强干扰环境下水声时延估计技术研究

水声定位系统是现代深海作业必备的高精度水下定位装备,精确的时延估计是实现高精度水声定位的基础,但由于信号远距离传输以及强干扰的影响,水声定位系统时延估计精度较低.针对此问题该文提出一种基于子空间理论的宽带强干扰抑制方法,首先通过贝叶斯信息量准则估计子空间维度,然后推导了不同信号假设下的概率密度函数,求解未知参数的最大似然估计,构造广义似然比并通过最优匹配广义似然比检测法估计与期望信号最匹配的子空间,然后以此构造空间投影算子对接收数据进行线性投影,最终抑制干扰和噪声,提高时延估计精度.仿真结果表明该方法能够有效抑制干扰和噪声的影响,提高定位系统时延估计精度.     

宽带数字阵列雷达通道固定时延误差估计技术的研究

为解决宽带数字阵列雷达通道固定时延误差导致的数字波束成形性能下降问题,提出一种基于最大似然估计和抛物线插值的通道固定时延误差估计方法。该方法首先通过基带发射信号和包含未知时延参量的基带接收信号的相关积分后信号的峰值点估计通道固定时延整数部分;然后利用峰值点及其相邻两点进行抛物线插值完成通道固定时延小数部分估计;最后计算多通道固定时延误差,并完成各通道固定时延误差的补偿。仿真结果表明,该方法能够在赛灵思的xcku115平台下,实现宽带数字阵列雷达的多通道固定时延误差估计,并且在输入信号信噪比为10～30d B的情况下,估计精度能够达到0.001～0.014倍采样间隔,可以满足工程的实际应用要求,提高宽带数字阵列雷达中数字波束成形的性能。     

新变步长自适应算法及其时延估计性能

针对已有的变步长自适应算法收敛速度和稳态误差矛盾的问题,提出了一种新的变步长最小均方自适应滤波算法。新的算法在类S函数的基础上,引入调节因子P对步长函数的形状进行实时调整,并以误差的自相关时间均值估计调节步长,使得算法在初始时具有较快的收敛速度,稳态时有更平滑的步长变化。在新算法中引用最大似然加权算法进一步抑制自适应滤波器权系数伪峰。将新算法和最大似然加权应用在自适应时延估计的实验中,结果表明:在已有参数固定的条件下,新提出的算法具有更快的收敛速度和更小的稳态误差。同时,时延估计实验中能有效地实现信噪比-3 dB以上的准确时延估计。     

长时延扩展水声信道的联合稀疏恢复估计

对具有长时延扩展的水声信道,传统的信道估计算法如最小二乘法将在大量零值抽头产生严重的估计噪声,导致估计性能下降,同时信道估计时所需的较高估计器阶数大大提高了运算复杂度。压缩感知信道估计方法可有效利用多径稀疏特性改善性能,但需采用较大的训练序列长度以保证稀疏恢复精度,由此导致额外的系统开销。利用水声信道多径稀疏结构在数据块间存在的相关性,建立基于分布式压缩感知的长时延水声信道联合稀疏模型,从而可利用同步正交匹配追踪算法进行联合重构,以进一步减小系统的训练序列开销,提高估计性能。最后通过仿真和海上实验验证了所提方法的有效性。     

基于超宽带脉冲信号的时/频域信道估计

针对脉冲超宽带(UWB)系统提出两种基于超宽带脉冲信号的信道估计算法-时域最大似然(ML)信道估计和频域子空间信道估计算法.文中从理论上详细推导信道估计算法的基本原理,通过计算机仿真验证相同环境下两种算法的性能.最后,由仿真结果对两者进行了性能比较分析,分析结果对于新型时/频域UWB接收技术的研究具有指导意义.     

频率估计技术在通信对抗中的应用

在通信对抗系统中,若要对敌方通信系统实施干扰或截获信息,首先要对敌方通信系统的载频进行测量。本文提出的频率估计技术是基于最大似然估计方法。它具有测量精度高、数字化程度高、可靠性高等特点。     

循环时延估计子性能分析

文章详细分析并推导得到了一类循环时延估计子的估计理论精度.在较高信噪比条件下(SNR＞-5dB),仿真得到的估计精度与理论估计精度基本上是一致的,这说明了文章理论分析的正确性.在高斯白噪声和慢变化时变高斯白噪声两种噪声模型下对二相编码和四相编码信号的仿真实验表明,循环估计子估计性能确实要优于实际中经常使用的能量辐射计.     

时延估计技术研究

时延是表征信号的一个重要特征参数,准确、迅速地估计时延及其他参数可以进一步确定信源距离、方位、速度等信息.因此,对时延参数的估计一直是信号处理领域中的十分活跃的研究课题.在分析时延估计发展现状的基础上,对时延估计理论和方法进行了归纳和总结,介绍了基于二阶统计量、高阶统计量的时延估计方法,以及近年来广泛应用的现代信号处理工具--分数阶Fourier变换及其在时延估计中的应用,并对各时延估计方法的性能进行了分析和比较,指出了时延估计的研究方向.     

