基于压缩感知的自适应卡尔曼滤波

针对稀疏流信号,提出了一种自适应卡尔曼滤波恢复方法,该算法基于压缩感知AIC结构,用有限长的窗口对信号进行观测,利用前后窗内信号之间的相关性,建立信号的状态转移方程,并与压缩感知获得的观测方程共同构成信号的状态空间模型,进而利用降阶的卡尔曼滤波算法近似得到信号的最小均方误差估计。信号重构阶段通过卡尔曼滤波迭代逐渐得到精确的支撑集,与以往仅用起始阶段的恢复结果获得支撑集的方法相比,本算法对起始阶段恢复支撑集的算法的精确程度要求不高,从而降低了整个算法的复杂度和要求的观测维度。仿真结果显示,这种自适应的卡尔曼滤波算法在宽带流信号的恢复中可以有效地降低所需观测维度,且最终结果可近似地收敛到信号的最小均方误差估计。     

欠采样条件下基于DCS的LFM信号带宽估计方法

针对传统方法不适用于欠采样条件下线性调频(LFM)信号在低信噪比(SNR)条件下带宽估计问题,提出一种基于分布式压缩感知(DCS)的带宽估计方法,利用同一信源多个脉冲的联合稀疏特性进行LFM信号带宽估计。首先构建LFM欠采样信号模型,其次利用DCS算法对LFM带宽进行联合稀疏重构,然后分析了所提LFM信号带宽估计方法性能,最后利用仿真验证了方法的可行性和有效性。     

带限BOC信号下双重估计技术多径性能分析

为优化天线带宽和硬件资源受限情况下导航接收机的设计,针对用于卫星导航系统BOC信号接收的双重估计技术,比较了其两种副载波跟踪方法:SPLL与SDLL,在信号带宽受限下的多径性能。针对SPLL与SDLL的特点,首先提出一种基于傅里叶级数形式的多径误差分析方法,从理论上比较了两类方法在各种带宽下的多径性能。通过仿真验证表明,带宽内是否含有副载波频率谐波分量是决定两方法多径性能优劣的主要因素。信号带宽内仅含副载波基频分量时,SPLL的多径性能与SDLL相似;信号带宽内含有副载波谐波分量时,SDLL可提供更好的抗多径能力。     

基于贝叶斯压缩感知的复数稀疏信号恢复方法

该文利用复数稀疏信号的时域相互关系提出一种新的稀疏贝叶斯算法(CTSBL)。该算法利用复数信号的实部与虚部分量具有相同的稀疏结构的特点,提升估计信号的稀疏程度。同时将多个测量信号间的内部结构信息引入到了信号恢复中,使原始的多测量稀疏信号恢复问题转变为单测量块稀疏信号恢复问题,使恢复性能得到了提升。理论分析和仿真结果证明,提出的CTSBL算法相较于目前的针对复数信号的多测量矢量贝叶斯压缩感知(CMTBCS)算法和块正交匹配追踪算法(BOMP)在估计精度上具有更好的性能。     

基于改进LK光流的目标跟踪算法研究

为了可以在复杂环境下对运动目标进行有效的跟踪,因此对LK(Lucas-Kanade)算法进行了研究并改进。改进的算法采用LK图像配准算法检测目标的状态,可以满足算法对实时性的要求;采用前向后向光流法作为LK框架,使得算法具有自评估能力,不易陷入局部极小值;将压缩感知理论引入LK算法进行目标跟踪,通过对校准误差的L1范数进行最小化来计算目标的状态参数,使得算法可以应对目标外观的变化;引入卡尔曼滤波器作为运动模型,先对物体的位置进行预测,然后再进行分类和检测,能有效地应对由于模板更新而产生的漂移问题。通过大量的实验对算法进行验证,该算法与现有算法相比处理目标在跟踪过程中的外观变化以及环境中的遮挡、光照变化等问题时,仍有较好的性能。     

基于自适应Kalman滤波的二维有噪子带信号恢复

基于子带信号的多通道表示（multichannel representation)和输入信号的动态特征,本文尝试推出了一种多分辨率状态空间模型,它与带相加子带噪声的滤波器组（Filter Bank)系统是等价的,于是使有噪子带信号的恢复可表述为相应多分辨率态空间模型的最优状态估计问题。进一步又利用信号的向量动态模型,发展了适于二维Kalman滤波的二维多分辨率状态空间模型,根据信号行为的分布,目标平面（object plane)可分割为不同的区域并用不同的向量动态模型来表征信号的非平衡分布,计算机数字仿真结果进一步证实了本文所提出了二维多分辨率Kalman滤波器性能的优越性。     

