基于软件无线电的ILS通信导航信号分析

仪表着陆系统(ILS)是现代飞机无线电导航系统的重要组成部分。通过分析仪表着陆系统信号组成及特性,介绍了两种基于软件无线电原理的ILS通信导航信号分析方法,即基于时域的ILS信号分析方法和基于频域的ILS信号分析方法。笔者设计了一种加Hanning窗能量重心校正方法,算法简单,计算速度快,信号参数分析精度完全能够满足当前ILS导航设备测试需求。     

基于自适应TIADC的频谱模块设计

通过对时间交替采样(Time-interleaved ADC,TIADC)理论和下变频快速傅里叶(Fast Fourier Transform,FFT)的研究,提出一种复用FFT结构的自适应TIADC频谱分析设计方案。该方案首先通过四通道ADC进行时间交替高速采样,并采用频域互谱法估计时延误差,利用Farrow滤波器进行自适应校正;然后对采样数据作下变频处理,并复用FFT模块,实现高速采样的频谱分析;最后通过FPGA实验验证,证明自适应TIADC的频谱模块设计不仅能准确反映采集信号频谱信息,而且硬件资源开销相对减小。     

SAW温度传感器信号FPGA自适应滤波处理

针对目前声表面波(SAW)温度传感器测温精度受噪声干扰影响很大,设计了基于Artix7系列的XC7A35T硬件处理传感器回波信号测试系统。为获得优质回波信号数据以提高测温精度,基于自适应滤波原理,以FPGA为核心把LMS自适应算法集成到硬件电路中,将无线测试系统接收端电路的信号进行自适应滤波处理,对滤波后的信号进行FFT频谱分析,并通过软件抓取测试结果。经验证该系统可以有效抑制干扰信号,对精准测温起到重要作用。     

一种小型化仪表着陆系统信号模拟器研制

针对传统的仪表着陆系统(ILS)信号模拟器智能化程度低、可靠性不高、携带不方便的缺点,设计了一种体积小、功耗低、精度高的仪表着陆信号模拟器.采用数字信号处理技术由FPGA完成多种音频调制信号的合成,利用具有幅度调谐功能的DDS合成载波信号,使用组合衰减技术实现输出电平在大范围内连续可调,满足了仪表着陆系统信号格式及输出需求.信号模拟器实现了航向、下滑与指点信标的信号模拟.整机性能经测试符合技术指标要求,现已经小批量推广应用,市场前景很好.     

LMS算法抑制直扩系统中窄带干扰的研究

直接序列扩频通信由于具有一定的抗干扰能力而被广泛应用,在实际通信中,当系统遭到大功率窄带干扰时,直扩系统的性能会严重恶化.针对直扩系统的抗干扰技术进行了研究,为了对窄带干扰进行抑制,提出了使用LMS自适应算法滤波器来抑制窄带干扰,来保证系统在不增加信号带宽的情况下,使直扩系统正常通信,并通过搭建仿真模型对系统进行仿真.仿真结果表明,LMS算法滤波器能有效抑制窄带干扰,证明可应用于直扩系统,能使系统的性能得到提高.     

一种改进的导航信号窄带干扰抑制方法

针对导航信号中的窄带干扰问题,提出一种基于频域处理的最小均方(LMS)窄带干扰抑制方法。该方法在传统的LMS滤波器结构中引入权值泄漏因子a,以减少导航信号中有用信号在滤波过程中的损失。通过采用权值系数稳定度d的判断处理去除导航信号中的变频窄带干扰。仿真结果表明,该方法对固频和变频的窄带干扰都有较好的抑制效果,可提高导航接收机的抗干扰性能。     

数字化仪表着陆系统发射通道校准算法

在对仪表着陆系统（ILS）的数字化改造中,针对仪表着陆系统采用振幅式测角体制,对发射信号的幅度失真敏感的问题,提出了一种数字化仪表着陆系统发射通道校准算法。首先,建立了仪表着陆系统发射端的数学模型,仿真研究了发射通道非线性对仪表着陆系统测角性能的影响;其次,提出了一种在数字化仪表着陆系统发射机中引入反馈回路的发射机结构;最后,通过在基带利用最小均方（LMS）算法求解发射通道的逆模型,并利用该逆模型补偿发射通道的非线性失真,实现了发射通道的校准。仿真结果表明,该算法可以在噪声条件下快速估计出发射通道的逆模型,具有良好的校准性能。     

