自适应时延估计中的信号自相关函数估计

应用自适应滤波方法可以估计未知源信号的观察信号间的时延。但是只有知道观察信号的信噪比或者其中源信号分量的自相关函数或功率,才能确定时延估计的方差。本文根据被动检测时延估计的信号模型和自适应滤波原理分析指出,采用自适应滤波结果直接计算的相关分量的自相关函数及功率是一个有偏估计。应用自适用滤波器参数,可以得到一个常数修正因子,修正该有偏估计,得到自相关函数的近似无偏估计。不同条件下的估计实例表明,通过修正显著提高了信号功率估计的准确性。     

基于循环相关的LFM脉冲雷达宽带回波Doppler和多径时延的联合估计

基于循环相关特性,该文提出了针对线性调频(LFM)脉冲雷达宽带回波Doppler和多径时延联合估计的方法。该方法首先利用雷达回波的循环相关变换,通过多径分量的能量累积估计Doppler频移尺度参数,然后结合发射信号的先验信息构造降阶函数,将回波信号降为多个单频信号,最后利用零频率截面循环谱能够将时间上有重叠的多径回波信号在该截面上分开且分辨率加倍的特性,估计出各多径分量的时延值。该方法只需要一个脉冲信号即可完成Doppler和多径时延的联合估计,对低信噪比噪声有较强的容忍性,能抑制各径相关交叉项的影响,并且具有较高的多径时延估计分辨率。文中给出了计算机仿真实验,仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于共轭噪声组的宽带噪声雷达机动目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是在处理机动目标时这种方法需要在距离、速度及加速度3维搜索而导致运算量巨大,为此该文提出一种基于共轭噪声组的机动目标参数估计算法。该算法首先根据回波伸缩效应预设多路通道,每路通道截取固定长度的噪声组内信号进行混频,然后利用分数阶傅里叶变换(FrFT)估计混频信号的多普勒相位,根据相位信息构造补偿函数,并对补偿后的噪声组信号利用频域尺度相关(FSC)算法估计回波的时延,最后联立多普勒相位及时延信息获取目标的距离、速度和加速度。该算法避免了目标参数3维搜索的过程,无需时域重构回波信号,较宽带互模糊函数方法极大地降低了运算量,整个算法都可通过快速傅里叶变换(FFT)实现,便于系统实时处理。仿真结果验证了该算法的有效性及优势。     

机载JTIDS辐射源的时延估计方法研究

机载联合战术信息分布系统(JTIDS)辐射源,相对于长基线多站时差定位雷达的不同站而言,具有不同时延和多普勒频率,多普勒的变化引起时延估计存在盲区。文中引入雷达信号分析中的模糊函数,对JTIDS信号进行联合时延多普勒估计。通过对模糊函数图的二维峰值检测,修正多普勒,获得了对时延的准确估计。并给出了一种基于符号运算的联合时延多普勒估计算法,该算法与原算法的组合使用,简单易实现,同时满足时延估计的要求。计算机仿真证明了该算法的有效性。     

动目标多径回波的时延、到达角和多普勒频率联合估计

动目标回波的时延、到达角与多普勒频率等参数,都是定位与跟踪目标所需的重要参数。本文针对动目标多径回波的参数估计问题,利用照射信号的周期重复性建立了具有旋转不变结构的阵列接收信号模型,并将PRO-ESPRIT算法应用于该信号模型,从而利用模型中的旋转不变因子及其对应的特征向量估计得到各多普勒频率、时延和到达角参数。这一方法对阵列形式没有特殊要求;与已有的联合估计方法相比,多参数联合估计时无需高维搜索或迭代,估得的对应相同回波的信号参数自动配对;在照射信号未知及存在相同多普勒频率参数的条件下,仍具适用性。计算机仿真结果证实了该方法的有效性。     

LFM脉冲雷达回波Doppler与多径时延的联合估计

基于最大似然参数估计,本文提出了一种对LFM脉冲雷达回波Doppler频移和多径时延联合估计的方法.该方法先利用WHT估计Doppler频移,然后结合发射信号的先验知识重构参考信号,最后利用WVD能将时间上有重叠的多径信号在时频域分开的特性,采用本文称之为"修正时频相关函数"估计多径时延.该方法只需一个周期的脉冲信号就能完成频移和时延的联合估计,对加性高斯白噪声具有强的鲁棒性,其运算量小.     

