雷达辐射源信号无意调制的加入方法分析及仿真

雷达辐射源信号无意调制的加入方法主要是指相位噪声的加入方法,是理论分析雷达辐射源信号无意调制特征的前提。在单环锁相式频率合成器电路模型基础上,得到雷达频率源的相位噪声,通过相位噪声与频率源瞬时频率相对应的关系,分别分析了常规雷达信号（CW）、二项编码信号（2PSK）和线性调频信号（LFM）3种雷达辐射源信号无意调制的加入方法并进行了仿真。仿真结果表明在加入相位噪声后,3种辐射源信号波形均存在微小差异,这种差异正是无意调制的体现。     

基于外辐射源的高频天波雷达信号分析与选择

结合外辐射源雷达和天波超视距雷达的体制特点,对短波段可作为辐射源的几种通信信号形式进行了分析,通过仿真和试验验证,给出了外辐射源信号选用依据.首先对短波通信中常用的调幅(AM)、调频(FM)、频移键控(FSK)以及正交频分复用(OFDM)等信号形式进行了仿真分析,给出了信号频谱及模糊函数.试验中根据各信号形式产生相应调制波形,并依靠试验平台进行发射和接收,录取实测数据进行分析.信号分析与评估采用经典线性调频信号为参照信号,探测能力以信噪比和杂噪比为评估依据,根据实测数据给出了各信号形式的评估结果和选用依据.     

应用原子分解的电能质量扰动信号特征提取方法

提出一种应用原子分解实现的电能质量扰动信号特征提取方法.该方法以Gabor原子库和匹配追踪算法为基础,从扰动信号中迭代求取Gabor原子成分,再将Gabor原子转化为衰减正弦量原子,获得电能质量信号中各种扰动成分参量化的原子解析表示.用初始残余能量的阈值作为原子分解迭代终止条件,以改善特征提取效果.该方法可准确定量地提取各扰动成分的起止时刻、幅值、频率和变化规律等扰动特征,适用于暂态扰动、稳态扰动和多重扰动.算例分析验证了所提出的方法的有效性.     

基于正交优化时频原子分解算法的电能质量扰动匹配特征分析

针对电能质量扰动信号时频局部化信息量较广难以简洁、灵活提取有效细微特征以及匹配追踪收敛速度较差的问题,提出一种应用于电能质量扰动分解重构及扰动特征参量提取的匹配时频原子框架及其改进方法。在Gabor时频原子库离散优化基础上,通过匹配追踪算法对扰动信号进行自适应分解,同时对搜寻的最佳时频原子进行正交变换,减小冗余分量,设定迭代次数或残差阈值作为终止条件,从而获得一系列匹配扰动信号波形特征的正交时频原子及其参量化形式。仿真结果表明,该框架能有效分解提取电能质量扰动信号时频特征参量,相对基于匹配追踪的稀疏分解,改进算法单一扰动匹配特征重构信噪比高达55dB,多重扰动达35dB,均方误差数量级为0.001,匹配扰动特征精度及收敛性能进一步提高,满足电能质量分析要求。     

基于频响曲线稀疏表示的变压器绕组变形模式识别方法

为了提高电力变压器绕组状态监测水平,提出了一种基于频响曲线稀疏表示的变压器绕组变形模式识别方法。文章在构建了Gabor原子的过完备原子库和通过有限元模型仿真得到了正常及变形绕组频响曲线的基础上,将正常情况及变形情况下的绕组频响曲线在过完备原子库上进行稀疏表示,并对所有匹配的Gabor原子分别进行短频傅里叶变换、叠加,得到正常曲线及变形曲线的等效时频分布,然后将两条曲线的等效时频分布值相减,得到可以反映绕组频响曲线变形程度的特征向量。最后,利用支持向量机模型实现了不同绕组变形故障的识别。试验结果表明,提出的方法具有较高的可靠性,适用于绕组变形模式识别。     

基于Gabor原子的活立木茎体水分信号MP分解与重构

针对活立木茎体水分时域信号呈现的非平稳、信息冗余特性,提出了一种基于Gabor原子的活立木茎体水分信号MP分解与重构方法。试验结果表明活立木茎体水分信号可以用Gabor原子库稀疏表示,靠前的原子反映信号的主要特征,靠后的原子反映信号的细微特征,原子数越多,稀疏信号越能更好地描述原始时域信号的特征。稀疏信号对比于原始时域信号,数据量明显减少,避免了信息冗余,达到了数据压缩的目的,为大量数据的存储节省了物理空间。在Gabor原子库过冗余的情况下,稀疏信号可以高质量的重构出原始时域信号,在主要特征数据点处重构误差较小,在细微特征数据点处重构误差较大。     

