基于混合时-频分布的信号检测与瞬时频率估计

提出了一种基于分数阶线性及分数阶非线性时-频分布混合法,该方法将分数阶维格拉分布与加窗分数阶短时傅里叶变换相结合,在适当的分数阶时-频域进行信号检测与瞬时频率的估计.对于多分量信号,该方法能够有效地消除交叉项,同时提高自项的时-频分辨率.在对线性调频信号检测与瞬时频率估计应用中,计算机仿真表明该方法是有效的,具有良好的工程应用前景.     

广义S变换及其时频滤波

首先从基于高斯窗函数的短时傅里叶变换推导出了一种广义S变换,分析了它与S变换及小波变换的关系,给出了它的运算实现.理论分析与仿真实验表明,广义S变换的时频窗口不仅能够随着频率尺度自适应地调整,而且克服了S变换中时窗函数的变化趋势固定不变的问题,使广义S变换在应用中具有更高的实用性和灵活性.利用其高质量的时频分布,在时频平面中设计时频滤波器,用于非平稳信号中特定信号分量的提取,展示了广义S变换在这一应用中的有效性.     

一种基于STFT的跳频参数估计新方法

针对STFT在进行跳频信号参数估计时,时间分辨率和频率分辨率存在固有矛盾这一问题,通过分析窗函数对跳频信号STFT变换后时频谱图的影响,提出了一种基于STFT的跳频参数估计方法。该方法直接利用窗函数参数提取跳频参数,避免了时频谱图对参数估计精度的影响。通过不断改变窗函数起始时刻及窗函数宽度,寻找时频聚集性最好的时频谱图,确定目标窗函数参数。仿真结果表明,该方法实现了跳频参数的有效估计。     

基于S变换的信号瞬时频率特征提取

S变换是一种优越的时频分析方法,能够清晰表达信号瞬时频率的变化特征。与传统时频分析方法相对比,S变换的抗噪性较强,无交叉项干扰。本文提出了采用S变换来提取调制信号的瞬时频率。仿真实验结果表明,S变换时频谱能够清晰表示出不同信号的瞬时频率特征。     

双向高斯核函数时频分布及在瞬时频率估计中的应用

将双向高斯核函数时频分布引入到非平稳信号瞬时频率估计。通过控制时延、频移参数,该时频分布能够有效提高时频分辨率,同时对多分量信号检测时存在的交叉项能够得到很好的抑制。理论推导及计算机仿真均表明该分布具有良好的性能。     

多分量信号快速时频分析方法

针对目前多分量时频分析方法计算复杂度高,难以实现持续信号实时处理的问题,提出一种多分量信号快速时频分析方法。该方法通过信号流逐窗时频变换,实现信号的快速时频分析,其主要计算过程为短时傅立叶变换,时间和空间复杂度低,易于工程实现。性能分析结果表明:该方法时频分辨率高,避免了交叉项干扰,能有效分析低信噪比信号。     

基于最优Bohman窗的改进S变换电能质量扰动特征精确快速提取方法

针对传统S变换存在时频分辨率低且计算量大的问题,该文提出一种基于最优Bohman窗的改进S变换。该方法通过直接控制窗长获得最优时频分辨率,同时只针对主要频率点进行时频分析,实现对各类扰动信号特征的精确快速提取。首先根据所提评价标准确定最优长度参数;其次将采样信号进行快速傅里叶变换得到FFT频谱,再通过基于极大值包络的动态测度快速算法确定主要频率点;然后根据主要频率点所处频段选择对应最优长度参数进行计算处理;最后根据模时频矩阵计算时频幅值向量完成时频特征提取。仿真分析和实验结果表明,所提方法相较于传统S变换具有更高的时频分辨率和更短的计算时间,适用于电能质量扰动信号特征的精确快速提取。     

基于改进经验小波变换的时频分析方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用

经验小波变换是最近提出的非平稳信号分析方法,针对其不足,提出了一种改进的经验小波变换方法;同时结合瞬时频率新定义,提出了一种非平稳信号时频分析新方法.该方法首先通过改进的经验小波变换将一个复杂的非平稳信号自适应地分解为若干个具有紧支集频谱的内禀模态函数之和;再通过对每个内禀模态函数进行解调,得到原始信号的时频分布.将提出的方法应用于滚动轴承试验数据分析,并将其与希尔伯特黄变换进行了对比,结果表明,论文提出的方法能够有效地诊断滚动轴承故障,且诊断效果优于希尔伯特黄变换方法.     

