基于DSP的多传感器阵列数据采集与处理实验平台

介绍了多传感器阵列宽带信号采集处理实验平台,该平台可以接收100～400 MHz的宽带信号并对宽带信号进行近于实时的来渡方向的估计.系统主要包括8单元阵列传感器,两台同步高速数字存储示波器,PC机信号处理平台和DSP算法评估板.系统对8通道阵列传感器进行同步数据采集和存储,采集到的数据在MATLAB平台上进行仿真处理并下载到DSP中进行算法性能评估.     

基于FPGA的12通道GPS数字相关器设计

分析了传统全球定位系统(GPS)接收机中相关器芯片的功能特点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的GPS算法快速验证平台.采取模块化设计方法,在FPGA上使用硬件描述语言编码实现12通道数字相关器的功能逻辑,并利用ARM微控制器对相关结果进行基带处理,完成对GPS卫星信号的载波解调、C/A码跟踪以及导航电文解码,给出了对实时运行结果的分析.该数字相关器在提供较高定位精度的同时,其各个功能模块可以即时修改和测试,大大缩短了信号处理算法的开发周期.     

正交基带通信信号的调制方式盲识别

基于基带信号频率低,算法计算量小的优点,提出了一种在不需信号先验知识的情况下识别基带正交调制信号的方案。该方案利用接收信号的基带谱特性和统计特性,从中提取抗噪声,且对频偏和相偏不敏感的特征,对信号进行模拟数字的联合自动识别。对真实采集信号进行实验验证,结果表明：在信噪比不小于7 dB时,对数字和模拟调制方式都未知的信号,算法可以得到95%以上的正确识别率。     

一种宽带VLBI数字基带转换器设计

VLBI(very long baseline interferometry)即甚长基线干涉测量,是目前精度最高的射电观测手段。为了解决对硬件处理速度要求过高的问题,设计了一种基于并行下变频的宽带VLBI数字基带转换器,将并行处理与多相滤波相结合,可大大降低对处理速度的要求,缓解硬件压力,有助于解决数字信号处理的瓶颈问题。仿真结果表明,该宽带VLBI数字基带转换器成功实现了对数字中频信号的下变频、滤波抽取等功能,同时数据率大大降低,可实现宽带接收处理,也有助于信号的实时处理。     

短波宽带信道莫尔斯信号自动识别技术

入分析了莫尔斯信号的时域频域特性和短波宽带信号识别的难点,给出了自动识别算法的理论基础,并在此基础上利用宽带快速搜索和窄带精确识别相结合的方法进行了算法设计和工程实现设计,最后给出了算法的实测结果。试验结果表明,对天线接收的实际短波莫尔斯信号具有很高的侦察识别正确率和比较低的虚警和漏警率。     

数字信道化高效结构设计及FPGA实现

针对宽带接收机中处理多个同时到达信号时的逻辑资源消耗大、实时性差、配置不灵活等问题,从多相滤波和采样率等价交换原理出发,对接收机前端信道化过程开展研究。提出了包含移位抽取模块、多相滤波模块和全并行快速傅里叶变换(FFT)模块的数字信道化高效实现结构;利用基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件描述语言实现了该高效结构。最后,给出了仿真验证和在线测试的结果,验证了该高效结构实现方式合理。在满足宽带接收机处理多个同步到达信号的同时,有效提高了处理速率,降低了资源消耗,为后续基带信号处理预留了更多的硬件资源。     

基于频率敏感注意力的短波宽带特定信号检测

为提高短波复杂电磁环境下特定信号检测识别准确率,提出了一种基于频率敏感注意力的短波宽带特定信号检测算法。依据短波特定信号在时频图中时间方向上的相关性和频率方向上的局部性,设计了一种具有窄长形状感受野的频率敏感注意力机制,通过将特征图沿时间轴方向进行条块分割并在条块内计算自注意力,捕获时间轴方向的远距离依赖关系并限制频率轴方向感受范围,并以此为基础构建了一种端到端的短波特定信号检测器频率敏感信号检测器（Frequency sensitive signal detector,FSSDet）。以短波宽带信号时频图为输入,FSSDet可直接输出多个特定信号的调制类型及起止时间、中心频率和带宽等重要参数信息。在包含8类47 880个样本的仿真数据集上进行实验,所提方法在0 dB以上的平均精度均值（mean Average precision, mAP）高达98.5,在信噪比低至-10 dB时仍高于72.5。结果表明,所提方法具有较高的短波特定信号检测识别准确率,在低信噪比下具备良好的鲁棒性。     

