DS-UWB接收机双陷波器抑制窄带干扰研究

针对直接扩频序列超宽带(DS-UWB)通信系统中常见的窄带干扰问题, 提出了一种采用陷波技术的窄带干扰抑制新方法.理论分析表明,传统的只使用接收陷波器的窄带干扰抑制方法在滤出窄带干扰信号的同时,也导致了有用信号和模板信号相关函数峰值的损失,劣化了系统误码性能,而该方法同时对接收信号和模板信号进行相同的陷波处理可补偿这种损失,提高系统性能.对DS-UWB接收机的仿真结果表明,当信干比(SIR)为-20dB时,采用该方法后误码率(BER)曲线与没有干扰时的曲线基本重合;当Eb/n0=8dB时,对应BER＝1E-3,该方法较没有陷波器时抗窄带干扰能力提高了26dB;较只有接收陷波器时提高了17dB.以上结果说明该方法是DS-UWB接收机窄带干扰抑制的有效方法.     

LFM脉冲信号的联合互相关实时检测算法

针对线性调频(Linear Frequency Modulated,LFM)脉冲信号在水声跟踪系统中的实时检测问题,提出了一种基于互相关的联合检测算法。该算法将接收到的声信号分别与修正后副本及上周期实际声信号样本进行相关,并按照一定加权系数将两次互相关数据进行融合处理,实现LFM脉冲信号的有效检测。经过仿真分析及湖上试验,证明该算法具有较高的检测精度,是水声信号处理的一种实用方法,可有效提高水声跟踪系统的检测性能。     

基于边收边发技术的声隔离度研究

边收边发技术可提高声诱饵对智能鱼雷的对抗能力,增强信号适应性。实现此技术的关键在于要降低声诱饵自身发射系统对水声对抗器材接收端的影响,避免器材自身发射系统发射的信号被接收机接收,因此有必要针对边收边发技术进行水声器材声隔离度获得方法的研究。研究利用发射和接收换能器的指向性和自适应噪声抵消技术可为器材带来的隔离度,并给出了仿真结果与水池试验结果。结果表明：利用发射、接收换能器指向性可获得30dB左右的隔离度,利用自适应抵消技术可获得15dB左右的隔离度,以满足边收边发的指标要求。     

基于频域分解的水声信号宽带盲波束形成

盲波束形成算法可以在不知道阵的流型、信号及干扰方位的情况下,仅根据各阵元接收的数据恢复信号。由于水声信号为宽带信号,为了充分利用宽带信息,提出利用频域分解的方法获得满足窄带条件的信号,并利用窄带盲波束形成JADE（Joint Approximate Diagonalisation of Eigen-matrices）算法进行处理。对宽带盲波束形成算法进行了理论推导和仿真实验。研究结果表明,盲波束形成算法相对于常规波束形成在信号恢复方面有优越性。     

基于峰值检测的MEMS器件微弱电容检测电路

针对MEMS器件研制中微弱信号的检测问题,提出了一种适用于电容式MEMS器件的微弱电容检测电路.此电路采用峰值检测技术,原理及结构简单;只检测待测电容的变化量,既可用于差分式检测,也可应用于单一待测电容的情况.首先利用正弦载波信号和微分电路对电容量进行载波调制,再通过减法电路得到幅值与电容变化量成比例的正弦信号,最后采用峰值检测方法解调信号,得到直流量输出.利用微小可调电容进行标定,结果表明检测电路的线性度良好,灵敏度约为3.631V/pF,精度达到0.2%.利用该检测电路检测MEMS陀螺上振动频率为2.85kHz的梳齿驱动器的电容量变化,输出信号频率为（2.85±0.02）kHz,误差低于0.7%,说明该电路能够应用于MEMS器件的微弱电容检测.     

宽带零中频接收机的设计

设计了采用零中频解调方式的宽频带射频接收机.该接收机选用LT5575和LT6600-20芯片实现解调、基带信号滤波和放大的功能.所实现的接收机在1.5～2.7 GHz工作频段内实现较好的解调性能,解调信号的带宽为20 MHz,增益约为13 dB,射频信号的最小接收功率为-25 dBm.     

