MIMO雷达中基于时间反演的移动目标检测方案

在多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)雷达中,针对运动目标所产生的信号变化易受多径效应和杂波环境的影响,导致运动目标检测性能不理想的问题,提出了一种基于时间反演(Time Reversal,TR)的优化方案.首先,利用时间反演的空时聚焦性,减少多径效应对目标信号的影响,...     

基于空谱分解的时间反演时域成像

提出了基于空谱分解的时间反演时域成像新方法.通过天线阵列的一次测量,获取散射场数据、建立空谱多态响应矩阵.奇异值分解矩阵求取与具体目标相对应的左奇异矢量,与超宽带信号结合合成相干的时间反演后向传输信号,实现了目标的选择性聚焦.该方法能实现置于均匀媒质或随机媒质中的多个运动目标的聚焦成像,具有较好的实时性及较强的成像能力.     

基于压缩感知理论的随机噪声雷达目标检测算法研究

随机噪声雷达通常利用时域相关完成脉冲压缩从而进行目标检测。该文根据压缩感知理论提出一种适用于噪声雷达目标检测的新算法,它用低维投影测量和信号重建取代了传统的相关操作和压缩处理,将大量运算转移到后期处理。该算法以噪声雷达所检测的目标空间分布满足稀疏性为前提;利用发射信号形成卷积矩阵,然后通过随机抽取卷积矩阵的行构建测量矩阵;并采用迭代收缩阈值算法实现目标信号重建。该文对算法作了详细的理论推导,形成完整的实现框架。仿真实验验证了算法的有效性,并分析了对处理结果影响较大的因素。该算法能够有效地重建目标,具有良好的运算效率。与时域相关法相比,大幅度减小了目标检测误差,有效抑制了输出旁瓣,并保持了信号的相位特性。     

基于TR-RASK的多输入多输出UWB方案

本文提出了一种基于时间反演接收天线移位键控的多输入多输出超宽带（time reversal receive antenna shift keying multiple input multiple output ultra wide band,TR-RASK-UWB）方案,较好地解决了MIMO-UWB系统中多天线干扰和多径干扰的问题。首先,该方案利用RASK调制将发射天线阵列形成空间波束,同时使用TR技术聚焦发射信号到达目标接收天线;其次,通过最大接收功率检测算法理论推导了该方案在UWB多径信道下的误比特率（bit error rate,BER）表达式,并通过仿真得到验证;最后结果表明,在发射天线和接收天线相同的情况下,所提方案的性能相比于MIMO-UWB有较大提升。      

基于行列式随机循环的压缩感知测量矩阵研究

压缩感知理论,从信号的自身特性出发,通过变换作用域和线性投影实现对信号的采样和压缩。测量矩阵是该理论中获得最优测量,实现精确重构的关键。本文在介绍常用测量矩阵的基础上,重点研究了结构化测量矩阵。鉴于测量矩阵设计的最重要的原则是降低矩阵元素间的相干性,本文借鉴循环矩阵和广义轮换矩阵的优点,提出了采用均匀随机数对结构化测量矩阵进行随机循环的构造方法。仿真实验表明新矩阵在信号重建上具有更好的性能。     

多径传播条件下宽带线性调频信号波达方向估计方法

针对信号出现多径传播情况时现有宽带信号波达方向（direction of arrival, DOA）估计方法性能下降的问题,提出了一种多径传播条件下宽带线性调频（chirp）信号波达方向估计方法,该方法将导向有效投影（steered effective projection, STEP）技术与宽带线性调频信号的时频特性相结合,对具有不同时频特性的信号分量进行分离,逐个处理,并以时频分布矩阵代替传统的协方差矩阵,从而构造有效噪声子空间,实现时域角度估计。本方法无需进行信号聚焦操作,因此理论上不受聚焦误差的影响。仿真结果验证了所提方法的有效性。      

基于随机滤波的探地雷达成像方法

探地雷达是一种超宽带雷达系统,若按传统的奈奎斯特采样,雷达回波信号需要大量空间存储。压缩感知可以实现利用少量的测量值对稀疏信号进行重构,其中最为关键的是测量矩阵和重构算法的选择。本文将压缩感知应用于探地雷达成像,并利用随机滤波的思想选择测量矩阵,可以有效减少测量矩阵中非零值的个数。利用正交匹配追踪算法对信号进行重构,算法简单,降低了数据的存储量和运算复杂度,该算法同样可以对时间和空间上同时压缩的数据进行成像。最后,本文给出基于时间连续信号的GPR接收机一种CS实现方案。仿真结果表明,本文提出的成像方法可以以少量数据精确地对信号进行重构,并且运算量少。      

