六角形阵快速傅立叶变换波束形成算法

在六角形阵阵元数较多时,传统的频域相移求和波束形成方法要求的运算量很大.为此提出一种采用六角形快速傅立叶变换HFFT(Hexagonal Fast Fourier Transform)的波束形成算法.使用六角形傅立叶变换HDFT(Hexagonal Discrete Fourier Transform)完成六角形阵的波束形成,由于HDFT存在快速算法HFFT,因此能够显著降低波束形成的运算量.首先在各个通道上做FFT,将信号变换到频域,然后转角重排,再对各个阵元上相同的频点做HFFT,得到频域常规波束形成输出.理论分析表明,对于窄带信号的六角形阵波束形成,所提出的算法所需的计算量比传统的相移求和方法降低了95%以上.仿真和试验结果表明,提出的算法在不影响阵列处理性能的同时,显著降低了波束形成所需的计算量,易于工程实现.     

基于均匀圆阵的LFM信号DOA估计

针对为解决对雷达和通信中的线性调频信号源(LFM)定位的难题,为提高定位精度,提出了一种基于均匀圆阵的测向定位方法.方法通过分数傅立叶变换(FRFT)对LFM信号的能量聚焦特性,构造出一种新的FRFT域阵列数据模型;采用UCA-RB-MUSIC算法测向,通过模式激励法把阵元空间转换到实波束空间,对谱函数进行二维搜索,得到辐射源的方位角和俯仰角.通过理论推导和仿真验证,证明方法具有测向精度高、运算量小、360°全方位测向的优点.     

矢量场数据演示的快速Clifford傅立叶变换

对于结构化的矢量场数据,一般是先由均匀网格取样后,再由Clifford卷积来分析.通过证明快速Clifford傅立叶变换的可行性和有效性,介绍了应用快速Clifford傅立叶变换对矢量场数据进行分析的新方法.快速Clifford傅立叶变换把Clifford卷积由空间域转化到频域运算,加速了卷积运算,并且可以很容易、准确地模拟矢量场图像,对图像处理的特征提取和纹理分割也将起着重要的作用.     

基于遗传算法的宽带目标波束空间DOA估计

提出一种基于遗传算法的宽带目标到达方位(DOA)估计新方法,该方法首先通过傅立叶变换方法设计频域恒定束宽转换矩阵,并使用该矩阵将阵元空间的数据转换到波束空间,同时,利用宽带波束空间遗传算法进行DOA估计。计算机仿真表明:在低信噪比条件下该算法相比于CSS类子空间算法、CSS类最大似然算法和阵元空间遗传算法有更高的分辨概率,更小的均方误差。     

复杂电磁网络环境下的抗干扰技术研究与仿真

在完成复杂网络环境下抗干扰的过程中,各种干扰信号构成的混合信号极为复杂,当前的有关信息最大化的复杂电磁网络环境下抗干扰方法,仅能将复杂信号分离成超高斯分布或亚高斯函数分布信号,无法进一步细化,不能实现复杂网络环境下的抗干扰,提出一种关于波束赋形技术的复杂电磁网络环境下的抗干扰方法,从时域与频域两个角度分析复杂电磁网络环境信号;依据波束形成对空间传感器的采样加权进行求和操作,提高某一特定方向传播波信号,避免其它方向的干扰.对来波方向和阵列法线方向的夹角进行定义,形成波束后的输出信号,给出阵列的方向矩阵以及方向向量,利用Bulter变换矩阵完成阵元域到波束域之间的转换.仿真结果表明,所提方法具有很高的抗干扰能力.     

矢量水听器阵波束域MUSIC算法研究

矢量水听器可同时拾取声压和振速信息,成阵后水听器间的相移信息量增大。基于矢量水听器阵的波束形成性能明显由于同条件下的声压水听器阵,但其空间分辨力依然受阵列物理空间的限制。已经有人研究了矢量水听器阵的高分辨谱估计方法（MUSIC算法）,但属于对阵元域信号进行的直接处理,运算量较大。提出一种基于矢量水听器阵的波束域MUSIC算法（BMUSIC）。该算法首先将矢量水听器阵元的空间数据转换到波束空间,然后对转换后的数据再运用MUSIC算法。不但实现了降维处理,减小了运算量,而且可进一步抑制扫描扇面外的噪声。对BMUSIC算法进行了仿真并与常规MUSIC算法进行了比较。结果表明,该方法可得到与阵元域MUSIC算法相当的方位分辨力。     