基于压缩传感的宽带频谱协方差感知算法

宽带感知需要超宽的射频前端,非常快的数字处理设备,传统的频谱检测机制承受着巨大的压力.利用宽带频谱中信号频谱的稀疏特性以及实际稀疏数据观察值成组出现,即组稀疏的特性,将压缩传感算法应用于宽带频谱感知,通过阈值判断,对欠采样下的信号进行重构,进而进行频谱感知,提出了基于压缩传感的频谱协方差感知算法,当压缩比为0.1时系统...     

基于模型的数字音频广播信号调制系统设计

本文设计并在FPGA芯片中实现了数字音频广播系统的信号调制系统。信号调制系统位于整个数字音频广播系统基带信号处理链的末端,是基带数字信号处理的核心系统。根据Eureka 147标准,信号调制系统需要对输入的基带码流进行数字调制、频域交织、差分调制以及正交频分复用等一系列处理。所设计的信号调制系统能够对输入的基带码流进行实时处理,完成上述信号处理算法,并输出数字音频广播的基带信号。     

频率可调带宽可选的VLBI多相数字基带转换器

VLBI数据采集终端是VLBI台站的重要设备,近年来随着数字硬件设备例如ADC、DSP、FPGA的快速发展,数字基带转化器代替模拟基带转换器成为现实。现有采用多相滤波器实现DBBC的方法不可避免存在盲区,且频率、带宽均不可调。提出一种通用的基于多相结构的宽带数字下变频方法,将多速率信号处理和并行处理方法应用在其中,成功实现了VLBI多个通道的单边带数字基带转换,且能实现中频中心频率可调、带宽可选。硬件测试结果表明VLBI数字基带转换器频率设置正确,带宽选择正确,且数字基带转换器带通特性好于模拟基带转换器。     

一种基于PC机的短波监测接收系统的设计

PC插卡式接收机实现了以通用计算机为硬件平台、末级中频和基带处理全部由软件决定的接收机模式;基于PC插卡式短波接收机WR-G303i应用的灵活性和很好的二次开发性,针对其自带软件定频定模式工作的局限性,在Windows操作系统和VisualBasic6.0编程环境下,对其进行了进一步开发和应用,实现了对短波频带内无线电通信信号的实时监测与接收,同时对其进一步开发做出了展望.     

多速率STFT超宽带信号瞬时频率估计研究

提出多速率短时傅里叶变换(Multi Rate Short Time Fourier Transform,MR-STFT)瞬时频率估计算法,提高了超宽带信号瞬时频率估计精度;该方法将多速率信号处理算法与短时傅里叶变换(STFT)技术相结合,兼顾采样频率和被测频率,将宽频范围进行分段采样,对分段处理结果进行拟合,构成多速率STFT算法,实现超宽带信号瞬时频率的高精度测量;通过对仿真信号和实测信号进行处理,研究了方法的可行性和频率估计精度,结果表明MR-STFT算法较大提高了超宽带信号瞬时频率估计精度,尤其对低信噪比的超宽带信号效果显著。     

软件无线电调制平台实现方案的研究

介绍了软件无线电技术的概念及其调制平台的数学模型,并提出了在现阶段DSP技术的发展水平下软件无线电调制平台的一种硬件实现方案,该方案首先利用DSP芯片在基带完成调制功能,生成各种调制方式所需要的数字信号,然后对调制之后得到的数字信号进行数模转换,再利用正交模拟混频方式得到上变频之后的信号.本文还介绍了一些数字调制方式的算法,并给出了这些调制方式的算法在该硬件平台上的实现方案.实验结果表明,本文所提供的方案确实可行.     

