基于谱相关的直接序列扩谱信号检测

直接序列扩谱信号是典型的低截获概率信号,由于其统计特性接近于噪声,通常的谱分析方法很难实现检测。由信号产生原理可以发现,直接序列扩谱信号中同时隐含了符号与码元的周期性,具有二阶循环平稳性,利用谱相关分析方法,能够在信号的循环频率处生成谱线,将信号从噪声背景中检测出来,并同时估计码元速率和符号速率。通过仿真实验,验证了该方法在低信噪比下的有效性。     

基于谱相关函数-Wigner-Ville谱的轴承分布故障信号分析

针对包络解调技术不能有效提取滚动轴承中分布故障特征的问题,利用轴承分布故障振动信号的二阶循环平稳特性,研究了基于谱相关函数的Wigner-Ville谱的时频特征提取方法。与直接Wigner-Ville分布方法和匹配追踪时频分布方法不具备降噪功能不同,对含噪声的循环平稳信号,先用长数据序列计算得到谱相关函数,可通过计算中的多次平均显著削弱信号中噪声成分,再对谱相关函数作关于循环频率的逆傅里叶变换,得到的Wigner-Ville时频分布计算结果可有效降低噪声的干扰。对有轴承分布故障的振动信号,用滤波器去除一阶循环平稳成分,用获得的基于谱相关函数的Wigner-Ville时频谱消除平稳随机噪声的影响,能有效提取轴承分布故障的二阶循环平稳特征。仿真分析表明:所提方法能有效直观提取轴承分布故障,而普通Winger-Ville时频分布易受噪声影响,包络谱分析结果无法明确轴承分布故障特征。实验结果验证了所提时频算法提取齿轮箱轴承分布故障特征的有效性,而信号包络谱、平滑伪Wigner-Ville时频分布均无法有效提取该特征。     

用自相关系数法分析精密频率源的噪声模型

由J.Barnes等人建立起来的幂律谱噪声模型,在国际上已经公认并广泛应用。如何确定噪声模型在精密频率源的统计分析工作中是一个重要课题。应用时域阿仑(Allan)方差与幂律谱噪声模型的关系,可以区分调相噪声,调频白噪声,调频闪交噪声和频率随机游动噪声。但不能区别调相白噪声和调相闪变噪声。 J.Rutman于1974年提出用带通滤波方差区别调相白噪声和调相闪变声噪。 C.Audoin等人于1979年指出用K_a(阿仑方差估计值不确定系数)来识别调相白噪声和调相闪变噪声的可能性。 本文提出的是一种利用频率起伏的自相关系数法来区分噪声模型的新途径,并与上述两种方法进行了比较,     

欠采样条件下的正弦信号时差估计

针对正弦信号时差估计的多解模糊问题,提出采用多周期取点欠采样和多重相关方法来解决。这种方法可有效降低处理的复杂度,增大时差估计的范围和稳定性,避免噪声及干扰对时差估计的影响,最重要的是它能够适用于高频信号(如雷达、电子战等)的测向、测频等处理,促进这些高频系统的数字化接收机处理的实现。仿真实验证明了算法的性能和优越性。     

基于四阶循环累积量的波达方向估计方法

为了克服传统信号波达方向估计的不足,提高信号的选择性和分辨率,结合高阶循环累积量强测向能力,文章给出了一种四阶循环累积量矩阵定义方法。对此进行特征值分解,就得到信号子空间和噪声子空间。应用子空间的方法进行一维谱峰搜索,可得到来波方向的估计值。该方法可以有效抑制平稳噪声和滤除与信号循环频率不同的干扰信号,同时还有效扩展阵列孔径,可以处理空间距离很近的非相关信号,具有很强的空间分辨能力。另外文章还给出了相干信号波达方向解决方法。     

扩频谱相关自适应滤波技术的研究

被高速伪随机码调制的扩频信号,其伪随机码是具有随机编码信号特征的周期信号。所以,扩频信号应被建模为周期信号(循环平稳信号)。循环平稳信号与其信号的频移副本之间具有很强的谱相关性,充分利用这种谱相关性可以实现对窄带和宽带干扰的抑制。基于循环平稳理论和自适应滤波理论,提出了一种基于改进的LMS算法的扩频信号谱相关自适应滤波技术。这种变步长的谱相关自适应LMS滤波器能实现对窄带和宽带干扰的抑制,仿真结果证明了其有效性。     

