基于盲源分离算法的阵列信号波达方向-频率估计

盲信号处理已成为近年信号处理和神经网络热点领域,主要用于语言信号处理,应用于雷达信号处理并不多见.确定空间辐射源的波达方向(DOA)和频率是雷达阵列信号处理的基本问题之一,近20年来许多学者提出了性能各异的算法,其中有代表性的是多信号分类法和旋转不变技术的参数估计法.近年来,越来越多文献将盲源分离算法应用到阵列信号处理中,开辟了一条DOA估计的新道路.本文首先给出了一种用来盲分离复数信号的盲源分离算法,结合该算法,提出了可同时估计波达方向、频率的波达方向-频率盲估计算法.盲源分离算法是基于负熵的快速定点算法,不需要给出复数信号的概率密度函数,具有收敛速度快,鲁棒性强等特点.本文证明了波达方向-频率盲估计算法的收敛性.仿真研究表明新的波达角估计算法的特点:1)估计算法是有效并且鲁棒的;2)估计算法能从含噪声的阵列接收信号中同时估计出辐射源波达方向和频率;3)估计算法能将雷达杂波和目标回波分离.     

雷达信号的盲分离

盲信号处理已成为近年信号处理和神经网络热点领域.但主要用于语言信号处理,而应用于雷达信号处理并不多见.将盲源分离算法应用于雷达阵列接收信号处理,提出了一种新的盲源分离算法的性能评价标准—相关系数法.首先研究了雷达阵列接收模型,然后分析了雷达阵列接收信号的特性.由分析可知:当雷达目标和杂波源在空间上与雷达接收机的距离基本一致时,雷达阵列接收信号在雷达接收机上的混叠是瞬时混叠;同时雷达阵列接收信号均为超高斯信号.因此可采用盲源分离算法中的定点ICA算法来分离雷达阵列接收信号.仿真结果表明,分离出来的信号与源信号的相关系数均大于0.95,说明了定点ICA算法能雷达阵列接收信号,证明了理论分析的正确性和算法的有效性.     

二阶循环统计量在机械故障诊断中的应用

基于循环统计理论，对循环平稳信号进行处理，主要研究了信号的二阶循环统计特性，即循环自相关函数和循环谱密度，指出循环自相关函数不为零的循环频率对应着信号中的某些故障，并可以对调幅信号进行解调。通过循环频率扫描方法提取的调制源分布在循环频率域的低频段，其结果可用循环频率-频率-循环谱密度的三维图表示。用仿真信号对该方法进行验证，并应用于滚动轴承的内、外圈及滚动体的故障诊断，可以有效地分离出所对应的故障特征频率。     

基于循环统计量的幅值解调方法及应用

基于循环平稳基本理论,提出一种新的时变调幅信号处理方法.利用循环自相关函数切片对加性白噪声的自然免疫力,取信号特定循环频率处的循环自相关函数切片,可以提高信号的信噪比.当结合其他的解调方法对切片信号进行解调分析时,能够大大提高解调分析方法的抗噪能力.仿真和实验信号分析结果表明方法的有效性.     

一种基于多个循环频率的联合循环谱感知方法

认知无线电是提高频谱利用效率的一种有效途径,快速可靠地检测到主用户和频谱空穴是认知无线电实现的关键和前提.循环平稳检测是认知无线电中进行频谱空穴检测的可靠方法,可以在低信噪比时有效检测出授权用户是否存在.针对单循环检测不能充分利用信号所包含信息的缺点,提出了将Chair-Varshney数据融合准则的思想应用于循环频谱检测的改进算法,使用多个循环频率处的循环谱进行联合检测.仿真分析表明:改进算法充分利用了各单点循环频率上的循环谱信息,在低信噪比时有更好的检测性能.     

循环平稳度解调频原理分析及其在齿轮故障诊断中的应用

为了克服Hilbert变换解调频法容易受到端点效应、采样频率和噪声的影响而出现不稳定现象的缺点,提出了利用循环平稳度对调频信号进行解调分析的新方法.基于调频信号的谐波分解,对调频信号的循环自相关和循环平稳度函数进行了详细地推导.研究结果表明,循环平稳度不仅能够有效地对调频信号进行解调,而且还对加性平稳噪声具有较强的抑制能力,因此,基于循环平稳度的解调频方法将大大地提高分析结果的准确性.     

