TWACS调制信号时频分析方法的研究

研究在干扰较强的工业电网中提取双向工频自动通信系统(TWACS)调制信号特征的几种时频分析方法,对每一种检测方法的原理和实现过程都进行了分析,并给出了计算机仿真结果,比较了各种方法的检测指标和适用条件．结果表明：复值小波变换在几种时频分析方法中是最佳方案．     

基于Σ-Δ调制技术的TWACS通信信号特征提取

针对双向工频自动通信系统(TwoWayAutomaticCommunicationSystem———TWACS)通信信号时域检测方法特征量少和抗干扰能力差,而时频分析方法数据处理复杂,装置成本高,提出了基于Σ-Δ增量调制技术提取TWACS通信信号的新方法.该方法在电网信号的调制区域将Σ-Δ调制器输出的1位数据流信息进行累加,将前后两抽样值的差值进行量化编码来代表连续信号所包含的信息,即采用增量调制的方式对相邻两个电网波形的位流和求差值来判断通信信号的有无,同时推导了有效的时域检测算法.对实际电网的测试表明,这种方案能够提取强干扰下电网中的调制信号,扩展了TWACS通信系统的应用范围.     

基于时频特征检测的网络入侵信号盲源分离算法

网络入侵信号是一种非平稳随机信号,传统的检测算法难以有效提取信号的冲激响应特征,盲分离性能不好,故提出了一种基于时频分析和干扰滤波匹配的网络入侵信号盲源分离算法.采用时频特征检测方法进行信号的盲源分离处理,构建网络入侵信号时频分析处理模型,使用WVD时频分布结合Hough变换进行时频分析,设计盲分离滤波器实现对入侵信号的检测滤波,提取三阶统计量、四阶统计量及高阶谱作为信号的时频特征,估计信号的瞬时频率,得到入侵信号的盲源参数估计结果,基于时频特征检测实现对信号的盲源分离改进.仿真结果表明,采用该算法进行网络入侵信号的盲源分离和检测,准确检测概率较高,实现了对入侵信号的盲源分离和准确拦截.     

基于形态学处理的短波跳频信号宽带时频检测算法

通过分析短波跳频信号的宽带时频特性,本文提出一种基于形态学处理的检测算法。算法分别利用形态学基本算法、改进的骨架化算法、改进的击中/击不中变换实现跳频检测过程中噪声和干扰信号的消除、跳频信号存在性的判定、跳频图像的还原等操作。仿真结果表明,算法在较低信噪比的情况下仍能较好的确定短波跳频信号的存在性,实现信号的检测与还原。     

基于压缩采样的宽带跳频信号盲检测算法

为了在非协作情况下,达到对宽带跳频信号进行实时检测的目的,提出一种基于压缩采样值数字特征的盲检测算法.首先分析了不同先验假设条件下压缩采样值的期望和方差,然后讨论了利用这些不同数字特征对高斯白噪声中的跳频信号进行检测的方法.仿真结果显示,该算法能在Eb/N0大于8dB时对高斯白噪声中的跳频信号进行有效的检测.该算法相对于传统基于奈奎斯特采样值的检测算法,运算复杂度低,实时性较好.     

一种基于ARMA模型的欠定混合快速跳频信号参数盲估计算法

针对欠定情况下的快速跳频信号的参数估计问题,在基于自回归滑动平均(ARMA)模型的跳变点检测方法的基础上,提出了一种改进的快速跳频信号参数盲估计算法. 通过跳周期修正ARMA模型预测点和傅里叶变换分别得到准确的跳变时刻和载频估计,从而实现快速跳频信号的参数估计. 实验结果表明,该算法在欠定条件下,当信噪比大于10 dB时,相对现有算法跳变点检测准确率增加了5倍左右,检测准确的概率可以达到90%以上.     

改进对称共生矩阵的跳频信号盲提取方法

针对短波跳频信号盲检测中的去背景噪声和定频干扰问题,结合信号时频分析与共生矩阵阈值法,提出了一种基于噪声稀疏对称共生矩阵的跳频提取算法.首先对共生矩阵改进,定义了频率、时间方向上的噪声稀疏对称共生矩阵.然后根据频率稀疏共生矩阵估计背景噪声阈值,进而根据阈值从时间稀疏共生矩阵中提取跳频信号.仿真表明,该算法能实现低信噪比下跳频信号的盲提取,背景噪声阈值估计更为准确、稳定,跳频信号的提取效果好,且算法简单、运算量小,易于工程实现.     

