基于改进协方差法的风廓线雷达谱分析

针对风廓线雷达回波信号较弱的问题,介绍了一种基于改进协方差的风廓线雷达谱分析方法。该方法利用使前、后向预测误差之和为最小而建立起协方差方程,并通过一种递归运算快速求解,得到回波信号功率谱。对比改进协方差法和现有FFT法分别在仿真与雷达实际数据两种情况下的谱分析效果,结果表明在信噪比较大时,两种谱分析方法都能辨别回波信号谱峰,但改进协方差法分析得到谱峰更尖锐;而当回波信噪比较弱时,FFT谱分析法无法识别出回波谱峰,在改进协方差谱分析中却能清晰辨别,且还具有噪声抑制效果。该方法可用于改善风廓线雷达弱信号的谱分析及谱矩估计性能。     

一种机载前视风切变雷达的信号分析及仿真

机载前视风切变雷达是飞机进行风切变探测和预警的重要工具.为了设计一种可输出风切变雷达仿真信号的风切变信号发生器,利用快速傅立叶变换(FFT)法分析某型机载前视风切变雷达的回波信号,分别用频谱估计法和经典功率谱估计法两种方法估计了雷达回波信号的多普勒频移,比较两种方法的优劣,进而选择经典功率谱估计法计算出风场的径向风速分布.建立均一化静止对称的风场模型仿真了风切变雷达的回波信号,从而设计出可输出风切变雷达仿真信号的风切变信号发生器,可满足机载气象雷达航空部附件维护和维修时对便携性和灵活性的需求.     

基于最大熵谱估计的超声检测回波频谱分析

最大熵谱与传统FFT谱比较具有谱线平滑、分辨率高等优点.论述了最大熵谱估计的原理、方法及其在复合材料粘接质量超声检测中的应用.研究中采用最大熵谱法对回波信号进行频谱估计,确定回波中心频率,进而利用谱移法根据中心频率变化幅度判断界面的粘接质量.实验结果表明将最大熵谱估计用于复合材料粘接质量超声检测回波的处理中,更有利于缺陷特征的提取及检测水平的提高.     

超高频雷达基于河流回波的通道校准算法

针对河流探测的超高频雷达系统,提出了一种利用河流回波信号校准阵列通道的算法.单站超高频雷达垂直于河道方向的径向流速为0m/s,其回波信号对应多普勒谱图的布拉格频点处,利用该频点可以对通道进行校准.这里研究了利用布拉格频率处的回波谱对超高频雷达系统进行通道校准的方法,实测数据处理结果表明,该方法对空间谱估计性能的改善十分明显,大幅提高了信号到达角估计的准确性.     

基于频移迭代的微波多普勒谱中心频率估计算法

为了准确估计回波多普勒谱的中心频率,提出了一种基于频移迭代的中心频率估计方法.该方法以谱矩法估计频移为初值,逐次改变积分区间,在每次迭代中都利用谱矩法估计其频移,直至估计的频移结果收敛,并将该结果作为中心频率.仿真结果表明:相比于目前常用的谱矩法和最小二乘多项式拟合法,频移迭代法估计中心频率效果更佳,其平均绝对误差和均方根误差均更小,且该方法估计精度不受频率分辨率约束.将该方法应用于微波多普勒测波雷达中,并得到了海浪参数.实验结果证实:利用频移迭代法估计中心频率,可以探测得到更准确的有效浪高和平均浪周期.     

多普勒频移修正下的快速伪码捕获技术的实现

快速准确地实现伪码捕获是扩频通信研究的关键。在实际应用中,通常会存在噪声干扰和多普勒效应的影响,导致捕获难度变大。传统的串行捕获或并行捕获法存在捕获时间长、低信噪比环境下难以实现捕获或难以克服多普勒效应的影响等。详细研究了多普勒频移对伪码捕获的影响,利用FFT的算法进行伪码捕获,并对多普勒频移进行修正,通过仿真,证明了此种方法可以在低信噪比和较大多普勒效应下准确地实现伪码的快速捕获。     

基于FPGA的LFMCW雷达测速测距优化系统研究

针对现有线性调频连续波(LFMCW)测速测距雷达运算准确度低和运算速度慢的问题,提出一种优化的LFMCW雷达测速测距系统的设计方案.基于FPGA技术,利用正反旋转抵消策略优化CORDIC平行算法;然后利用流水线和并行结构相结合的方式设计实现双核FFT处理器;最后利用回波频差和多普勒频移法完成距离和实时速度的计算模块,最终设计实现了LFMCW雷达的测速测距系统.在QuartusⅡ中调用ModelSim进行功能仿真,证明本系统的数据处理速度比使用单核FFT时提高了46.5%、测距误差为±0.15 m、测速误差±0.1 km/s.     