时频分析的卡尔曼滤波匹配解调变换法

本文为多分量时频分析,提出了一种卡尔曼滤波的匹配解调变换的分析方法,该方法对信号的局部频率特性进行建模,以模型参数作为状态变量、以时频脊线为观测变量,分别建立起时频分析的状态方程和观测方程,据这些方程并利用卡尔曼滤波就可获得信号的瞬时频率,最后再对信号进行解调变换,就得到了能量高度集中的时频分布.在不同信噪比的情况下,仿真测试表明：本文方法优于现有文献报道方法.     

一种时频分布核函数构造方法

立足于信号的参数化模型—多分量多项式相位信号,提出了一种新的时频分布并给出了其构造方法.该方法根据待分析的瞬时相关函数中自项分量及交叉项分量相位的不同特点,采用相位匹配的方法估计各信号分量的瞬时频率.所构造的时频分布不仅具有理想的频率聚集性,而且实现了绝大多数交叉项分量的有效抑制,有效克服了多线性时频分析方法的局限性.     

多窗口时频重排-Hough变换在雷达回波信号中的应用

针对时频重排变换在处理相距很近的线性调频雷达回波信号时存在重排振荡,易形成伪尖峰导致误检测的问题,提出了将时频重排和多窗口方法相结合的多窗口时频重排算法以降低重排振荡提高时频聚集性,然后再结合二值积累和Hough变换对能量相差较大的多分量雷达回波信号进行检测。仿真结果表明,该方法可以有效的检测出相距很近的雷达回波信号,同时抗噪声能力强,检测精度较高。     

一种适用于DCO-OFDM系统的DFT信道估计算法

针对直流偏置光正交频分复用系统中传统离散傅里叶变换(DFT)信道估计算法运算复杂度高和循环前缀(CP)内存在非有效信道系数的问题,提出厄米特对称的DFT(H-DFT)阈值改进信道估计算法.首先,根据信道时域响应变换到频域满足厄米特对称的性质,只需对有效子载波的信道频域响应做厄米特对称即可获得全部子载波的信道频域响应;其...     

高重频频率步进雷达抑制折叠杂波方法

针对频率步进雷达体制中高莺频导致的杂波折叠现象,本文提出了一种有效的折叠杂波抑制方法.首先在接收机前端控制中频带通滤波器的通带范围以抑制距离处理间隔之外的折叠杂波,并设计发射脉冲包络以利于更好地削弱该折叠杂波回波;然后通过波形参数设计及高分辨处理以进一步抑制距离处理间隔内的折叠杂波.该方法不需要改变基本的频率步进波形,也不会增加频率步进雷达信号处理的复杂度,具有简单易行的优点.此外,本文还通过比较表明高重频频率步进雷达比PD雷达在折叠杂波抑制方面具有更好的性能.仿真实验验证了所提方法的有效性.     

基于CORDIC算法的数字中频检波技术研究

为了解决模拟包络检波器受温度影响大、测试精度不高且丢失相位信息等问题,提出了一种基于CORDIC算法的数字中频检波方案,完成幅度、相位及频率检测功能.首先讨论了数字检波的工作原理,分析了其数学模型,然后给出了基于CORDIC算法的幅度和相位检测方案,并在数字鉴相基础上,介绍了使用一阶差分结构实现数字鉴频的方法,同时分析了差分鉴频中出现的相位模糊问题,给出了如何提高鉴频精度的方法.最后,使用FPGA实现了基于CORDIC算法的数字检波器.通过计算机仿真和应用实例表明,基于CORDIC算法的数字中频检波方案是可行的,并且可以获得较高的测量精度.     

LFMCW激光雷达二次混频变周期调频解耦算法

线性调频连续波(LFMCW)激光雷达探测多个运动目标时,不同目标的中频信号频谱会相互叠加,此时无法直接从中频信号的频谱获取每个目标的距离和速度信息.为此提出一种基于二次混频和变周期调频解耦的多目标检测算法,用于LFMCW激光雷达多目标探测情况下目标检测与信息获取.该方法利用中频信号二次混频获得目标的多普勒频移,然后通过变周期调频对不同调频斜率下目标多普勒频移进行配对,获得真实目标的多普勒频移.利用所获得目标速度信息构建补偿信号对原中频信号进行补偿,并最终获得目标的距离信息.利用该方法对包含3个不同目标的中频信号进行检测仿真,获得3个目标的速度误差分别为:2.67％,1.01％以及0.01％,测距误差分别为0.10％,0.19％和0.28％.仿真结果说明该方法可以有效检测多个运动目标,并具有较高的检测精确度.     

