目标场景高程估计问题转换为波达方向估计问题,考虑到回波信号的稀疏性,进而等效为稀疏空间谱估计问题,然后利用凸优化方法求解得到目标波达方向。最后,仿真实验验证了该方法的有效性,结果表明该方法可以降低传统自适应方法受小样本和低信噪比影响的限制,实现复杂地形下的正确波束指向,保证回波信号的接收增益。     

一种适用于大频偏和低信噪比条件的频率估计器研究

为了实现对大频偏和低信噪比条件下信号载波频率快速估计,在比较现有常用估计器基础上,提出一种改进频率估计方案,可以将估计器估计范围提高到数据速率的一半而噪声性能接近MCRB下界。通过仿真和硬件实现,验证了改进频率估计器对大频偏和低信噪比的适用性。
     

低频靶标法测量CCD相机调制传递函数的仿真

基于用高频靶标法测试调制传递函数（MTF）时不能准确地体现出CCD器件的平均采样的情况。该文探讨用低频靶标法测试MTF，介绍它的原理；通过数字仿真CCD的光学镜头的模糊和采样平均过程，分析不同频率靶标的MTF测试结果，并分析相位造成的影响。     

低频靶标法测量CCD相机调制传递函数的仿真

基于用高频靶标法测试调制传递函数(MTF)时不能准确地体现出CCD器件的平均采样的情况。该文探讨用低频靶标法测试MTF,介绍它的原理;通过数字仿真CCD的光学镜头的模糊和采样平均过程,分析不同频率靶标的MTF测试结果,并分析相位造成的影响。