线性调频信号时/频差快速联合估计方法

提出了一种线性调频(Chirp)信号时/频差估计算法。首先估计Chirp信号互模糊函数中脊线的位置,再通过频率补偿使脊线通过原点,进而通过搜索信号在分数阶傅里叶变换域上的相关峰来代替沿脊线搜索模糊函数峰值的过程,最终获得时/频差的估计。该算法由于采用一维搜索,并且可用快速傅里叶变换实现,因此所需运算量显著降低。对于多分量Chirp信号,根据脊线位置的不同,算法能够分别估计出各分量信号的时/频差。仿真实验表明,该算法能够精确估计Chirp信号的时/频差,并且随着信噪比的提高,时/频差估计值的均方根误差逐渐接近克拉美罗下界。      

基于尺度变换的宽带线性调频信号时差/尺度差估计算法

提出了一种基于尺度变换的宽带线性调频信号时差和尺度差的快速算法.根据两路接收到的线性调频信号间调频率之比为尺度差的平方的特点,利用分数阶傅里叶变换分别估计出两路信号的调频率,即可获得尺度差的估计.将估计的尺度差对一路信号进行伸缩,并计算伸缩后信号与另一接收信号的时域相关,根据相关峰的位置估计出时差.相比于传统基于宽带互模糊函数的方法,该方法避免了二维搜索宽带互模糊函数的峰值,只需若干次快速傅里叶变换即可实现,能够显著降低运算量.仿真结果显示该方法在高信噪比下逐渐接近克拉美-罗下界.     

基于Radon-Ambiguity变换的LFM信号时/频差快速联合估计

提出了一种基于Radon-Ambiguity变换(Radon-Ambiguity Transform, RAT)的线性调频(Linear Frequency Modulated, LFM)信号时/频差快速联合估计的算法.根据LFM信号在多个不同角度上的RAT峰值位置建立一组以信号间时差和频差为未知量的方程组,求解方程组即可得到时/频差的估计值.对于存在噪声的信号,RAT误差会导致方程组不能直接求解,为了抑制噪声干扰,采用最小二乘法估计时/频差.本文算法无需计算二维平面上各点的模糊函数值,并且由于离散RAT可以通过快速傅里叶变换快速实现,具有所需运算量低的优点.仿真实验表明,相比于常见的基于模糊函数峰值搜索的时/频差估计算法,本文算法在保证时/频差估计精度的同时能够显著提高运算效率.     

基于模糊函数频率轴投影的CDMA信号时/频差估计

对地面辐射源的定位可以通过估计两颗卫星接收信号的时差和频差来实现。CDMA信号具有带宽大、数据长的特点,传统的时差和频差估计方法运算量大,难以实时处理。利用CDMA信号模糊函数具有图钉型的特点,对两路CDMA信号的模糊函数在频率轴上进行投影,根据投影峰值位置估计两路CDMA信号中各用户的频差,再对信号补偿频率后通过一次相关估计各用户的时差。由于模糊函数在频率轴上投影的计算可以通过若干次FFT快速实现,因此本文提出的算法相对传统的二维搜索模糊函数峰值的算法运算量显著降低。仿真结果表明,该方法能够快速精确地估计出CDMA信号中各用户的时/频差。     

基于FFT的高精度FMCW雷达频率估计算法

在FMCW(调频连续波)雷达测距测速系统中,通常采用FFT(快速傅里叶变换)算法对差频信号进行频率测量。针对Rife算法在信号频率位于FFT量化频率附近时频率估计精度较低的问题,提出了一种改进的频率估计算法。该算法首先对信号作FFT并索引峰值谱线位置,然后对主瓣内幅度最大的两条谱线的系数进行线性组合,来等效实现加Hanning窗FFT,最后进行频率估计。仿真结果表明:该方法具有更高的精度,可应用于FMCW(调频连续波)雷达差频信号频率的测量,能有效地减小频率测量误差,提高距离分辨率。     

一种毫米波调频连续波雷达的目标速度测量方法

提出了一种应用于地面监视的连续波雷达,使用线性调频连续波(LFMCW)波形产生和快速傅里叶变换信号处理技术进行地面运动目标检测.由于较短线性调频时间和高重复频率,目标的径向速度对测量的差频信号影响很小,因此采用多个线性调频连续波信号在各个距离门上测量径向速度.为了解决不模糊最大径向速度,提出了一种改变线性调频持续时间的方法.最后根据发射和接收信号的频差以及接收天线,也可以计算出目标距离和方位角.     

