一种高效的宽带数字接收机及其FPGA实现

针对电子战中的宽带侦察数字信道化接收机,提出了基于短时傅里叶变换的宽带数字信道化接收机的改进方法,给出了该方法的FPGA实现。该方法采用多相滤波结构,通过先对时域抽取信号进行傅里叶变换,再对变换结果进行加权处理,从而实现宽带信号信道化。理论分析和原理样机系统验证表明,在相同的FPGA资源和时间分辨要求条件下,该方法相对传统短时傅里叶变换的信道化接收机可实现更多的信道数。     

数字信道化接收机高效结构的设计与实现

为了减少数字信道化接收机的硬件资源消耗,提高吞吐量,对实信号数字信道化接收机的结构进行了研究。对于实信号,提出新的信道划分方法,推导数字信道化接收机的数学模型,得到数字信道化接收机的高效结构。与一般的数字信道化接收机结构相比,该高效结构节省了硬件资源,减小了计算复杂度,提高了数字信道化接收机的吞吐量。测试结果表明,该数字信道化接收机高效结构的功能正确,性能稳定。     

1.2 GSPS数字信道化接收机的设计与实现

在推导实信号数字信道化接收机高效结构的基础上,在硬件平台上完成了1.2 GSPS的16通道数字信道化接收机的实现。在FPGA实现中充分考虑了高速数据的可靠接收以及片内的数字处理速度和资源的优化,保证了系统良好的性能。实际中频测试结果表明,该数字信道化接收机的功能正确,性能稳定。     

基于M序列同步的混沌扩频通信系统研究与仿真

数字混沌扩频同步技术是混沌扩频通信关键技术之一.提出了一种基于m序列同步的混沌扩频新方法,建立了相应的混沌扩频通信系统动态可视化仿真模型.通过对m序列的捕获,建立业务信道,系统通过向发射端和接收端发射握手信号,实现收发两端混沌序列的同步;系统失步时,业务信道被破坏,通过对m序列的跟踪,再次建立业务信道,实现收发两端混沌序列的同步.研究表明,所建立的混沌扩频通信系统既解决了混沌序列在扩频通信中的难同步问题,又具有优良的保密性能,为混沌扩频通信的实际应用奠定了技术基础.     

基于震荡权重粒子群杂交的过2采样DFT滤波器组优化设计

基于离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)滤波器组的数字射频存储器具备宽频带覆盖和干扰宽带雷达的特点。针对临界采样时DFT滤波器组信道间混叠严重的问题,推导了过2采样DFT滤波器组的高效多相实现结构,将带间混叠减少了一半。为进一步提高重构信号的精度,提出了基于震荡粒子群杂交算法的滤波器频域设计方法,通过优化目标函数,提高了输出峰值信噪比,降低了最大输出误差,缩减了优化求解时间。仿真结果验证了过2采样DFT滤波器组结构的正确性,提出的震荡权重粒子群杂交滤波器设计可以精确地重构跨多个信道的宽频信号,具备干扰宽频信号的能力。     

时间反转镜分类研究及其在水声通信中的应用

时间反转镜可在没有任何先验知识的情况下具有自适应匹配声信道的作用。主动式时间反转镜(ATRM)要求阵元收发合置,且信号需两次经过信道,效率低下,而阵处理则进一步增加了系统的复杂性,难以满足水声通信节点追求结构简单、低功耗的要求。为克服上述弊端,提出应用单阵元被动式时间反转镜(PTRM)和虚拟式时间反转镜(VTRM),并对单阵元时间反转镜的聚焦增益进行了讨论。计算机仿真结果表明,单阵元时间反转镜可聚焦多途信号,实时实现自适应信道均衡,从而抑制码间干扰、提高信噪比。     

基于三状态Markov链的卫星信道模拟器设计与实现

针对卫星信道的特殊性,设计并实现了一种以三状态齐次Markov链为基础,结合Loo分布和多普勒频移的实时卫星信道模拟器。系统结构采用计算机和高速信号处理子板协同工作的方式。计算机完成卫星轨道仿真和Markov状态转换,并计算相应状态下信号处理子板所需参数以产生特定的卫星信道特性。提出了一种高效的多普勒频移仿真实现方法,节约了硬件资源。测试结果表明,可实时仿真多波段、多轨道类型卫星信道。该模拟器以数字或模拟中频的方式输出,可作为卫星通信收发信机研制的有力工具。     