采用快速原子分解的电能质量扰动信号参数辨识

采用原子分解能够准确提取电能质量扰动信号的幅值、频率、相位以及扰动起止时刻等特征量。但在原子分解过程中需要作大量的计算,计算速度缓慢。针对这一问题,根据信号的特点采用快速原子分解方法将Gabor原子库分为5层,简化每一层的索引参数。首先利用快速傅里叶变换测出信号的主要频率点和通过小波变换粗提取扰动起止采样点序列,然后将信号依次通过Gabor原子库每一层,从每一层中搜索到对应的最佳匹配原子,并采用伪牛顿法对最佳匹配原子进行优化,最后转化为衰减正弦量原子,以残余正弦信号的能量作为判断终止条件。算例仿真结果表明,该方法能够准确对电能质量参数进行辨识,并且运算速度有较大提高,验证了所提方法的有效性和实时性。     

遗传优化时频参数的电能质量扰动匹配特征分析

针对电能质量暂态扰动信号时频局部化信息量较广难以简洁灵活提取有效细微特征以及匹配追踪算法计算量大的问题,提出一种应用于电能质量扰动特征参量提取及压缩重构的匹配时频原子框架及其遗传优化改进算法。在Gabor过完备时频原子库离散基础上,采用匹配追踪方法(matching pursuit,MP)对扰动信号进行时频原子自适应分解,并通过遗传算法(genetic algorithm,GA)对时频原子参量进行优化计算,从而降低匹配追踪搜索过程的复杂度,获得最佳匹配电能质量扰动信号特征的时频原子参量化解析表示以及匹配特征重压缩构波形。算例仿真表明,该框架重构信噪比高达50 dB,均方误差数量级为0.001,能量恢复系数达到0.99以上,与小波(包)相比,具有更优良的压缩重构性能及多分辨能力,遗传优化时频参量的改进算法,基本保持了 MP 优良的压缩重构性能,计算复杂度缩减率为95.8%,算法收敛性得到提高,匹配扰动信号计算效率提高80~100倍,满足电能质量扰动分析要求。     

应用HS改进原子分解的电能质量扰动辨识分析

结合原子分解与和声搜索算法,提出了一种电能质量扰动信号自适应分解及特征参数辨识方法。针对Gabor原子分解匹配追踪算法计算量大、实时性差的问题,首先利用傅里叶变换进行频谱分析,估计出扰动信号频率、幅值等参数,并以估计值作为搜索的初始解,加快算法的收敛速度;然后根据电能质量扰动信号特点将Gabor原子库分解为类基波库、脉冲库、谐波库、振荡库4个子库,依次搜索各子库,降低搜索的复杂度;再次,利用和声搜索算法快速、准确的全局搜索和协同搜索的特点对匹配追踪算法进行改进,加快了搜索速度;最后,依据获得Gabor原子索引参数实现电能质量扰动信号参数辨识。算例仿真表明,所提方法在保留匹配追踪算法优良重构性能的前提下,计算复杂度显著降低,搜索效率和收敛速度加快,扰动参数辨识精度得到提高。     

基于维格纳分布特征的雷达信号分选

针对常规分选参数分选准确率不高和对噪声敏感的问题,应用维格纳分布脉内特征实现了低信噪比条件下未知复杂雷达信号的高准确率分选。对接收到的雷达信号首先求维格纳分布,然后求简化后二维维格纳分布的规范相关系数特征向量,该特征向量反映了信号在时间频率轴上的不同能量分布规律。通过对8种调制方式雷达信号的特征提取和分类仿真实验,结果表明:提取的维格纳分布特征参数在宽信噪比范围内均具有很好的分离性和稳定性,验证了本文方法的有效性。     

基于DSP的LFMCW雷达信号处理技术研究

调频连续波(FMCW)雷达在目标测量系统中有着广泛的应用,而雷达信号的处理是决定测量精确度的关键。本研究设计了一款基于DSP的线性调频连续波(LFMCW)雷达信号处理系统,采用经过三角波调制的 LFMCW雷达信号作为发射信号,来实现目标距离及速度的测量。介绍了 LFMCW雷达的基本结构,分析了实现目标测量的原理,解决了在信号处理过程中,仅采用快速傅里叶变换(FFT)算法而存在的频率分辨率与计算时间的矛盾,提高系统的测量效率。重点研究了雷达信号处理系统的处理算法———FFT 和线性调频 Z 变换(CZT)的联合算法(FFT/CZT 联合算法),同时对 FFT/CZT联合算法也进行了 MATLAB仿真分析。分析结果表明,FFT/CZT联合算法可以显著地提高雷达信号处理的效率和精度。     

