一种基于大孔径水平阵的浅海声源被动测距方法

面向浅海水下声源的被动测距需求,该文提出一种基于大孔径水平阵的简正波分离与测距方法。该方法针对频率波数域模态曲线弯曲导致的同阶简正波分离处理复杂的问题,在各阶简正波截止频率不随信号频率变化的条件下,提出基于波数伸缩的简正波模态对齐方法,实现不同阶简正波的有效分离。通过非线性相位补偿实现多阶简正波的能量聚焦,结合距离遍历、峰值提取实现声源距离的被动估计。该方法可获得空域、频域增益,实现多模态能量的累积,为微弱声源目标的距离估计提供了新的技术途径。最后,结合仿真数据验证了方法的有效性。     

基于空域滤波的方向波数域测向测频新方法

针对宽带接收机对窄带信号进行到达角(DOA)和频率估计问题,提出了信号的方向波数概念,并将信号的导向矢量表示成方向波数的函数,进而提出了方向波数域MUSIC算法以达到在方向波数域分离空间信号的目的。为了准确估计信号的频率和DOA,提出了利用空域滤波实现不同方向波数信号的分离,并利用快速傅立叶变换进行相应信号频率的测量,进而利用方向波数定义式计算出信号的DOA,实现了信号DOA和频率的准确、快速估计。最后的仿真分析验证了所提出方法的正确性和有效性。     

时空欠采样线性调频信号参数及其二维到达角联合估计

针对宽频段(2-18GHz)内非平稳来波信号的参数估计和测向问题,提出一种时空欠采样线性调频信号参数与二维到达角联合估计方法。该方法首先用时域解线调方法估计调频斜率,然后在分数阶傅里叶变换(FRFT)域进行滤波,实现信号提取。利用参考阵元及其延时通道进行无模糊初始频率估计,通过构建FRFT波束空间阵列模型实现无模糊测向。数值仿真表明,该方法能够实现宽频段内多个线性调频信号的参数和二维到达角精确估计,在低信噪比下仍有较好的估计性能。     

深海直达声区水下声源距离深度联合估计

深海直达声区声场存在明显的多途结构,可用于水下声源被动定位。本文根据一次南海实验获取的数据,研究基于双水听器接收信号互相关函数和单水听器接收信号自相关函数的水下声源距离深度联合估计方法。首先假设声源深度位于50m~300m之间,根据双水听器互相关函数提取直达波到达时间差估计水下声源距离,然后根据距离估计结果以及单水听器自相关函数提取的直达波与海面反射波时延差估计水下声源深度,最后计算声源深度估计结果的平均值再与双水听器互相关函数结合得到更为精确的距离估计结果。结果表明,采用此方法估计的水平距离相对误差在10.5%以内,声源深度相对误差小于13.3%。      

基于四元数模型的频率和方向角同时估计

基于阵列信号处理中波达方向、频率的同时估计问题,提出了波达方向、频率的四元数模型,使得估计波达方向、频率二维问题类似于估计一维问题,从而避免了在经典的二维复数模型估计中直接或间接的配对问题.本文首先给出了阵列接受信号的二维实模型,通过Hilbert变换构造了符合四元数结构的新的信号模型.接着通过定义一个特殊的四阶累积量来提取加性高斯有色噪声中的方向和频率.最后分析了联合Hamilton四元数和马氏四元数在波达方向、频率同时估计中的应用前景.仿真实验验证了本文的理论.     

OFDM-MIMO雷达低空目标探测性能研究

针对低空多径效应和地杂波复合作用导致的低空目标探测性能下降, 利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)-多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达的空间和频率分集特性提高低空目标探测性能.在建立正交频分复用-线性调频发射信号模型、多径效应模型和基于对称阿尔法稳定分布的地杂波模型基础上, 得出了OFDM-MIMO雷达接收信号模型.采用匹配滤波器恢复发射-接收天线对信号, 通过接收信号融合实现参差补偿, 减小了接收信号能量的深度衰减和剧烈起伏.仿真算例表明OFDM-MIMO雷达能够有效减小回波信号剧烈起伏和杂波对目标探测的影响, 实现多径干扰和杂波背景下对低空目标的稳定探测.     

基于扩展卡尔曼滤波的高动态多普勒频移估计

精确的频率估计及跟踪是GPS接收机设计的关键问题.在高动态环境下,接收的载波信号会产生较大的多普勒频移,将直接影响C/A码的捕获以及导航电文的解调.在此采用四阶扩展卡尔曼滤波器,对高动态条件下的多普勒频率进行时域估计.这种卡尔曼滤波器收敛性好,估计精度高,计算复杂度较低.仿真结果表明,该算法可得到精准的频率估计,实现频率的精确跟踪,具有实际的使用价值.     

基于FPGA实现的BPSK信号的频率估计

讨论了基于FPGA上如何实现二进制相位编码信号(BPSK)的频率盲估计算法.实现在没有接收信号先验知识的情况下,对BPSK信号的信号载频进行估计.分析了实现频率估计的原理,通过从接收信号中提取载波信息,并转化到频域上进行计算估计.本文列出了在FPGA上实现的模块流程图,最后通过FPGA的时序仿真来验证频率估计的有效性.     

采用单水听器的匀速圆弧运动直升机三维参数估计算法

针对空中匀速圆弧运动目标激发的水下声信号,该文采用单水听器解决该动目标3维运动参数的估计问题。首先以直升机离散线谱为声源特征,在空气-水介质中建立声源线谱特征在匀速圆弧运动下3维多普勒传播模型。然后根据多普勒频移曲线、声源运动模型以及声线传播几何关系,选取3个时间观测点计算目标多普勒频移,推导了单水听器估计空中匀速圆弧运动声源的3维参数估计算法。最后,通过仿真单水听器所接收的水声信号,验证了该算法估计匀速圆弧运动声源飞行参数的有效性和精度。     

基于二维映射的LFM UWB 雷达动目标速度估计

针对线性调频超宽带雷达动目标存在的距离-多普勒耦合以及多普勒色散对测速的影响,该文采用了频率-多普勒平面的2 维映射方法。首先将接收的脉冲串回波,通过快-慢时间的2 维傅里叶变换获得相应的频率-多普勒2 维平面。然后,利用2 维映射处理,将超宽带信号映射为窄带信号,实现多普勒域能量的聚焦。最后,根据映射后的窄带信号对应的多普勒频率获得目标径向速度。该方法不但有效地解决了超宽带雷达多普勒色散对测速的影响,而且规避了由于目标沿距离维的走动引起的慢时间域不能有效的能量积累。通过速度估计值,进行运动补偿后可获得目标距离像。此外,根据相关条件,进一步推导了速度适应范围。仿真实验结果验证了该方法的有效性。