同源多码流直接序列扩频信号性能分析

新一代GPS系统加入了二相偏移载波(BOC)调制信号。相对GPS传统PSK-R信号,BOC信号具有更多的高频分量,在抗干扰性能、码跟踪精度、频谱利用和给定带宽条件下的多信号复用诸方面获得改善和提高。该文分析提出,GPS传统C/A码和P(Y)码信号做为整体时具有与BOC信号相似的特性。该文将其推广到一般化同源多码流信号,分析表明,可以将同源多码流信号作为新信号形式联合处理,以在白噪声和人为干扰具主导作用环境提高码跟踪性能。该文得出两种经典信号谱型条件下,以信号参数表示的码跟踪误差改善的表达式并给出了实现3 dB码跟踪性能改善的参数数值。     

基于多随机信号流的密钥生成方案

基于随机信号流的密钥生成方案会在合法发送方发送随机信号时泄露部分共享随机源信息导致密钥安全性和可达密钥速率较低。针对此问题,该文提出一种基于多随机信号流的密钥生成方案。首先,发送方利用信道互易性和上行导频估计下行信道,然后发送方在各天线上发送相互独立的随机信号流。由于窃听者难以准确估计所有随机信号流,因此难以窃取接收方每根天线接收到的叠加随机信号,而发送方则可根据估计的下行信道和自身发送的随机信号流计算出接收方各天线的接收信号。因此,可以将接收天线上的叠加随机信号作为共享随机源提取密钥。进一步地,该文还推导了该方案的可达密钥速率和共享随机源的互信息量表达式,并分析了两者间的关系以及对密钥安全性的影响。最后,通过仿真验证了该方案的有效性,仿真结果表明该方案能够有效降低窃听者观察到的共享随机源互信息,从而提升可达密钥速率及密钥安全性。     

一种改进的压缩感知信号重构算法

针对支撑集未知且变化时的稀疏信号的重构问题,本文基于卡尔曼滤波思想,结合压缩感知算法,给出了一种改进的卡尔曼-压缩感知（Modified Kalman Filter Compressive Sensing,MKFCS）信号重构算法,该算法首先利用Kalman滤波获得信号残差的有效估计,然后根据残差变突情况,用改进的CS算法估计突变位置以确定信号的新的支撑集,最后用最小二乘方法重构信号,从而自适应的实现支撑集未知且变化的稀疏信号的重构。最后对所改进的通过重构精度、重构误差、稳健性等方面进行了仿真,仿真结果表明所提算法重构信号具有需要量测个数少、重构精度高、鲁棒性强等特点。      

分布式MIMO系统多分量调制信号频率估计

针对分布式多输入多输出系统中的多频偏估计问题进行了研究,提出一种多分量调制信号的高分辨率频率盲估计方法。该方法避免了直接对多分量调制信号进行稀疏表示,无需导频等先验信息,避免传统频率估计方法中的内插、去相位混叠等处理,可一次性精确估计出所有信号频率。通过正定盲源分离方法从接收信号中分离出多个源信号,经过盲去调制处理,将其转换成多单频信号,根据多单频信号的稀疏表示,利用一个随机的压缩矩阵对信号进行压缩,再在压缩域中通过 模优化重构该稀疏信号,获得频率估计。仿真结果表明,与现有算法相比,所提方法可在少数据量、低信噪比下获得高精度估计性能,可在5dB时达到1e-6的平均均方误差。      

椭圆球面波脉冲信号快速设计方法

在基于椭圆球面波的非正弦短波通信系统中,椭圆球面波脉冲信号原设计方法存在 计算量大、计算时间长的问题。为了解决此问题,提出了椭圆球面波脉冲信号快速设计方法 。该方法利用基于带通采样的椭圆球面波函数数值解法,求得椭圆球面波函数近似数值解, 椭圆球面波函数在时间轴上向右平移,可得椭圆球面波脉冲信号。理论分析和仿真结果表明 ,快速设计方法能使计算量和计算时间降低2～4个数量级,同时椭圆球面波脉冲信号的时域 、频域和正交性能还能保持与原设计方法相当。     

基于奈奎斯特采样的椭圆球面波脉冲信号设计

为了解决椭圆球面波脉冲信号设计时积分方程该如何离散化及采用何种方法求解实对称矩阵的特征值和特征向量问题,提出了基于奈奎斯特采样的椭圆球面波脉冲信号设计方法.该方法利用奈奎斯特采样定理确定的采样频率对积分方程进行离散化,利用Jacobi方法求解实对称矩阵的全部特征值和相应的特征向量,求得的特征向量就是椭圆球面波函数的近似数值解,椭圆球面波函数在时间轴上向右平移,即可得椭圆球面波脉冲信号.理论分析和仿真结果表明,该设计方法简单,实用性强;求得的椭圆球面波脉冲信号精度高,正交性好.     

