跟踪基频同步采样脉冲产生方法的研究

将跟踪基频的同步采样脉冲发生器用于周期信号的数字处理技术中,实现了采样频率和信号基频的完全同步,消除了泄漏误差,提高了智能测试仪的测试精度.     

基于无载频脉冲式超宽带雷达的生命信号检测分析与实现

首先分析了无载频脉冲式超宽带雷达检测生命信号的检测原理,论证了基于频谱搜索检测生命信号的方法;然后介绍了一款新颖的无栽频脉冲式超宽带生命信号检测雷达系统.该雷达发射机结构简单,能产生Vp-p+为2～10 V、脉冲宽度为300～500 ps、脉冲重复频率大于10 MHz的超短脉冲.接收机利用PNP和NPN微波三极管的互补特性,产生一对平衡对称的超短门脉冲控制二极管桥的导通与截止,实现对天线接收到的信号进行采样,从而完成等效采样接收.依据人体呼吸信号的频谱特性,搜索包含具有最大功率谱的生命信号的快时间点、提取位于快时间点和不同慢时间点的雷达信号得到生命信号.实验证明,该雷达系统能实时实现人体生命信号非接触式检测.     

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IR-UWB的非相干TOA估计算法

针对UWB(Ultra wideband)测距系统中传统非相干TOA估计算法精度的不足,基于UWB脉冲信号,采用一种基于能量采样序列的最大最小值比MMR进行归一化门限设置的TC算法,建立了以MMR为参量适合于办公室信道环境的最优归一化门限的计算模型.同时模型中还考虑了能量积分周期的影响,使得模型无须更动即可应用到较大范围的积分周期取值情况下,增强了模型的灵活性,与传统非相干TOA估计算法的性能对比表明MMR_TC算法可以获得更高精度.     

相参脉冲串多普勒频率变化率估计算法

给出了一种新的利用相参脉冲串进行多普勒频率变化率估计的算法,选取准最佳算法估计频率,减小了频率估计误差.对各脉冲进行脉内相关积累,将相参脉冲串变换成一个新的线性调频信号序列.该序列的样本点数是脉冲个数、采样间隔是脉冲重复周期、调频斜率是多普勒频率变化率、信噪比提高为输入信噪比的N倍(N是脉内采样点数).因此,可以在较低的信噪比条件下精确估计多普勒频率变化率.仿真结果表明,该算法能在比现有算法更低的信噪比条件下精确估计多普勒频率变化率,其性能接近相参脉冲串多普勒频率变化率估计的克拉美-罗限.     

低重频采样SAR系统中地面运动目标参数估计

低脉冲重复频率(pulse repetition frequency,PRF)采样合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统中运动目标回波信号存在Doppler谱模糊和Doppler中心频率模糊,这给运动目标参数估计带来了很大困难.由于杂波相消后的运动目标可以看作空间稀疏信号,基于压缩感知理论,本文提出一种低PRF采样SAR系统中的运动目标参数估计的新方法.首先采用基于Keystone变换的稀疏走动校正方法来实现包络走动校正和估计出引起整数倍PRF Doppler频率偏移的垂直航向速度分量,利用压缩感知(compressed sensing,CS)理论进行稀疏信号重建,将Doppler谱模糊的运动目标参数估计问题转化为求解优化方程稀疏解,最后利用优化方法获得运动目标的速度以及方位位置.仿真实验和实测数据都验证了本文方法的有效性.     

非整周期采样谐波有功功率计量的时频域分析

研究电力系统的负载问题,非线性负荷给电力系统带来了大量谐波,谐波电能计量日益受到关注.传统的有功功率计算公式只适应整周期采样方式.从有功功率的基本定义出发,研究了时域内因信号频率偏差影响,同频率以及非同频率谐波电压、电流分量因非整周期采样对有功功率计量的影响,得出时域谐波有功功率和误差计算公式.为实现基波电能与谐波电能分别计量和准确计量,结合有功功率理论和离散傅立叶算法,推导出频域谐波有功功率计算公式,通过Matlab仿真软件进行仿真,结果表明,为谐波功率计量提供了一种可行和有效的方法,并实现了准确的计量.     

无抖振离散重复控制器的设计与实现

针对周期参考/干扰信号下的不确定离散时间系统,提出一种基于吸引律的重复控制方法,在吸引律中"嵌入"干扰抑制措施,构造理想误差动态,并基于此设计重复控制器.文中推导出单调减区域、绝对吸引层和稳态误差带边界的表达式,用于整定控制器参数和表征闭环系统的跟踪性能,并给出了跟踪误差在无干扰时收敛于原点及在干扰存在时收敛进入稳态误差带内所需最多步数的表达式.设计的重复控制器不仅能够完全抑制周期干扰信号,而且可以消除系统抖振.在电机实验装置上的应用结果表明了所提出控制方法的有效性.     