基于小波脊线-Hough变换的LFM信号检测

线性调频(LFM)信号是现代雷达广泛使用的一种大时宽-带宽积的低截获概率信号,根据线性调频信号的小波变换特性,小波脊线与瞬时频率的对应关系,提出了一种检测线性调频信号的联合小波脊线-Hough变换方法,该方法首先计算信号的小波变换,得到二维时-频能量分布图,采用脊算法提取信号的小波脊线,然后在小波脊线时-频平面上再进行Hough变换,从而检测噪声中的线性调频信号并估计信号参数.仿真结果证明,此方法可有效地对线性调频类信号进行检测,并且有较好的抗噪声性能.     

基于瞬时相位拟合的LFM信号参数估计算法

针对传统线性调频（LFM）信号参数估计算法中复杂的搜索和计算问题,提出了一种不需要参数搜索的快速LFM信号参数估计算法。该算法先用希尔伯特变换估计LFM信号瞬时相位,再用二次相位函数拟合LFM信号瞬时相位从而得到初始频率和调频斜率的估计。仿真验证了本文算法的有效性,说明该算法能够给出满意的参数估计结果。     

基于DMFT的LFM信号参数估计

线性调频信号是低截获概率雷达常用的一种信号形式,如何在低信噪比情况下检测线性调频信号一直是人们研究的焦点之一.在离散匹配傅里叶变换的基础上对算法进行改进,并利用改进后的算法分别对单分量和多分量线性调频信号进行仿真,仿真结果表明离散匹配傅里叶变换能够在低信噪比情况下比较准确地估计出线性调频信号的参数,不存在交叉项问题.离散匹配傅里叶变换是一种针对线性调频信号有效的参数估计方法.     

基于乘积性模糊函数的核函数设计方法

利用乘积性模糊函数,提出一种双线性时频分布的核函数设计新方法,能够在模糊域有效地抑制噪声和多分量间的交叉项.在多分量强弱信号环境中,提出基于逐次减小误差的递归算法重构强信号,减小传统分析方法的残余信号影响和参数误差传播效应.利用分段近似的原则,可将非线性调频信号分解为多分量线性调频信号,从而将核函数设计方法推广到非线性调频信号环境.最后,仿真结果证实了该方法对多分量调频信号的有效性.     

双星时差频差定位体制在频域混叠电磁环境下的应用

现代战场电磁环境复杂,不同类型电磁信号在时频域碰撞混叠,现有常规侦察手段对此类信号的定位应用受到严重制约。双星时差频差定位体制通过互模糊函数求解信号到达时差和频差,分离频域混叠信号并获得高达公里量级的定位精度,非常适合于复杂电磁环境下的应用。通过求解模糊函数的方法分析了时差频差体制对频域混叠信号的分离和定位能力,然后结合美航母编队及其电磁环境构成,探讨了这一能力在监视航母编队,尤其是跟踪识别编队个体成员的具体应用。仿真与分析结果证明了双星时差频差定位体制的优势,对于天基侦察系统的建设具有重要意义。     

同轨双站宽带信号源位置点成像定位算法

针对已知高度宽带信号源的无源定位问题,借鉴SAR成像原理和直接定位法思想,提出一种利用到达差时间(TDOA)和到达频率(FDOA)信息的位置点成像无源定位算法。采样时将观测时间划分为快时间和慢时间,在快时间域估计TDOA,慢时间域估计FDOA。首先分析了同轨双站构型下距离差走动,然后利用观测区域中心位置对观测时间内各脉冲TDOA进行校正,再通过二维傅里叶变换得到TDOA和FDOA,并将联合估计得到TDOA和FDOA通过几何关系映射得到目标位置。仿真实验表明了本文算法的有效性,且不需要进行信号分选和参数配对,适用于观测不可区分多目标辐射源定位问题,具有高精度和超分辨特性。     