基于Burg改进算法的风切变风速估计

在对风切变风速进行估计时,基于频域的风速估计方法可以获得更多的谱特征参数估计值,但经典的频域谱估计的频率分辨率低、方差大.针对传统的基于频域谱估计方法存在的问题,提出一种基于Burg改进算法的风切变风速估计方法.Burg谱估计的频率分辨率高于经典谱估计,但当雷达回波周期数较少即短序列条件下会出现谱峰分裂和偏移产生谱估计误差.分析表明,Burg算法估计AR模型系数的误差是导致频谱分裂和偏移的主要原因.改进Burg算法中,多段回波数据积累和原Burg算法联合估计AR模型系数,减小系数误差,提高谱估计精度.该算法继承了原Burg算法能够获得高的频率分辨率和小方差的优点.仿真结果表明,在模型阶数选取适当的情况下,对短序列回波信号进行风速估计,相比于经典的FFT算法和Burg算法,改进谱估计方法达到了Burg谱估计的分辨率和FFT谱估计的准确性.     

频域积累与EMD去噪结合的微动信号检测算法

 超宽带生命探测雷达具有穿透能力强、距离分辨率高、抗干扰能力强等诸多优点,在防暴、救援、反恐等领域有很高的使用价值。由于穿墙生命探测雷达回波信号具有杂波干扰严重,且生命信号与背景噪声相互交叠等特点,利用传统数字滤波方法无法有效检测人体微动信号。针对此问题,本文提出一种利用频域积累与经验模态分解（EMD）相结合的人体微动信号检测算法,利用频域积累提高回波信号的信噪比,利用EMD 方法进行进一步的去噪处理。该算法不仅具有频域积累可以有效提高信噪比的优点,而且具有EMD 方法自适应分解信号的能力。同时,它克服了在低信噪比情况下,频域积累实时性不强,以及EMD 方法不能有效去除杂波的缺点。仿真和实验证明,该算法既可以有效提高雷达回波信号的信噪比,又可以改善单纯使用频域积累实时性不强的缺点,利用该算法对雷达回波信号进行处理可以准确快速地检测出人体的呼吸频率,是一种很好的穿墙雷达微弱信号检测新方法。     

高频雷达海洋回波谱的数字模拟

根据Ｂａｒｒｉｃｋ导出的一阶和二阶高频雷达海洋回波截面方程,二阶雷达同方程为基础,在极坐标条件下,把参与散射的二维海浪波数空间分解为无数一维海浪波数空间之和,与之对应,并将二阶海洋回波谱的模拟转化为固定波数下二阶回波子谱的模拟,再将各二阶回波子谱叠加就得到完整的二阶海洋回波谱。这一算法避免了传统的回波谱模拟过程中需求解非线性方程－等频线方程的麻烦,中给出的模拟结果与它模拟算法结果相一致,提出的模     

步进频信号处理的多普勒补偿新方法

提出一种步进频信号处理中多普勒效应补偿的新方法.根据时间-频率二维数据矩阵中包含的距离、速度信息,利用不同距离单元的主杂波谱线所处的滤波器号几乎相同,且所占的距离单元数比较多的特点,采用FFT快速数字信号处理算法,实时、准确地得到多普勒频率的补偿值,从而对步进频信号处理中多普勒效应进行补偿.仿真实验结果表明,该方法简单有效,并已应用于毫米波火控雷达信号处理系统中.     

基于LabVIEW FPGA模块的雷达模拟回波多普勒频移调制

目标回波的多普勒信息反映了目标与雷达之间的相对运动情况,多普勒频移的调制是雷达回波信号模拟的重要内容。利用LabVIEW FPGA模块可以用图形化的编程编译FPGA,给出了一种多普勒频移调制的方法,先利用LabVIEW FPGA模块生成带有多普勒频移的零中频信号,再上变频到需要的频率。实验结果表明,这种方法有效、可行,同时该方法还可以大大缩短系统开发时间。     

多普勒天气雷达对雾的探测能力研究

根据2006年江苏省气象局多普勒天气雷达探测到的雾天回波资料,利用雷达二次产品平台处理获得的强度、速度、谱宽等产品,分析雾的回波基本特征以及雷达性能参数对探测雾回波的影响,研究天气雷达对雾的探测能力,为天气雷达对雾的探测提供了新信息.     