联合三阶Keystone变换与相关函数的机动目标补偿算法

在机载脉冲多普勒雷达中,针对高机动目标的运动补偿问题,本文提出了一种基于联合三阶Keystone变换、相关函数与尺度变换的距离维和多普勒维走动校正方法。首先对回波信号进行传统的脉冲压缩处理,接着对慢时间维进行三阶Keystone变换处理并构造自相关函数,进行慢时间变量的相参积累,从而补偿掉机动目标引起的所有距离走动现象;之后对自相关函数的慢时间变量进行尺度变换,并对尺度变换后的信号针对时延和慢时间进行二维FFT变换,从而消除掉目标的多普勒散焦现象,得到目标聚焦峰值点,顺利地进行目标检测。仿真实验验证了方法的有效性。     

基于频域超分辨的高速目标参数估计算法

针对宽带噪声雷达高速目标探测中参数估计性能与运算复杂度无法兼顾的问题,该文提出一种基于频域超分辨的参数估计算法。该算法通过设置不同固定时延得到多组含有不同相位信息的组合噪声调频信号,并对每组信号进行不含尺度变换的匹配滤波运算,以此来构造多普勒相位差组。根据多普勒相位差组与阵列信号处理的相似性,利用现代谱估计算法得到目标的速度信息,构造多普勒补偿函数进行包含尺度变换的匹配滤波运算估计出目标的距离信息。该算法可以在无需考虑多普勒色散的情况下估计出目标速度,整个运算过程仅需1次时域重构运算;当多普勒相位差组的固定时延及分组数选择合适时,其运算复杂度及参数估计性能皆优于曲面拟合的宽带互模糊函数算法。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于散射函数的短波信道参数估计

理论分析了短波信道散射函数的计算,给出了实际短波信道探测中散射函数的测量方法,以及利用散射函数估计短波信道的衰落带宽、衰落相干时间、多径散布、相关带宽和信号的多普勒频移、传播时延等参数的方法.从实验数据中得到了短波信道的散射函数,利用散射函数估计了上述参数,给出了估计结果.     

宽带双基地MIMO雷达的参数联合估计的新方法

提出了一种基于分数阶功率谱的宽带双基地MIMO雷达中参数联合估计的新方法。在许多情况下,根据窄带信号模型对宽带回波信号中的参数进行估计是不合适的,因此提出一个新的宽带回波信号模型对运动目标参数进行估计。根据分数阶功率谱(FPSD)的峰值点对多普勒频移因子和时延参数进行联合估计。并依据分数阶功率谱的峰值点构造2个子阵,提出的FPSD-MUSIC算法和FPSD-ESPRIT算法实现了对收发角的联合估计。接下来推导了该信号模型中参数估计的克拉美罗界。仿真实验验证了算法的有效性。     

Comparison of techniques for in vivo attenuation measurements

The attenuation of an ultrasound pulse within tissue can be estimated from either the amplitude decay or the frequency downshift of returning echoes. The authors compare the results of both analyses as applied to ultrasound B scan echoes from the livers of 49 individuals. The amplitude decay of the backscattered signal Fourier components with depth was used to calculate attenuation coefficients. In addition, the frequency downshift of the same backscattered signals was estimated using both zero-crossing and spectral centroid methods. The results show that the frequency-domain estimators yield consistently higher attenuation coefficients, with higher variability compared to the amplitude decay method. Explanations for the apparent bias and variability of the frequency-shift estimators include both the assumptions regarding tissue and signal which may not be met in practice and the effects of low-frequency electronic noise on spectral estimates     

采用机会照射源的杂波抑制与弱目标检测方法

在利用机会照射源进行目标探测时,目标信号经常淹没在强直达波与多径杂波中;同时,由于强目标信号旁瓣的遮盖效应,经常存在弱目标的漏检。针对以上问题,本文提出基于梯度变遗忘因子递推最小二乘的杂波抑制算法抑制直达波与多径杂波,同时提出了一种基于内插的改进CLEAN算法来实现强目标的抑制。该算法首先进行杂波抑制,然后与参考信号作二维时频互相关,估计出强目标信号的时延与多普勒频率;利用经过内插的时延点构造强目标干扰矩阵完成强目标的抑制,因此而达到检测弱目标信号的目的。经仿真实验证明该算法对于目标回波的时延与多普勒估计误差不敏感,且在强目标时延为分数倍采样周期时仍然能达到很好的抑制性能,有效检测到弱目标信号。      

