基于自适应高斯核函数时频分布的水声信号处理研究

时频分析被广泛应用于水下目标宽带回波信号以及短时瞬态信号的处理。在水声信号的特征检测和分类方面,时频分析的时变谱提供了区分不同类别目标信号的特征信息。提出一种基于自适应核函数时频分布的水声信号处理方法。与固定核函数时频分布相比,自适应高斯核函数时频分布由于它的核函数随信号而自适应改变,因此对交叉项有很好的抑制效果。计算结果表明,对于多分量线性调频水声信号,采用高斯核函数自适应时频分析不仅对交叉项具有很好的抑制作用,而且对信号的自分量具有较好的聚集作用。     

基于分数阶傅里叶变换的chirp信号时频分析

提出了一种新的基于分数阶傅里叶变换的伪维格纳分布(PWD),用于单分量或多分量chirp信号的分析。首先通过搜索二阶分数阶傅里叶变换矩的极值点,寻找最佳变换域,然后利用旋转的短时傅里叶变换,在分数阶傅里叶变换域中实现各分量chirp信号间的分离,以抑制交叉项及噪声项的干扰。在已知信号模型的前提下,还给出了分数阶傅里叶变换最佳旋转角度的经验计算公式,以辅助信号分析。仿真实验表明,通过对时频平面的旋转,所提出的方法能够在分数阶傅里叶变换域中,很好地抑制多分量信号间的交叉项干扰,更好地提取信号的时频信息。     

应用自适应时频分布的瞬时频率估计

估计信号的瞬时频率常用解析信号的相位差分或Cohen类时频分布的时间一阶条件矩 ,但这些方法在信噪比较低时存在较大的方差。提出了一种新的瞬时频率估计方法 ,它把被分析的信号自适应地扩展到一组有限的 ,具有较好的时频局部化特征的基函数集上 ,用相应的自适应时频分布的谱峰检测来估计信号瞬时频率。仿真结果表明 ,该方法具有较好的抗噪声能力 ,且能够灵活地应用于估计多分量信号的瞬时频率 ,可以取得比其它方法更好的效果。     

抑制时频分布交叉项的一种新方法

最近提出了一种新的处理非平稳信号的分析方法。该方法主要利用基于经验的模式分解方法 ,把复杂的信号分解成简单的、有限个基本模式分量 ,从而使瞬时频率具有实际的物理意义。这种信号分解方法基于信号局部特征、是自适应的 ,因此也是高效的。对该方法进行了推广 ,提出了一种抑制时频分布交叉项的新方法———基于经验的模式分解及其Wigner-Ville分布 :首先利用基于经验的模式分解方法把信号分解成有限个基本模式分量 ,然后对每个分量进行Wigner-Ville分布计算。该方法能有效地抑制时频分布的交叉项 ,适用于一些复杂的非平稳信号的分析。     

自适应核时频分布在抑制交叉项中的应用

分析了固定核函数时频分布在抑制交叉项方面的局限性以及基于信号特征的自适应时频分布对时频分辨率的改善。通过对基于信号特征的径向高斯核时频分布进行改进,提出了一种基于信号特征的自适应核时频分布的改进算法。该算法采用短时模糊函数和随时间变化的自适应核,能够在时频分布中区分出多分量信号的细节部分。仿真结果表明,该分布具有较高的时频分辨率,且无交叉项干扰。同时它还适合分析长时间信号和实现在线信号处理。     

多LFM信号自适应时频表示方法

提出了一种多线性调频信号自适应时频表示方法及其快速算法:首先采用分数阶傅里叶变换的快速算法计算出模糊函数,再通过Radon-Ambiguity变换设计出信号的最优核函数,以滤除噪声和多线性调频信号在模糊域中的互项,最后通过二维傅里叶变换得到信号的时频表示。在多分量线性调频信号情况下借助"clean"的思想来抑制强分量对弱分量的干扰。仿真表明该方法在低信噪比环境下也十分有效,且运算复杂度小。     