电离层高精度高频多普勒频移参量的时域探测方法

针对电离层数字测高仪垂直探测中频域探测方法的不足,利用电离层回波信号相位测量分析和运算处理算法,开发并实现了一种时域探测方法,用于实时获取高精度高频多普勒频移信息.实验观测表明:新发展的电离层时域探测方法可以实时获得高精度高频多普勒频移参量,能够满足电离层小尺度扰动观测研究需要.     

高速无线通信高阶多普勒谱估计方法

移动终端的运动导致接收信号产生多普勒频移,增大了系统误码率,影响整个系统通信质量.接收端信号产生多普勒频移是由收发端之间相对径向运动产生的,通过多普勒频率估计和补偿可以解决由此导致的误码问题.研究了收发端相对高速运动时多普勒频移补偿尚存在的精确度不高和实时性不好的问题,期望有更好的补偿方法.研究结果表明高速运动中的横向运动分量会使多普勒展宽,形成线性调频信号效应,导致通信系统产生误码,且无法用常规频移方法补偿.进一步研究了高阶多普勒谱估计及其补偿方法.研究表明高阶谱主要是由横向运动和径向加速运动形成的,高阶谱补偿可以解决包括相对横向运动和径向加速运动的大部分运动对通信系统的影响.仿真结果表明结合常规多普勒谱估计和本文提出的高阶多普勒估计并对接收信号进行补偿能有效恢复信号并降低误码率.     

武汉地区 Es 回波多普勒特性的观测与分析

利用最新研制的高频多普勒接收机对10MHz BPM授时信号进行了长时间监测,应用数字信号处理技术,获取连续高精度的多普勒频移,结合PDI-2数字测高仪观测到的电离层频高图数据,实现了对Es层反射回波特性的研究.构建了电离层不规则体反射电波理论模型,仿真出在该模型下电离层反射回波的多普勒谱特性,并结合高频多普勒接收机的实测数据,绘制了Es回波的多普勒频移曲线,结果表明:仿真结果与实测结果很好地吻合,并基于此估算出了Es层不规则体的运动速度.     

基于Gabor-Radon变换的低信噪比雷达LFM信号检测与估计

针对通常利用的匹配滤波法对低信噪比雷达LFM(linear frequency-modulated)进行信号检测和估计的不足,提出一种联合Gabor-Radon变换方法.通过计算雷达回波的Gabor时频变换,得到2D含强噪声和弱直线LFM的时频分布图;然后,利用Radon变换能对直线和边缘进行快速检测、抗噪能力强的特点,对时频2D图像进行Ra-don变换,检测出微弱LFM信号;再设置合适门限可对时频分布图去噪,进行Gabor逆变换可以得到去噪的时域波形.仿真结果证明了此方法能在低信噪比下有效地检测出LFM信号.     

一种基于分数阶傅里叶变换域加权MUSIC算法的移动单站多目标无源定位方法

针对多个线性调频信号目标源存在的情况,通过分析接收信号的多普勒频移,建立移动单站上天线阵列对多分量线性调频（LFM）信号的接收模型,提出基于分数阶傅里叶变换（FRFT）域加权MUSIC算法的无源定位方法,实现了低信噪比下多目标的信号检测与方位估计.仿真结果表明,该算法可以分辨多个频率及空间相近的目标源,且精度很高.     

佤语语音语料端点检测算法

端点检测是语音信号处理的过程中非常重要的一个环节,其准确性直接影响语音信号处理的速度和结果.特别是在实际应用中因信噪比较低,使得某些高信噪比下性能好的端点检测算法准确率也比较低.为了提高在低信噪比的环境下佤语语音端点检测的准确率,本文使用了一种基于多窗谱估计谱减法和能熵比法的语音端点检测复合算法.该算法首先利用多窗谱估计谱减法去除语音的背景噪音以提高信噪比;其次再对去噪后的语音使用能熵比算法进行端点检测;最后借助Matlab工具对佤语语音进行仿真实验.仿真结果表明:对于低信噪比的环境下的佤语语音,本文使用的基于多窗谱估计谱减法和能熵比法复合算法同常规能熵比算法相比,端点检测的准确率提高了34%.     

基于双谱的噪声信号检测

传统的功率谱分析方法不能提供信号的高阶统计信息,在信号检测中无法有效地抑制噪声．本文根据高阶谱对高斯噪声是零响应的这一特性,提出了一种基于双谱的信号检测方法．通过实验仿真,结果表明：无论是对混有随机噪声还是高斯噪声的信号,在低信噪比的情况下,该方法均可获得比传统FFT方法更好的检测效果．