时频二维低/无碰撞区跳频序列集构造

在通信系统中,跳频信号不仅会出现时延,还会存在频移。研究具有时频二维低/无碰撞区的跳频序列的构造。证明了Reed-Solomon(RS)码的时频二维周期汉明自相关函数的上界;提出了两种构造方法。第一种方法是基于RS码来构造时频二维周期低碰撞区跳频序列集。第二种方法利用矩阵来构造时频二维非周期无碰撞区跳频序列集。丰富了时频二维低/无碰撞区跳频序列的理论研究成果。     

二维非周期低碰撞区跳频序列构造方法

在跳频系统中,跳频序列的性能是评价跳频系统的性能的重要指标。本文给出了两种二维非周期低碰撞区跳频序列的构造方法。首先,利用笛卡尔积构造二维非期低碰撞区跳频序列集。然后,利用交织法构造二维非周期低碰撞区跳频序列集。最后,分析了新的跳频序列集在二维低碰撞区内的非周期汉明相关性,并根据理论界对序列集进行了最优性分析。     

二维时频低碰撞区跳频序列集的构造

基于低碰撞区跳频序列的准同步跳频通信系统在低碰撞区内具有低的多址干扰。将已有的一维跳频序列低碰撞区扩展到时频二维,给出了两种构造二维时频低碰撞区跳频序列集的方法。构造法分别基于Welch Costas阵列和Golomb Costas阵列,通过序列循环移位的方法分别得到一类二维时频低碰撞区跳频序列集。新的序列集满足跳频序列的二维周期汉明自相关函数和互相关函数构成的理论界,同时在二维时频低碰撞区内具有最优的自相关特性和互相关特性。     

跳频序列偶相关函数及其理论界研究

在通信系统的接收端采用与发送端不同的跳频序列,用户的地址码就是这两个序列组成的序列偶。在以跳频序列偶为地址码的跳频通信系统中,跳频序列偶的自相关函数和互相关函数满足的理论界是判断跳频序列偶和跳频序列偶集好坏的标准。提出了跳频序列偶和跳频序列偶的汉明相关函数的概念,给出了由跳频序列偶的汉明相关值、频隙个数、序列的长度、序列偶的个数构成的理论界。     

无碰撞区跳频序列集的构造

无碰撞区跳频序列集能够有效减轻通信中的多径干扰,在准同步跳频通信系统中具有广阔的应用前景。提出了两种新的无碰撞区跳频序列集构造的方法,在这种构造方法中,序列的个数和无碰撞区的长度是可以灵活变动的。由这两种方法构造的无碰撞区跳频序列集的频隙个数、序列长度、序列个数、无碰撞区长度、汉明相关值等参数均达到了理论界,是最优的无碰撞区跳频序列集。     

时延-多普勒频移对伪码捕获影响的性能分析

在扩频信号处理中,伪码的捕获一般通过相关来实现。以m序列为研究对象,首先针对一种典型的相关过程分析了其时延、多普勒频移对相关的联合影响,结论表明两者耦合影响非常小,几乎可忽略不计。在此基础上提出另一种利用FFT进行能量积累的伪码捕获方法,该方法相对一般相关可对多普勒进行补偿,并可得到时延-多普勒频移的联合二维估计。     

二维四元零相关区周期互补阵列集构造法

基于二维二元周期互补阵列集和移位序列,利用逆Gray映射,提出了一类二维四元零相关区周期互补阵列集的构造方法。获得的阵列集由多个四元零相关区周期互补阵列子集组成,不同子集之间具有完全正交互补特性。本文的构造方法可分别对阵列的行列进行移位,能够获得具有不同参数形式的二维四元零相关区周期互补阵列集。同时行(列)方向上的零相关区长度可以灵活设置,从而能获得不同的移位序列集,构造出多个二维四元零相关区周期互补阵列集。构造结果表明,本文方法可有效地增加工程应用所需的阵列信号。     

超声多普勒血流信号平均频移估计的仿真研究

提出了基于Matching Pursuit分解的超声多普勒血流信号平均频移估计方法。通过对合成信号的分析比较，确定了最佳估计性能的相关参数。基于优化的参数对不同噪声水平的100例仿真多普勒信号进行分析并计算估计的与理论的平均频移的均方误差，得到基于Matching Pursuit方法的误差比使用传统声谱分析法小。表明该方法对信号瞬时结构的局部具有较好的自适应性，有效克服了短时傅立叶变换存在的时频分辨率矛盾，提高了超声多普勒血流信号平均频移估计的准确性。     

高效的多跳频信号2D-DOA估计算法

为了利用跳频信号的空域特征参数辅助多跳频信号的网台分选,在空时频分析的基础上,提出一种基于多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)对称压缩谱(MUSIC symmetrical compressed spectrum, MSCS)的多跳频信号二维波达方向(two dimensional direction of arrival, 2D-DOA)高效估计算法。首先根据跳频信号的时频域特征,构建每一跳的空时频矩阵(spatial time frequency distribution, STFD),获取时频域的协方差矩阵;然后将共轭子空间的思想引入到MUSIC算法中,通过对噪声子空间及其共轭的交集进行奇异值分解,实现噪声子空间的降维;最终通过半谱搜索实现2D-DOA的高效估计。同时为了提高低信噪比条件下算法的性能,在时频图处理过程中采用形态学滤波进行去噪,并在修正的时频图上完成了跳频信号每一跳的提取。通过理论论证和实验仿真表明,本文算法相比于MUSIC算法,在保证均方根误差相当和估计成功率有所提高的情况下,计算复杂度降低了一半。     