基于时频原子方法的雷达辐射源个体识别

针对雷达辐射源个体识别问题,提出一种时频原子分解的特征提取方法.该方法针对主振放大式发射机,首先根据锁相环频率合成器相位噪声的功率谱,模拟含有特定相位噪声的辐射源信号.然后基于时频原子分解原理并采用膜算法将带有相位噪声的辐射源信号在正弦原子库中进行一次分解.最后利用分解后的原子提取出正弦原子能量特征和原子频率偏差特征,...     

卫星干扰源定位中时间差估计优化算法研究

为了提高卫星干扰源测时差定位的性能,提出了四阶累积量时间差(TDOA)估计优化算法.该方法利用高阶累积量的特性,在低信噪比、非相关或相关噪声环境下,对接收信号到达时间差做出精确估计,有效提高了卫星干扰源定位的性能.仿真结果验证了该算法的准确性和有效性.     

基于累积量的时差频差联合估计算法研究

介绍了无源定位中二阶累积量和高阶累积量的时差频差联合估计(TDOA/FDOA)算法.分析了噪声相关性对该算法的影响.仿真结果表明,这一方法是切实可行的,可以有效地同时估计出时差和频差信息.     

基于循环谱的隐蔽通信性能分析

研究了基于扩频技术的隐蔽通信波形设计,采用大信号掩盖技术和跳码扩频技术,其中大信号和隐蔽信号分别以直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)和随机跳码扩频方式产生。对DSSS信号和随机跳码扩频信号的二阶循环平稳特性进行了理论分析,并通过仿真证明了循环平稳特性可用于隐蔽通信波形循环谱分析。首先,理论分析揭示DSSS信号的循环谱在与数据符号速率和码片速率相关的循环频率上,具有由信号的循环平稳性所产生的一系列特征峰值;然而,在随机跳码直扩信号中,扩频码带来的循环平稳性被破坏,导致其循环谱仅在与码片速率相关的循环频率上存在特征峰值;最后,利用循环平稳特性,结合判决门限进行隐蔽信号检测的仿真和分析。     

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。     

基于多段差频正弦信号频谱相关的频率估计算法

针对多段差频正弦信号提出一种基于频谱相关的频率估计算法,用以提高低信噪比条件下短时正弦信号的频率估计精度,扩展多段信号融合法的适用范围.首先,设计差频修正矩阵消除各段信号频率不等对频谱融合的影响,使同频化处理后的多段差频正弦信号频谱等同于多段同频正弦信号频谱;其次,构造加权因子消除各段信号相位不连续对频谱分析的影响,使得到的最优加权积累频谱近似于与多段差频正弦信号长度相等的相位连续信号频谱;然后,通过对最优加权积累频谱和多段差频正弦信号累加频谱的相关处理,抑制虚假谱峰和噪声干扰.最后,峰值搜索频谱相关谱,实现频率的精确估计.实验表明与现有算法相比,本文算法估计精度高、抗噪性好、普适性好,特别在低信噪比、短时时宽下性能优良.     

基于平方谱的符号率估计方法研究

研究基于信号平方谱的符号率估计方法,从理论上分析BPSK、QPSK和OQPSK信号平方谱中符号率谱线出现的原因和规律,为了提高符号率谱线的可识别性,利用修正的抑制色噪声的非线性滤波方法对平方谱的估计进行滤波,并从运算复杂度、抗噪性能和对信号升余弦滚降因子变化的鲁棒性等方面分析比较文中算法与文献中类似算法的性能,证明文中算法可以在较小的运算复杂度下取得较强的抗噪性能和较好的鲁棒性。     

基于FFT的扩频信号快速捕获技术研究

在扩频通信系统中,扩频信号的快速捕获是系统功能实现的关键技术之一,同时也是一种非常重要的抗干扰手段。文章首先介绍了基于FFT的扩频信号快速捕获方法的原理,其次,针对具体实现中的一些难题,给出了采用平均相关处理的FFT快速捕获的具体实现方法,叙述了该方法的实现过程,并给出了仿真分析结果。     

