海杂波背景下基于四元数电磁矢量阵列DOA估计

针对复杂多变的海杂波常伴随待测信号混入雷达系统而严重干扰目标信号的波达角度估计的问题, 提出一种新的基于电磁矢量阵列的四元数模型, 通过分数低阶统计量特性抑制海杂波噪声的二维波达角度估计方法。首先推导出电磁矢量阵列的四元数导向矢量, 然后利用分数低阶概念得到四元数分数低阶协方差矩阵,最后根据奇异值分解MUSIC(Multiple Signal Classification)算法得到谱估计公式。仿真实验结果表明, 与标量阵列和非四元数电磁矢量阵列MUSIC 算法相比较, 该方法可较好地抑制海杂波噪声, 且能提高估计精度。     

基于矩阵空域预滤波的近场聚焦波束形成

为解决因为强辐射噪声源(判为干扰)的存在影响对弱辐射噪声源(判为目标)的检测和参数提取,甚至得不到弱辐射噪声源声图的问题,提出了一种基于矩阵空域预滤波处理的近场聚焦波束形成方法.通过设计一个空域的矩阵滤波器对水听器阵列数据进行矩阵处理,抑制指定范围内的强干扰信号,且尽量保证其他感兴趣范围内的信号无畸变通过.通过水面舰船辐射噪声声图测量的具体实例来说明该方法对系统性能的改善效果,仿真结果表明:该方法提高了对弱辐射噪声源的探测和定位能力,优化了聚焦波束扫描声图质量.     

基于解析振速平滑的声矢量阵相干信号方位估计

为了提高矢量水听器阵列相干信号源方位估计能力,提出了两种基于解析振速的矢量阵平滑算法.两种算法均利用解析振速的特殊形式抑制协方差矩阵的相干项,实现秩的恢复,然后结合修正MUSIC实现目标方位估计.第二种算法充分利用声压,振速通道抑制各向同性噪声能力与白噪声特性,首先构造了一个新的协方差矩阵,然后利用解析振速平滑恢复矩阵秩,理论推导表明这种算法可以大大提高信噪比.仿真证明,新提出的两种算法都可以无空间损耗地完成相干信号的方位估计,相比于传统的矢量阵空间平滑算法有较好的估计精度与分辨率,并且第二种算法由于信噪比的提高,其估计性能更为优越.     

单通道小样本信号频率估计算法

针对噪声条件下单通道小样本信号的频率估计问题,提出基于MUSIC方法估计信号频率的算法,通过分析单通道接收信号,结合阵列信号处理方法,根据离散采样间隔和线性阵列阵元间距的关系,提出新的观测数据矩阵构造方法.利用采样数据构造一个Toeplitz矩阵,然后对该矩阵进行特征值分解得到信号子空间和噪声子空间,并通过MUSIC算法实现在单通道较小采样数据量的条件下,精确地估计信号频率.最后经过计算机仿真并与快速傅里叶变换(FFT)算法相比,验证了本文算法的有效性和优越性.     

矢量水听器阵列超复数模型及在高分辨率波达角估计中的应用

将超复数代数引入矢量水听器信号处理领域,用超复数来整体表示了矢量水听器输出的4个信号分量,并建立了矢量水听器阵列的超复数模型.在此基础上应用基于超复数奇异值分解的超复数MUSIC算法进行波达角估计并进行计算机仿真.仿真时与长矢量方法进行了比较,理论分析表明,运用超复数模型,算法所需的存储量和除法运算量都减少了75%;仿真结果显示,在取得上述优点的同时,超复数MUSIC算法在性能上没有损失.     

基于角信号子空间的波达方向估计方法

常规多信号分类(MUSIC)在估计信号或噪声子空间时未利用阵列的方向矢量信息.为改善波达方向(DOA)估计性能,提出一种新的角信号子空间概念.首先,由Gram行列式和超维空间中多面体体积公式,给出常规MUSIC方法的几何解释.其次,利用阵列响应矢量扩展观测数据矩阵,在每个搜索方向由增广数据矩阵的奇异值分解获得角信号子空间估计.理论分析表明,常规MUSIC零谱相当于超维空间中由阵列观测数据矢量和搜索方向矢量决定的多面体体积.仿真实验表明,利用角信号子空间能够较明显地改善DOA估计性能,特别是信号相关、信噪比较低以及快摄数较小的情况.     

