基于Wigner-Hough变换的水下自导武器抗混响仿真研究

水下混响和发射信号的频谱具有一致性,常规的混响背景下的目标检测方法难以有效消除混响的影响。文中给出了一种基于Wigner-Hough变换的抗混响方法,利用混响和信号的时域频域特性的联合分布来实现混响干扰中回波信号的检测。仿真结果表明,该方法即使在低信混比的情况下,能够有效进行目标检测。     

被动时反混响抑制方法研究

混响是主动声纳检测中主要的背景干扰,由于其一系列特殊的性质,混响抑制一直是困扰声纳信号处理的难题。文中研究了时反混响抑制方法,并在此基础上提出了一种基于前向预测的被动时反混响抑制新方法。该方法的基本思想是：利用目标回波出现前一时刻的混响信号进行时反算子分解获得一个混响子空间,并将其作为目标回波出现时刻返回信号的混响子空间的一个预测,然后利用被动处理来抑制接收信号中的混响分量,同时保持或增强目标回波分量。该方法不仅避免了主动时反信混比增强方法需要对各个可能存在目标的距离依次进行主动发射一接收处理的重复操作,还解决了当前被动时反混响抑制方法可能会使目标回波和混响同时被抑制的问题。针对典型浅海波导环境,通过计算机仿真实验验证了所提方法的有效性。     

水下目标LFM回波的小波尺度谱重排及匹配检测

在浅水混响限条件下,为提高水下小尺度目标检测性能,结合宽带线性调频(LFM)信号回波目标信息量大、混响背景相关性弱的特点,提出对目标宽带回波进行时频谱重排压制混响,再进行匹配检测的方法.通过比较目标回波的短时傅里叶变换和小波尺度重排谱时频表征,发现小波尺度谱重排能较好地实现目标信号和耦合混响的分离.再结合匹配滤波的定位特性设计基于小波尺度重排谱的时频匹配检测器.仿真和测试数据分析表明,文中方法的检测性能优于传统匹配滤波约4 dB,在混响背景下,时频匹配滤波器仍能对水下目标进行有效定位,且能较好抑制旁瓣.     

混响中最佳检测信号波形设计的迭代解法

本文讨论了能量受限下,以最大检测指数为最优化准则,在混响环境中缓慢起伏点目标检测的最佳信号设计问题。指出最佳信号是以干扰(混响加背景噪声)协方差函数为核函数的非线性齐次积分方程的具有最小本征值的本征函数解。文中建议一种解上述积分方程相求准最佳信号的迭代方法,并以多普勤扩展函数形为一阶巴特沃思(Butter—worth)过程谱密度的混响信道为例进行数值求解,把迭代法求得的波形和几种常用发射信号波形进行了比较。     

基于分数时延的宽带自适应波束形成

对于宽带信号,基于移相的窄带波束形成方法会导致方向图波束指向的偏移和主波束畸变,并且无法有效地抑制宽带干扰。该文提出了基于数字时延加抽头延迟线(tapped delay line,TDL)结构的宽带自适应波束形成方法。该方法采用数字时延滤波单元补偿宽带信号在波束指向上的相位和包络偏移,并用基于TDL的空时二维滤波处理抑制宽带干扰。分析和实验结果表明,该方法可以有效地合成空间宽带波束并抑制宽带干扰,提高信干噪比(signal-to-in-terference-plus-noise ratio,SINR)增益。     

海洋混响自相关函数的估计

本文推导了一种主动声呐海洋混响自相关函数的精确计算方法，该方法分割散射空间为无穷多个独立散射元，通过建立各散射元声呐方程和散射空间积分等求出混响信号自相关函数的表达式，使收／发阵的运动、阵指向性、发射信号形式、散射体散射特性等均能在公式中得到充分体现，从而使声呐混响信号仿真更具有真实性和适用性，为声呐性能研究提供可靠依据。     

频率扫描阵列的ISAR成像技术

逆合成孔径雷达（ISAR）需要发射宽带信号,在与频率扫描阵列联合应用时,由于频率扫描阵列各阵元间馈线产生的相位差不能匹配发射或者接收信号频率的变化,因此该阵列在进行ISAR成像时对信号瞬时带宽有较大的约束。针对上述问题,论文将频率分集成像技术应用在频率扫描阵列上,通过不同时刻发射不同频率单频信号合成宽带,并且频率变化适用于频率扫描阵列的波束指向调节。该方法既能形成波束指向目标,又可以克服频率扫描阵列发射宽带信号时的限制,完成ISAR二维成像。在建立该方法的基础上,还针对阵列参数与目标航迹参数等对成像的影响进行了分析。结果表明,所提的频率分集ISAR成像技术,可在频率扫描阵列上实现对运动目标的二维成像。     