基于RSPWVD高速跳频信号跳周期估计算法

针对跳频通信进行有效干扰的关键在于对跳频信号参数进行精确的估计,提出了一种基于重分配平滑伪魏格纳维尔分布(reassigned smoothed pseudo Wigner-Ville distribution,RSPWVD)的高速跳频信号跳周期估计算法。该算法利用了RSPWVD良好的时频聚集性和抑制交叉项的能力,能够有效地估计出跳频信号的跳周期参数(hop duration)。仿真实验结果表明了该算法的准确性与有效性。     

SAR多普勒移频间歇采样转发干扰方法

针对波形捷变合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)提出一种新的干扰方法:多普勒移频间歇采样转发干扰。首先依据调频斜率捷变SAR信号方位向时延和多普勒移频的耦合特性,提出SAR多普勒移频干扰方法,在此基础上,为产生方位向位置精确可控的多假目标,结合方位向间歇采样转发干扰技术,研究了SAR多普勒移频间歇采样转发干扰机理,并对干扰效果及影响因素进行了详细分析。为同时形成距离向超前和滞后的假目标,建立了干扰应用模型,给出了各阶假目标能量补偿系数及多组假目标产生方法,可同时满足重点目标和重要区域的防护需求。理论分析和仿真实验证明了干扰方法的可行性、有效性。     

基于DBZP差分相干的GPS信号捕获算法

针对弱信号环境下全球定位系统(global position system, GPS)信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展（double block zero padding, DBZP）差分相干捕获算法。该算法将快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT)、DBZP、差分相干及频率误差修正等4项技术有机结合,从而有效减小了在FFT计算过程中由大多普勒频移引起的码片速率变化而造成的相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在仿真数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获灵敏度提高了约2.8 dB,并在给定的积分时间及载噪比下,捕获频率误差的标准差小于20 Hz;在实验数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获结果信噪比提高了约3 dB。     

MIMO同频正交信号的构造及处理

同频正交波形即正交编码分集波形(orthogonal code division waveform , OCDW)由于各子阵发射载频相同,相对于正交频率分集波形(orthogonal frequency division waveform, OFDW)更适用于多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达。而现有的同频正交序列的相关性能很差。为此,提出了一种同频正交相位编码信号的构造方法,通过使序列的互相关函数在单位元上周期性等间隔分布实现序列正交。进一步地,研究了多普勒频率对信号正交性的影响,分析了通道模糊现象和无模糊测速范围变窄现象,并根据回波特性给出了多普勒补偿以及距离多普勒(range-Doppler,RD)谱映射处理方法,以消除多普勒因素对处理结果的影响。仿真实验表明,该信号具有良好的正交性,给出的处理方法可消除多普勒对处理结果的影响。     

FRFT在水声信道时延频移联合估计中的应用

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的水声信道估计方法,通过分析分数阶傅里叶域上峰值的偏移,联立不同阶次的时延和频移方程,可得到水声信道的时延和频移值。理论推导及仿真结果表明,该方法计算量小,且随着LFM信号分量数和调频率差值的增大,能在一定程度上减小估计的时延误差和频移误差。水池实验中选用具有相反调频率的双LFM信号作为估计信号,估计出多径时延与运动目标的多普勒频移,并给出了水下目标的运动速度。实验结果表明,FRFT估计法简单有效,在水声信道多径时延与多普勒频移估计上具有较好的实际应用价值。     

基于机载窄带雷达的舰船目标多普勒特性分析

针对机载窄带雷达探测海面非合作舰船目标识别能力不足问题,首先建立了舰船横滚、俯仰和偏航三维微动下舰船运动方程,在此基础上建立了窄带雷达探测舰船的回波信号模型,分析了回波信号多普勒频率成分及其特征。理论分析结果表明,舰船三维微动会导致雷达回波信号的多普勒频率相对无微动情况下出现频谱展宽;并且不同位置的散射点具有不同的时频变化曲线;在短时间内,各散射点微多普勒时频曲线以类似LFM形式的线性关系变化,在较长时间内以类似正弦信号形式周期性变化,其周期与横滚角变化周期相同。     

基于多普勒频移的双基地声纳目标速度测量

针对单基地声纳仅可获得目标的径向速度以及双基地声纳有大量冗余信息的问题,提出利用单/双基地复合工作的声纳系统求解目标二维速度矢量（速度大小、航向）的方法。为了获得目标的二维速度矢量,在双基地声纳系统中,分析了双基地声纳多普勒频移的特性,并与单基地作了比较;结合单、双基地所获得的多普勒频移特性信息,给出了目标二维速度矢量的两种计算方法;并对目标速度测量误差进行了分析。结果表明,采用单/双基地复合工作的声纳系统,可以完成目标二维速度矢量的测量,而测量误差则与系统的频移分辨力及目标与收、发基地间的相对位置有关。