基于拉格朗日一次插值的船舶故障录波时间同步

针对外部时钟同步法在船用条件下存在的难以实施、易受干扰、安全性低等问题,提出一种基于插值算法的船舶故障录波时间同步方式。首先,录波主机从合并单元上传的报文中提取出原始采样值和额定延时信息;然后,经时间修正还原真实的采样时刻;最后,利用拉格朗日一次插值运算得到同步时刻的重采样值。Matlab仿真实验表明,幅值误差可以通过适当提高采样频率的方式降低,相位误差对应的等效时延均不超过2 μs;样机实验结果显示,正常条件下有效值误差不超过±0.01%,加入故障信号后,基波和5次谐波的有效值误差分别低于±0.006%和-0.5%,两种情况下的等效时延均不超过-3.5 μs,同步精度达到了IEC61850规定的T4等级。     

人工噪声掩护下跳频安全通信

为了对抗电磁干扰与敌方窃听,提出了人工噪声掩护下的跳频通信架构.其中,人工噪声对消是提升系统安全的关键步骤,但实际接收节点处的时间同步误差会降低人工噪声对消效果与系统保密性能.鉴于此,分析了同步误差下人工噪声对消后的残余人工噪声成分和系统保密性能,并提出了具有同步误差鲁棒性的人工噪声最优功率分配方法.理论分析和仿真结果表明,时间同步误差会在人工噪声对消时引入符号间干扰与跳间干扰,进而降低系统的保密性能.此外,当接收节点可以实现完美时间同步时,人工噪声与通信信号应等功率发射.随着时间同步误差的增加,人工噪声与通信信号的功率比应当逐渐减小,以降低时间同步误差引起的保密性能损失.     

间接同步连续采样模式双基地ISAR时间同步仿真

研究了间接同步连续采样模式下双基地ISAR的时间同步问题.首先分析了双基地ISAR时间系统的特点,建立了间接同步连续采样模式双基地ISAR的时间模型,将其表示为由快时间、慢时间、时间同步误差描述的时间结构.基于该模型,分析了连续采样对双基地ISAR成像的影响,研究了时钟非理想因素对回波相位及成像的影响,并进行了仿真.仿...     

基于GLONASS的双基合成孔径雷达的预处理算法研究

本文提出了一种基于GLONASS的双基合成孔径雷达(GLONASS based Bistatic Synthetic Aperture Radar, GLONASS-BSAR)的预处理算法。GLONASS-BSAR雷达系统采用俄罗斯导航卫星GLONASS作为发射机,接收机可以放置在任意平台,比如卫星、飞机、汽车或者地面。该系统有着低廉的成本、较好的安全性以及多视角等技术优势,应用前景广阔。然而,由于该系统属于非合作式双基地雷达系统,发射机与接收机时间、频率以及相位上不同步,对雷达处理引入了严重的技术限制。才外,该雷达系统的发射机卫星属于中高轨道卫星,因此接收信号信噪比极低,大大增加了后续信号处理的难度。因此,本文拟研究GLONASS-BSAR的预处理算法,获取该雷达系统的同步。该预处理算法通过对接收到的信号进行时间延时、频率、相位历史信息提取,能够消除双基合成孔径雷达系统带来的时间不同步以及相位不同步。实验结果表明,该预处理算法能够消除接收信号的时间不同步和相位不同步,同时运算复杂度低。     

一种双站SAR同步方法及同步系统设计

收发单元之间的相位同步是双站合成孔径雷达的关键问题之一.高分辨率双站合成孔径雷达和双站干涉合成孔径雷达对收发单元的相位同步精度有很高的要求,本文结合理论模型和实验数据对相位同步问题进行了分析,提出了基于同步链方法的双站SAR同步系统方案,实现相位同步精度3°(1σ),并设计了实验系统,通过半物理仿真成像实验采集仿真成像数据,数据处理结果验证了同步方法的有效性.     

机载双基地雷达STAP分析

空时自适应处理(STAP)是机载雷达信号处理中的一项关键技术,近年来机载双基地雷达STAP的研究成为热点.机载双基地雷达表现出复杂的杂波特性,即严重的杂波距离相关性,导致传统STAP方法杂波抑制性能严重下降.为此,本文首先对现有解决机载双基地雷达STAP面临的杂波距离相关性问题的典型方法的机理和特点进行了分析,然后对各...     