ILS对进近着陆支持情况的三维可视化仿真

在民航飞行着陆优化控制问题的研究中,着陆阶段作为飞行器运行的最后环节,对飞行安全至关重要.由于气候条件、导航信号受到电磁干扰影响,使飞行员难以准确着陆.为此,对进近着陆系统采用仪表着陆系统(Instrument Landing System,ILS)的航向天线特性,结合全球地理信息系统,采用ILS对飞行器终端区进近着陆支持的三维可视化方法.可依据ILS天线的辐射特性和电磁仿真软件,对ILS天线进行建模.根据航向天线的CSB和SBO信号在跑道中心线延长线方向最强特性得到航向面,与下滑面相交得到下滑道,并进行仿真.仿真结果证明了仿真ILS对飞行器的终端区进近着陆优化控制的准确性,表明改进方法的结果符合飞行器终端区进近着陆的要求,可以为民航机场在布设ILS台站和飞行校验时提供可靠的三维空间参考.     

基于经验小波变换的BCG信号提取方法研究

为解决非接触式睡眠监测系统中呼吸和心跳信号的有效分离和准确提取问题,采用经验小波变换手段,根据信号频谱特征利用尺度空间变换实现频域的自适应划分,然后依据频谱划分的边界构造正交小波滤波器组,实现了从所获取的混合压力信号中有效提取出心冲击和呼吸信号等单模态分量。初步实验结果表明,与常规滤波方法相比,该方法具有较高的自适应性...     

基于BP神经网络改进UKF的组合导航算法

针对在进近着陆的过程中,仪表着陆系统(ILS)易受到外界环境及空域的干扰,导致导航精度降低的问题,提出一种利用惯性导航系统(INS)与GBAS着陆系统(GLS)进行改进的组合导航算法,将组合导航系统输出位置信息之间的差值作为BP神经网络改进的无迹卡尔曼滤波器(UKF)的量测值,通过最优加权的方法得到系统的全局最优估计值。相比于传统的联邦滤波算法,该算法能有效降低测量噪声,减小飞机进近着陆时的误差,提高导航精度。     

窄带干扰环境下直扩信号伪码周期估计

研究扩频通信技术中信号优化问题,信道的干扰影响直接序列扩频信号(DSSS)传输的正确性,给直扩信号参数检测与估计带来了困难,需要一种有效的算法来增强抗干扰能力。为了解决上述问题,利用变化域的FFT重叠变换干扰抑制提供一种最有效的方法,可通过对DSSS信号加窗处理和重叠变换,使信号频谱泄露大为降低,而且使信号的损失也大为减小,使误码率可以降到很低。另外提出一种FFT重叠变换干扰抑制算法和信号功率谱二次处理的联合估计窄带干扰环境下DSSS信号的伪码(PN)周期并进行仿真。仿真结果表明,算法在较低的输入信噪比和低信干比条件下能准确地估计DSSS信号PN码周期,证明了FFT重叠变换干扰抑制算法的有效性。     

窄带阻抗匹配下信号传输的偏差控制仿真

窄带信号传输偏差控制是提高信号传输速率和满足大众需求的关键技术,针对当前相关研究成果存在实现后系统运行稳定性控制效果有待优化的问题,提出基于判决反馈的窄带阻抗匹配下信号传输的偏差控制方法。通过窄带信号抽样定理,利用降低采样频率实现窄带阻抗匹配下信号采集,根据采集到的信号,考虑到偏差通常在各种干扰下产生,设计并构建双环判决反馈下自适应滤波器,在偏差控制中,设定系统含有直扩部分,抑制信号传输中的干扰,并以减少信号失真为目的,引入判决反馈电路,判决反馈系统根据传输信号码片获取干扰信号估算值,并将所得估算值当作参照输入至自适应滤波器中,利用参照信号和原始信号的直扩部分相关性减小,使判决反馈可以更好地对窄带阻抗匹配下信号传输干扰进行抑制,并减少信号失真情况,从而实现信号传输偏差控制。实验结果表明,所提方法可以很好地抑制各种干扰,实现了信号传输偏差的高效控制。     