二进制移相键控信号信噪比估计研究

通过使用最大似然估计算法,对二相移相键控（2PSK）信号在高斯白噪声条件下的信噪比估计进行了研究,推导出信号功率、噪声功率的估计公式,依据该公式构建了2PSK的信噪比估计仿真模型,并在Matlab中进行了仿真计算,仿真结果表明在数据长度达到2000个左右时,信噪比的估计性能较好。     

高速Pattern时延差编码水声通信技术

针对传统Pattern时延差(Pattern Time Delay Shift,PDS)编码水声通信速率较低的问题,在传统PDS水声通信基础上,提出基于分频带的高速PDS通信方案。借鉴无线电中多载波通信思想,将可用水声通信频带进行分割,多个子频带上同步传输PDS信号,结合被动时间反转镜信道估计技术,达到提高水声通信速率的目的。试验结果表明,在强多途水声信道环境下,实现了远程低误码率传输,不仅能够有效抑制强多途干扰,还能够提升水声通信速率。     

基于延迟锁相环的到达时间估计算法

超宽带脉冲信号具有高时间分辨能力,能达到厘米级的定位精度。目前,脉冲超宽带测距定位系统中普遍采用基于能量检测的非相关到达时间(TOA)估计算法的性能通常受限于阈值门限和估计偏差。该文在原先锁相环方案基础之上引入延时迟支路和衰减因子,提出了一种易于实现的基于延迟锁相环的TOA估计算法。通过在迟支路中设置不同的衰减因子,仿真结果表明,在IEEE802.15.4a4种信道模型CM1~CM4中,新算法均能有效提升测距定位精度,即缩短了首达路径与锁相环稳态锁定点之间的时差,其估计偏差最低可降至原有方案的1/10。     

强干扰背景下相干弱目标DOA估计算法

针对强相干干扰环境下弱信号的DOA估计问题,提出了一种小采样数的相干信源DOA估计算法。该算法首先通过修正的Toeplitz算法实现了对相干目标的解相干,然后基于干扰阻塞法剔除了强干扰的影响,从而可获得真实的弱信号空间方位。所提算法对非平稳噪声有较好的抑制性能,可适用于小采样数的环境。此外,该算法相对松弛算法、高阶累积量算法等信号分离方法,具有运算量小的优势。计算机仿真结果表明,新算法具有较好的测向性能,能在电子战环境下有效估计出目标信源的空间方位。     

强干扰背景下相干弱信源DOA估计方法

当2个信号功率相差较大时,常规的空间谱估计算法往往不能估计出弱信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)。针对该问题,文中基于强干扰和弱信源对应的特征矢量具有保向正交性这一特性,提出了一种强干扰背景下相干弱信源DOA估计方法——特征矢量剔除法。相比于其他算法,该算法最大的优点是无需预知强干扰的方位及数目信息,实施简单,运算量较小。计算机仿真结果证明了所提算法的正确性和有效性。     

基于四阶循环累积量的DOA估计方法

提出了一种新的波达方向估计算法,该算法构造了一个“谱相关DOA矩阵”,并基于此矩阵进行DOA估计。理论分析表明,通过谱相关矩阵的特征值分解,就可以得到源信号的DOA,该方法不需要进行谱峰搜索,同时利用循环平稳特性,可以有效抑制平稳噪声和滤除与信号循环频率不同的干扰信号,从而大大提高了算法的检测能力。另外还给出了相干信号DOA解决方法。     

增益相位误差下基于部分校准嵌套阵列的DOA估计

现有的波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计方法大多依赖于阵列导向矩阵的精确无偏条件,而实际工程中由于时钟偏移、阵元位置偏差的存在导致该条件往往难以满足.为匹配阵列实际接收条件,本文基于部分校准嵌套阵列,提出了一种增益相位误差下的DOA估计新方法.该方法首先利用连乘子函数和简单的代数运算完成初始增益相位误差估计,然后通过协方差矩阵向量化和稀疏表示理论构建具有连续自由度的稀疏表示向量模型,最后考虑有效样本的影响,在初始增益相位误差估计的基础上应用稀疏总体最小均方（Sparse total least squares,STLS）算法完成波达方向估计.本文所提方法不仅对阵列增益相位误差不敏感,而且可依靠嵌套阵列高自由度特性和STLS算法的抗扰动特性获得改进的分辨率和估计精度,计算机仿真结果验证了所提算法的有效性.     

脉位调制式声表面波射频标签的回波时延估计

脉冲位置调制式声表面波(SAW)标签利用较少的反射脉冲实现高效编码,正逐渐取代开关键控编码成为声表面波射频标签的主流编码方式.反射回波之间的时延估计精度成为该方式编码容量和解码的核心.该文提出了一种利用计算回波包络二次相关的高精度估计回波脉冲时延的方法.研究了插值算法对相关峰值估计的影响.通过实际声表面波标签回波信号的实际测试和对照实验,证实了该方法的有效性.     

基于空间时频分布的宽带源波达方向估计

研究了空间时频分布在宽带阵列处理中的应用。在信号时频特征可分的情况,提出一种新的时频域宽带DoA估计算法,充分利用信号不同的时频特征,结合宽带聚集思想对每个源单独处理得到多个源的DoA估计。该方法具有很好的信号选择性以及抑制干扰和噪声的能力,估计性能优干传统空间时频分布方法。仿真结果验证了新方法的有效性。     

声源定位中的时延估计方法研究

时延估计是传声器阵列信号处理中的一项关键技术,其目的是估计出同源信号到达不同传声器时,由于传输距离不同而引起的时间差。首先对常用的多种基于时延估计算法进行了论述,并对具有代表性的3种TDE方法进行了仿真,通过综合比较揭示了各自的优缺点,最后给出了进一步的研究方向。     

基于Y形阵的空时二维DOA估计

提出了一种适用于Y形阵的空时二维波达方向估计方法,在低信噪比下实现了无模糊的二维波达方向估计。该方法利用了Y形阵的特性,采用空时二维处理,通过采样数据归一化、加权处理和参数回代的方法解决了前后向模糊问题,具有较好的稳定性和较小的估计方差。由于在低信噪比下的优良性能,该算法适合于复杂电磁环境下的应用。仿真结果证明了方法的有效性。