频率估计的一种同频信号加权融合算法

为提高低信噪比条件下短时正弦信号的频率估计精度,针对任意长度的正弦信号,提出一种同频信号加权融合算法.首先,给出同频信号的定义和频谱模型;其次,构造具有相位连续化特性和噪声对消特性的相位修正矩阵对同频信号频谱进行加权融合,使加权融合后的频谱近似于相位连续信号频谱.最后,谱峰搜索加权融合后的频谱,获得高精度的频率估计值,仿真实验表明,与现有方法相比,算法抗噪性强,普适性好,频率估计精度高.     

全相位FFT相位差频谱校正法改进

基于全相位快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT）的相位差频谱校正法由于未计及负频率的影响,导致低频信号参数估计精度下降。针对此问题,提出一种改进的全相位FFT相位差频谱校正法,该算法在计算传统FFT时,消除了负频率对频谱分析的影响。介绍了全相位频谱分析原理及全相位FFT相位差频谱校正算法,分析了负频率对低频信号频谱分析造成影响的原因。在计及负频率影响的情况下推导了非整周期采样条件下单频余弦信号的频率、幅值和相位的计算公式。仿真结果表明,计及负频率影响的算法提高了基于全相位FFT的相位差频谱校正法对低频余弦信号参数估计的精度,算法抗噪性能得到改善。     

基于多尺度Haar小波变换的MPSK信号码速率盲估计

研究了相位编码信号的码速率估计,提出基于Haar小波变换的多尺度MPSK信号码速率盲估计方法。首先对接收信号作FFT得到信号频谱,对频谱进行平滑之后估计其中心频率,接着由估计出的频率构造相关接收机;然后估计信号的3dB带宽,由估计的带宽作为参考选取三个小波尺度,利用Haar小波的边缘检测特性对相关接收机的输出进行多尺度码元相位跳变点检测,多尺度检测的结果进行叠加;最后对叠加的结果作DFT估计频率得到MPSK信号的码速率估计。仿真表明,高于信噪比门限时本算法可以对码速率进行有效估计。     

毫米波阵列雷达近场动目标参数估计算法

在毫米波连续波阵列雷达系统中,根据近场各动目标多普勒频率的不同,提出了一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法。首先采用全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, apFFT)方法估计回波信号频谱,并使用相位差频谱校正法对目标多普勒频率进行校正。全相位FFT方法所得相位谱为信号的初始相位,各通道之间对应信号的相位关系包含了目标的位置信息,采用二维多重信号分类(two dimensional multiple signal classification, 2 D MUSIC)方法就可从各目标对应多普勒频率的复幅度中估计出目标的距离及方位参数。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。     

改进的全相位时移相位差频谱分析算法

针对全相位频谱分析算法对采样序列中心样点有特殊要求以及当频偏量绝对值为0.5时会影响频率估计值的问题,提出了一种改进的全相位时移相位差频谱分析算法。该算法首先对序列向左循环移动一位,形成只有一位时移关系的两个序列,〖JP2〗然后分别进行全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, APFFT),计算过程中忽略相位差补偿值,避免频偏量的引入,通过两序列主谱线间相位差的直接计算便可得到信号的频率和初相估计值。仿真实验表明该算法计算简单,适用范围广,参数估计精度高且频率估计精度稳定性好。     

分段采样信号的相位关联技术

分析了分段采样信号在复平面单位圆上的分布特征。针对采样点与分段信号在单位圆上分布不同,在此基础上提出了直接相位积累法和旋转相位积累法将分段采样信号进行相位关联,以实现相参积累和提高频率估计精度。直接相位积累法计算量大,抗噪声能力强,旋转相位积累法计算量小,抗噪声能力弱。这两种方法既可用于多段线性调频连续波探测回波的积累检测,也可用于多个相参脉冲信号的积累与频率估计。通过仿真验证了所提方法的有效性。     