宽间距麦克风阵列聚合角度谱空间混叠抑制方法研究

针对宽间距麦克风阵列在混响环境下的多声源波达方向估计问题,基于声源信号时频稀疏特性研究了1种能有效抑制空间混叠影响的聚合角度谱方法。该方法采用声源能量积累策略和恒虚警率检测技术,仅对频域积累输出中的高值分量进行帧间时域聚合处理,显著降低了聚合角度谱中的空间混叠伪峰高度和数量。仿真结果表明,该方法能够明显增大真实声源谱峰与伪峰之间的高度差,对宽间距阵列声源定位时的空间混叠抑制效果优于现有聚合角度谱方法。     

基于部分匹配的雷达回波信号检测

针对雷达回波信号检测中对整个回波信号全部匹配滤波需要较长时间及较多资源的问题,提出部分匹配滤波方法.将雷达接收机接收到的回波数据,以雷达发射的线性调频(LFM)脉冲信号的脉宽为长度,分成若干段,逐段匹配滤波,通过判决门限找到匹配结果中的信号峰值后,计算出目标反射回波的位置.运用Matlab对时宽带宽积为500的线性调频脉冲信号进行仿真,结果表明:该方法适用于信噪比高于-12 dB的信号的搜索定位;该方法既可减少处理时间,又能节省系统资源.     

宽带MIMO雷达发射方向图合成方法

针对多输入多输出(MIMO)雷达在宽频带内的发射方向图合成问题,提出了一种基于共轭梯度法的宽带发射方向图合成方法.首先,利用发射信号的互谱密度矩阵构造方向图的匹配准则,以各阵元发射功率相等为约束条件,建立优化模型;然后,利用多维球坐标映射方法消去模型中的约束条件,将带约束的优化问题转化为无约束优化;最后,采用共轭梯度法进行模型求解.仿真结果表明:该方法能有效改善发射方向图的频率一致性问题,抑制主瓣和旁瓣的波动幅度,较现有方法具有更好的宽带发射方向图合成性能.     

线性调频连续波雷达的距离估算

针对线性调频连续波(LFMCW)雷达系统的结构特点,推导了LFMCW雷达的距离方程,证明了LFMCW雷达作用距离的四次方与其发射信号的时宽带宽积成正比,为LFMCW雷达的设计提供了工程计算的依据.     

陆架斜坡海域信号水平纵向相关特性实验研究

对于复杂的海洋传播环境,如波导环境扰动、各阶模态之间的干涉、环境噪声等,声信号在传播过程中波形会随空间和时间起伏变化.接收信号之间的空间相关性是直接影响阵列处理增益的重要因素之一,因此研究信号的空间相关特性对提高信号处理的性能有重要意义.本文中,利用一次海上试验测量数据对陆架斜坡海域不同位置处接收信号的水平纵向相关特性以及水平纵向相关性随船运动的起伏变化情况进行了研究.海上试验在中国南海海域开展.试验中,接收阵为一个192元水平拖曳阵,以2 m/s的速度移动,声源为一个宽带声源,深度为95 m左右,用钢缆与发射船船尾相连.实验过程中发射船停机漂泊.声源发射信号为260–360 Hz的线性调频信号.为了降低环境噪声对水平纵向相关性测量结果的影响,数据处理过程中先对接收信号进行带通滤波和匹配滤波处理.然后,将接收阵划分若干个部分重叠的短的子阵列并对各子阵接收信号进行宽带波束形成处理.最后,利用各子阵宽带波束形成输出信号计算水平纵向相关系数.结果发现,该海域接收信号水平纵向相关长度的测量结果大体分布在13–60 m的范围内,普遍小于浅海波导环境,信号水平纵向相关特性易受斜坡海域声场干涉结构和海洋波导环境起伏的影响,随空间和时间变化明显.     