基于∑-Δ调制技术的TWACS通信信号特征提取

针对双向工频自动通信系统(Two Way Automatic Communication System--TWACS)通信信号时域检测方法特征量少和抗干扰能力差,而时频分析方法数据处理复杂,装置成本高,提出了基于∑-Δ增量调制技术提取TWACS通信信号的新方法.该方法在电网信号的调制区域将∑-Δ调制器输出的1位数据流信息进行累加,将前后两抽样值的差值进行量化编码来代表连续信号所包含的信息,即采用增量调制的方式对相邻两个电网波形的位流和求差值来判断通信信号的有无,同时推导了有效的时域检测算法.对实际电网的测试表明,这种方案能够提取强干扰下电网中的调制信号,扩展了TWACS通信系统的应用范围.     

一种改进的跳频信号时频分析方法

利用正交匹配追踪的稀疏表示算法进行跳频信号时频分析时,性能受到傅里叶基矩阵长度和稀疏度未知的限制。针对此问题,结合跳频信号特点对稀疏表示算法加以改进:将跳频信号分段,对每段信号进行傅里叶变换并进行门限检测,得到频率预估计值和信号稀疏度;利用频率预估计值构造频率细化子傅里叶基矩阵;基于正交匹配追踪算法得时频谱图。在运算量相同的情况下,改进方法比直接采用正交匹配追踪算法可获得更高精度的时频谱。     

基于Matlab轨道移频信号检测的仿真分析

在检测仪器内存和FFT计算长度有限制的情况下,为进一步获得较高的频率分辨率,则需对有用频段进行选频细化分析.将带通抽样技术与Zoom-FFT频谱细化技术相结合,并用Matlab软件对国产18信息轨道移频信号的检测算法进行了仿真验证,表明该检测算法是完全可行的,同时也验证了移频信号基本参数确定方法的正确性,为设计轨道电路移频信号检测仪表提供了依据.     

一种SP&WVD组合时频分布改进算法

谱图(spectrogram,SP)和维纳-威利分布(Wigner-Ville distribution,WVD)组合时频分布是针对多分量信号的一种新型时频分布算法,为减少谱图交叉项带来的误差,从多角度分析了谱图分布及WVD的交叉项产生原理,提出了一种改进的组合时频分析方法。该方法首先对具有不同窗长和不同窗函数的多个谱图进行叠加综合;然后通过对时频分布综合结果进行阈值化处理获得自项支撑区域,最终实现了对WVD交叉项的抑制。仿真结果表明,该方法保持了WVD良好的时频聚集性,并有效抑制了交叉项。     

基于受控递归算法的时频分析

提出了参数受控状态下的递归算法,利用多路并行的递归运算代替传统的滑窗FFT运算,具有速度快且数据存储量少的特点.利用受控递归算法进行时频分析,不仅所分析的频率或频段可灵活设置,而且时间分辨率和频率分辨率可调可控.该算法具有很强的主动性、适应性,适合对局部频段实时地进行信号检测、时频分析和精确的时频参数测量,也可与其他已...     

改进Chirplet时频原子的非线性调频信号分解

针对Chirplet时频原子对正弦类型的非线性调频信号的分解性能较弱的问题,提出一种改进的Chirplet时频原子．首先从理论上分析Chirplet时频原子对正弦类型的时频分布的失配问题,其次在Chirplet时频原子中加入正弦调频因子,使原子的时频曲线产生类正弦形状的弯曲性能,最后使用遗传算法代替匹配追踪算法,提高原子搜索效率．仿真实验结果表明,改进的Chirplet原子对于非线性调频信号的分解性能与Gabor、Chirplet和FM^mlet原子相比,有了较大的提升．     

基于高次样条插值的经验模态分解方法研究

基于经验模态分解(EMD)方法,把一列时间序列数据分解成一组本征模函数组,然后经希尔伯特变换获得其希尔伯特谱.在现有的采用三次样条插值的EMD算法基础上,提出了基于高次样条插值的EMD新算法.仿真研究结果表明,所提出的新算法能有效提高EMD时频分析的精度.     