杂波背景下的时距联合检测前聚焦方法研究

传统相干雷达信号处理流程对跨距离单元走动的目标一般采用脉冲压缩与Radon傅里叶变换(RFT)先后级联的处理方法,但级联方法存在以下问题：一是对高速目标能量积累的过程中目标峰值位置偏移甚至主瓣展宽、增益下降、旁瓣增高;二是缺少有效杂波抑制,影响弱目标检测。为此,该文借鉴多维信号联合以及杂波抑制的思想,提出一种杂波背景条件下将脉冲压缩、RFT与自适应杂波抑制联合的时距联合检测前聚焦方法(APCRFT)。该方法首先将脉内时间(快时间)与脉间时间(慢时间)两个雷达信号处理维度相联合,引入与高速目标相对应的二维导向矢量,补偿脉内和脉间的多普勒频移;然后根据辅助数据估计脉冲压缩前的杂波协方差矩阵;最后根据杂波协方差矩阵和导向矢量确定最优滤波器权矢量。在距离-速度二维空间中,该方法能有效地抑制杂波,同时对目标能量进行最佳聚焦。仿真结果表明,该方法与先脉冲压缩后自适应Radon傅里叶变换(ARFT)的级联方法相比性能更优。     

二维非重构压缩感知自适应目标检测算法

针对重构算法影响压缩成像目标检测效率和结果的问题，提出一种二维非重构自适应阈值的红外弱小目标检测算法。基于Hadamard矩阵构建的二维观测模型，利用Hadamard矩阵的特性对压缩差分图像进行解压缩，直接解码目标的空域特征，并利用改进的自适应阈值法对解码后的图像进行目标检测，避免了重构带来的存储空间和运算时间的浪费。仿真实验表明:在单目标和多目标的情况下，该算法都可以有效检测目标，并在检测率、虚警率和运算时间等指标上具有优越性能，为压缩感知红外弱小目标检测的工程应用提供新的思路和有效算法。     

被动时反镜在水声通信中的应用研究

被动时反镜（PTRM）技术具有时间压缩性能,在水下通信中,PTRM技术能实现多径信号的重组,既实现了多径信号能量的聚焦,又抑制了码间干扰。将PTRM技术应用于多径扩展严重的浅水水声通信系统中,在对声信道没有任何先验知识的情况下与声信道自动匹配,实现自适应聚焦。仿真结果表明：PTRM可以良好地重组多径扩展,拟制码间干扰,减小误码率,提高通信质量。     

Rake‐Based Cellular Radar Receiver Design for Moving Target Detection in Multipath Channel

In this paper, we design a rake‐based cellular radar receiver (CRR) scheme to detect a moving target located in a multipath environment. The modules of Doppler filter banks, threshold level test, and target detection module are newly introduced into the conventional rake receiver so that it can function as a radar system. The proposed CRR tests the Doppler‐shift frequency and signal‐to‐noise ratio of the received signal against predefined threshold levels to determine detection and then calculates target velocities and ranges. The system performance is evaluated in terms of detection probability and the maximum detection range under a Nakagami‐n channel that reflects the multipath environment.     

基于光纤光栅传感器的低压台区全景化感知技术

针对低压台区设备种类繁多、通信接口各异,很难有效地接入电力物联网中,导致无法感知低压配电台区的工作状态及运行情况的问题,采用了光纤光栅传感器实现低压台区全景化感知。通过光纤光栅传感器测得的应变值作为观测信号,引入梁状态方程,利用有限元软件实施离散化处理,降低传感器的使用噪声。在低压台区将镜头处于平面内采集周围环境信息,运用载波信号传输的多径效应推导满足压缩感知条件正交频分复用的多径传输信道,根据全景化感知技术将多径信道估计问题合理转换为压缩感知信号重构问题,验证了感知技术的性能。实验结果表明,所提方法在运行时能够节省大量时间,感知效果较好,具有良好的性能、显著的优越性以及实用性。     

基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法

基于时间反转（Time Reversal, TR）技术的米波多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）雷达能够有效利用反射波能量,较大地提升信噪比,但由于多径效应的存在,其采用均匀线阵信号模型时仍面临超低空目标测高精度下降以及测高误差随俯仰角变化起伏剧烈的问题。本文以降低多径效应的影响为目的,从阵列结构和算法实现两个方面出发,将稀疏阵列应用于米波TR MIMO雷达的低空目标测高。首先,本文建立了基于稀疏阵列的单基地米波TR MIMO雷达镜面反射信号模型,然后结合广义多重信号分类算法和最大似然算法,提出了适用于该模型的低空目标测高方法。最后,仿真实验表明,本文所提出的基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法具有更显著的结构优越性和更优的低空目标测高性能。     