色噪声环境下双基地MIMO雷达相干目标角度估计算法

通过研究多输入多输出(Multiple input and multiple out,MIMO)雷达的角度估计算法,针对色噪声环境下双基地MIMO雷达相干目标角度估计问题,基于双基地MIMO雷达的信号模型,利用MIMO雷达的接收数据,通过四阶累积量的计算消除了色噪声的影响,并证明得到的一组矢量包含所有目标的角度信息;然后利用得到的四阶累积量矢量构造出块Hankel矩阵,并证明该矩阵的秩等于目标总数,且不受信号相干性的影响,通过奇异值分解,结合ESPRIT算法实现了色噪声环境下对相干目标的角度估计.算法结合四阶累积量和MIMO雷达的估计性能,具有自动抑制加性高斯白噪声和色噪声的能力,实现了相干目标的有效估计和参数的自动配对,提高了抗噪能力,更利于在实际中应用.最后计算机仿真结果证实了算法的有效性和可行性.     

双基地雷达探测范围的三维可视化研究

利用插值方法计算双基地雷达散射截面积,由此建立压制干扰条件下的双基地雷达探测范围方程。将导数取零作为曲线取极值的必要条件,推导出双基地雷达警戒区域边界解析表达式。在估算警戒区域面积的基础上,提出双基地雷达盲区的构造算法,并给出网格点上双基地雷达探测高度最大值与最小值的计算方法。利用OpenGL绘制双基地雷达三维探测范围。实验结果表明,该方法能在微机上实时地显示压制干扰条件下双基地雷达三维探测范围的动态变化。     

双基地MIMO雷达中基于传播算子的DOD和DOA估计算法

多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)雷达利用多个天线发送和接收信号,具有超过传统相控阵的潜在优势.本文提出一种双基地MIMO雷达中基于传播算子的离开角(Direction of departure,DOD)和到达角(Direction of arrival,DOA)估计...     

基于全球定位系统的高精度事件顺序记录系统

为了满足事件顺序记录（SOE）系统数百微秒级分辨率的要求,系统必须实现精确到微秒级的全局时钟同步。通过对现有同步方法的评估并对时钟同步过程误差产生原因的着重分析,利用全球定位系统（GPS）信号为时间源的网络时钟协议（NTP）校时服务器,提出了一种基于改进NTP服务器同步法和1PPS秒脉冲同步法相结合的新方法。新方法利用先进的NTP服务器同步全局秒时钟,消除控制站间时钟误差,并解决同步过程中出现的“跨秒”问题;用1PPS秒脉冲同步毫秒计数器时钟,消除现场可编程门阵列（FPGA）晶振累积误差。该方法实现简单,同步精度高,系统稳定性好。使用该同步方法实现的SOE系统分辨率达0.5ms,并成功应用于某火电厂汽轮机保护装置。     

Time–frequency analysis for moving ship targets in GEO spaceborne/airborne bistatic SAR imaging based on a GEO satellite transmitter

The track of a synthetic aperture radar (SAR) system mounted on a geosynchronous orbit (GEO) satellite can be curvilinear. GEO spaceborne/airborne bistatic (SA-Bi) SAR, which employs a GEO satellite as a transmitter and an aeroplane that works on the ‘receive-only’ mode as a receiver, is distinct from general bistatic SAR systems. During coherent integration time, the rotation of ship targets results in a time-varying Doppler frequency shift that produces a smeared Doppler spectrum and a blurred image after Fourier transform. This article mainly studies the time–frequency characteristics of ship targets in a GEO SA-Bi SAR system. First, the geometric model of a GEO SA-Bi SAR in ship target imaging is built, and the Doppler frequency shift function induced by target rotation is derived in detail. Then, the instantaneous frequency characteristics of moving targets are analytically calculated based on the time–frequency analysis method. Moreover, a rotation target imaging strategy of GEO SA-Bi SAR based on the time–frequency analysis method is proposed and tested with simulation data, which demonstrates the correctness and effectiveness of the proposed method.     

双基PFA波前弯曲误差分析及校正

双基聚束模式合成孔径雷达(SAR)成像中的极坐标格式算法(PFA)是基于平面波前假设建立的。由于该平面波前假设在聚焦过程中引入了相位误差,双基PFA聚焦图像中会出现空变几何失真和散焦现象。因此,实际应用PFA时其有效场景聚焦范围通常受到严格限制。基于双基合成孔径雷达回波信号相位的泰勒展开式,推导双基PFA中波前弯曲误差的解析表达式。基于此表达式,分别应用1维空变滤波和插值来补偿、校正波前弯曲效应引入的散焦和几何失真现象,从而有效改善了双基PFA的聚焦范围。点目标仿真验证了该方法的有效性。