结合快速傅里叶变换和线性调频变换的快速波达方向估计

针对阵列信号处理中传统多重信号分类(MUSIC)算法估计信号波达方向(DOA)时运算量庞大,导致其在实时性需求较高的场合应用受限的问题,提出一种结合快速傅里叶变换和线性调频变换的快速DOA估计算法。该算法以降低MUSIC算法谱峰搜索的运算复杂度为目的,首先利用分片搜索的思想并结合快速傅里叶变换对估计的信号子空间矢量进行波束形成,近似估计信号DOA,获取其对应波束指向及该波束指向对应的空域角度范围,避免了对全空域角度范围的谱峰搜索;然后,针对已确定的空域角度范围,结合线性调频变换算法实现信号DOA的精确估计,通过将MUSIC算法中对估计的噪声子空间矢量的加权处理转化为可以快速实现的序列的圆周卷积,降低精确估计信号DOA时谱峰搜索的运算复杂度。理论分析和仿真实验表明:相比于经典的MUSIC算法,所提算法能够在保证信号DOA估计精度的前提下将MUSIC算法谱峰搜索的运算复杂度降至原复杂度的10%以下;对于阵列孔径较大和DOA估计精度要求较高的场景,所提算法的计算效率优势更为明显。     

阵元非均匀高斯白噪声背景下的近场声源定位研究

为解决非均匀高斯白噪声背景下常规近场声源定位算法精度低的问题,提出一种基于噪声协方差矩阵估计的近场声源定位,预白化MUSIC算法,该方法首先从阵列输出数据中估计出噪声协方差矩阵,再利用估计出的噪声协方差矩阵预白化阵列协方差矩阵,从而提高常规算法的估计性能.仿真结果表明,在非均匀高斯白噪声背景下的近场声源定位中,预白化MUSIC算法定位性能高于常规MUSIC和Capon算法的估计性能.     

DRM无源雷达多径杂波的分载波空域抑制

鉴于数字调幅广播（DRM）无源雷达面临严重的多径杂波问题,建立了该无源雷达阵列信号模型,提出了一种基于分载波空域处理的多径杂波抑制方法.该方法先将DRM无源雷达阵列接收的时域信号经去保护间隔和傅里叶变换（FFT）之后,通过对各载波信号分别求取干扰协方差矩阵和空间自适应系数以滤除直达波和多径杂波.分载波空域处理方法综合利用了多通道空域信息及同一载波下直达波和多径杂波的时域相关性,降低了杂波抑制的空域自由度要求,提高了杂波抑制能力,克服了常规空域处理方法自由度不足或杂波噪声比低导致的杂波零陷深度不够等缺点.理论分析和仿真结果表明了该算法的优越性.     

传感器网络中基于节点数据相关的DOA估计

 波达方向(DOA)估计是水声阵列信号处理的重要研究方向.由多个矢量水听器组成的传感器网络利用各节点所在位置的声压、质点振速可以实现DOA估计,节点的协同合作能够确定目标声源的位置.本文根据矢量水听器的特点、相关性及DOA算法等理论,仿真分析相关性对DOA算法的影响,并结合实际湖试对节点数据的相关性进行分析处理.由于各节点数据包含严重的噪声,导致其频谱情况很差,处理后节点数据的频谱及节点间的互相关性明显改善,并能有效抑制宽带噪声干扰.结果表明,处理后节点线谱信号突显出来,各节点的互相关性得到了提高,且满足DOA算法对数据相关性的要求,具有一定的工程实用性.     

