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。     

雷达鸟类目标微多普勒贝叶斯增强算法

针对传统恒虚警率(constant false-alarm rate, CFAR)方法难以探测鸟类目标的问题,提出一种基于时频(time-frequency, TF)域鸟类目标微多普勒贝叶斯增强算法。首先,以鸟类目标扑翼模型为基础,建立雷达回波信号及微多普勒模型。其次,考虑短时傅里叶变换(short-time Fourier transform, STFT),对回波信号进行时频分析。针对STFT加窗操作影响分辨率及其对杂波敏感的问题,引入广义高斯分布对先验自适应建模,在贝叶斯推理方式下实现时频域微多普勒特征增强。考虑到目标非多普勒特征非平滑,后验分布计算困难,提出用近端未调整朗之万算法(proximal unadjusted Langevin algorithm, P-ULA)进行高效求解。仿真及实测实验数据表明,所提算法不仅能够有效抑制背景噪声,而且可以在一定程度上保留微多普勒特征的连续性。     

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。     

混合SFH/DS扩频信号的跳频频率估计

针对混合SFH/DS信号跳频频率估计问题,提出了对信号时频脊线进行动态聚类分析,初步确定跳频频率范围的方法;在此基础上根据混合SFH/DS信号的特点,在频率搜索范围内利用高阶循环累积量精确估计跳频频率.以SFH/DS-2、4PSK信号为例,证明了其四阶循环累积量仅在跳频频率处存在的结论,通过检测此循环频率实现了跳频频率的精确估计.该算法无需信号的先验信息,易于通信侦察接收机实现.仿真实验表明,该算法混合FH/DS信号跳频频率估计是十分有效的.     

α稳定分布噪声中基于最优核时频分析的跳频信号参数估计

针对传统非线性时频分析方法在跳频(frequency hopping, FH)信号参数估计时,会出现严重的交叉项和参数估计精度降低等问题,引入径向高斯核(radially Gaussian kernel,RGK)时频分析方法,该方法根据FH信号的不同自适应选择最优核函数,从而有效抑制交叉项。RGK时频分析方法可在高斯噪声环境下估计FH信号的参数,但在脉冲性较强的α稳定分布噪声中,该方法性能退化甚至失效。对此,结合最大似然估计理论,提出了一种α稳定分布噪声环境下的加权最大似然广义柯西(weighted maximum likelihood generalized Cauchy,WMGC)滤波的新方法。采用基于WMGC滤波器的RGK时频分析方法(WMGC RGK方法,即WR方法),对该噪声中的跳频信号进行参数估计。仿真结果表明,与基于分数低阶及Myriad的时频分析方法相比,WR方法在α稳定分布噪声中具有良好的鲁棒性和优良的跳频信号参数估计性能。     

脉冲噪声中基于数据可信度加权的跳频信号检测

时频分析是跳频(frequency-hopping, FH)信号检测的有力工具,但是脉冲噪声下性能严重退化,无法有效地提取跳频信号的周期、频率和跳变时刻等参数;基于分数低阶统计量和最大似然估计(maximum-likelihood,ML)的算法是改善脉冲噪声下FH信号时频分布的两类常用方法,但前者性能改善有限,后者通常对噪声的概率分布较为敏感,且计算复杂度高。对此,提出一种基于数据可信度加权(weighting based on the data credibility,WDC)的FH信号检测方法。该方法基于云模型(cloud model, CM)理论,建立了数据可信度的概念,以分析脉冲噪声下接收信号的不确定性,然后在此基础上实现信号加权,改善脉冲噪声下FH信号的时频分布特征。仿真实验证明,在稳定分布噪声中,该方法与基于分数低阶及Myriad滤波器的时频分析方法相比,能够较好地抑制脉冲噪声,获得FH信号的参数信息,具有良好的鲁棒特性。     

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。     

基于加窗非均匀采样周期信号重建改进方法

提出了一种基于窗函数正弦参数估计的重建非均匀采样周期信号迭代算法。该算法将非均匀采样值利用加窗正弦参数估计算法得到迭代初始值 ,然后利用最小化误差能量方法 ,求出迭代算法公式的自适应系数 ,最后重建原信号 ,可以在较少迭代次数下得到相当精确的结果。计算机仿真实验结果与已有算法比较证明了该方法的有效性和先进性     

异步LC-DS-CDMA信号的盲解扩

针对低信噪比下异步长码直接序列码分多址(direct sequence-code division multiple access, DS-CDMA)信号伪码序列难以估计的问题,提出一种基于嵌套迭代最小二乘投影和库搜索算法相结合的盲解扩方法。该方法先将接收到的异步长码DS-CDMA信号建模成含有缺失数据的短码DS-CDMA信号,并使用重叠窗对信号进行分段构造观测数据矩阵。然后,使用最大似然理论对其进行数学建模,并用嵌套迭代最小二乘投影算法实现各用户伪码序列片段的粗提取。最后,将提取出来的伪码序列在有限长的生成多项式库中进行匹配搜索,从而得到该序列的生成多项式。仿真实验及理论分析验证了该方法对异步长码DS-CDMA信号伪码序列估计的有效性。     