一种LFM信号相位域快速高精度参数估计算法

研究了加性高斯白噪声污染的线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的参数估计问题,提出了一种相位域参数估计算法。首先对LFM信号的起始频率和调频斜率进行粗估计,然后利用粗估计值把接收信号变为基带信号,基带信号包含了起始频率和调频斜率的残差;接着对基带信号进行相位展开得到瞬时相位,对其运用最小二乘拟合得到起始频率和调频斜率残差的估计值;综合粗估计和残差估计得到最终的参数估计值。仿真表明,本方法在高于信噪比门限时精度接近克拉美-罗限,精度高于基于离散傅里叶变换的离散多项式变换法,信噪比门限低于传统的相位法。     

基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计

传统时延估计方法面临精度与分辨率的基本矛盾,难以一次性获得高精度无模糊的估计值。针对该问题提出一种基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计方法。在得到信号互相位谱以后,首先利用Kalman滤波器增强干涉相位的抗噪声性能,在大频率孔径下得到无模糊低精度预估值,第二步利用该值作为先验模型引导单一频率上相时延的模糊度解算,在该步骤中充分利用信号频段内丰富的频率信息得到多个估计值,再采用基于中位数信任域的方法对多个结果统计平均,提升了频带利用率,并且进一步提高了估计精度。仿真结果验证了所提方法正确性和有效性,对于10 MHz且信噪比高于18 dB的信号,精度优于1 ps。     

基于短时傅立叶谱脊的相位图滤波算法及仿真研究

提出了一种基于二维短时傅立叶谱脊的相位图滤波方法.该方法首先将干涉相位数据转变成指数,利用一种新的局部频率估计方法对其进行局部频率估计,求取行列方向的最小和最大频率估计值,确定频率取值范围,选择高斯窗口尺寸;然后,通过二维短时傅立叶变换对指数数据进行处理,提取频谱峰值处频率,求其对应的相位;最后,采用仿真数据和Etna火山干涉数据进行试验,将算法与均值和Lee滤波方法进行了比较.试验结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且清除了残余点,有利于提高干涉测量的精度.     

基于频谱细化的线性调频信号参数估计

针对现有的线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号参数估计算法运算量大、实时性差的问题,提出了基于频谱细化的参数快速估计算法。首先对中频采样信号与其延迟逐点相乘,并对产生的新序列做FFT运算,初步粗略估计出LFM信号的调频斜率,然后运用频谱细化方法,即chirp-Z变换,估计出精确的调频斜率。在此基础上,对原信号直接解线调,分析解线调后的信号频谱,估计出信号的起始频率,同样采用频谱细化方法提高估计精度。仿真结果表明算法的有效性。     

通信信号自动分类方法研究

提出增加信号的频谱作为信号的特征信息之一 ,并采用离散傅里叶变换 (DFT)和小波 (wavelet)方法提取信号的频谱、瞬时幅度、瞬时频率及瞬时相位 ,构成信号的特征向量。为解决运算速度问题 ,对特征向量提出了分类编码方案。最后利用神经网络的方法进行识别。实验结果表明 ,采用这种方法可以显著地改进分类的效果     

Narrow-band interference excision in spread-spectrum systems using new N-sigma algorithm based on fuzzy threshold

The key to narrow-band interference excision in frequency domain is to determine the excision thresh-old in direct-sequence spread-spectrum (DS-SS) systems. The excision threshold is a non-linear function related to the number and the power of interference, and attempting to get the exact relation of threshold related to the num-ber and the power of interference is almost impossible. The N-sigma algorithm determines the excision threshold using subsection function; however, the excision threshold determined by this method is not exact. A new method to determine the threshold of N-sigma algorithm is proposed. The new method modifies the scale factor N by use of the membership function. The threshold determined by this method is consecutive and smooth, and it is closer to the fact than that of the initial N-sigma algorithm. The GPS signal and single-tone (CW) interference (that is, typical narrow-band interference) are implemented in the simulation, and the results are presented to demonstrate the validity of the new algorithm.     