基于修正空时频分布矩阵的到达角估计

讨论了密集信号环境下,雷达侦察系统对信号到达角(DOA)的估计方法。首先对参考阵元的输出作时频分析,估计信号的频率参数,从而选择时频脊点构造方向矩阵;然后对各阵元输出求互Wigner Ville分布(XWVD)以构造修正空间时频分布(STFD)矩阵;最后用修正STFD矩阵代替传统MUSIC算法中的协方差矩阵即可求得信号的时频———MUSIC空间谱,从而得到信号的DOA。计算机仿真结果表明该算法可实现对常规雷达脉冲、线性调频信号等多种信号的DOA估计。     

基于数字图像处理的信号时频分布精度改善方法

提出了利用数字图像处理技术对信号时频表示结果进行处理的方法。该方法通过时频平面的平滑滤波、阈值处理与时频分布脊线提取等算法,能够在抑制噪声的同时,得到具有高度聚集性的时频分布。相对于信号的模糊域处理和计算核选择方法,该方法不需要关于信号的先验知识,其结论可以为多信号环境中信号区分、描述与参数识别提供依据,同时可以应用于宽带信号的到达角估计。相应的仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于时间切变Gabor原子的时频建模

对尺度高斯函数与线性调频因子卷积,再做频移和时移,得到了具有四个可调参数的时间切变Gabor原子,其时频分布为聚集于其时间中心和频率中心的具有时间倾斜特性的能量曲线。给出了基于该原子集合的频域自适应信号子空间分解和相应的参数自适应时频分布,其中每步分解都采用模拟变焦距过程估计所得原子的四个参数,可用于对非平稳信号中线性和非线性变频成份进行建模和分析。     

基于矩阵分解和自适应图的无监督特征选择

在高维数据分析中,一个不可避免且棘手的问题是维度诅咒,因而如何将高维数据通过特征选择降维为低维数据显得尤为重要.对此,提出了基于鲁棒矩阵分解和自适应图的无监督特征选择模型(unsupervised feature selection model based on robust matrix factorization ...     

基于时频分布的跳频信号盲分离方法

根据跳频信号的非平稳特性,提出一种基于时频分布的跳频信号盲分离方法。该方法利用不同源信号时频特征的差异,通过对混合信号的一组时频分布矩阵联合近似对角化来实现信号的盲分离。理论分析和仿真结果表明,这种方法在未知任何先验参数的情况下,能够有效分离多个跳频网台,而且具有较强的噪声抑制能力。     

基于分数阶傅立叶变换的自适应时频表示

提出采用高斯函数的分数阶傅立叶变换作为基函数的自适应信号扩展方法,并给出了相应的时频分布,该分布具有较高的时频分辨率,没有窗效应,无交叉项干扰。分数阶傅立叶变换使基函数的时频分布旋转了α角度,结合尺度,时移和频移,为基函数匹配信号提供了更大的灵活性。仿真结果表明,该方法可以更加准确地描述信号的时频特征。     

基于自适应抗干扰技术的辐射发射现场测量方法

提出了一种具有干扰抑制效果的外场辐射发射测试新方法。该方法通过获取多通道接收数据,利用多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法获取受试设备的辐射信号和现场其他干扰信号的波达方向,并采取最小方差无畸变波束形成算法在干扰信号来向形成阵列天线方向图的“零陷”,从而实现对干扰信号空间抑制。结合短时傅里叶变换方法,对不同体制的干扰信号的抑制效果进行时频域仿真。结果表明,该方法在保证受试设备辐射特性无失真的情况下,既能同时抑制多个干扰源,又能有效抑制同频干扰和宽带干扰。     

基于时频域特征和分层决策的通信信号调制识别

针对实际通信信号具有时变、非平稳的特性,将时频分布引入通信信号调制类型识别,提出了新的品质优良的时频域识别特征和使用时频域特征的分层决策分类器。即以基于Wigner Ville分布(WVD)的一阶时间矩特征和基于Margenau Hill分布(MHD)的局部时频域特征作为分类特征向量,通过特征向量与判决阈值的逐层比较以实现通信信号调制分类。仿真结果表明,该方法在低信噪比下的识别性能明显优于基于单纯的时域特征或频域特征的传统方法。     