基于认知无线电的DVB-S2信号接收与解析

DVB-S2协议作为第二代数字电视卫星广播协议,因具有突出的信号传输性能,在国际上得到了广泛的应用。现有的DVB-S2信号接收多采用标准的商用设备,不便于对信号接收的各个环节进行具体分析。基于此协议,开展了利用认知无线电USRP X310设备和Matlab数字算法实现信号接收解析的研究,同时分析各算法参数对信号接收质量的影响。该研究成果为信号协议进行更深层次的分析和研究以及后续的DVB-S2信号产生、通信对抗等提供可靠的设计指导。为了实现通信系统最大透明化,仅使用认知无线电设备对空间模拟信号进行放大和采样,其余部分全由数字信号处理领域的相关算法完成。文中详细阐述了整个接收平台的硬件设备参数设置和软件系统框架及其内部关键环节的算法实现。关键环节包括符号同步、物理层帧头检测与解析和载波同步等,其中符号同步和载波同步通用于其他通信系统,而物理层帧头检测与解析为针对DVB-S2协议特定设计的环节。最后,以亚洲五号卫星Ku波段上的一个特定节目为例详细说明了DVB-S2信号在接收过程中的处理流程及结果,原始数据传输流最终被正确恢复,该节目视频和音频亦成功播放。     

基于软件无线电平台的调频终端设计

介绍了基于DSP/FPGA混合架构的小型软件无线电平台,运用模块化设计方法设计了基于该平台的调频终端,详细阐述了调制和解调算法的实现。测试结果表明,基于软件无线电平台的调频终端能实现预期的发射和接收功能,具有便于部署、功能易扩展和易于升级等优势。     

适用于不同频率的微波海面散射计算方法

根据微波海面散射及风场实测数据库发展起来的若干算法，如ＳＡＳＳ－１、ＲＡＤＳＣＡＴ〔４〕、ＣＭＯＤ等，基本由相应实测数据统计处理而成，因而受所使用微波器自身的工作频率所限，这些算法应用于不同频率的实测数据时，误差相当大。算法对微波器频率的依赖性限制了自身的应用范围。在对频率从０．４２８～３４．４ＧＨｚ范围的五组海面散射数据分析基础上，提出一个风生短波谱形式及散射系数算法。用此算法与不同频率的海面散射实测数据进行了比较，均获得满意的结果     

捷变频雷达自动化测试及关键技术

在介绍捷变频雷达的信号特征的基础上,分析了捷变频雷达自动化测试中的基于瞬时测频方案的射频环境仿真及关键技术、基于射频延迟线方案的射频环境仿真及关键技术;指出了捷变频雷达信号射频环境仿真、通用软件平台设计和故障自动诊断是捷变频雷达自动化测试中的关键技术,讨论了软件平台的通用性问题即测试程序集(TPS)的可移植性、TPS与硬件平台的无关性等内容,最后分析了故障自动诊断技术的方法和关键技术。     

基于软件无线电的通信信号测试平台设计与实现

软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点,使其在军民无线通信领域获得了广泛应用。以微电子技术和计算机技术为基础,利用计算机、MATLAB、FPGA和ADI公司的AD9364射频捷变收发器,设计了一种适合测试WCDMA、TD_SCDMA、GSM、LTE等通信系统的信号测试平台,该测试平台能生成任意数字化正弦波,实时检测通信信号的相关信息以及调整射频链路参数。实验结果表明,该设计符合软件无线电的设计思想,具有较强的通用性、可移植性和软硬件均可重构能力。     

快速跳频电台频率合成器的研究

跳频通信具有很强的抗干扰能力,是未来战场通信的主要通信手段。跳频速率的快慢很大程度上决定了跳频电台抗干扰能力。实现快速跳频通信的关键之一是要求频率转换时间极短的频率合成器,常规的频率合成技术已难以满足要求。论文介绍一种数字式直接频率合成器加锁相环(DDS PLL)的频率合成器,具有换频时间短、覆盖波段宽、分辨率高等优点,可以满足战场通信用的快速跳频电台的要求。     

基于手机的信息电磁发射波捕获搜索系统

信息社会的发展愈演愈烈,电磁信号的传输安全性要求日渐提高,使得对环境中的电磁或者针对单一设备的发射电磁波作检测、接收及分析定向显得尤为重要。本文以智能手机为平台,提出了基于Android的信息电磁发射波捕获和搜索系统的软件设计和实现方案,成功实现了对调频电台所发射的无线电磁波的捕获和搜索定向,并搭建了专门的测试场景用于对其的功能测试,给出了实际场景下的测试结果,在一定程度上填补了当前国内在Android平台上相关领域研究的空白。