一种水声信号的模拟研究和检测

为了实现对水下目标的定位,提出一种CW信号与LFM信号组合的水声信号机制,并完成了模拟检测。该信号机制中CW信号用于测距,LFM信号用于测深。一组帧信号与三组行信号组合,共同完成目标定位,并且有效减小误差。仿真结果表明,该信号机制在水声信道中能有效的传输,被检测及实现定位要求。     

基于ST-FRFT的非合作水声脉冲信号检测方法

为解决非合作条件下水声脉冲信号检测与参数估计的难题,本文提出了一种基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测方法。线性调频（LFM）和单频（CW）脉冲信号是最常见的两种水下声脉冲信号,在非合作条件下,信号参数信息的缺失使得不能直接采用匹配滤波检测方法,傅里叶变换（FT）对CW信号具有良好的检测增益,但对LFM信号检测增益下降,尤其是具有较大调制率的LFM信号。分数阶傅里叶变换（FRFT）对LFM信号具有良好的能量聚集性特点,有利于LFM信号的检测,并且包含了Fourier变换,同样适用于CW信号的检测。为了同时获得接收信号的时域和频域特征,设计了基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测器,可以实现信号参数未知的情况下对LFM和CW信号的截获检测。理论分析了ST-FRFT与STFT方法针对LFM信号和CW信号的检测性能,基于FT的方法对LFM信号的处理增益受到调制率的影响,相对于CW信号增益下降,并且随窗长呈非线性变化,非合作条件下难以获得最佳窗长,而FRFT对LFM信号可以获得近似匹配滤波的处理增益,提高了LFM信号的检测性能。仿真结果和湖试数据处理结果验证了理论分析的正确性与该方法的有效性。      

水声通信系统中信号同步的一种实现方法

水声通信技术是解决水下信息传送和处理的关键技术,它广泛应用于水下自治机器人(AUV)、水下通讯网络、遥控和目标检测等领域.由于水下恶劣传输条件的影响,水声通信系统中同步信号的处理是系统的一个关键问题.本文介绍了一种简单的水声通信方案的设计,重点分析了采用同步脉冲信号通信体制的位同步、帧同步实现方法.     

低信噪比下宽带LFM信号检测技术

研究了低信噪比下的宽带 LFM 信号检测技术,利用 STFT 实现了 LFM 信号增强,提出了基于一维搜索的宽带 LFM 信号检测技术.试验结果表明,采用以上这些方法在低信噪比下,对于宽带 LFM 信号具有较高的正确检测概率及参数测量精度,且算法简便易于实现.     

低信噪比强窄带干扰条件下的LFM信号检测技术的比较与分析

研究了低信噪比强窄带干扰条件下的LFM信号检测技术,提出了基于短时傅里叶变换(STFT)的线性调频(LFM)信号增强技术、基于时频峰值滤波的强窄带干扰抑制技术和基于一维搜索的宽带LFM信号检测技术.试验结果表明,采用以上这些方法在低信噪比强窄带干扰情况下,对于LFM信号具有较高的正确检测概率及参数测量精度.     

基于FRFT的线性调频信号欠采样快速检测方法

采用分数阶Fourier变换对线性调频信号(Linear Frequency Modulation,LFM)进行检测与参数估计时,由于信号的特征未知,需要运用二维搜索方法确定分数阶Fourier变换的最佳旋转角度.该方法运算量巨大.为减少运算量,本文推导了欠采样前后LFM信号的分数阶Fourier变换最佳能量聚集旋转角度关系,证明了无噪LFM信号的调频率估计可以完全不受Nyquist采样定理的限制;通过推导分析欠采样含噪LFM信号在最佳分数阶Fourier域的信噪比,给出了欠采样倍数M对LFM信号检测的影响及其选取原则;最终提出一种基于欠采样理论的LFM信号快速检测方法.实验结果表明,当M选取合适时,利用原始信号的欠采样样本即可对LFM信号实现有效检测,快速确定其调频率.     

基于PAM分解的高阶部分响应CPM信号盲定时同步算法

针对高阶部分响应连续相位调制(CPM)信号盲定时同步中存在定时精度较低以及容易出现假锁等问题,该文从脉冲幅度调制(PAM)分解的角度出发,设计了一种新的适用于高阶部分响应CPM信号的定时同步器结构,并在此基础上结合基于马尔科夫链模型的定时假锁检测方法,提出了一种适用于高阶部分响应CPM信号的盲定时同步算法.该算法通过对CPM信号的PAM脉冲进行优化处理,有效减少了匹配滤波器以及网格状态的数目,同时使用辅助定时误差检测器和假锁检测器来实时监测假锁现象.理论分析和仿真结果表明,对于四阶部分响应CPM信号,在低信噪比并存在较大初始定时误差条件下,该算法也能够实现精确快速的定时同步.     

基于多重累积相关的LFM脉冲信号实时检测算法

针对线性调频(LFM)脉冲信号的实时检测问题,提出了一种基于多重累积相关的检测算法.该算法根据信号与噪声具有不同的统计特性,利用LFM信号的累积相关高于噪声的累积相关的原理实现LFM脉冲信号的检测.通过二次累积改善累积相关输出的信噪比,实现对多分量微弱LFM脉冲信号的有效检测.该算法复杂度低,可以通过递推运算减小运算量...     

微弱LFM信号的FrFT检测能力分析

基于分数阶傅里叶变换（FrFT）检测线性调频（LFM）信号广泛应用于雷达、通信、声呐和电子战领域,但缺乏对检测灵敏度的定量分析。为此,研究了FrFT对微弱LFM信号的检测能力。根据FrFT思想和二元假设检验理论,推导了检测概率和虚警概率的数学表达式。由于表达式是关于LFM信号频谱的函数,因此区分快变信号和慢变信号对LFM的频谱进行了合理近似。基于接收机工作特性曲线分析了FrFT检测LFM信号的灵敏度。仿真比较了FrFT与传统傅里叶变换（FT）对微弱LFM信号的检测能力,结果表明FrFT对LFM信号的检测灵敏度和信号累积能力均优于FT。     

BOC调制信号在水声信道下的抗多途性能研究*

针对传统二进制相移键控调制信号在水声信道下需要较长的同步符号持续时间的问题,提出了基于二进制偏移载波调制信号的新型水声同步方案.对BOC信号的原理进行了讨论,通过理论推导和仿真分析,比较了提出的方案和传统方法.