一种基于傅利叶域的音频水印嵌入算法

提出了一种基于傅立叶域的音频水印嵌入算法。该算法充分利用人耳听觉系统特性,把水印信号嵌入到音频信号快速傅立叶变换后的相位系数上。实验证明,该算法易于实现,具有较好的不可觉察性及鲁棒性,是一种实用的音频水印算法。     

相位激励赋形多波束形成算法分析及仿真实现

数字波束形成是天线技术与数字信号处理技术结合的产物,是智能天线实现空分多址的关键技术.采用相位激励赋形多波束形成技术,给出了智能天线数字多波束形成的优化算法,利用该算法对均匀圆环阵天线各单元权值进行计算,仿真实现了均匀圆环阵天线多波束方向图,在不同方向上同时得到了多个波束.该算法计算复杂度低,空间隔离度好.阵元呈圆环状分布,具有全向搜索特性,克服了直线阵搜索的缺点.该方法还可用于任意单元构成的不均匀阵列天线,以及波束展宽和扇形波束的形成.     

卫星移动通信信号处理同步技术研究

卫星移动通信信号处理同步技术很大程度上决定了通信的质量。针对卫星移动通信系统中突发信号符号长度短、独特码少的特点,对传统的基于最大似然准则线性相位内插相位估计算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法进行了研究,进行了线性相位内插算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法机理分析;根据噪声平均化原则,提出了一种低导频段数据情况下改进的线性相位内插算法;利用数据段信息和导频段信息整体做频偏估计的方法,提高了导频段个数较少情况下的频偏估计精度;仿真与试验结果表明：改进的线性相位内插算法比传统算法相位同步性能更高,利用整帧数据做频偏估计精度更高,并满足卫星移动通信终端信号处理的要求。     

盲源分离与波束形成融合抑制方向性强干扰研究

针对强干扰严重影响线列阵声纳弱目标检测的问题,融合盲源分离（Blind source separation,BSS）与波束形成提出了一种抑制方向性强干扰的方法.首先在干扰方位形成波束得到干扰信号估计,然后对阵列接收信号的每个子带采用盲源分离方法得到分离信号和解混矩阵估计,并通过对分离信号和干扰信号进行子带谱相关抑制干扰,再将抑制干扰后的分离信号重构回阵元域信号,最后采用波束形成方法完成目标方位估计.利用模拟器数据和海试数据对方法进行了验证,结果表明,该方法能有效地抑制方向性强干扰,明显提高了弱目标信号的空间谱能量,增强了声纳检测弱目标的能力.     

频域宽带阵列波束形成技术优化设计

为提高宽带相控阵系统的波束合成性能,该文针对宽带相控阵系统中的延时补偿问题,采用频域宽带阵列波束形成的方法,分析了宽带相控阵中应用交叠FFT进行时延补偿的原理和误差造成的原因;基于一个接收信号带宽为600MHz的64阵元的宽带相控阵系统,研究了子阵规模、FFT点数、交叠率、位宽、采样率等交叠FFT参数对延时精度、信号保真度和波束性能的影响,在满足工程应用的要求的同时对频域宽带阵列波束合成技术进行了优化;经研究确定子阵规模不超过9个天线阵元、FFT点数不小于512、交叠率不小于1/16、位宽不小于采用12bit时可以达到指标的要求,为交叠FFT方法应用在实际工程中提供了依据与参考,并使其工程实现复杂度降低。     

基于数据重构的宽带相干源MVDR算法

研究了基于数据重构的宽带相干源最小方差无畸变响应（MVDR）算法, 以采样定理为基础, 将同一时刻不同阵元的输出看做是连续线列阵的采样, 将时域的数据重构方法引入空间的阵元域数据, 从而实现宽带相干源的方位估计, 并提出了一种聚焦误差求取方法, 用于分析宽带相干源MVDR算法的性能。计算机仿真了FFT插值法和数据重构法的方位估计结果, 表明对于宽带MVDR算法, 数据重构方法比起FFT插值法具有更好的分辨概率和更低的均方根误差。     