一种脉宽精密可控的脉冲信号电路设计

鉴于脉冲技术在现代电子技术领域中所发挥的基础作用,针对传统的可分立元件所构建的脉冲产生电路功能单一、不可编程、脉冲宽度难以调整和控制以及数字化、集成化程度低等不足,提出了一种基于可编程逻辑器件FPGA和高速ECL器件的合成脉冲脉宽的调整方案,通过FPGA内部计数器和可编程延迟芯片的共同配合实现了脉冲宽度的大范围精密连续可调的目标,并详细论述了电路的基本原理及硬件的基本组成。通过实验验证,该方案对脉冲宽度精密控制可行可靠。     

一种低截获水声遥控信号的设计方法及性能分析

提出了一种基于时频扩展技术的低截获水声遥控信号设计方法,分别采用多载波技术和直序扩频技术实现水声遥控信号的扩时调制和频谱扩展。分析了信号的时宽带宽对低截获性能的影响,采用Wigner-Ville分布对时频扩展前后信号的能量分布进行了对比研究,利用可检测距离的概念定量分析了信号时频扩展前后的低截获性能。理论分析和仿真结果表明,该时频扩展信号具有低的瞬时功率及谱密度,处理增益大,可检测距离小,能够高可靠地实现信息的隐蔽传输。     

相位均衡器技术在水声接收机的应用

滤波器相位的非线性引起的信号失真是超短基线接收机系统中必须要解决的问题之一。采用常规滤波器与全通网络级联的方法设计了一种相位均衡器,解决了仅使用常规滤波器带来的非线性相位问题,使超短基线接收机在带宽内保持线性相位。给出了全通网络的原理、电路结构推导,分析了该网络中各参量对相位的影响。在设计实例中,相位均衡技术应用到实际硬件电路中进行测试,并结合试验数据及仿真结果对系统的性能进行评估。测试结果证明了相位均衡器可以实现相位的均衡校正功能,在水声接收机领域中有良好的应用前景。     

小波包分形与支持向量机在水声目标识别中的应用研究

水声目标分类识别是公认的水声信号处理难题,船舶辐射噪声是一种非线性非平稳信号,具有一定的混沌特性,更好地认识船舶辐射噪声的非线性性质,有助于更好地寻找有效的水声目标检测及识别算法。为了解决水声目标的分类识别问题,提出了利用小波包分形和支持向量机组合进行水声目标识别。利用小波包分解得到目标辐射噪声不同频带内信号分形维数作为特征矢量,并输入到支持向量机实现目标分类,实验结果表明,小波包分形和支持向量机的结合有比较好的分类识别效果,有一定的实际应用价值。     

水声脉冲信号检测的新方法

水声脉冲信号是由一个运动平台上的发射器发射的。信号的调制方式、载频、幅度、脉宽以及周期均为未知。该文介绍了一种水声脉冲信号检测的新方法。水声脉冲信号接收机输出的短时谱重心是不断起伏的。起伏在高信噪比时会变得很小,而在低信噪比(或无信号)时会变得很大。由于,起伏的绝对偏差移动平均可用来度量起伏的大小,因此,它可以被用来检测水声脉冲信号。还介绍了新检测方法的原理、算法以及仿真结果。在海洋噪声、运动载体的辐射噪声以及小的多途干扰背景中,该方法能可靠地检测水声脉冲信号,并能同时对信号的一些参数作出估计。     

宽带信号检测中自适应门限设定方法

在水声定位中,常常需要估计声波从发射端到接收端的传输时间。但由于传输距离的影响,接收到的声波信号强度变化范围很大,给检测带来不便。基于线性调频脉冲信号相关检测,提出了一种自适应门限设定方法,可以在一定的条件下替代自动增益控制电路。这一方法根据发射信号、传输信道、发射系统和接收系统的参数,依据声信号到达接收端的时刻,自动调整相关峰检测时的门限值,简便易行。仿真和湖上试验结果表明,这一方法可以有效地保证计算信号到达时刻的准确性。     

基于深度神经网络的水声FBMC通信信号检测方法

针对传统水声滤波器组多载波（Filter Bank Multi-Carrier,FBMC）通信接收端需经过信道估计和均衡才可恢复出发送符号,系统复杂度高且信道估计精度不佳等问题。文章将深度神经网络融入到水声多载波通信当中,提出一种基于深度神经网络的水声FBMC信号检测方法。在训练阶段通过大量的数据迭代、调试超参数和优化算法来改善深度神经网络参数,使其具有预期的估计效果。利用训练完成的深度神经网络模型取代传统FBMC通信系统接收端的信道估计、均衡等模块,自适应地学习水声信道状态信息,同时避免了固有的虚部干扰影响。在测试阶段直接将频域序列作为网络的输入来预测发送的二进制序列,仿真结果表明所提出的基于深度神经网络的FBMC信号检测方法相比传统信道估计算法有更好的误码率性能。     