An adaptive Generalized S-transform for instantaneous frequency estimation

The Generalized S-transform (GST) applied in Instantaneous Frequency (IF) estimation is addressed in this paper. The analytical model for IF estimation error using the GST is established, which reveals that the estimation bias is determined directly by two variables: the standard deviation of the Gaussian window and the Instantaneous Frequency Rate (IFR) of the test signal. Based on the mathematical model, performance of the GST as an IF estimator is analyzed by three steps. Firstly, the time-varying expression for IF estimation Relative Error (RE) using the GST is derived. Secondly, the relationships between the RE and the signal’s frequency characters are found. Thirdly, the effects of the window parameters on the RE are discussed. Consequently, a novel Adaptive Generalized S-transform (AGST) is developed, in which the window parameters are automatically adjusted in order to process signals with fast changing frequency characters. The proposed method is evaluated through several kinds of test signals to show its efficiency in IF estimation.     

空间锥体目标的平动补偿与微动特征提取方法

微动特征对空间锥体目标识别与参数估计等有着重要意义,而目标的平动会破坏微多普勒谱的结构,影响微动特征的提取．针对这一问题,提出了一种基于时变自回归(Time-Varying Autoregressive, TVAR)模型的平动补偿与微动特征提取方法．算法首先分析了锥体目标的散射特性,在此基础上推导了微动和平动引起的回波瞬时频率的变化规律;利用TVAR模型估计目标回波的瞬时频率,并对估计结果作解模糊和重新关联处理,从而获得回波的瞬时频率分量;最后,对瞬时频率分量包络进行多项式拟合,利用拟合结果补偿目标平动,进而提取出微动特征．基于电磁计算数据的实验验证了所提算法的有效性及精确性．     

雷达本振源的宽带合成与高精度控制

提出了一种L波段宽带高精度自适应雷达本振频率合成和控制技术，这种技术通过对中频进行精确测频，控制由DDS＋PLL＿混频构成的宽带频率合成器的本振输出频率，实现对射频信号的搜索、跟踪，从而保证接收的中频为精确的固定中频。它搜索跟踪速度快、范围大、分辨率高、精度高、稳定可靠，同时满足了本振信号大带宽、低相噪、高纯频谱和自适应的要求。     

High mobility channel estimation method based on improved basis expansion model

In this paper, the problem of high mobility channel estimation in the Long-Term Evolution for Railway (LTE-R) communication system is investigated. By using a Basis Expansion Model (BEM), the channel impulse response is modeled as the sum of several basis functions multiplied by coefficients. By estimating the basis function coefficients, the fast time-varying channel can be approximated. In order to reduce the estimation error resulting from the high frequency basis function, the Generalized Complex Exponential BEM (GCE-BEM) is modified to form an Improved GCE-BEM (IGCE-BEM) by adding a correction coefficient to the basis function. Moreover, an Improved Baseline Tilting (IBT) method is proposed to reduce the Gibbs effect. In addition, linear interpolation, Gauss interpolation, and three-order Hermite interpolation are adopted to obtain the channel impulse response at non pilot locations based on the channel estimation results at pilot positions. The simulation results show that the IGCE-BEM outperforms the CE-BEM and GCE-BEM in terms of the Normalized Mean Squared Error (NMSE). The IBT method is better than the BT method in reducing the Gibbs effect. In addition, combined with the IBT, the IGCE-BEM also has low NMSE under high moving speed and high noise power. The performance of the three-order Hermite interpolation method is higher than that of the linear interpolation and Gauss interpolation approaches.     

瞬时频率和时频分布

本文首先介绍了瞬时频率(IF)的概念和IF的传统计算方法解析信号法,然后从联合时频分析的角度讨论了IF的物理含义及其与时频分布之间的联系,指出二维时频分布的任务之一是对IF进行估计,并且通过对几种时频分布估计性能的比较说明分布形式的选择对估计效果有较大影响。最后,本文提出并初步论证了自适应旋转投影分解法(AOP)计算IF的有效性。