基于拟合的宽带跳频信号的高精度时延估计方法

结合目前跳频信号带宽越来越宽、跳频点越来越多的特点,文中提出了一种充分利用宽带跳频信号频域特征的直线拟合时延估计方法,并针对解模糊过程中存在的奇异点问题,提出了采用周期拟合的处理方法,实验和分析表明该改进算法能够实现皮秒量级的时延估计精度,且易于工程实现.     

鲁棒的闭式中国余数定理及其在欠采样频率估计中的应用北大核心CSCD

中国余数定理在数字信号处理等领域有着广泛的应用。传统的中国余数定理要求待恢复的数及余数都为整数,且对噪声极其敏感。为了在余数含有误差时鲁棒的恢复原来的数,一种鲁棒的中国余数定理最近被提出。但是现有的算法都是基于搜索的,因此所需的运算量极大。为了克服这一缺陷,本文提出了鲁棒的闭式中国余数定理,在此基础上给出了重建原来数的算法。最后,将该方法应用于欠采样下信号频率的估计中。仿真的结果表明,在相同信噪比下,所给算法和现有的搜索算法的估计性能一样的,但是所给出的算法所需的运算量大幅的减少,且解的形式更为简洁。     

双路异频欠采样压缩感知信号处理基本理论研究

压缩感知理论是一种充分利用信号稀疏性或者可压缩性的全新的信号采样理论。欠采样是其中关键的一部分,它对于采样率的选取、信号的压缩、及信号的精确恢复以均有重要意义。压缩感知会使信号估计频谱发生混叠,大多数运用中国余数定理来解模糊;由此看来中国余数定理为一种很好的解模糊方法,但是并不是所有的欠采样混叠现象全部都能用中国余数定理进行解模糊。本文基于中国余数定理提出双路异频欠采样压缩感知信号处理理论,论证了双路异频欠采样求解信号频谱位置所要满足的条件,双频采样的二复正弦信号频谱恢复条件以及双频采样多窄带信号频谱恢复条件。最后并对其进行了仿真验证说明理论的正确性。      

基于封闭式鲁棒中国余数定理的两目标距离估计算法

工作在高脉冲重复频率（Pulsed Repetition Frequency, PRF）模式下的脉冲多普勒（Pulse Doppler, PD）雷达具有复杂气象杂波和强地杂波背景下检测运动目标的能力,但是远距离目标检测存在距离模糊问题。传统的解距离模糊算法大都采用参差重频模式下的中国余数定理（Chinese Remainder Theorem, CRT）,但是由于多目标的视在距离与目标的对应关系事先未知,对基于中国余数定理算法进行距离估计带来困难。该文提出一种基于封闭式鲁棒中国余数定理的两个目标距离估计的方法,该方法无需考虑视在距离与目标的对应关系,在视在距离存在误差的情况下,利用封闭式的简单解析方法快速准确地重构出两个目标的真实距离。理论分析和仿真结果表明,该文所提方法可以高效地实现高PRF雷达两个远距离目标的距离估计。      

一种新的宽带跳频信号时延估计方法及精度分析

随着跳频信号的广泛应用,对其时延估计也日趋重要,其难度也越来越大,但目前建立的模型一般为窄带模型,且估计精度受采样时间间隔的限制,针对此问题,本文研究了一种跳频信号的新时延估计方法.该方法充分利用跳频信号特征,提取参考频率点处的相位差,利用相位差与时延的关系估计跳频信号的时延.仿真实验表明该方法的估计精度不直接受采样时间间隔的影响,可达到皮秒量级.该方法也适用于估计其它频域信息丰富的信号时延,且易于工程实现.     

一种自适应盲分离跳频信号的方法

在跳频扩频通信系统中,由于多个跳频信号在时域重叠,频域跳变,使得非合作接收条件下跳频信号的分离成为通信侦察和对抗中的一个难点问题.本文基于各源信号统计独立这一特性,采用独立分量分析的思想和技术,提出一种适合于跳频信号盲分离的自适应方法,并且针对不同频点上分离信号中出现的次序模糊问题,给出了一种跳频时刻估计算法和信号拼接的算法.理论分析和仿真实验表明,本文提出的方法能够有效地分离出多个跳频信号.     

跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下,宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移,因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差,若仅估计单个跳频脉冲的时频差,则精度低而无法满足定位要求。针对此问题,提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差,从而无需对多普勒频差进行估计,避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响,并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐,通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索,可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验,验证了算法的正确性与精度优势。     

一种新的跳频信号时延估计方法

针对噪声环境下的跳频信号,提出了一种基于稀疏分解的时延估计方法。对跳频信号采用稀疏分解重构进行了研究,在此基础上,在不同天线下对跳频信号分别进行重构,得到每跳信号对应的载波频率和时间中心,从而估计出跳频信号的时延。仿真结果表明,在信噪比大于7 dB时,跳频信号的时延估计误差基本趋近于零,验证了时延估计方法的有效性。     

宽带LFM实信号多通道低速采样参数估计

基于余数定理解频率模糊和解线调方法,提出一种在低速采样条件下针对宽带线性调频实信号的参数估计算法。单路欠采样信号与其延迟信号共轭相乘,根据输出信号的单频特性利用谱峰检测进行调制斜率的无模糊估计。通过合成无载波的线性调频信号对三路欠采样信号解线调处理,运用余数定理进行初始频率的无模糊估计。该算法稳定性好,精度高,易于在硬件上实现,具有实用价值。     

基于相参积累的宽带跳频信号时差和速度差联合估计方法

运动多站无源定位场景下,宽带跳频通信信号载频跳变会产生变化的多普勒频移,从而导致无法直接估计多脉冲跳频观测信号的多普勒频差,而单跳信号的时频差估计精度又不能满足定位要求。针对该问题,本文提出了一种跳频信号多脉冲相参积累的时差和多普勒速度差联合估计算法。首先对宽带跳频观测信号建立时差-多普勒速度差模型,然后对脉冲对的频域共轭积补偿相位后累加求和,最后通过代价函数的二维峰值搜索求得跳频信号时差和多普勒速度差估计值。仿真结果表明,本文所提方法相比于单跳方法和多脉冲非相参积累方法,估计精度提升显著且在中高信噪比条件下能够贴近CRLB,验证了所提方法的正确性与精度优势。     

基于多通道数据融合的跳频信号频率跳变时刻估计算法

针对低信噪比条件下宽带高速跳频信号的参数估计问题,提出一种多通道数据融合跳频信号频率跳变时刻估计算法。该算法利用无盲区数字信道化预处理实现宽带跳频信号的全概率、全盲接收,通过数据融合得到一路包含全部频率跳变信息的参考信号,并利用该参考信号进行最大似然估计得到频率跳变时刻精确估计值。给出了所提出跳变时刻估计算法的Cramer-Rao下界并进行实验仿真。理论推导和仿真结果表明:针对一定的输入信噪比,适当选择信道化数和估计时间可实现较高的估计精度。在0dB信噪比条件下,采用16通道数字信道化处理,估计方差小于10-3。      

基于分段压缩和原子范数的跳频信号参数估计

针对压缩域跳频信号参数估计方法需借助测量矩阵寻找压缩采样数据的数字特征,造成运算复杂度高,且存在基不匹配的问题,提出一种压缩域数字特征和原子范数的跳频信号参数估计方法。建立块对角化的测量矩阵,实现信号分段压缩,分析压缩采样数据的数字特征,实现跳变时刻粗估计;分离出未发生频率跳变的信号段,利用原子范数最小化方法实现跳变频率的精确估计;最后依据精确估计的跳变频率,设计原子字典,并在压缩域实现跳变时刻的精确估计。基于该算法的跳变频率估计性能高于基于压缩感知的跳变频率估计,亦能精确估计跳频信号的跳变时刻。仿真结果显示,在信噪比高于-2 dB,压缩比高于0.5时,基于该算法的归一化跳变频率估计误差低于10-4,归一化跳变时刻估计误差低于10-2。     

强干扰下跳频信号的参数估计

针对通信对抗中跳频信号参数估计问题,考虑存在强干扰的情况下,提出了一种基于时频重心的跳频信号跳周期估计和基于跳频部分接收的跳时估计方法。对于跳周期估计,在短时傅里叶变换(STFT)时频变换的基础上提取信号随时间变化的时频重心,再结合小波变换和谱分析估计出跳频周期;对于跳时估计,采用跳频带宽的部分接收避开强干扰,构造含有跳变信息的参考信号,通过参考信号采用最大似然(ML)方法得到跳时的精确估计。仿真实验表明,算法运算复杂度低,跳频定位精度高,在强定频干扰的情况下仍能有效估计出跳频周期和起跳时刻。     

采用局部特征尺度分解的跳频信号参数盲估计算法

针对现有跳频信号参数盲估计算法存在时间分辨率和频率分辨率矛盾这一问题,提出了一种基于局部特征尺度分解的跳频信号参数估计新算法。该算法将跳频信号迭代地分解成若干个内禀尺度分量并进行降噪处理,然后对其最大瞬时幅度进行小波变换和傅里叶变换即可估计出跳频信号的跳变时刻和跳频周期,最后根据得到的跳变时刻和跳频周期可以进一步估计出跳频频率集。该算法不受时频不确定性原理的影响,能够在未知先验知识的条件下估计出跳频信号的跳周期、跳变时刻和跳频频率集。最后通过仿真验证了算法的有效性。      

