脉冲噪声下基于NAT函数的LFM信号多径时延估计

针对脉冲噪声环境下无法准确估计线性调频(LFM)信号多径时延的问题,分析非线性幅值变换法抑制脉冲噪声的原 理,设计了一种新的非线性幅值变换函数 P-NAT(piecewise-NAT)函数,证明了任意随机变量经该函数变换后存在有限二阶矩, 提出了基于 P-NAT 函数的 LFM 信号多径时延估计方法。 分别对发射信号和 P-NAT 函数变换后的含噪多径接收信号进行最佳 阶次 FRFT,根据 FRFT 域的峰值位置偏移量和时延的关系,实现 LFM 信号的多径时延估计。 仿真结果表明,该方法在广义信噪 比为 0 dB、噪声特征指数大于 0. 2 的情况下,时延估计归一化均方根误差小于 10 -4 ,适用于低信噪比和强脉冲噪声环境下的 LFM 信号多径时延估计。     

基于分数阶傅里叶变换的直流电弧特征分析

针对单纯从时域或频域方面检测电弧故障的缺陷,提出了采用分数阶傅里叶变换分析电弧的时频特征。通过试验模拟不同负载时直流串行与并行电弧故障,发现改变变换阶次使得电弧分数阶傅里叶域的特征比频域特征更加明显,有利于提取电弧特征。同时比较了负载性质及电弧类型对电弧分数阶傅里叶域特征的影响,及在线检测电弧故障时分数阶傅里叶变换和快速傅里叶变换算法复杂度与实时性。     

脉冲噪声下基于Sigmoid的LFM信号参数估计

由于脉冲噪声具有的短时大幅值特性,使得基于高斯假设的信号参数估计方法无法在脉冲噪声环境下有效估计参数。针对此问题,利用α稳定分布模拟随机脉冲噪声,提出了一种基于Sigmoid-CFRFT的LFM信号参数估计方法。首先,建立了一种自适应Sigmoid函数,证明了信号经过此非线性变换后,信号的2阶矩由无界变为有界,且信号的相位信息保持不变。其次,将变换后的信号进行离散时间CFRFT,建立了数学优化模型,并使用水循环算法搜索最优值点。最后,利用了非标准SαS分布噪声的修正方法,分析了标准和非标准分布下参数估计的性能。仿真结果说明,所提方法不仅可以有效抑制脉冲噪声对LFM信号分数谱特征的影响,而且能够实现低信噪比信号参数的高精度估计。相比于现有的基于非线性变换的参数估计方法,本文方法具有更好的精度,稳定性和噪声鲁棒性。     

新型电力系统下电能质量信号的分数域降噪方法研究

“双碳”背景下,大量分布式电源接入电网引发电能质量扰动,给电网的稳定运行带来挑战。由于非线性、高速负载的大量集成,新型电力系统中的电能质量扰动呈现出非平稳特性,给降噪处理带来了新困难。针对这一问题,通过分析不同类型电能质量扰动在分数域的能量分布特性,提出了一种改进的基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的降噪算法。同时,文章对分数阶最佳变换角度的估计方法进行了讨论,基于信号的分数阶频谱四阶原点矩,利用一维峰值搜索确定最佳变换角度可有效降低计算复杂度。实验结果表明,改进算法对平稳暂态扰动和非平稳暂态扰动均能有效实现降噪并保留暂态扰动的定位信息。     

冲击噪声背景下相干信号DOA估计

针对冲击噪声背景下相干信号源的波达方向估计问题,提出了一种基于分数低阶矩的修正MUSIC算法。首先根据阵列接收数据,计算出分数低阶矩矩阵,从而抑制冲击噪声对阵列接收数据的影响;然后采用修正MUSIC算法基本原理,通过对矩阵的共轭重排,解决因相干信号的存在而导致的阵列协方差矩阵秩的亏损问题,并提高了算法的估计性能。通过对所提方法进行仿真实验验证以及相关理论性分析得知：所提算法能够有效抑制冲击噪声的影响,同时可对相干信号进行解相干处理,并且与分数低阶奇异值分解算法及数据预处理后进行重构的自适应方法相比具有更高的估计精度和估计成功概率。     