共轭梯度算法在振动信号处理中的应用

为了提高液体火箭发动机试验振动信号频域数据处理的精度,提出了一种基于共轭梯度和AR模型的谱估计算法。该算法计算复杂度低,估计出的谱分辨率高,可以克服传统的经典傅里叶变换功率谱估计算法在信号信噪比降低时不能有效区分相近频率点谱线的问题,解决了传统算法旁瓣泄漏严重的固有缺点。通过对算法在不同信噪比条件下的仿真实验分析与真实试验数据验证,充分表明了此算法在低信噪比条件下,估计的谱仍具有高分辨率的特点。     

一种新的卫星导航跟踪段欺骗攻击检测方法

针对中、低动态环境下,卫星导航系统跟踪段存在的欺骗式干扰信号的检测问题,提出一种基于载波相位跟踪谱分析的欺骗检测方法。该方法利用跟踪环路鉴相器输出信号的频谱特性与环路中是否存在干扰信号密切相关,通过对鉴相器输出信号进行谱分析,建立欺骗检测模型,实现了欺骗信号检测。仿真结果表明,利用该方法,在干信比大于4dB时,通过设置合适的判决门限,采用256点以上快速傅里叶变换,在虚警率不超过0.5%的情况下,能获得100%的检测概率,对跟踪段的欺骗信号具有很好的检测效果。     

频率偏置对Ka频段圆极化频率复用数传链路的影响

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,仿真分析Ka频段双圆极化频率复用(简称"圆极化复用")链路可用情况随2个正交射频通道载波中心频率偏置量变化的关系,得出特定链路可用率下频率偏置量与临界接收仰角的定量关系。在此基础上,为了综合衡量频谱利用情况,提出有效频带利用率指标,并依据此指标对地面站的利用方案进行尝试性设计,以达到优化利用频谱资源的效果。研究结果表明:中心频率偏置量与有效频带利用率是对立统一体。增大中心频率偏置量,在特定链路可用率下可增长数传弧段,进而改善链路可用情况,但无法获取最大有效频带利用率。当载波中心频率偏置量为零时,通过选择合适的链路可用率可实现最大有效频带利用率。文章采用的分析方法和提出的有效频带利用率指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为Ka频段星地数传系统设计提供参考。     

双基地MIMO雷达收发角和径向速度联合估计

在双基地MIMO雷达信号模型基础上,提出一种新的目标收发角和径向速度联合估计方法。该方法首先将三参数估计问题转化为非对称联合对角化问题,然后采用最小二乘循环算法对其求解,估计收发导向矩阵和速度矩阵,最后利用谱分析算法恢复收发角和径向速度。同时采用截断高阶奇异值分解(THOSVD)对数据进行压缩处理,减小运算量。该方法充分利用匹配滤波输出的所有信息,无需二维谱峰搜索,每次循环均可得到精确的闭式解。与基于并行因子(PARAFAC)分析的方法相比,该方法可获得更高的参数估计精度,且三参数自动配对。仿真表明了方法的有效性。     

基于相关峰细化时延估计的舱内服务机器人发话人定位研究

发话人定位是舱内服务机器人有效区分航天员与环境并获取与航天员相对位置关系的重要手段。针对时延估计的机器人声定位算法精度受采样频率和噪声限制的问题,提出了一种基于相关峰精确插值的空间六元阵列发话人定位方法。该方法基于机器人球形结构设计,利用信号预处理和二次相关降低噪声干扰,通过线性调频Z变换(MCZT)取代快速傅里叶变换(FFT)计算细化频谱,突破已有时域采样率的限制,能有效弱化FFT带来的栅栏效应,提高相关函数分辨率、时延估计精度及发话人定位精度。实验结果表明:基于相关峰精确插值算法的发话人定位方法,其时延估计性能有明显提升,能较好地对声源目标进行定位,且算法精度优于基于广义互相关的发话人定位方法,能满足舱内服务机器人的定位需求。