完备正交积分变换下的信号重构

通过对香农(Shannon)采样理论的进一步研究,得到在完备正交积分变换下由离散采样值重构连续信号更一般的采样理论及其推论.通过选择其中不同的正交函数K(x,t),可以得到不同的积分变换式和不同的信号f(t)重构式,而香农采样定理仅是这种采样理论的特例.     

基于ARM嵌入式平台的雷达数据采集系统

针对雷达接口信号测试复杂问题,提出了基于ARM9系列嵌入式平台作为硬件开发平台的雷达数据采集系统。将采集系统按照便携式数据采集系统和数据管理及分析系统两大分系统进行了详细阐述。     

火灾探测的能量模型及其应用

从传感器信号及信号处理角度深入分析了受探系统的能量释放特点，建立了火灾信号检测的能量模型，提供了计算火灾探测的误报警率和漏报警率的理论公式和一种解决误报警问题的火灾信号处理方法。     

改进包络滤波算法及在电路信号中的应用

分析多次采样取平均值和经典的包络均值方法,指出这两种方法的优缺点.提出改进的增量包络均值滤波(I-EMF)算法:先将采样信号递归平均重建,以削弱幅值过高的噪声信号点;然后在实时提取的重建信号上下包络中引入合理的衰减量;最后计算包络均值作为真实信号的估计值.通过仿真分析和实验验证,该算法具有较好的信号处理与去噪性能.     

瞬态信号波形提取的子波变换方法

提出了一种把子波变换与假设检验结合起来从噪声中提取有用瞬态信号波形的方法。先对瞬态信号加高斯噪声的混合信号进行离散子波变换得到了子波系数，根据假设检验理论确定门限，把子波系数与门限进行比较，如果子波第数大于门限，则保留这些子波系数，否则置为零。     

周期和冲击混合特征信号的自适应波形分解

导出了一种适合于分解机械动态信号的基元函数，它与提出的自适应信号分解方法相结合，能够将机械动态信号分解为正弦波和冲击响应的线性展开，因此不仅可以从信号中提取平稳的周期波形，而且还可以提取非平稳的冲击响应波形，特别是当信号中同时含有2种特征波形时，可以将其分别提取出来。转子冲击实验结果也证明了所推导的基元函数的有效性，并与Gabor基元函数进行了比较，表明应用提出的基元函数能够更有效地提取信号中的冲击响应波形。     

由已知幅度谱及部分采样点恢复信号与采样频率的关系

恢复信号所需的已知采样点数占信号总长度的比例Ｐ与采样频率有关，在一定条件 下，提高采样频率，可使Ｐ远小于三分之一。已知的采样点可不限于从信号的第一点开 始，也不限于是一段连续的采样点。本文的研究结果扩大了信号重构方法的应用范围。 试验例子的计算机计算结果与理论分析相符。     

吉布斯现象的MATLAB实现

在信号分析中,复杂周期信号可用一定的数学工具将其展开为一系列的谐波信号,反过来,一系列的谐波信号可合成得到相应的周期信号.用Matlab编程,实现了信号的合成,吉布斯现象的效果相当明显.     

线性调频-巴克码雷达信号的分析与处理

介绍了一种新型的雷达信号,该雷达信号是一种采用脉内和脉间混合编码的脉冲压缩信号．通过理论推导和分析得出混合信号的频谱与子脉冲线性调频信号的频谱基本相同,这个结果与用计算机模拟所得结论一致;分析该混合信号的处理机理并且给出这种信号的一种处理方法．     

超宽带在煤矿井下穿透障碍物杂波信号的抑制方法

传统的奇异值分解、主成分分析、独立成分分析等谱分析方法很难分离目标信号和杂波信号。根据煤矿井下杂波信号起伏较大的特点,利用经验模态分解与参考独立分量分析(ICAR)联合抑制超宽带在煤矿井下穿透障碍物杂波信号。仿真结果表明:改进的ICA-R方法抑制杂波效果显著,分离出的目标回波幅度得到提高,消除了杂波区域中起伏信号的影响。该方法可以抑制杂波对目标信号的影响,有效地分离出目标信号。