基于PSWF的正弦载波调制方法

为了有效提高系统的频带利用率,该文提出了基于椭圆球面波函数(PSWF)的正弦载波调制方法。在该方法中,采用时域持续时间有限、频域带宽近似有限的椭圆球面波函数设计频谱相互混叠或交叠的多路时域正交基带调制波形,进行多路基带预调制,通过正弦载波调制将信号频谱搬移至辐射频段。经理论分析及仿真验证,该调制方法可使通信系统的单位频带利用率快速接近2 Baud/Hz,提升速度优于OFDM调制,同时也使系统具有较好的功率利用率,且简单易实现。     

基于PSWF的传输波形设计方法

由于物理实现因素的影响,信息传输系统的频带利用率极限值一般降至1.8Baud/Hz以下。针对该问题,提出了一种传输波形设计方法。基于椭圆球面波函数设计时域正交脉冲,通过正交脉冲传输信息。通过理论分析,系统频带利用率的极限值可达到2Baud/Hz,且可快速接近奈奎斯特速率,又因椭圆球面波函数的能量聚集特性,可有效提高信息传输系统的功率利用率。     

基于Nyquist采样的椭圆球面波函数数值解法

为了解决椭圆球面波函数数值解法时积分方程该如何离散化以及采用何种方法求取实对称矩阵的特征值和特征向量问题,提出了基于奈奎斯特采样的椭圆球面波函数数值解法。该数值解法利用奈奎斯特采样定理确定的采样频率对积分方程进行离散化,利用Jacobi方法求取实对称矩阵的全部特征值和相应的特征向量,求得的特征向量就是椭圆球面波函数的近似数值解。对基于奈奎斯特采样的椭圆球面波函数数值解法进行了理论推导、性能分析和仿真。理论分析和仿真结果表明,该数值解法方法简单,实用性强,求得的椭圆球面波函数精度高,椭圆球面波函数之间正交性好。     

椭圆球面波信号间交叉项时频分布特性研究

该文引入Wigner-Ville分布中的交叉项,通过建立交叉项时频分布特性与椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function, PSWF)信号及其Hilbert变换信号性质之间的关系,重点研究了PSWF信号间交叉项时频分布特性与信号自身奇偶性、最佳时频能量聚集性等性质的关系,交叉项在时域、频域、时频域的能量密度分布规律。理论和仿真分析表明,PSWF信号间交叉项具有良好的对称性、时频能量聚集性。且交叉项时频分布的局部特征参量,与相互作用的PSWF信号阶数、功率谱局部能量密度峰值点个数以及位置密切相关,能够反映信号在时频域的相干程度,为下一步探索研究高效PSWF信号时频域检测方法提供参考依据。     

The Input Admittance of Thin Prolate Spheroidal Dipole Antennas with Finite Gap Widths

The input admittance of a thin prolate spheroidal dipole antenna of major and minor axes a, b and fed by a gap of finite width 2d operating at the wavelength λ (k=2π/λ) is expressed as a very slowly convergent sum of symmetric prolate spheroidal angle and radial modal functions whose computation in this paper is facilitated by a novel method for evaluating radial functions of the second kind for small and large order with high accuracy. Then, by using Infeld's (1947) method of replacing a sum by an integral, the slowly convergent part of the admittance is evaluated. Three different types of distributions for the gap electric field are considered, and numerical results for the admittance are given as a function of the spheroidal dipole's length (0⩽2a⩽λ) with its thickness (2b⩾2×10^-5 λ), as well as the gap ratio d/b, as parameters     

基于Karhunen-Loeve变换的正交椭圆球面波脉冲波形设计

针对正交椭圆球面波函数(PSWF)脉冲硬件实现复杂度高和难以实时产生的问题,通过对PSWF脉冲求解和正交化两个过程的优化整合,该文提出了一种基于Karhunen-Loeve变换的正交PSWF脉冲波形设计方法。该方法首先将PSWF脉冲表示为Legendre多项式加权求和的形式,通过对原脉冲互相关矩阵进行Karhunen-Loeve变换,得到正交系数矩阵,从而实现PSWF脉冲的正交化。以此为基础,设计了一种高效快捷的正交PSWF脉冲实现方案,建立了正交PSWF脉冲与Legendre多项式系数向量的对应关系,能够通过改变特征多项式的系数来快速设计正交PSWF脉冲,同时具有实时性好和实现复杂度低的优点,为正交PSWF脉冲的工程化实现提供了一种高效快捷的新方案。     

双模椭圆球面波多载波索引调制解调方法

该文在基于信号分组优化的椭圆球面波函数(PSWFs)多载波调制的基础上,引入双模索引调制思想,提出了双模PSWFs多载波索引调制解调方法(DM-MCM-PSWFs)。该方法利用未被激活的剩余部分子载波加载第2星座图产生的调制符号,以传输额外的信息比特,实现了基于信号分组优化的PSWFs多载波调制中频谱资源的进一步利用,有效提高了系统频带利用率以及误码性能。理论和仿真分析表明,相较于基于信号分组优化的PSWFs多载波调制,所提方法以适当牺牲系统复杂度为代价,具有更高的系统频带利用率和更优的系统误码性能,当误比特率为1×10^–5, n=7, k=3时,所提方法系统频带利用率、误码性能可分别提升9.15%, 2.4 dB。