一种新的高速运动目标成像方法

提出了一种基于相位编码信号的高速运动目标逆合成孔径成像的新方法。相位编码信号在距离维和速度维具有良好的分辨力,属于多普勒敏感信号,因此在进行脉压前一般需要补偿多普勒相位。当目标高速运动时,还要考虑回波信号包络展缩的影响。研究了相位编码信号逆合成孔径成像的运动补偿方法,即采用宽带相位编码信号和窄带线性调频信号结合的方式,窄带信号用来完成目标检测和测速,宽带信号用来提高测速精度和成像。仿真结果表明该算法的有效性。     

空间色噪声环境下双基地MIMO雷达角度和多普勒频率联合估计方法

该文提出了一种空间色噪声环境下双基地MIMO雷达角度和多普勒频率的联合估计方法。该方法利用相邻时刻匹配滤波器输出的互相关矩阵构造新矩阵,消除了空间色噪声的影响,通过对其进行奇异值分解(SVD)获得信号子空间,然后将相邻时刻匹配滤波器输出的时间相位差作为时间旋转因子,采用ESPRIT方法获得目标多普勒频率、波离方向(DOD)和波达方向(DOA)的联合估计。该方法没有阵列孔径损失,且所估计参数能够实现自动配对。计算机仿     

Discrete time-scale characterization of wideband time-varying systems

Wideband time-varying systems can be found in many applications, including underwater acoustics and ultra-wideband technologies. The time variation due to Doppler scaling effects, coupled with dispersive scattering due to multipath propagation, can severely limit the performance of wideband systems. Just as the discrete time-frequency model can efficiently improve narrowband processing, a discrete time-scale system characterization is important in processing wideband time-varying systems. In this paper, a time-scale model is proposed as a discrete characterization of wideband time-varying systems. This representation decomposes a wideband system output into discrete time shifts and Doppler scalings on the input signal, weighted by a smoothed and sampled version of the wideband spreading function. The proposed transform-based approach uses the Mellin transform that is inherently matched to scalings to geometrically sample the scale parameter and the Fourier transform to arithmetically sample the time-delay parameter. Using this proposed model, and by properly designing the signaling and reception schemes using wavelet techniques, a joint multipath-scale diversity can be achieved over a dyadic time-scale framework in wideband wireless systems. The simulation results demonstrate that, based on the proposed model, performance can be increased by exploiting the diversity intrinsically afforded by the wideband system.     

一种水下多目标方位、频率、距离联合估计新方法

本文提出了一种可在单次回波内同时完成多目标方位、频率、距离(时延)三维参数联合估计的高分辨新方法,它借用ESPRIT方法的思路构造两个空间子阵,通过对其自相关矩阵和互相关矩阵的广义特征分解,用特征值估计多目标方位,用特征向量估计多目标回波的频率,再用估计得到的频率去修正包络时延向量进而得到目标时延估计.三维参数的配对由特征向量和特征值的对应关系自动完成.计算机仿真结果表明,该方法在较低的信噪比条件下可以实现三维参数的高分辨联合估计,而且无需额外的配对算法.作者还进行了多目标三维参数联合估计的消声水池实验,也取得了较好的结果,表明该方法对阵列误差有较好的稳健性,具有良好的工程应用前景.     

宽带信号检测方法与性能分析

当雷达发射宽带信号时, 距离分辨单元可能比目标的尺寸小,导致目标在距离维扩展从而导致能量分散,常规的检测方法可能失效。基于此,文中分析了宽带信号的目标回波特性,提出了一种分段积累相关检测算法,并给出了时域和频域两种实现途径。通过仿真和实测数据分析,验证了时域和频域两种方法的同等优势,信噪比可以比常规处理高5 dB。最后基于工程实现的角度,分析了时域和频域两种方法的优缺点。     

Maximum-likelihood source localization and unknown sensor locationestimation for wideband signals in the near-field

In this paper, we derive the maximum-likelihood (ML) location estimator for wideband sources in the near field of the sensor array. The ML estimator is optimized in a single step, as opposed to other estimators that are optimized separately in relative time-delay and source location estimations. For the multisource case, we propose and demonstrate an efficient alternating projection procedure based on sequential iterative search on single-source parameters. The proposed algorithm is shown to yield superior performance over other suboptimal techniques, including the wideband MUSIC and the two-step least-squares methods, and is efficient with respect to the derived Cramer-Rao bound (CRB). From the CRB analysis, we find that better source location estimates can be obtained for high-frequency signals than low-frequency signals. In addition, large range estimation error results when the source signal is unknown, but such unknown parameter does not have much impact on angle estimation. In some applications, the locations of some sensors may be unknown and must be estimated. The proposed method is extended to estimate the range from a source to an unknown sensor location. After a number of source-location frames, the location of the uncalibrated sensor can be determined based on a least-squares unknown sensor location estimator