基于最大相关熵准则的水下生物脉冲噪声消除方法

近海生物噪声表现为脉冲噪声,这一类噪声显著降低了水声通信系统的性能。结合水声信道的稀疏特性,提出一种基于最大相关熵准则的级联滤波器算法,该算法实现了脉冲噪声的消除及稀疏信道估计。第一级自适应滤波器完成对噪声的消除工作,第二级滤波器对去噪后的信号进行稀疏信道估计。该方法的优势在于无需知道信号和噪声的相关信息。仿真结果表明,提出的方法比单一的滤波器结构和传统信道估计算法性能更加优越。     

水下高速目标航行参数遥测技术研究

对于高速、强机动的水下目标来说,其航行参数信息的实时遥测具有重要意义。水声信号的多普勒频移估计与补偿是水声遥测的关键技术之一,它直接影响着水声遥测的效果与性能。针对双曲线调频信号及线性调频信号进行仿真分析,对比在相同情况下的多普勒频偏可补偿性,仿真实验证明双曲线调频信号具备较高的多普勒容限,其时延值估计精度可达到1μs。结合工程实际,采用双曲调频信号与单频信号组合的方式进行水声遥测,充分发挥双曲线调频信号的多普勒不变性和单频信号对多普勒频移的敏感性,在获得较高定位精度的同时,也具备高精度的水声遥测功能。该组合信标信号经过湖上试验验证,具有遥测精度高、误码率低、易于实现等优点,可直接应用于相关水声工程中。     

一种新型的滤波器组在水声应答器中的应用

针对某型水声应答器中处理信号频带变宽,信号中叠加了多个频率分量以及实时性要求高的问题,提出一种基于频域信道化技术的滤波器组方法。首先给出该滤波器组的理论推导,并对滤波器组进行加窗处理,给出了FFT的长度和移动重叠点数等参数对该滤波器组的影响,最后进行了数值仿真,并进行了湖试试验数据处理。结果证明该方法可有效解决信号的信道串漏问题,验证了该滤波器组的正确性和可行性。该方法通过对信号信道化处理,减小了滤波处理的运算量,提高了数据的信噪比,便于后续的目标检测。该滤波器组算法简单、易实现、运算量小,在水声应答器信号处理中有一定的工程借鉴价值。     

水下小孔径阵列远程目标检测方法研究

匹配滤波器频域自适应线谱增强方法是一种基于递归算法的非线性滤波技术,它大大提高了匹配滤波器的检测性能。针对当前该技术使用窄带信号作为发射信号存在可利用的带宽有限,不能充分发挥自适应线谱增强器性能的问题,文章提出将该技术与宽带信号相结合来检测远程目标。仿真显示,该方法在低信噪比条件下获得了较高的信噪比增益和检测概率。海试数据处理结果表明,该技术的处理增益较传统方法高6.24 dB。该方法的高处理增益适合应用在水下无人平台上,弥补了小孔径阵列空间增益不足的缺点,可以实现远程目标的检测。     

面向跨水空介质通信的雷达水表面声波提取

由于水空介质的非连续性,空中电磁波和水下声波都无法跨越该介质边界,所以无中继器跨水空介质通信一直是研究中的难点。水下声波会引起水空边界的微小振动即水表面声波(Water Surface Acoustic Wave,WSAW),而毫米波雷达能够实现对微动信号的高精度探测,因此文章提出了基于级联成像调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达提取WSAW信号的方法。首先研究了WSAW的基本特征及FMCW雷达微动信号的提取原理;其次采用线性调频的水下声信号并结合匹配滤波技术来提高输出信噪比,针对大幅度自然扰动,提出了一种多角度积累结合阈值相位补偿的信号增强算法;最后在不同波高的扰动下进行实验,结果表明在1.5 cm的自然波动干扰下仍能提取WSAW信号,成像FMCW雷达偏过一定角度也能有效地进行通信,验证了文中所提方法的有效性。