Robust flat waves with a uniform feed using a randomized local search

Placement of radar emitters in non‐uniformly spaced radar arrays typically involves optimizing the placement of a fixed number of emitter elements across the array. This paper explores optimizing for a flat wave under uniform feed where the number of emitter elements is not fixed. A randomized local search algorithm is used to generate an emitter design, and a greedy search is used to find the optimal solution in that neighborhood. This technique results in a near‐field wave with less than 1 dB of amplitude ripple and less than 8 degrees of phase ripple across a width of 50λ. The designs chosen are robust in the sense that solutions with neighboring pixels on are also of high quality. Furthermore, the proposed algorithm can also find array designs that generate flat waves that are not parallel to the emitter array. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于集成Gabor特征的步态识别方法

步态对个人身份进行识别受到越来越多生物识别技术研究者的重视。步态能量图是一种有效的步态表征方法.通过提取步态能量图中的动态区域并利用Gabor小波变换对其特征提取,但经过Gabor变换后特征维数较高,必须经过有效的特征融合和选择。由此针对传统的Gabor特征提取后存在特征维数较高的缺点,提出了一种基于集成Gabor特征的步态识别方法。首先,采用均值融合和差分二值编码这两种集成方法,对动态区域Gabor特征图进行多尺度和多角度的集成,获得26张集成Gabor特征图;然后从26张集成Gabor特征图中选出4张作为最终的特征向量;最后将特征向量输入KNN分类器进行步态识别。实验结果表明,基于集成Gabor特征的步态识别方法,能够对步态特征进行有效分离和表达,同时降低维数并紧凑表征数据,对步态信息进行正确归类。     

电能质量扰动信号时频原子分解的进化匹配追踪算法

时频原子分解对电能质量扰动信号具有良好的分析效果,但其常用的匹配追踪(MP)算法,存在计算量大、参数空间离散化影响原子匹配性能等不足。基于差分进化,研究了电能质量扰动信号原子分解的进化匹配追踪(EMP)算法,给出了算法流程。针对几种电能质量扰动信号,通过Gabor和衰减正弦量原子分解的30次独立仿真实验,分析了信号长度、噪声等对性能的影响。结果表明,EMP算法与MP相比大大减少了计算耗时且不受信号长度的影响,进一步提高了原子的全局匹配能力,具有很好的抗噪声能力。最后,给出了下一步工作的展望。     

特定辐射源个体识别算法研究

针对特定辐射源个体识别(specific emitter identification,SEI)方法,指纹特征提取需要复杂公式演算推理,特征差异小、提取困难,提取后特定辐射源个体识别正确率低的问题,提出一种基于密集连接结构与注意力机制的特定辐射源识别算法,称之为特定辐射源识别网络(specific emitter identification network,SEIN).首先使用包络提取算法提取含噪声较少的辐射源信号包络,得到含有丰富指纹特征的包络图,进而进行SEIN指纹特征的提取及个体识别.实验结果表明,SEIN可达到95.12％的分类识别效果,具有准确率高、指纹特征提取自动化特点,最终较好实现了复杂环境下特定辐射源个体识别.     

恒虚警条件下线性调频连续波雷达信号的检测

线性调频连续波(LFMCW)信号是一种典型的非平稳信号,其频率随时间变化,需借助时频信号分析方法进行研究.因此本文主要目的在于通过仿真比较3种典型时频分析方法即:Wigner-Ville Hough transform(WVHT)、periodic WVHT(PWVHT)和cumulative WVHT (CWVHT)来寻找用于恒虚警率(CFAR)条件下检测LFMCW雷达信号的最优方法.首先介绍3种方法的特点,发现PWVHT算法复杂度较高;其次推导信号经过这三种变换方法后在起始频率和调制斜率处峰值的理论公式并进行仿真比较,发现当截取信号的时间大于一个信号周期并等于信号周期的整数倍时,CWVHT和PWVHT具有相同的性能且都高于WVHT;最后比较这些方法在CFAR条件下检测LFMCW雷达信号的性能,结果表明CWVHT方法在低SNR条件下有较好的检测性能.     

基于自适应互补LMD方法的谐波检测与分析

针对电力系统信号非线性、非稳态的特征,自适应分解方法具有高效简便的处理优势。但此类方法在加噪参数选择时存在需要人为经验性确定的缺点,为此,提出一种自适应互补LMD(ACLMD)方法。该方法通过对加噪辅助分解方法噪声准则的研究,引入间距标准差(STD)与信噪比(SNR)两个参数作为分解性能评价指标,自适应确定最优加噪幅值与集总分解次数,且加噪形式采用正负成对的形式,抑制了分解过程中的残余噪声。并对标准LMD方法特征提取步骤进行改进,将分解所得的乘积函数进行Hilbert变换提取瞬时特征参数,消除了阶跃分量干扰下纯调频函数提取范围的限制。最后将改进的方法运用在谐波检测中,通过仿真实验验证所提方法既可以有效提取谐波的特征参数,也可以准确定位扰动的时间,且具有一定的抗噪性能。