稀疏分解在信号处理中的应用

稀疏分解和稀疏表示是信号处理的新方法,有着广泛的应用。本文主要介绍稀疏分解在信号去噪、弱信号检测、频率估计和盲源分离等信号处理中的应用。     

基于高阶循环累积量的正交频分复用(OFDM)信号子载波调制识别算法

针对OFDM(正交频分复用)信号的子载波调制方式在高斯信道下的盲识别问题,提出一种基于高阶循环累积量调制识别方法。通过理论分析了高斯信道下子载波采用不同调制方式的OFDM信号的四阶循环累积量,并证明了只有当循环频率等于子载波频率时,OFDM信号的四阶循环累积量才不为零,由于不同调制方式的OFDM信号的四阶循环累积量值不同,因此将信号四阶循环累积量值作为特征量来区分信号的不同调制方式。该方法不需要任何的先验信息就能识别子载波调制方式,仿真表明该方法具有一定可行性。     

时变调幅信号的循环平稳特征

介绍了一种新的时变幅值调制信号的处理方法－循环平稳信号分析与处理方法。在给出时变幅值调制信号模型的基础上,论证了其具有循环平稳特性,进一步分析了其一阶和二阶循环平稳特性,给出了相应的计算公式,并指出循环自相关函数可以有效地实现解调的功能。通过仿真和实测滚动轴承的振动信号加以验证。     

α稳定分布下基于SSCA算法的低阶循环谱算法

在α稳定分布下结合共变理论、循环平稳理论和分数低阶矩(FLOM)等理论,提出基于SSCA的低阶循环谱算法,分析了该算法中存在的循环泄露,并对调幅信号做实验仿真。结果表明在α稳定分布下二阶循环平稳信号的低阶循环谱密度和在高斯模型下的循环谱结构是一致的,但基于α稳定分布假定所设计的信号处理算法对信号噪声特性不确定情况具有较好的韧性和抗脉冲噪声性能。最后利用低阶循环谱提取了调制信号的特征参数,为复杂背景下的调制识别或者盲分离提供新的途径。     

过抽样OFDM信号的周期平稳特性分析

基于无线移动衰落信道下的OFDM系统传输模型和信号周期平稳特性理论,通过计算接收序列的周期自相关函数,证明了过抽样的OFDM系统接收序列的周期平稳特性,为基于周期平稳特性的信号处理算法设计提供理论支持.理论分析和仿真结果显示,衰落信道下,过抽样的OFDM系统接收序列具有周期平稳特性,其循环周期为一个OFDM符号长度的Q倍,其中Q是过抽样因子.     

多频段外辐射源无人机检测实验研究

近年来,基于无源双基地雷达的无人机检测手段一直受到国内外研究人员的广泛关注。但常规双基地雷达的无人机检测方法需要作参考信号重构和杂波抑制等手段,使得检测算法较为复杂。基于循环谱的检测算法在不经信号重构和杂波抑制下,利用外辐射源雷达的循环平稳特性和循环谱的强抗噪性,可直接提取到旋翼无人机的微动特征。但该方法使用单频外辐射源雷达,在检测的稳定性和连续性上,由于受到目标距离、俯仰角度等因素的影响而显得力不从心,且检测精度不高。该文从外辐射源信号的循环平稳特性出发,提出了基于多频段外辐射源雷达的无人机检测方法。实测实验表明,使用多频段外辐射源检测时无人机回波信号的循环谱等高图识别率要高于单频段外辐射源雷达,多频联合处理能使检测性能更加平稳。     

基于导数约束的互谱降秩自适应波束形成

在导数约束基础上,提出了一种对阵列导向矢量失配稳健的互谱降秩自适应波束形成算法.通过在期望方向上设置多个线性导数约束,对阵列接收数据进行利用互谱能量的降秩处理,然后进行自适应波束形成.该算法不仅能够在导向矢量失配情况下获得较好的性能,并且弥补了传统稳健自适应波束形成算法运算量大的缺点.仿真分析表明,所提出的算法具有较好的稳健性能.     