基于边界链码幅度谱的图像型火灾探测算法

在传统的图像型火灾探测中,对火焰颜色、边界等空间域特征进行识别的频率域方法研究较少。为此,提出一种基于边界链码有序数组幅度谱分析的图像型火灾探测算法。该算法将图像中目标轮廓的边界链码变换为有序数组,并对有序数组进行频域变换,获得其幅度谱分布。分析信号的频率域,得到图像空域特征与频域频谱分布之间的联系。将边界链码幅度谱分析理论应用于图像型火灾探测,并通过仿真实验验证了该算法的有效性。     

可扩展的旋转因子表及FFT算法

该文提出了一个用于快速Fourier变换计算的反写码序的旋转因了表，这种旋转因子表具有可扩展性：本质上，这种旋转因子表的分量与变换的点数无关，当点数改变时，这种旋转因子表无须重新计算或者容易扩展；根据这种旋转因子表，该文设计了一个结构规整的基本基4计算2^n点FFT的算法及软件程序，该程序与FFTW软件包进行了对比实验，文中还以蛋白质序列相似性计算为例，对作者的算法与FFTW软件包中的相庆算法进行了对比实验，结果表明，采用该文的算法可节省计算时间约31．7％。     

一个超高速FFT阵列式计算结构设计方案

本文分析了ＣＯＲＤＩＣ算法和ＦＦＴ算法的在内在联系，设计了基于ＣＯＲＤＩＣ算法的四个蝶形运算器芯片，并在此基础上构成了ＦＦＴ阵列式计算结构，Ｎ＝２＾ｍ点的ＦＦＴ计算速度可达到微秒级，有很好的性能人格比，在超高速实时信号处理中有广阔的应用前景。     

基于FPGA的成像声纳FFT波束形成器设计

针对成像声纳波束形成器的特点,设计了一种基于FPGA的FF波束形成器.整个系统采用Altera公司的DSP Builder构建,FFT波束形成器采用基2-512点DIT-FF算法,并使用流水线技术、乒乓操作.在Altera StratixII FPGA EP2S90F78414硬件平台上测试,30 MHz系统时钟,在1...     

基于CUDA架构的FFT并行计算研究

FFT（快速傅里叶变换）是基于提高DFT（离散傅里叶变换）计算的高效算法,它在众多科学和工程领域都得到了广泛的应用。自FFT算法出现以后,从早期的以降低复杂度到近年以来的大规模并行FFT计算,各种优化算法得到广泛的研究。在并行运算领域中,随着可编程的、并行化GPU的不断推广,特别是通用并行统一计算架构CUDA的出现,极大增强了GPU的计算能力,在编程和优化等方面都有显著地提升。鉴于此,本文在分析FFT算法实现的基础上,研究了一种适合GPU运算的FFT并行计算方法,并通过CUDA架构实现了FFT算法在GPU上的运算。该方法的引入在理论不计算数据传输的情况下,使一维FFT运算时间的复杂度由O（N logN2）可以降到O（N/rlogN2）。通过验证,本文提出的CUDA的并行FFT方法得到较好的加速效果,在精度计算上也符合实际的要求,从而证明了该方法的正确性和有效性。     

一种新的DOA估计的高分辨率算法

波达方向估计（DOA）在阵列信号处理中非常重要,而传统算法如多重信号分类算法（MUSIC）需要对阵列接收数据的协方差矩阵进行特征分解,并在全空域进行谱峰搜索,运算量巨大,尤其是二维DOA估计算法还存在稳健性较差的问题。提出了一种基于最小互熵谱分析的DOA算法,该算法只需要一次较少阵元的阵列采样（快拍）数据即可得到具有高分辨率的谱分析结果。进一步采用倒谱法,通过逆FFT变换提高了最小交叉熵谱分析算法的收敛速度。数值仿真结果表明,该算法较常规空间谱估计方法有更高的分辨力和更小的运算量,能够对阵列信号进行实时处理。算法不依赖于预先估计的信源数目,具有较好的宽容性,较高的分辨力以及极低的旁瓣电平。     

星载海洋雷达高度计中基于FPGA的FFT运算模块的实现及性能分析

FFT运算是星载海洋雷达高度计实时跟踪处理的重要步骤，现代高分辨率雷达高度计要求处理速度更高，这时如果采用软件来进行FFT运算会导致处理时间过长。考虑到上星的需要，提出了一种采用FPGA技术来硬件实现高度计的FFT运算方法，理论和实验结果证明，采用此技术完全能满足高度计有关精度和处理速度的要求，解决了高分辨率星载雷达高度计控制中的一项关键的技术问题。