Complex ambiguity functions using nonstationary higher ordercumulant estimates

The complex ambiguity function based on second-order statistics (CAF-SOS) has been used to simultaneously estimate the frequency-delay of arrival (FDOA) and time-delay of arrival (TDOA) between two signal measurements; its performance, however, is sensitive to the correlation between two additive noise sources. When the noise sources are assumed to be Gaussian, we develop a new complex ambiguity function based on higher order statistics (CAF-HOS) that reduces the unknown noise-correlation effect. The new CAF-HOS algorithm utilizes nonstationary higher order cross cumulant estimates and their Fourier transform. In fact, we suggest a nonstationary estimate of fourth-order cross-cumulants and obtain the analytical expressions for its mean value and variance. We compare the analytical expressions with results obtained by Monte Carlo runs. Also, we compare the performance of the new complex ambiguity function based on fourth-order statistics (CAF-FOS) against the CAF-SOS algorithm using different Gaussian noise sources, different signals of interest, different signal-to-noise ratios, and different lengths of data     

基于最大似然网格搜索的TDOA和FDOA加权代价函数定位算法

由于现有的基于最大比合并MRC( Maximum Ratio Combination)的联合搜索定位算法实现复杂度高,为降低其计算复杂度,提出基于网格搜索的加权最大似然代价函数定位算法WMLGS( Weighted ML Grid Search Localization)。仿真结果表明：MRC和WMLGS算法的定位性能近似相等,在无地球表面约束条件下均优于单独时差或频差定位性能,并且逼近克拉美罗联合界,同MRC相比,WMLGS节省了一半左右的计算量,因此更具有实用价值。     

基于互模糊函数的快速时差频差联合估计

针对无源定位中的时差频差联合估计问题,利用内积公式推导出了基于互模糊函数的时差频差联合估计公式,并提出了相应的快速实现算法。其中通过适当变换互模糊函数计算公式,将传统的二维时差频差搜索算法变为对信号内积进行快速傅里叶变换,然后对变换后的数据进行二维搜索,大大提高了时差频差联合估计的速度,降低了运算量。通过重构离散傅里叶变换项,并进行近似,进一步降低了运算量。仿真结果说明,两种算法都能得出准确的结果,改进的算法计算时间更少。     

基于积分二次相位函数和分数阶Fourier变换的多分量LFM信号参数估计

针对高斯白噪声中多分量线性调频信号参数估计问题,提出了一种基于积分二次相位函数（IQPF）和分数阶Fourier变换的新方法。分析了IQPF估计线性调频信号调频率的原理,指出IQPF有压制弱信号的缺点。为解决强度相差较大的多分量线性调频信号中弱分量信号的参数估计问题,提出利用分数阶Fourier变换域的信号分离技术,逐次估计强信号分量的参数并将其消去,来提高多分量信号参数估计的可靠性。最后通过计算机仿真,验证了该方法的有效性。这种方法与Radon-Winger变换法、Radon-Ambiguity变换法和单纯的分数阶Fourier变换法相比,极大的简化了计算。因此,该方法非常适合于多分量LFM信号的快速参数估计。      

多载波基带信号相参时差估计算法与分析

时差估计精度与信号在频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。多载波信号的频率信息和能量在频域上分布区间大,通过多载波信号的相参积累,可以有效利用信号在整个区间内的频域信息和能量来提高时差参数的估计精度,克服单载波信号带宽窄能量低导致的时差估计精度不高的问题.本文针对多载波基带信号的时差估计问题,在单载波基带信号互相关函数分析的基础上,推导了多载波基带信号互相关函数,并分析了其相位关系,通过相位补偿实现了多载波基带信号互相关函数的相参积累,并理论分析了多载波信号时差参数估计性能与信号各参数的关系。蒙特卡洛仿真表明,提出的多载波基带信号相参时差估计算法性能明显优于单载波信号的估计性能,性能改善情况与理论分析一致。      

窄带跳频信号的无模糊时差估计算法

针对跳频信号的高精度时差估计问题,分析了跳频信号相关函数的模糊特性,提出了基于多跳相干积累的跳频信号时差估计方法.多跳相关函数中存在周期副峰,将导致时差估计出现周期模糊,提出了两种消除模糊的方法——单跳时差平均法与相关函数包络拟合法.两种方法获得的时差粗值可以确定在相关主峰附近小范围精确搜索的搜索区间,在此区间内进行时差估计可以消除周期模糊.单跳时差平均法通过对单跳时差估计进行非相干平均获得时差粗值.相关函数包络拟合法通过搜索到的多个周期峰值,进行包络拟合获得时差粗值.仿真表明,两种算法性能明显优于常规的互模糊函数法,均能降低无模糊时差估计对相关输出信噪比的要求,提高无模糊时差估计所要求的频率间隔.相关函数包络拟合法性能更优,但运算量更大.