基于并行技术和流水线的LMS自适应滤波算法

针对现有自适应滤波算法中数据处理效率低的问 题,提出了基于并行技术和流水线的最小均方误差（Least mean square,LMS）自适应滤波算法。该算法构建基 于并行技术的多输入多输出滤波器结构,成倍提高系统滤波处理速度;设计基于流水线的LMS 自适应滤波权系数求解方法,有效改善了权系数计算效率。最后利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)对该算法进行了验 证,结果表明,对于四级并行流水线四阶LMS自适应滤波器,其数据处理速率提高了约8倍,在相同的数据处理速率下,其功耗可降低约84%,从而提高了LMS自适应滤波处理速率,降低了系统功耗,实现了高速、超高速数据流的实时自适应滤波 处理。     

Frequency-response-shaped LMS adaptive filter

A new LMS algorithm is introduced for improved performance when a sinusoidal input signal is corrupted by correlated noise. The algorithm is based on shaping the frequency response of the transversal filter. This shaping is performed on-line by the inclusion of an additional term similar to the leakage factor in the adaptation equation of leaky LMS. This new term, which involves the multiplication of the filter coefficient vector by a matrix, is calculated in an efficient manner using the FFT. The proposed adaptive filter is shown analytically to converge in the mean and mean-square sense. The filter is also analyzed in the steady state in order to show the frequency-response-shaping capability. Simulation results illustrate that the performance of the frequency-response-shaped LMS (FRS-LMS) algorithm is very effective even for highly correlated noise.     

基于DSPBuilder的LMS自适应滤波器设计

介绍了LMS、NLMS自适应滤波器的工作原理,以及现场可编程门阵列(FPGA)在信号处理计算中的重要作用.详细介绍了使用Ahera公司基于Simulink的DSP算法开发工具DSPBuilder设计自适应滤波器的流程与方法.给出了滤波器的设计图和时序仿真结果,设计可以在FPGA中实现.     

采用LMS算法的频域均衡技术研究

LMS(最小均方)算法是一种经典自适应算法,最初应用于时域均衡.本文采用LMS算法,根据信道的特性来更新频域均衡器的均衡系数,实验结果表明该算法可明显改善频域均衡系统的性能.     

基于最小均方预测的图像单像素精度边缘检测算法

基于预测的思想,引入数字信号处理中常用的最小均方（LMS）横向滤波器对图像进行边缘检测。由于图像的缓变区域可等效为一个平稳随机过程,使得LMS算法能够适用。在通过LMS预测检测出图像边缘的基础上,本文还对该算法在边缘处的行为进行了附加条件的判断,使得LMS算法在经过边缘的地方重新收敛后才进行边缘检测,这样可以获得单像素精度边缘。     

基于快速傅里叶变换的正弦信号频率高精度估计算法

为了进一步提高加性高斯白噪声背景中正弦信号的频率估计精度,提出了一种新的基于插值快速傅里叶变换(FFT)的正弦信号频率估计算法.首先,对N点正弦采样序列进行等长度时域补零延长,再进行 2N 点FFT; 然后, 搜索幅度最大离散谱线位置得到频率粗估计值; 最后, 采用幅度最大谱线以及原信号的离散时间傅里叶变换(DTFT)在幅度最大谱线左右两侧的两点抽样值进行精估计.仿真结果表明,当信号实际频率位于FFT两条离散谱线之间任意位置时,所提算法的频率估计均方根误差均接近克拉美罗下限,具有较好的一致性,估计精度高于Candan算法、Fang算法、三谱线合理结合(RCTSL)算法和Aboutanios算法, 且信噪比阈值较低,估计性能优于现有频率估计算法.     

一种目标速度精确测量的新方法

提出了一种CW雷达目标速度测量的新方法,该方法运用离散多项相位变换法先获得目标加速度,然后利用该值对雷达回波进行加速度补偿并基于FFT和插值FFT获得速度值。又考虑到经过雷达信号处理机后得到的速度值存在波动和野值,运用自适应卡尔曼滤波进行处理,剔除野值。相比于传统的测速方法,该方法提高了测量精度,同时也较好地消除了雷达系统噪声,提高了测速系统的稳定性。计算机仿真和外场实测数据处理结果表明了该方法的有效性。