正弦调频干扰下二进制偏移载波的精确捕获

针对正弦调频(sinusoidal frequency modulation, SFM)干扰下二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)信号捕获困难的问题,提出了一种基于离散SFM变换(discrete SFM transform, DSFMT)和部分匹配滤波结合全相位快速傅里叶变换(partial matched filter-all phase fast Fourier transform, PMF-apFFT)的干扰抑制捕获改进算法。该算法首先通过FFT估计SFM干扰的调制频率,在调制频率估计的基础上进行DSFMT,然后从DSFMT域中去除干扰成分再做DSFM反变换(inverse DSFMT, IDSFMT)实现干扰抑制,最后对干扰抑制后的BOC信号采用PMF-apFFT方法完成精确捕获。理论分析与仿真结果表明,所提算法在不影响DSFMT性能的前提下大幅简化了传统DSFMT的计算复杂度,并且在同等情况下,当检测概率为1时,所提算法的性能相比于DSFMT结合PMF-FFT的算法提高了大约3 dB。     

基于离散正弦调频变换的多分量正弦调频信号参数估计方法

作为一种非平稳时频信号,正弦调频(sinusoid frequency modulation, SFM)信号在雷达和无线通信领域得到广泛应用。为了解决常规时频分析方法无法有效估计多分量SFM信号参数的问题,提出离散正弦调频变换(discrete sinusoidal frequency modulation transform, DSFMT)。利用SFM信号在DSFMT域的聚敛特征,提出基于DSFMT的多分量SFM信号参数估计方法。给出多分量SFM信号和DSFMT变换的数学模型,论证了多分量SFM信号在DSFMT域聚敛特征的差异,仿真分析基于DSFMT的多分量SFM信号参数估计方法的技术性能。理论分析和实验结果表明：多分量SFM信号在DSFMT域有明显的聚敛特征差异,基于DSFMT的多分量SFM信号参数估计方法可有效估计多个SFM信号幅度和调制指数。     

带通欠采样条件下BOC调制信号捕获算法仿真

针对BOC(Binary Offset Carrier)调制信号的相关特性,结合带通信号欠采样技术,对BOC调制信号的直接捕获算法进行仿真,并在不同信噪比下对算法的性能进行分析.仿真结果表明,带通欠采样条件下的BOC调制信号捕获算法在较低信噪比下能有效的对BOC调制信号进行捕获.由于降低了采样频率,减少了处理数据量.     

基于DPSCT和频谱校正的窄带干扰CBOC信号捕获算法

针对窄带干扰环境下组合二进制偏移载波(combined binary offset carrier, CBOC)信号难以被准确捕获的问题,提出了一种基于频域双相移组合陷波器(dual phase shift combination trap, DPSCT)结合批处理、频谱校正的捕获算法。该算法首先用陷波器对任意频点的窄带干扰进行抑制,再通过批处理提高处理速度,最后针对快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)过程中扇贝损失易导致捕获概率降低的问题,提出了基于部分匹配滤波器(partially matched filter, PMF)结合相位差+单点傅里叶变换频谱校正的捕获方法。仿真结果表明,该算法对在窄带干扰抑制后波形恢复和捕获概率等方面均有良好的性能,当信干比(signal to interference ratio, SIR)为-37 dB时,该算法较未校正之前捕获概率有4 dB的提高,并有效缩短了捕获时间。     

基于FFT的高动态GPS信号捕获方法优化

针对高动态环境下的GPS接收机对信号捕获速度的要求,提出一种基于小波变换和优化快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的信号捕获方法。在基带信号预处理阶段,对采样后的中频信号进行小波变换,利用逼近信号完成码相位和多普勒频移的估计,降低基带处理信号的数据率;综合基2FFT、基4FFT和素因子算法(prime factor algorithm, PFA)的优势,对捕获过程中的大量FFT运算进行优化处理,提高运算效率。仿真结果表明,改进处理的基于FFT捕获方法可以有效地缩短捕获时间,改善基带模块性能。     