用于LFM信号参数估计的双谱和分段解线调方法

针对低信噪比条件下线性调频信号参数估计的问题,提出了改进方法,具体步骤是:首先利用双谱切片估计线性调频信号频谱的位置,然后设计带通滤波器滤出信号,最后采用分段解线调进行参数估计。为了解决强弱混合信号中检测和估计弱LFM分量参数的问题,在上面方法的基础上,结合逐次消去技术提出了多分量LFM信号参数估计算法。与传统方法相比,该方法充分利用了高阶统计量的特性,抑制了噪声和交叉项的影响。计算机仿真结果表明了该方法的有效性。     

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。     

基于DWT和DFT的动平衡机不平衡量提取原理及实现

在超微型转子(质量小于10g)动平衡机中,主要干扰分为同频干扰、高频干扰和低频干扰。针对测试环境中不平衡量信号的特点,利用离散小波变换对信号进行3层分解,提取有用的低频信号、接着进行频谱分析,在频域提取不平衡量所对应的幅度和相位,有效地滤除了信号中混杂的低频及高频干扰,所测得的误差大大减小,不平衡量幅度测试精度达4μm,相角小于2°,为保证平衡机系统一次去重90％以上提供了前提。所用算法在数字信号处理器上实现。     

基于复杂度方法的地震波信号频谱特性分析

研究非平稳加速度时间历程,有时并不需要知道随机变量的全部统计信息,而只需求得随机变量的某些既重要又有代表性的信息.基于兰帕尔一齐夫复杂度理论的符号基概念,由随机信号经粗粒化处理后得到符号序列,然后计算每个符号基的权系数,再将符号基线性叠加得到符号空间.将随机信号的采样数据分为n段再构建一个n行数据矩阵,计算此n行矩阵的符号空间.将该符号空间的系数矩阵进行奇异值分解,所得的奇异值即为频率,数据矩阵对应行的标准差即为相应频率的幅值.算例结果表明,该方法能够获得随机信号的代表性频率信息.对非平稳随机信号不需引入人为假定,可直接对数据进行计算.     

相位相关技术研究

首先对传统的相关过程进行了分析 ,在此基础上提出了一种利用信号的相位信息进行相关的新方法 ,这种方法对于相关性能很差的单频正弦信号 ,也能获得类似冲击函数的相关特征 ,因此特别适用于正信噪比条件下脉冲到达时间的精确估计。为了验证所提出技术的有效性 ,除了使用仿真数据外 ,还使用了外场试验中的实测数据。分析结果表明 ,所提出的技术对于正弦等窄带信号具有优异的相关性能。     

基于二维FRFT压缩的上升段弹道目标成像

上升段弹道目标相对于雷达不仅具有很高的径向速度,而且转动速度也近似为匀加速转动,使得去斜后的差频信号和多普勒回波均为多分量线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号,若仍采用基于离散傅里叶变换的距离-多普勒(range-Doppler, RD)方法成像,将造成图像在径向和横向的散焦。本文借助分数阶傅里叶变换完成距离压缩和方位压缩,分别在能量聚集性最佳的分数阶谱域提取散射点的距离像和横向像,获得良好的聚焦效果。最后,通过对GRECO软件模拟数据的处理,验证了本文方法的有效性。     

基于CPT和RPF的空中高机动目标检测与参数估计

提出了一种基于三次相位变换(cubic phase transform,CPT)和重构相位函数(reconstructing phase function,RPF)的空中高机动目标参数估计方法。为了实现目标高阶参数的估计,该方法首先通过双线性变换求得接收信号的相位函数,实现信号降阶和待估参数的分离;然后利用多阵元采样重构参考阵元的相位函数,等效增加了参考阵元相位函数的时间采样,实现了参考相位函数的相干积累;最后进行参数估计。仿真结果表明,在输入信噪比较低、采样脉冲较少的情况下,该算法能够以较高的精度实现对高机动目标的参数估计。     

调频步进雷达回波实时数字生成的一种新方法

突破宽带信号数字生成方法的框架 ,提出了基于波形存储和实时计算相结合的调频步进雷达回波高速实时数字生成新方法。基于某调频步进雷达系统的研究 ,提出的解决方案摆脱了传统的波形存储直读法和直接数字合成法的局限性 ,即不适应于变换参数的情况 (比如运动目标 ) ,成功地实现了运动多散射点目标回波的实时产生 ,证明方案可行。还对算法的数值稳定性进行了分析。