基于实时数字信号处理的宽带单比特瞬时测频接收技术

针对现代电子战接收机的大瞬时带宽、实时处理、高灵敏度、快速测频等高性能指标要求,提出了一种基于实时数字信号处理的宽带单比特瞬时测频接收机方案,结合大带宽高速采样的实时快速处理,将单比特接收算法、滑动快速傅里叶变换(FFT)算法、瞬时频率测量算法应用于该算法结构,给出了超高速单比特采样和高速实时信号处理的硬件实现。仿真结果表明,该接收机不仅具备大带宽、实时处理、高频率分辨率等特性,同时具有优异的信号检测灵敏度。     

一款光学瞬时测频接收机

采用时间波长映射技术,研制了一款40 Gsample/s高速光采样瞬时测频接收机原理样机。该样机摆脱电模数转换器的电子瓶颈,突破高速高品质光采样脉冲的产生、光电接口匹配和高效瞬时测频软硬件实现等关键技术,能够实现近20 GHz带宽内信号的采样、量化及瞬时测频。     

超宽带雷达中的超高速数据采集技术

以超宽带雷达应用为背景,提出了超高速实时直接射频采样方案。对系统设计和高速PCB设计技术进行了详细的分析。测试结果和实际应用表明,该超高速采集系统可以实现对超宽带雷达信号的高速高精度实时稳定的采集。     

超高速数据采集系统在超宽带雷达中的应用

以超宽带雷达应用为背景，提出了超高速实时直接射频采样方案。对系统设计和高速PCB设计技术进行了详细的分析。测试结果和实际应用表明，该超高速采集系统可以实现对超宽带雷达信号的高速高精度实时稳定的采集。它的实现对宽频带雷达信号处理具有重要的意义。     

基于GPU的线性调频信号脉冲压缩算法实现

利用NVIDA公司开发的CUDA技术对线性调频信号脉冲压缩算法进行了研究。用CUDA C和C语言分别在GPU、CPU平台对该算法进行仿真,并对程序执行时间做出了比较。实验结果表明,在GPU平台上实现脉冲压缩算法的运算效率明显优于在CPU上。     

应用Zoom FFT方法提高相干测风激光雷达频谱分辨率

脉冲相干测风激光雷达距离门内的回波具有中频高、频带宽、采样点稀疏等特点。采用传统的信号处理方法, 雷达频谱分辨率很难提高。在研究无线电雷达信号频谱细化技术的基础上, 采用Zoom FFT 频谱细化结合数字滤波器组的方法, 通过仿真研究验证了该方法对提高脉冲相干激光测风雷达的频谱分辨率具有良好效果。文章介绍了Zoom FFT 算法和数字滤波器组的原理,对模拟低频和高频信号进行了仿真,并且利用真实风场数据进行了验证,充分证明了该算法对于提高脉冲相干激光测风雷达的频谱分辨率的有效性。     

LFMCW雷达中精确测频算法研究

在LFMCW测距雷达中,差频信号测频是否精确关系到整个雷达系统的测距精度。该文分析了在LFMCW测距雷达中精确测频的难度,提出了基于FPGA的变频采样算法。该算法采用VerilogHDL在ISE平台上编写,通过了Modelsim仿真验证。该算法与其他精确算法相比,具有实现简单,占用FPGA资源少,测频误差小的优点,有一定的工程实现价值。     

相干测风激光雷达微弱信号的频率估计

相干测风激光雷达通过探测大气气溶胶的多普勒频移信息获取风速信息。其回波信号为微弱信号,微弱信号中频率提取属于频率估计范畴。经补零处理后的快速傅里叶变换算法（补零FFT算法）应用于相干测风激光雷达频率估计,具有算法简单,运算速度快,稳定性高等优点。与常用的频率估计算法脉冲对算法（PP算法）和改善型脉冲对算法进行比较,验证了补零FFT算法在相干测风激光雷达微弱信号频率估计方面的明显优势。通过仿真软件MATLAB仿真非相参积累脉冲3 000次的前提下检测微弱信号（距离门宽度为128采样点）信噪比可达-26.6 dB。最后,通过风场试验获取实测风速数据,验证了补零FFT算法在相干测风激光雷达中应用的优越性。     

准连续波体制雷达应用研究

文中对准连续波体制应用于脉冲测量雷达进行了研究。讨论了准连续波波形设计、信号处理方法、跟踪滤波算法等准连续波信号设计与处理中的关键问题;深入分析了高速运动目标多普勒频移对准连续波信号处理和参数测量的影响;探讨了脉冲测量雷达应用准连续波体制后在优化整机系统设计、提高接收灵敏度等方面的技术优势。最后,文中给出关于准连续波体制可应用于脉冲测量雷达的理由。     

迟延相位差结合FFT多信号频率估计

提出了一种针对多信号频率估计的欠采样无模糊测频算法。该算法通过迟延相位差求出频率大致取值区间,利用欠采样频谱图得到的混叠频率与欠采样频率求出高精度频率估计值,并重点解决了当不同信号在欠采样频谱图中出现谱峰重叠时测频不准确的难题。仿真表明,该算法降低了高估计精度对信噪比的要求,且稳定性好,具有实用价值。     