基于FrFT和三次样条插值的瞬时频率估计方法

瞬时频率估计作为非平稳信号分析的主要内容,具有重要的研究意义。针对基于微元法和分数阶傅里叶变换的瞬时频率估计方法在实时性、抗噪性等方面的不足,改用黄金法快速搜索最佳分数阶比以增强其实时性,引入三次样条函数对分段信号中间点频率进行插值以提高其抗噪性。仿真结果表明,本文方法时耗约为现有方法的1/3,在不同信噪比下,本文方法的RMSE和MAE都约为现有方法的1/2,是一种有效的瞬时频率估计方法。     

一种基于微元法和分数阶傅里叶变换的VCO非线性度检测方法

非线性度校正技术是实现高精度压控振荡器(VCO)以及高分辨率线性调频连续波雷达的关键技术之一.其中,非线性度的检测精度直接决定了非线性度校正精度.提出了一种基于微元法和分数阶傅里叶变换的VCO非线性度检测新方法.该方法结合一维搜索和离散时间傅里叶变换,检测信号频率及频率变化率,并利用起点预测算法提高其运算速度.仿真结果表明,与基于Wigner-Ville分布的方法相比,该方法能更有效地检测VCO的非线性度.     

广义S变换多分量LFM信号检测及参数估计

针对多分量线性调频信号(LFM)信号在低信噪比状况下信号检测出现漏检、参数估计精度不高等问题,提出在广义S变换(GST)基础上,进行奇异值分解(SVD)滤波的方法。在S变换基础上,导出了广义S变换及逆变换公式,对离散后得到的广义S变换矩阵进行奇异值求解,通过选取合适的奇异值个数,实现多分量信号时频滤波。仿真结果表明,该方法在低信噪比状况下能有效滤除噪声,避免因噪声或者各分量信号强弱相差较大而出现漏检现象,同时信号参数估计精度也得到了提高。     

基于FRFT-TFDR的语音通信双绞线故障检测研究

语音通信双绞线故障点定位对断路、短路故障检测,以及防止机密信息窃听等具有重要意义。在基于时域反射法(TDR)和扩频时域反射法(SSTDR)的语音通信双绞线故障检测与定位中,由于双绞线的低频传输特性,反射信号衰减严重,无法实现远距离故障点定位。针对这一问题,提出了基于分数阶傅里叶变换的时频域反射法(FRFT-TFDR)。首先使用线性调频信号(LFM)作为检测信号,接着对接收信号加窗以提高信号的分辨力,然后进行分数阶傅里叶变换将接收信号变换到分数域,最后通过分析入射信号和反射信号谱峰值在u域内的位置差,并将其转换到时域内,从而定位故障位置。经实验验证,该方法可有效定位出不同断路故障点,实测时在1 557 m处的定位误差小于7%,满足语音通信双绞线远程故障检测需求。     

Coherent l1‐SVD method for DOA estimation of wideband signals

The l₁‐SVD is an efficient method for spatial sparsity based direction of arrival (DOA) estimation of narrowband signals. We propose a coherent strategy for extension of the l₁‐SVD method to wideband signals. In this method, focusing matrices are used for transferring different frequency bins data to the reference bin, and then the transformed data are combined. Finally the l₁‐SVD is applied for the combined data. The proposed method outperforms the non‐coherent strategy with a lower computational burden. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Unitary coherent strategy for spatial sparsity‐based DOA estimation of wideband signals

The coherent l₁‐singular value decomposition (l₁‐SVD) uses a non‐unitary coherent strategy for transferring different frequency bin data to a reference bin, which decreases the signal‐to‐error ratio (SER) in transferring, thereby leading to a decrease in accuracy in the direction of arrival (DOA) estimation. To cope with this problem, in this paper we propose a unitary coherent strategy that uses unitary focusing matrices for transferring data. Simulation results show that the proposed method outperforms the coherent l₁‐SVD method in accurate DOA estimation. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