一种混合网台跳频参数盲估计算法

针对低信噪比（SNR）和复杂电磁环境条件下跳频参数估计精度低及算法复杂度高的问题,提出了一种短时傅里叶变换（STFT）和平滑伪魏格纳分布（SPWVD）的组合时频分析方法.该算法首先利用STFT将天线接收信号变换到时频域,并对时频信号进行自适应降噪处理;通过自适应聚类算法进行频率的精估计;提取时频信息并剔除各类干扰,再通过网台分选后得到各类网台跳时粗估计;最后采用SPWVD及修正后的截断门限进行跳变时刻的精估计.仿真结果表明,该算法在混合网台和低SNR条件下,跳频参数估计精度较高,算法复杂度较低,有效解决了实际跳频通信系统存在频率转换时间条件下的参数估计问题.     

一种基于时频分析的自适应积累成像算法

为改善基于时频分析的逆合成孔径雷达（ISAR）瞬时成像算法的性能，提出了一种基于时频分析的ISAR积累成像算法．该算法利用回波相关系数门限自适应调整积累范围，并结合图像熵法对积累范围内由时频分析得到的距离-瞬时多普勒像进行叠加成像．该算法可适用于机动目标和平稳目标的ISAR成像，其成像清晰度优于传统距离-多普勒算法．     

非线性时频分布重排算法在非合作跳频信号检测中的应用

在简述重排时频分布主要理论的基础上，具体分析了基于平滑伪Wigner-Ville分布的时频重排（rearrangement of the smooth pseudo Wigner-Ville distribution，RSPWVD）算法和基于Morlet小波的尺度图重排（rearrangement of the Morlet scale chart，RMSC）算法识别信号的基本原理，并导出了各自的重排算法表达式。分析结果表明，RMSC算法不仅可以获得比RSPWVD更为理想的抗干扰效果，而且可进一步提高信号时频分布的时频聚集性，从而更加精确地对跳频信号参数进行盲估计。最后给出了计算机仿真结果，并验证了其可行性和有效性。     

时频联合分布算法中核函数的改进

分析了时频联合分布算法中核函数的作用。针对现有算法中存在的问题,提出了用简化的霍夫变换在θ-τ平面提取信号自项成分,生成一个随输入信号变化的核函数的新算法,从而把信号自项与交叉项的分离问题转化为二值图像中过定点的直线检测问题。仿真结果表明,该方法克服了现有算法的不足,在保持信号自项的幅值正确计算的前提下,很好地衰减了交叉项。     

时频混合重叠复用系统的快速检测算法

为提高通信系统的频谱效率,研究了一种时频混合重叠复用系统,并提出针对该系统的基于Gabor变换的快速检测算法和利用误差反向传播思想的改进检测算法。实验结果表明,与利用最大似然序列估计检测算法相比,该算法在牺牲部分性能的条件下,检测速度大幅提高,且系统性能和检测速度做了很好的折衷,在较高信噪比时仍然优于相同频谱效率的高阶调制。采用相互重叠的信号复用传输方式直接提高传输速率比使用同样频谱效率的高阶QAM调制能带来更大的增益。     

信噪比信息与时频特征修正相位的语音增强

针对在基于谐波模型的相位谱语音增强算法中,只对浊音段相位进行重构导致语音失真和听觉不连贯的问题,提出了用信噪比信息与时频特征改进相位重构的新方法。首先,引入与相位失真有关的时频特征并计算决策阈值;然后利用信噪比信息计算带噪语音与纯净语音的相位偏差,两项比较进一步估计清音段与浊音段的语音相位,能有效改善语音的连贯性;最后将重构的相位与改进二元假设模型的幅值估计结合并进行语音增强。经过对不同噪声背景下的不同语音进行实验表明:新算法的相位差更接近于原信号。与对比算法相比,增强语音的信噪比平均提高2.39dB,语音感知评价指标平均提高0.12,有效地降低了语音失真,提高了语音可懂度。