一种试验场无线电辐射源模拟器测量与监视系统

基于超宽带采集存储技术构建了测量与监视系统，实现了对无线电监测系统试验场中的模拟无线电监测目标信号群的测量与监视。重点研究了基于并行交替采样的超宽带信号高速采集技术、基于固态磁盘(Solid-State Disk,SSD)阵列流水拼接的海量数据实时存储技术和基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的超宽带信号频谱分析技术等关键技术。测量与监视系统工作频率范围为1.5 MHz～22 GHz，单通道采集速率可达5 GB/s，三通道实时带宽达到6 GHz，最大存储容量达到48 TB，满足对无线电监测系统试验场中通信、导航、雷达等多路模拟无线电监测目标信号进行测量与监视的使用需求。     

数字信道化技术在空时联合阵列信号处理中的应用

低信噪比下的高精度的参数估计和实时处理是电子战阵列信号处理中的难点。传统的估计方法只能适应高信噪比或长快拍环境。将数字信道化与空间谱算法相结合,给出了一种基于数字信道化技术的测频与测向的实时处理方案,并提出了一种测频与测向级联估计算法。仿真实验表明该算法在-10dB的噪声环境下可以进行高精度的参数估计,且实时性得到了很大的提高。     

DC-10 GHz数字瞬时测频接收机设计

在射频前端宽开的条件下,为了实现DC-10GHz带宽范围内的信号频率瞬时测量,采用基于多速率欠采样信号处理的超宽带数字测频接收机方案设计,并运用Matlab对三个不同采样率情况下的频率求解算法进行仿真。算法仿真结果显示：当输入信号的信噪比为0dB、每个采样通道对应的FFT运算点数均为1 024时,测频精度可达±3 MHz,测频出错的概率小于3×10-5。克服了直接运用奈奎斯特采样进行DC-10GHz信号频率瞬时测量的困难。     

基于CUDA的红外图像快速增强算法研究

针对红外图像边缘模糊,对比度低的问题,文中研究了改进的中值滤波和改进的Sobel边缘检测对红外图像进行处理。在对处理后图像的特征进行分析的基础上,研究了改进的Laplace金字塔分解的图像融合算法,并基于CUDA并行处理技术,在可编程GPU上实现了红外图像快速增强的目的。该算法结合GPU的内存特点,应用纹理映射、多点访问、并行触发技术,优化数据的存储结构,提高数据处理速度,适用于对红外图像增强的实时性要求较高的领域。实验结果表明,该算法有较好的并行特性,能充分利用CUDA的并行计算能力,提高了红外图像增强的实时性,处理分辨率为3 096×3 096的红外图像时加速比达32.189。     

一种高速跳频信号实时载频测量方法

提出了一种二次载频测量方法,详细阐述了对高速跳频信号实时载频测量算法的工作原理。针对高速跳频信号特点,采用多路并行方法处理高速采样数据、快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)估计信号载频、数字正交下变频得到零中频信号。详细描述了基于可编程门阵列器件(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的通过载频粗测、数字正交下变频、载频精测和载频合成的具体实现过程。以实际跳频信号为例,进行了仿真计算。结果表明设计稳定可靠、测量精度高。     

基于FPGA的激光多普勒测长仪信号处理算法研究

针对激光多普勒测长仪多普勒频率的准确提取问 题,提出了一种基于FPGA的自适应采样频率的多普勒信号 处理算法。首先通过跟踪多普勒频率实现了采样频率的自适应选择,提高了低速测量的准确 度,扩大了系统的测速 范围;结合了FFT-FS频谱细化算法和比值校正算法,有效减小了测量误差,进一步提高了 多普勒频率提取的准确度; 最终通过多组长度测量实验,验证了算法的可行性,测量结果的相对误差优于0.1%。     

基于并行FIR滤波器结构的数字下变频

对宽带信号进行并行处理,可同时满足低功耗和实时性的要求,已成为目前宽带信号处理的研究热点。本文提出了一种可在FPGA中实现的并行快速FIR滤波器设计方法。该方法通过应用并行多相处理技术中的一种新型分布式处理算法,在滤波器结构上实现了多级级联的形式,增强了中频处理的灵活性和通用性,节省了硬件开销。仿真结果表明,该算法很好的解决了原始低通滤波器速度跟不上A/D采样率的问题,把采样率提高到了320MHz以上。同时该方法应用软件实现并行信号处理,避免了使用DDC专用芯片,具有较强的通用性,可以很好的移植到其他CPLD中。     

面向大振幅、长周期振动校准的零差正交激光干涉测振方法

针对零差正交干涉测量应用于超低频超大振幅标准振动台性能测试时非正交相移误差补偿困难、所需采样率极高的问题,提出了一种欠采样零差正交激光干涉测振方法。在设计消偏振分光测量光路的基础上,提出波片偏航调整方法,进行非正交相移误差的硬件实时补偿;提出基于运动状态预估的卡尔曼正交信号解调算法,对深度欠采样的干涉条纹进行相位信号解调,以大幅降低所需的采样率及产生的数据量。实验和仿真结果表明,文中方法可大幅降低零差正交干涉的非正交相移误差及其对波片角度偏差的灵敏度,且在测量超低频振动时,卡尔曼正交信号解调算法所需的采样率和每通道数据采集点数降低至奈奎斯特采样定理的0.056%。文中提出的欠采样零差正交激光干涉测振方法较好地满足超低频超大振幅标准振动测试的需求。