基于脉内正交的抗间歇采样转发干扰方法

间歇采样转发干扰是一种先进的有源相干干扰技术,主要利用欠采样和收发分时技术实现脉内假目标群干扰,现有雷达抗干扰手段尚无法实施有效对抗。在深入研究间歇采样转发干扰原理的基础上,针对其多普勒频移干扰的特点,设计了一种脉内正交的线性调频相位编码波形,该波形不仅能够在无干扰条件下进行正常检测目标,具有一定的多普勒不敏感和低副瓣特性;而且能针对间歇采样转发干扰,拆分成不同的子信号,利用其相应匹配滤波器对该干扰进行有效侦察识别、干扰对抗。仿真结果证明了基于脉内正交波形抗间歇采样转发干扰方法的有效性。     

双向中继网络中基于正交预编码的盲干扰抵消

双向中继网络(two way relay network, TWRN)在提高频谱效率的同时会引入额外的自干扰,针对放大转发模式下的自干扰抵消问题,从消除非理想信道估计带来的剩余自干扰着手,提出一种基于正交预编码的盲干扰抵消方案。新方案通过对端节点信号进行“右乘”正交预编码,将期望目标信号与自干扰信号映射到不依赖于信道状态信息的正交子空间,实现未知信道状态下自干扰抵消和期望信号分离,从而消除非理想信道估计带来的剩余自干扰对TWRN性能的影响,提高了系统的鲁棒性。在此基础上,通过推导平均误比特率(bit error rate, BER)的闭合表达式和渐进表达式,分析不同方案下信道估计误差对平均BER的影响,并通过仿真对比验证了理论推导的正确性。     

PCM信号间歇收发互补设计与回波重构方法

间歇收发用于辐射式仿真中可以有效解决收发信号互耦的问题,但间歇收发会带来信号损失,导致相位编码信号距离像出现高旁瓣。为了解决这一问题,提出间歇收发互补序列设计方法,给出了收发序列参数设计方法,并对相位编码间歇收发回波进行重组拼接,消除间歇收发导致的回波缺失,获得了精确的目标距离像。仿真结果表明,收发互补设计及回波重组拼接能够准确重构回波,并且重构后互相关系数接近1,验证了所提方法的可行性与正确性。     

基于噪声乘积调制的SAR-GMTI间歇采样干扰方法

为阻止合成孔径雷达地面动目标显示(synthetic aperture radar-ground moving target indication, SAR-GMTI)对地面运动目标的侦察, 提出了基于噪声乘积调制的间歇采样灵巧干扰方法。该方法在间歇采样的基础上, 辅之以噪声乘积调制, 在保证干扰机天线收发隔离的同时, 仅通过离线模板设计, 即可灵活高效地产生多假目标欺骗和密集性假目标遮盖的不同干扰效果。该方法调制过程首先对截获信号进行间歇采样, 然后与线下调制好的噪声模板进行乘积, 建立了干扰模型, 推导了对SAR和SAR-GMTI的干扰效果, 详细阐述了侦察误差对性能的影响。理论分析和仿真表明, 所提方法可有效弥补单一间歇采样干扰生成的假目标分布规律明显、易于辨识的缺陷, 拓展干扰的作用范围, 干扰效果灵活多变。     

基于GAN的通信干扰波形生成技术

现有通信干扰方法, 通常基于通信侦察中获取的目标信号特征进行干扰决策, 选取合适的干扰波形实施干扰, 难以应对目标信号特征未知或参数动态变化的情况。为此, 提出一种基于生成对抗网络(generative adversarial networks, GAN)的通信干扰波形生成技术, 运用GAN直接提取目标信号的潜在特征, 并生成与目标信号特征相似的干扰波形。在介绍GAN原理的基础上, 首先设计网络模型, 并对学习率进行优化, 使GAN更适用于时间序列通信干扰波形的生成。然后通过对不同类型和参数的通信信号进行干扰波形生成实验, 验证了该技术的泛化性。最后进行干扰效果对比试验, 结果表明, GAN生成的干扰波形干扰效果能够逼近最佳干扰效果。     

基于稀疏表示分类的雷达欺骗干扰识别方法

为了应对基于数字射频存储的各种欺骗干扰信号, 提出了一种基于稀疏表示分类的欺骗干扰识别算法。通过小波包分解重构把信号划分为不同频段, 然后对信号提取三阶累积量切片特征构造特征矩阵, 并利用奇异值分解对特征进行降维, 提取主要分量。最后利用稀疏表示分类在不同频段上对信号进行分类识别, 利用决策融合的方法对分类结果进行整合。经验证, 该方法具有很好的抗噪性能, 能够有效识别几种常见的欺骗干扰信号, 在信噪比为0 dB时, 欺骗干扰平均识别率达到90%以上, 并与其他欺骗干扰识别方法进行了对比, 显示了所提方法的优越性。     