An Effective Timing Synchronization Scheme for DHTR UWB Receivers

In performing short-distance, high-data-rate wireless communications using ultra-wideband (UWB) systems, it is necessary to reduce the average transmission power and ensure a fixed synchronization error between the transmitter and receiver ends. Furthermore, to reduce multipath interference, the UWB system should be sometimes implemented using a rake receiver. However, for such receivers, the delay time and attenuation loss over each transmitted route must be known in advance. In the present study, the complexity of rake receivers with a large number of “fingers” is reduced by means of a delay-hopped transmitted-reference (DHTR) scheme, in which the delayed signal is correlated with the original signal; thereby avoiding the need for a separate template signal. The synchronization performance of the proposed DHTR receiver is analyzed both theoretically and numerically. An effective timing synchronization scheme, designated as “parallel signal acquisition with shared looped delay-line” (PS-SLD), is then proposed. The simulation results show that for multipath environments with a single user, the proposed synchronization scheme achieves a higher detection probability and a lower normalized mean square error (MSE) than the traditional timing dirty templates (TDT) algorithm.     

基于LFM-OTDR的超长跨距光纤电力通信链路监测

为了降低电力通信系统中白噪声和随机多径噪声,提出了2种基于线性调频-光时域反射仪(LFM-0TDR)技术的监测方案,即单频LFM-0TDR方案和频分复用LFM-0TDR(FDM-LFM-0TDR)方案.该监测方案采用LFM光脉冲信号作为探测信号,利用分数阶傅里叶变换将后向散射回来的探测信号变换到分数阶傅里叶域进行信号处...     

低空多径环境下雷达目标检测性能研究

针对低空多径环境下不同体制雷达目标检测性能展开研究,通过优化配置雷达阵元达到多径环境下的最优检测性能。建立低空多径环境下雷达接收信号模型,引入多径功率传播因子,将经典的Swerling目标起伏模型推广应用于低空多径环境,采用特征函数法推导低空多径环境下不同体制雷达的检测概率。仿真研究了多径功率传播因子对检测性能的影响,比较不同体制雷达的检测性能,结果表明多输入单输出雷达兼具相控阵雷达和多输入多输出雷达的优点,在多径环境下具有稳定的检测性能。     

Synchronous CDMA based on the cyclical translations of a CAZAC sequence

A new scheme of synchronous CDMA is introduced in the paper. The new scheme is based on a code made by all the cyclical translations of a basic sequence having constant amplitude and white discrete spectrum. Such a code is proposed here for the first time as a code for CDMA. According to the proposed scheme, a cyclic prefix is appended to the multiplexed signal. The proposed scheme has a property that none of the known CDMA schemes has: in a multipath environment, it allows multiuser interference to become cyclic intersymbol interference. Noticeably, the memory of the finite state machine that describes the ISI model is equal to memory of the multipath channel. The main advantage of our proposed scheme is that optimal and suboptimal detectors can be obtained from detectors proposed in the past for the ISI channel, which are much easier to implement than conventional multiuser detectors of classical CDMA schemes. Another advantage of our scheme is that it leads naturally to a signal processing architecture similar to that of OFDM systems, hence based on the efficient FFT/IFFT algorithm.     

复杂环境下基于CFSFDP的自适应室内定位方法

针对复杂环境下的WI-FI定位受限于多径效应等因素影响，提出一种基于CFSFDP（Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks）的自适应室内定位算法。该算法分为三个阶段:第一预处理阶段，采用CFSFDP方法训练原始指纹，从中挖掘出稳定且有效的指纹特征；第二离线阶段进一步构建多层覆盖的采样点策略，建立指纹地图；第三在线阶段针对提取到的RSS信号进行参数训练，建立一种自适应信号传播模型，结合离线阶段的指纹地图实现指纹匹配。指纹地图可弥补自适应传播模型测距方案精度不高的缺陷，而测距方案降低在线阶段指纹批匹配开销。仿真结果表明:本文提出ALCCE算法在复杂环境下具有明显的优势，且使用的测距模型性能较高。      

频率捷变雷达跟踪海面低空目标的频点自适应优化技术

针对雷达跟踪海面低仰角目标产生多径效应引起的仰角测量误差问题,本文建立了海面多径反射和频率捷变下低角误差测量模型,提出了一种基于频率捷变自适应优化的改善低角测量误差方法。该方法通过宽带频率捷变去除目标信号与多径反射信号的相关性,利用网格自适应直接搜索算法（Mesh Adaptive Direct Search Algorithms,MADS）优化频点技术,根据不同距离、不同高度和不同海情产生多径效应的大小自动选择频点改善误差,形成了雷达自适应频率捷变对抗海面低空目标多径的方法。仿真结果表明,该方法能根据不同情况自动选择低误差频点,控制每一个距离的低角测量误差在±2 mrad内,基于网格自适应直接搜索的频点优化算法也大大提高了频点选择速度,减少了迭代次数,表明了该优化算法的有效性。