用FOT概率模型提取循环平稳信号的周期成分

运用概率和度量空间等距同构的理论,对FOT概率模型进行了推导,然后将二阶FOT概率模型运用于循环平稳信号的周期成分提取中,并进行了改进.利用FOT概率的循环谱,实现周期成分提取,并将这种改进的周期成分提取操作运用于通信信号的载波频率和符号速率的提取中,实验结果表明,该方法能准确获取循环平稳信号的周期频率.     

基于最差情况性能优化的稳健盲波束形成算法

针对在实际通信应用中存在导向向量偏差的情况下,阵列输出的信干噪比SINR性能急剧下降的问题,提出了稳健受限LSCMA算法,并对其输出性能进行了理论分析.该算法利用后验概率密度函数估计信号导向向量,并增加权向量的二次型约束,降低了信号波达方向的不确定性,提高了对信号导向向量偏差的稳健性,使阵列输出的信干噪比SINR接近最...     

基于MIMO阵列的混合波束赋形算法

低轨(low earth orbit，LEO)卫星通信可以克服恶劣地形影响实现远距离通信，面对突发灾害能快速部署解决通信问题，但是，卫星在保持高速运动的同时采用高频段的信号，容易导致通信时产生严重的信号衰落。针对此问题，基于传统遗传算法提出一种适用于混合波束赋形架构的算法。固定模拟域对数字域进行迭代优化，然后固定数字域对模拟域进行迭代优化，通过共同的待优化矩阵进行联合求解，在固定功率的前提下不断迭代优化矩阵，采用混合波束赋形方法有效减少硬件复杂度，更加接近数字波束赋形的性能。仿真表明，在混合波束赋形架构应用上，相对于传统的正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法，所提算法性能提升了6.61%。     

改进的道夫-切比雪夫加权的波束形成方法

在阵列信号处理中端部激励状态最易发生变化,影响信号处理效果.为此,提出一种改进的道夫-切比雪夫加权的波束形成方法,成功地降低了阵列的端部灵敏度,它是传统道夫-切比雪夫加权方法的改进.它继承了道夫-切比雪夫加权的优点,即:在给定旁瓣高度的要求下获得最窄的主瓣;在给定主瓣宽度要求下获得最低的旁瓣.同时规定参数把波束分成了均匀旁瓣与下降的旁瓣2个区,从而降低了阵列端部灵敏度.     

双向高斯脉冲辐射场图分析

本文分析由正、负高斯脉冲激励的线地天线阵辐射场图。计算给出矩形平面阵三维方向图及其波束成形规律。结果表明：双向高斯脉冲激励的处理过程和角分辨率特性均优于单向高斯脉冲。     

基于均匀圆阵的循环平稳信号的DOA估计

相干信源的DOA估计一直是一个十分棘手的问题,由此提出了一种基于均匀圆阵的利用信号循环平稳特性进行DOA估计的方法.利用模式空间变换算法以及矩阵分解算法的思想,结合信号的循环平稳特性和Cyclic MUSIC算法,实现在高斯白噪声背景下均匀圆阵相干信源的DOA估计.通过MATLAB仿真验证了该算法具有良好的解相干能力,在低信噪比条件下具有比常规的循环空间平滑算法更好的解相干性能.     

基于Kerdock预编码波束赋形技术的高速铁路LTE通信系统性能研究

为了提高高速铁路通信系统的可靠性和有效性,结合长期演进(LTE)通信系统的互易性,将信号处理复杂度低的Kerdock码作为预编码码本,利用Kerdock预编码波束赋形技术(KBF)对高速铁路LTE通信系统进行复杂度分析与仿真实验性能研究.结果表明:与位置辅助伺机波束赋形(L-OBF)系统相比,KBF系统在线处理信号时所需的存储容量小,发信、收信处理信号的复杂度低,大信噪比时误码性能和可达速率均有所提高.