一种高斯色噪声混响背景的宽带信号检测算法

针对由正反线性调频信号和双曲调频信号产生的宽带混响,研究了以局部平稳高斯色噪声混响模型为基础的分段匹配滤波检测算法。对匹配滤波器采用分段预白化处理,对数据进行合理分段后,对每段数据按高斯色噪声背景下的最佳检测器,即对匹配滤波检测器进行预白化处理,则可以得到分段预白化匹配滤波检测器。仿真试验实现了对混响数据下的宽带信号检测。结果表明采用分段匹配滤波器和分段预白化滤波器可以在低信混比下检测信号,其中分段预白化匹配滤波算法可以有效检测满足局部平稳高斯色噪声背景下的回波信号,且性能优于分段匹配滤波器。     

空-时二维步进频MIMO雷达宽带信号处理研究

为实现多输入多输出(MIMO)雷达距离高分辨,提出了空时二维步进频加线性调频的发射信号模型.MI-MO雷达采用空-时二维步进频的发射信号模型,可以将宽带信号处理分为接收波束形成、脉冲压缩、发射波束形成、慢时间维信号合成4个部分.发射信号分集给系统带来更多自由度的同时,也使信号处理变得更为复杂.仿真结果表明,当发射阵列规模较大时,MIMO雷达能在一个脉冲重复周期(PRT)内实现宽带信号合成,避免了常规宽带雷达的运动补偿问题.     

基于耳蜗滤波器倒谱参数的音频频带扩展方法

音频频带扩展是根据接收的宽带信号在解码端人为地重建出丢失的高频成分,以提升音频听觉质量。该文基于耳蜗滤波器倒谱参数提出了一种盲目式音频频带扩展方法。该方法模拟外耳听觉系统,提取耳蜗滤波器倒谱系数来描述宽带音频频谱信息,并利用Gauss混合模型对高频谱包络进行估计。结合基于最近邻匹配的谱细节恢复方法,实现了宽带向超宽带音频的有效扩展。主客观测试表明,该方法的重建音频质量优于基于传统音频特征的扩展方法。     

发射调频信号提高医学超声图像的信号噪声比

为了提高医学超声图像的信号噪声比，研究了调频超声发射的成像方法．该方法发射具有包络的线性调频超声，在不提高发射声压的情况下增加了发射能量，接收超声解调后形成图像信号．利用超声传感器的冲激响应模型和调频信号成像的调频解调原理，进行了超声成像的仿真研究．仿真结果表明：发射调频信号形成的图像与发射普通脉冲形成的图像相比，信噪比大致提高10dB．利用自行设计的调频信号发射超声成像实验系统，得到了仿体的B型超声图像．结果显示：该方法使图像信噪比提高大约5～8dB，随着成像深度增加，该方法的优势更加明显．     

宽带直流放大器设计

设计了一种由低噪声仪表放大器INA217和可变增益宽带放大器AD603并辅以适当外围电路构成的宽带直流放大器。当输入电压有效值〈10mV时,电压增益可达到60dB左右,并可实现在0～60dB范围内手动连续调节和5dB的步进调节。输出信号无明显失真时,最大输出电压有效值为4V。输入电阻≥50Ω,3dB带宽为0～8MHz,在0—7MHz通频带内增益起伏≤1dB。此外,该放大器的增益可预置并显示,具有较好的实用性。     

采用Radon模糊变换的宽带雷达多目标检测方法

针对多目标包络走动率不一致的问题,提出一种采用Radon模糊变换的宽带雷达多目标检测方法(RAT-CFAR).该方法根据距离频域单元信号模糊函数的带状分布性质,对模糊变换后的带状域做Radon变换以实现信号能量的非相干积累,然后利用单元平均恒虚警进行目标的检测,通过Radon积分的峰值对应的角度获得目标加速度的估计.与包络对齐相干积累检测目标方法相比,RAT-CFAR方法在信噪比为5 dB以上时可以检测多个目标.仿真结果表明,RAT-CFAR方法的加速度的分辨率可以达到0.5 m/s2.     

调频信号发射脉冲逆转超声造影剂谐波成像方法

将基于超声造影剂的脉冲逆转谐波成像方法和调频信号发射谐波成像方法相结合，提出了调频信号发射脉冲逆转超声造影剂谐波成像方法．该方法发射一对具有余弦包络的幅度值相反的调频超声，将接收的一对回波信号求和、滤波、解码，形成超声造影剂谐波图像．仿真计算和声学实验结果表明：此方法形成的图像比普通脉冲逆转谐波图像的信号噪声比高大约10dB，比调频发射谐波图像具有更低的旁瓣．     

一种射频宽带低噪声放大器的设计

提出了一种射频宽带低噪声放大器的实现方式,使用宽带电流反馈型运放和宽带低噪声电压反馈型运放完成了0d B~60d B增益连续可调.由于输入信号幅度小、带宽宽,系统通过屏蔽盒进行处理提高了自身的稳定性和抗干扰能力.输入电压最小峰峰值2m V,3d B带宽达0.3MHz~150MHz,最大输出正弦波有效值1.8V,在1MHz~100MHz频带内增益起伏小于1d B,性能优良,可广泛用于电子对抗、战术武器制导以及无线通信中.