基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计

跳频通信的应用大大提高了军事装备的抗干扰和抗截获能力,使得跳频对抗技术面临严峻的挑战。为解决传统形态学跳频信号参数估计方法中结构元素选择困难问题并提高估计精度,提出了一种基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计方法。首先,对跳频信号进行短时傅里叶变换获取谱图。然后,从其时间轴投影中获取结构元素尺寸的知识, 设计自适应形态学滤波器抑制谱图噪声, 提取跳频图案初步估计跳频参数。最后, 引入最小二乘估计方法, 对跳频周期和跳变时刻进行精估计。仿真结果表明,此方法能够同时估计出跳频频率、跳频周期和跳变时刻, 不需要其中某一种参数作为先验条件, 在复杂的通信环境也能够保持良好的估计性能。     

实测数据的降秩空时自适应处理方法

针对全空时自适应处理协方差矩阵估计和计算复杂问题,介绍了在直接处理器结构上基于主分量法和互谱法的两种降秩空时自适应处理方法,这两种方法利用杂波和干扰的低秩属性,应用采样数据来构造降维转换矩阵。对Mountain Top计划进行了详细描述,对从Mountain Top计划测得的数据应用上述两种降秩方法对其进行了分析。仿真实验表明了这两种方法的可行性,减少了计算量,并提高了有效可测收敛性。     

基于VMD分解和多域联合分布的雷达辐射源识别

针对现有雷达辐射源个体识别存在的识别准确率低、难以区分同型号雷达、缺乏实采信号验证等问题,提出了一种基于变分模态分解(variational modal decomposition, VMD)和时频能多域特征联合的雷达辐射源个体识别方法。首先对雷达信号进行VMD,然后对得到的模态分量分别在时域、频域和时频域提取13种特征参数,最后结合k近邻分类器实现雷达个体识别。采用实际采集的船用导航雷达信号对所提方法和现有的其他两种方法进行了对比验证,实验结果表明所提方法在识别准确率、算法鲁棒性方面优于现有两种方法,具有一定的工程应用价值。     

基于空时频分析的多分量跳频信号DOA估计

提出了一种基于空时频分析的多跳频信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法。该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个信号的测向。首先将信号的短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)与平滑伪魏格纳-威利分布(smoothed pseudo Wigner-Ville distribution, SPWVD)组合,利用STFT的无交叉项和SPWVD的时频聚焦性性能,得到了一种切实可行、时频图清晰稳健的分布;然后在时频域提取有效跳(hop),并建立该hop的空时频矩阵,最后分别运用线性空时频、二次空时频和root-MUSIC共三种方法估计每hop信号的DOA。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于时频自适应最优核的时频分析方法

为了抑制多分量信号中同时间点各分量信号引起的交叉项干扰,提出了一种新的时频分析方法--时频自适应最优核时频表示。与以往的基于信号时频表示和时间自适应最优核时频表示不同,该方法通过对Wigner-Ville分布做二维加窗傅里叶变换以得到局部模糊函数,使得核函数不但能够随时间而自适应,而且能够随着频率而自适应。给出了该方法的实现步骤,通过将其用于分析合成信号,表明时频自适应最优核时频表示抑制交叉项效果明显,且能够比时间自适应最优核时频表示更为清楚地刻画信号。     

基于通用复时频分布的进动目标微多普勒提取

首先建立了进动锥体目标的雷达回波模型,推导了目标微多普勒频率与进动参数的定量关系。针对进动目标雷达回波具有的多分量非线性调频特点,提出了通用复时频分布(generalized complex time frequency distribution, GCD)的微多普勒提取方法,与线性和二次Cohen类时频分布相比,GCD具备高时频分辨力、低交叉项的优点。同时针对峰值估计微多普勒瞬时频率(instantaeous frequency, IF)方法受信号频率交叉覆盖和噪声干扰严重的问题,提出基于Viterbi算法的微多普勒IF估计方法,有效提高了微多普勒IF估计精度。实验中利用仿真和暗室测量数据验证了GCD Viterbi方法的性能。