基于频谱校正的中国余数定理多普勒频率估计算法

脉冲多普勒(PD)雷达能够检测目标多普勒频率和有效抑制杂波,该优势使得PD雷达得到了广泛应用。但速度模糊的存在,往往对PD目标检测带来困难。该文紧密结合PD雷达体制的特点,在基于PD雷达参差重频模式下,提出一种基于全相位离散傅里叶变换(DFT)相位差频谱校正的最优余数封闭式鲁棒中国余数定理(CFRCRT)的多普勒频率估计算法。理论分析和仿真实验表明该文算法在测量精度和实时性能上可以满足工程上应用的需求。     

脉冲多普勒雷达中的解模糊算法及实现

解距离模糊和解速度模糊是中重复频率脉冲多普勒雷达中需要解决的重要问题．其算法的依据都是中国余数定理。但是．单靠中国余数定理仍无法解决距离测量和多普勒频率测量中的误差和遮挡问题。本文讨论了在测量误差和遮挡问题存在的情况下解距离模糊所采用的建表搜索法和解速度模糊所采用的各模糊度内最小方差过门限法．并将这两种算法与其他算法进行了对比。文中所提算法具有重要的工程应用价值。     

基于滑窗和原子字典的压缩域跳频信号参数估计算法

现有跳频信号参数估计算法大多没有考虑跳频信号的结构特性,在低信噪比下存在计算复杂度高或估计精度低的缺点,针对这一问题,该文提出一种基于滑窗和原子字典的压缩域跳频信号参数估计算法。用滑窗法对所处理的跳频信号进行整周期滑动压缩采样,粗略估计出跳频信号的跳变时刻,以块对角化的傅里叶正交基作为稀疏基精确估计出跳变前后的频率,在此基础上构建可以表示跳频信号局部时频特性的原子字典,通过匹配追踪算法准确估计出跳频信号的跳变时刻。实验结果表明,该算法在显著降低信号采样数据量和计算复杂度的同时,保持了跳频信号参数的高精度估计。     

一种宽范围低复杂度的载波频偏估计算法

针对短突发通信系统存在的频偏估计相位模糊问题,本文提出了一种宽范围低复杂度的时域相关频偏估计算法——基于相位解模糊的部分互相关算法.该算法利用自相关算法思想和相关代数知识消除了其复乘运算,再利用基于蒙特卡罗仿真的解相位模糊算法解决了其相位模糊问题,从而适应大频偏下的短突发通信环境.最后仿真结果表明,与经典的M&M、AC和Giugno时域算法相比,在保证了较大估计范围的同时,该算法具有更高的估计精度和更低的复杂度,适用于低时延高可靠的短数据包传输.     

互质MIMO雷达的非圆信号降维DOA估计方法北大核心CSCD

针对传统互质阵列波达方向估计方法存在的自由度低、阵列孔径小、相位模糊等问题,提出了一种基于互质MIMO雷达的非圆信号降维波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计方法。该方法结合了互质阵列与MIMO雷达的优点,利用非圆信号特性对阵列进行扩展,重构接收信号矩阵,然后进行降维处理,并利用噪声特征值的幂级数对噪声子空间进行修正,进一步提高算法精度。最后推导了文中方法的无相位模糊问题。仿真实验表明,文中方法能够有效避免相位模糊,大大提高自由度并扩大阵列孔径,与传统MUSIC算法以及互质阵列MUSIC算法相比,在估计成功率、DOA估计精度等方面均具有更好的性能。     

一种改进的跳频信号参数估计方法

针对在跳频信号跳变时刻和跳变频率估计方面实时性和估计精度无法同时兼顾的问题,提出了一种基于短时傅立叶变换(STFT)和多重信号分类(MUSIC)算法的跳频信号参数估计方法。在建立跳频信号数学模型的基础上,利用STFT选取较大时间窗对整个信号在时域进行粗搜索,生成时频谱图,提取时频脊线从而获得跳变时刻,然后选取较小时间窗在已知跳变时间段利用STFT进行跳变时刻的细估计,并利用MUSIC算法进行频率的精确估计。该方法利用STFT的二次估计,减少了MUSIC搜索范围,从而降低了时间开销。仿真表明该算法的跳变时刻频率估计精度高,实时性能满足参数测量需求。