2D‐DOA estimation performance using split vertical linear and circular arrays

This paper presents a new approach to reduce the computational complexity in two‐dimensional (2D) matrix pencil (MP) method for direction of arrival (DOA) estimation of plane wave signals using a combination of vertical uniform linear array (VULA) and uniform circular array (UCA). By applying phase mode excitation based beamforming to the UCA, we can apply the matrix pencil (MP) method to the beamspace data using only a single snapshot. The technique is based on the split array, which is composed of two perpendicular arrays. The vertical uniform linear array used to determine the elevation DOA components is located perpendicularly at the center of the uniform circular array in the horizontal plane used to calculate the azimuth angles. Unlike common planar and circular arrays, this antenna array with its particular geometry requires no pair‐matching between the azimuth and the elevation angle estimation and can also remove the drawbacks of estimation failure problems. Using this particular geometry for the 2D MP method leads to an efficient computational methodology for real‐time implementation on a digital signal processor. The obtained simulation results of the MP method applied to both uncorrelated and correlated narrow‐band sources in the presence of white noise show good performance estimation. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于稀疏表示的宽带DOA估计

提出一种基于空频域稀疏表示的宽带DOA估计方法。首先,用空间频率代替频率和方位角的二维组合构建过完备字典,字典的长度仅相当于窄带信号DOA估计的字典长度,却能实现宽带DOA估计。然后,对频域协方差矩阵进行特征分解,利用主特征向量建立稀疏模型进行DOA估计,提高了算法在低信噪比下的性能。理论分析和实验,证明了该方法可以对宽带范围内的多个窄带和宽带信号进行高精度的DOA估计,同时不需要进行任何处理即可直接应用于相干信号。     

Estimation method of DOA for DS-UWB signal

Direction of arrival (DOA) estimation is one of the key technologies in smart antennas in the direct sequence ultra wideband (DS-UWB) system. Traditional DOA estimation methods based on narrow-band signals are not suitable for such system. Therefore, a fourth-order cumulant-based estimation method ofDOA for DS-UWB signal is proposed. This method is set on the frequency domain model of DS-UWB array signal. Simulation results show that the algorithm is effective and can guarantee adequate estimation accuracy. __________ Translated from Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2007, 36(2): 190–192 [译自: 电子科技大学学报]     

信号参数变化时系统频率准确测量方法

提出一种基于快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transfom)准确测量系统频率的算法,并考虑了被测量系统频率的电压信号有效值的波动对系统频率测量准确度的影响。电压在其额定值附近变化对系统频率测量准确度影响较小,而偏离额定值越大对系统频率测量准确度影响较大。只要被测系统频率的电压有效值在170～260V范围内变化,所提出的算法可以使系统频率测量的准确度高于0．1％。给出的实例计算及仿真结果证明了这种算法的实用性、准确性和快速性。     

Performance analysis of velocity–pressure smoothing for direction‐of‐arrival estimation of coherent signals

In this paper, we consider the problem of direction‐of‐arrival (DOA) estimation of coherent signals by using a number of identically oriented acoustic vector‐sensors, wherein source decorrelation can be achieved by velocity–pressure smoothing. We examine the effect of velocity–pressure smoothing on the performance of MUSIC‐type methods in terms of the overall root mean‐square errors (RMSE) of DOA estimates. The closed‐form expression for the overall RMSE is derived and analyzed. We also compare velocity–pressure smoothing with the conventional spatial smoothing technique. Simulation results are given to confirm the analyses. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于遗传算法的波达方向估计的圆阵优化

在保证估计精度的前提下,提出利用遗传算法优化双圈圆阵,减少波达方向估计的阵元数以及计算阵元位置。在单源和多源人射条件下,为了探测阵的主瓣宽度或最大旁瓣水平尽可能小,对双圈圆阵进行了稀疏优化。仿真结果标明：优化阵的主瓣宽度比原始阵小1°左右,最大旁瓣水平降低近3dB,而且优化后的阵列在不同频率和低信噪比情况下仍具有较好的DOA估计性能。