二次调频信号的检测及参数估计

提出一种基于伪瞬时相关函数沙漏型变换(pseudo instantaneous correlation function-sandglass transform, PICF-SGT)的二次调频(quadratic frequency modulation, QFM)信号的检测与参数估计算法。PICF-SGT可以解除QFM信号的伪瞬时相关函数中的时间和时延平方项的耦合,从而实现信号的相干积累和交叉项的有效抑制,并且获得信号的调频率和二次调频率的估计。详细分析了PICF-SGT算法的实现、插值误差、信号聚焦特性和交叉项分布及抑制,并且提出了一种改进的尺度因子选择标准。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于FRFT的单基地MIMO雷达稳健波束形成算法

以单基地多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达系统为研究对象, 针对线性调频(linear frequency modulation, LFM)形式的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)信号, 提出了一种新的稳健自适应波束形成算法。所提算法首先利用LFM信号的特性, 对匹配滤波后的雷达回波信号进行分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT), 经化简得到峰值点作为阵列的观测值。而后, 利用观测值构建接收信号的协方差矩阵, 并使用Capon谱估计方法重构干扰加噪声数据协方差矩阵。最后, 通过求解优化问题估计实际导向矢量, 从而得到阵列的最优权值。通过计算机仿真实验, 验证了所提算法的有效性。     

基于时频方差聚类的FH信号参数盲估计

为解决复杂电磁环境下跳频(frequency hopping, FH)参数的盲估计问题,提出了基于时频方差聚类的算法。考虑在低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和定频干扰同时存在的情况下,通过短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)将信号变换到时频域,利用遗传算法对信号的时频区间进行提取,根据时频方差对其进行k-means聚类,消除噪声和定频干扰并提取时频脊线,然后运用Haar小波对该时频脊线进行奇异点检测,进而估计出FH信号的FH周期、跳速和FH频率等参数。仿真结果表明,所提算法在SNR低于-5 dB且存在定频干扰的情况下,能够实现对FH参数的精确估计,参数估计正确概率达到90%以上。     

适用于BOC任意调制阶数的无模糊捕获算法

通过研究二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)自相关函数的特点,提出了一种适用于BOC任意调制阶数的无模糊捕获算法。将BOC自相关函数进行翻转、截取、相叠加,构造出一种新的相关函数,与原自相关函数的绝对值相加后,可以完全消除副峰。理论分析和仿真实验结果表明,该算法对任意调制阶数的BOC信号均适用;通过对比新算法与其他算法在不同BOC调制阶数之间的检测性能,在相同载噪比下,新算法的检测概率更高;算法的复杂度低,并且不会随着调制阶数的升高而增大;捕获结果保持了较窄的主峰宽度;鉴相输出不会造成误锁现象,能够准确跟踪信号。     

LFM信号参数估计的插值FRFT算法

提出了一种基于分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform, FRFT）的线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计的插值算法。首先针对FRFT的旋转角度α搜索步长问题,提出了在较大搜索步长下进行插值以得到α精估计的方法;然后针对离散分数阶傅里叶变换(digital fractional Fourier transform, DFRFT)因参数u离散化而造成的栏栅效应问题,采用相邻谱线进行插值以得到u的精估计;最后用α和u插值精估计结果对单分量LFM信号的参数进行估计。这一方法在不影响估计精度的前提下,降低了计算量和复杂度。仿真结果表明,在较低的信噪比下,LFM信号参数估计的精度仍十分逼近克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB)。     

FM interference suppression for PRC-CW radar based on adaptive STFT and time-varying filtering

The influence of frequency modulation (FM) interference on correlation detection performance of the pseudo random code continuous wave (PRC-CW) radar is analyzed.It is found that the correlation output deteriorates greatly when the FM interference power exceeds the anti-jamming limit of the radar.According to the fact that the PRC-CW radar echo is a wideband pseudo random signal occupying the whole TF plane,while the FM interference only concentrates in a small portion,a new method is proposed based on adaptive short-time Fourier transform (STFT) and time-varying filtering for FM interference suppression.This method filters the received signal by using a binary mask to excise only the portion of the TF plane corrupted by the interference.Two types of interference,linear FM (LFM) and sinusoidal FM (SFM),under different signal-to-jamming ratio (SJR) are studied.It is shown that the proposed method can effectively suppress the FM interference and improve the performance of target detection.     