基于数字对消的跟踪干扰抑制方法

抗跟踪干扰已逐渐成为跳频通信中的研究热点和难点。针对跳频通信抗跟踪干扰难以实现的问题,采用数字对消方法实现跟踪干扰抑制。首先,基于跟踪干扰信号特点及战术背景,提出跟踪干扰信号估计方法,完成数字对消中参考信号的提取;然后,将干扰信号与混合信号进行对消完成干扰抑制;最后,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)开发板,搭建了半实物仿真实验平台。实验结果表明,所提方法能够有效抑制跟踪干扰。对于不同的干扰频点,信干比(signal to interference ratio, SIR)提升不同,干扰抑制效果受干扰信号强度的影响。当干扰信号方差σ_w²在0.75~1.5时, SIR提升的平均值能达到10 dB,当σ_w²=0.25或2时,则小于8 dB。     

常见SAR相关干扰技术对比分析

针对基于数字射频存储(digital radio frequency memory, DRFM)的相关压制干扰技术和基于回波模拟的二维面目标合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)干扰技术开展研究, 这两种干扰技术都采用与雷达辐射信号高度相关的干扰信号样式, 具有干扰效率高的优点, 被SAR干扰设备广泛采用。首先, 讨论了SAR雷达点目标和面目标的回波数据模型。然后, 分别讨论了DRFM压制干扰技术和面目标欺骗干扰技术的原理。最后, 利用Matlab对DRFM压制干扰技术和面目标干扰技术进行了仿真, 同时与传统的噪声压制干扰技术一起, 对比分析了干扰的效果, 给出了干扰技术的应用建议。仿真结果表明, 面目标干扰对SAR成像局部干扰更加有效, DRFM压制干扰技术适用于大带宽高分辨SAR成像, 面目标干扰更加广泛应用于SAR欺骗干扰。     

方位频域滤波的机场毫米波雷达干扰抑制方法

强散射目标距离旁瓣造成的干扰, 严重影响机场跑道异物(foreign object debris, FOD) 毫米波雷达对微弱目标的检测。针对该问题, 本文基于信号频谱分布特点, 即静止目标信号的方位谱具有窄带特性, 而旁瓣干扰信号的方位谱是宽带的, 提出在方位向进行信号频域滤波的干扰抑制方法。首先在距离向使用窗函数加权方法处理, 方位向通过傅里叶变换到频域, 利用提前标定和构建的窄带带通滤波器进行滤波, 最后再变换回时域。与其他方法相比, 该方法能够在有强散射环境下获得较好的干扰抑制效果, 提高微弱目标的信杂比。93 GHz FOD雷达实测数据处理结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

干扰效果在线评估参数筛选与特征表示方法

针对利用雷达侦察信号进行干扰效果在线评估时参数冗余、信号变化程度判别不清的问题,提出雷达干扰效果在线评估参数筛选与特征表示方法。对多功能海上雷达信号,利用信息熵筛选剧烈变化参数,通过盒维数和皮尔逊相关系数提取信号变化特征,结合支持向量机实现对未知威胁的干扰效果在线评估。仿真实验表明,当信号参数偏离误差小于10%时,新方法的评估准确率高于92%,显著提高了雷达干扰效果在线评估的可靠性。     

基于HLA的星载SAR电子干扰效能评估仿真系统设计

基于HLA的星载SAR电子干扰效能评估仿真系统是空间电子侦察与对抗系统的子系统,目的是建立一套空间雷达成像侦察对抗模拟仿真环境,进行对抗效能评估和演示验证,方便空间攻防战术技术的研究。详细介绍了仿真系统中各联邦成员仿真对象模型,并进行了相应的开发设计。     

干扰效果在线评估参数筛选与特征表示方法

针对利用雷达侦察信号进行干扰效果在线评估时参数冗余、信号变化程度判别不清的问题,提出雷达干扰效果在线评估参数筛选与特征表示方法。对多功能海上雷达信号,利用信息熵筛选剧烈变化参数,通过盒维数和皮尔逊相关系数提取信号变化特征,结合支持向量机实现对未知威胁的干扰效果在线评估。仿真实验表明,当信号参数偏离误差小于10%时,新方法的评估准确率高于92%,显著提高了雷达干扰效果在线评估的可靠性。