基于自适应窗的小波域图像去噪算法

提出了一种利用自适应窗的小波域双重局部维纳滤波图像去噪算法。综合考虑小波分解后各个子带中能量分布的方向特性和图像本身的边缘和纹理特性,该算法首先估计每个子带中信号的能量分布进而在每个子带中确定自适应窗,然后利用自适应窗估计出的能量分布对含噪图像进行双重维纳滤波来去除噪声。实验结果表明该算法对含噪图像去噪的效果优于已有的采用二维可分实小波进行图像去噪的算法。     

Selection of optimal window length using STFT for quantitative SNR analysis of LFM signal

An adaptive approach to select analysis window parameters for linear frequency modulated (LFM) signals is proposed to obtain the optimal 3 dB signal-to-noise ratio (SNR) in the shorttime Fourier transform (STFT) domain. After analyzing the instantaneous frequency and instantaneous bandwidth to deduce the relation between the window length and deviation of the Gaussian window, high-order statistics is used to select the appropriate window length for STFT and get the optimal SNR with the right time-frequency resolution according to the signal characteristic under a fixed sampling rate. Computer simulations have verified the effectiveness of the new method.     

跳频信号的跳速估计

针对电子对抗的实际应用,提出了一种精确估计跳频信号跳速的方法。利用短时傅里叶变换分析跳频信号,得到其时频表示,再利用小波变换提取该时频表示的边沿信息,进而利用谱分析实现了跳速的精确估计。该算法完全避免了频谱交叉项的影响,理论分析证明了其可行性。仿真试验表明,在不要求高采样率的情况下,信噪比大于-5.5 dB时该算法是有效的。     

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。     

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。     

基于自适应LPFT的非平稳信号到达角估计

对非平稳阵列信号处理来说,通过时频分析预处理可以提高对不同信源到达角(direction of arrival, DOA)的分辨能力和估计精度。本文以提高在多信号分量环境下时频表示的能量聚集性为目标,提出一种自适应的局部多项式傅里叶变换(local polynomial Fourier transform, LPFT)方法,通过对信号瞬时频率曲线进行多项式拟合,确定LPFT的窗函数长度及各阶系数,以较小的计算量实现自适应时频分析。在此基础上,提出一种基于自适应LPFT的多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法。仿真结果表明,与其他时频MUSIC算法相比,该方法对信号形式的适应能力强,在DOA估计精度、多信源角度分辨能力方面具有一定优势。     

Anti-aliasing nonstationary signals detecion algorithm based on interpolation in the frequency domain using the short time Fourier transform

To eliminate the aliasing that appeared during the measurement of multi-components nonstationary signals, a novel kind of anti-aliasing algorithm based on the short time Fourier transform （STFT） is brought forward. First the physical essence of aliasing that occurs is analyzed; second the interpolation algorithm model is setup based on the Hamming window; then the fast implementation of the algorithm using the Newton iteration method is given. Using the numerical simulation the feasibility of algorithm is validated. Finally, the electrical circuit experiment shows the practicality of the algorithm in the electrical engineering.     

基于短时傅里叶变换的水声通信自适应OFDM均衡

由于水声环境时变特性,在水声信道中进行正交频分复用(orthogonal frequency division multi plexing,OFDM)信号传输,子载波间的正交性易受到破坏,从而产生载波间干扰,使得水声通信的误码率性能变差。针对这个问题,提出一种适用于水下时变信道的自适应OFDM均衡算法,该算法采用滑动窗口进行子块短时傅里叶变换获得接收信号的二维时频谱,进而对该二维时频谱进行自适应时-频域联合合并均衡。该自适应均衡算法中采用最小均方误差算法跟踪信道时变特性,并通过自适应判决反馈均衡更新二维时频谱的加权合并系数,提高了OFDM系统抗载波间干扰的性能。仿真分析表明,所提出的OFDM均衡算法可在时变信道下,有效降低水声通信的误码率。     

基于滑动窗口的新息自适应组合导航算法

针对新息自适应滤波算法噪声跟踪精度和跟踪灵敏度相互矛盾导致的窗口宽度选取困难问题,提出了一种基于滑动窗口的新息自适应组合导航算法,该方法通过设计噪声统计特性梯度检测函数、敏感噪声统计特性的实际变化情况,利用窗口自适应函数实时计算窗口宽度,使得窗口在预设区间内自适应滑动,以适应实际噪声的变化。仿真实验表明,基于滑动窗口的新息自适应组合导航算法可以有效跟踪噪声统计特性的实时变化,可同时兼顾自适应跟踪精度和跟踪灵敏度。