FrFT-OFDM系统中联合ICI自消除方案

针对分数阶傅里叶变换正交频分复用(fractional Fourier transform orthogonal frequency division multiplexing, FrFT-OFDM)系统中由时频双选信道产生的子载波间干扰(inter-carrier interference, ICI)的问题, 提出了一种基于ICI自消除编码和频率偏移补偿的联合自消除方案。该方案运用带有相位补偿的自消除矩阵对信号进行编码, 通过利用FrFT-OFDM系统子载波旋转角度可调的结构优势, 在适宜的旋转角度下进行分数阶傅里叶变换, 对频率偏移进行补偿, 达到在相同编码效率下比传统ICI自消除技术更好的ICI抑制效果。仿真结果验证了该方案的性能。     

Joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm for MIMO OFDM systems

For multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) sys-tems, a joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm based on fractional Fourier transform (FRFT) is proposed. The linear frequency modulation signals superimposed on the data signals are used as the training signals. By performing FRFT on the receiver signals and searching the peak value of the FRFT results, the receiver can realize timing synchronization and frequency offset acquisition simultaneously. Compared with the existing methods, the proposed algorithm can provide better timing synchronization performance and larger frequency offset acquisition range even under multi-path channels with low signal to noise ratio. Theoretical analysis and simulation results prove this point.     

基于TFD-Hough变换的毫米波导引头微运动参数提取算法

分析了旋转目标的微多普勒特性与微运动参数的关系,指出其微多普勒信号为三参数的正弦调频信号。针对这一信号形式,推导了多分量正弦调频信号的时频分布特性,提出了一种在时频图上检测三参数正弦曲线的Hough变换方法,进而提出了一种基于TFD-Hough(time frequency distribution-Hough)变换的微运动参数提取算法。仿真实验和外场试验数据处理表明了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于频控阵MIMO雷达的低复杂度稳健波束形成算法

频控阵(frequency diverse array, FDA)多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达基于发射端调制而具备的距离维自由度为主瓣干扰提供了抑制方案。结合自适应波束形成算法, 频控阵MIMO雷达能有效抑制主瓣范围内欺骗干扰信号, 但存在的信号环境复杂、导向矢量失配、采样快拍不足等问题将使算法性能恶化。针对该问题,提出了一种基于频控阵的低复杂度的稳健自适应波束形成算法。仿真实验表明, 相比于其他自适应波束形成算法, 所提算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)低采样快拍且存在导向矢量失配等非理想条件下形成的波束稳健性更强、计算复杂度更低, 有效实现了对目标的指示和对干扰的抑制, 克服了其他算法在非理想条件下性能恶化的问题。     

基于分形盒维数的线性调频信号参数估计

针对当前线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计算法中对调频斜率的估计复杂度高、实时性差且信噪比适应范围较小等缺点,提出了基于分形盒维数的LFM信号调频斜率估计方法。该方法通过计算信号调频斜率与盒维数的关系曲线,利用盒维数对LFM信号的调频斜率进行估计,探讨了信号的幅度和相位对信号盒维数的影响,计算了不同信噪比下的估计误差,并与传统的基于匹配傅里叶变换（matching Fourier transform, MFT）的LFM信号参数估计算法进行了对比仿真,绘制了脉冲宽度、调频带宽与盒维数三者的关系曲线图。仿真结果表明,该算法在建立了对应关系数据库后,在信噪比变化范围比较大的情况下的估计误差仍然比较小,且算法简单,对于实时性估计具有很好的应用价值。