直接序列扩频通信系统中干扰样式的自动识别

对通信系统所处的干扰环境进行分析,可以使通信双方针对不同的干扰选择正确的抗干扰措施。从接收信号中联合提取干扰的时域、频域和时频域特征,提出了一组鲁棒性强的特征参数,在不需要干扰先验知识的情况下对直接序列扩频通信中常用的干扰样式进行自动识别。仿真结果表明,本方法对各种干扰信号在不同干信比和信噪比情况下能获得较高的正确识别率。     

基于矩阵重构的多径接收鲁棒波束形成算法

针对存在失配误差时多径信号接收中的信号相消问题,提出了一种新的多径接收鲁棒波束形成算法。算法对信号来波方向进行预估,进行区间划分,基于干扰加噪声协方差矩阵重构,去除了接收数据中的期望信号及其多径相干信号分量,得出了波束形成最优权矢量的显式解;仿真实验表明：当存在失配误差时,算法不仅能够有效地接收多径相干信号,而且可以抑制干扰和噪声,在输入信噪比较高的情况下依然保持较好的性能,得到较高的输出信干噪比;算法在期望信号和多径信号数量较少且分布相对连续的情况下,能有效解决多径信号接收问题,提高了波束形成算法对模型失配误差的鲁棒性。     

基于MVDR的宽带水下被动声自导系统远程目标检测方法

远程目标检测是水下航行器被动声自导系统的重要技术问题。本文采用基于子带分解的宽带最小方差无畸变响应( MVDR)波束形成进行空间能量检测,通过在频域各子带进行自相关矩阵平滑有效改善检测稳定性。相比传统窄带及未进行自相关矩阵平滑的宽带波束形成方法,所提方法能显著提高系统低信噪比检测性能。仿真和湖试实验结果表明该方法有较好的工程应用前景。     

双重优化的宽带聚焦波束形成算法研究

在相干信号子空间法中确定聚焦矩阵时,对初始方向估计的偏差和聚焦频率选择的偏差都会影响最终的聚焦效果,甚至会使算法失效。针对这个缺陷,提出了一种双重优化的宽带聚焦波束形成算法。该算法利用稳健Capon波束形成算法对聚焦矩阵进行修正,使宽带信号通过修正的聚焦矩阵全部聚焦在最佳聚焦频率上,再对窄带数据利用2阶锥方法实现波束形成。计算机仿真以及湖试实验结果表明,该算法在保证波束恒定的前提下,在各个频率点都具有更低的旁瓣级。     

水下声信号未知频率的目标检测方法研究

提出了频率未知情况下基于阵列信号处理的一种目标检测方法。针对接收信号进行FFT分析,对处理频带的每一个频率单元进行波束形成,利用噪声对应频率单元波束输出的最大值随机。基于目标对应频率单元波束输出最大值基本一致的特点,统计各频率单元的方位(DOA)估计结果,从而实现对目标的检测。仿真结果表明,该方法的检测性能与频率已知时的检测性能一致,同时实验结果证明了该方法的有效性。为弱线谱目标检测提供了一个新的思路。     

一种基于时频分布的信号检测的新方法

针对在低信噪比的情况下检测接收信号中是否含有目标信号,提出了结合数学形态学滤波的新方法.首先将接收到的信号变换到时频域,然后设阈值将时频图转化为二值图像,再经过形态学滤波提取有用的几何目标,接着统计目标点的总能量,最后与蒙特卡洛实验所得的门限进行比较,从而检测出是否含有目标信号.仿真结果表明,对于在时频平面具有比较规则的图像特征的信号,该方法能够有效的检测出低信噪比条件下接收信号中是否存在目标信号.     

长波通信在无人水下航行器上的应用

针对目前无人水下航行器(UUV)通信时容易暴露自身目标的问题,提出了采用长波通信技术作为UUV的辅助通信手段。分析了将长波通信技术应用于UUV时的通信方式,研究了适合安装在UUV上的长波接收天线。     

用于水声通信的宽带波束形成结构

提出一种用于水声通信中的基于复数系数有限冲激响应(FIR)滤波器的宽带恒定束宽波束形成结构.其中,各阵元接收信号首先通过时间延迟线补偿整数倍采样间隔时延,接着通过频带搬移得到接收信号的复包络,最后采用复数系数FIR滤波器实现对不同频率信号复包络的加权,复数系数FIR滤波器的系数由最优化方法设计得到.仿真结果表明:采用基...     

基于频率恒定变换的宽带信号分离算法

针对已有信号分离算法对电子侦察中的宽带信号阵列接收混合模型不适用的问题,提出了基于频率恒定变换(FIT)的宽带信号分离算法。该算法通过构造频率恒定波束网络对信号进行预处理,将卷积混合问题转换为瞬时混合问题,避免了卷积混合盲源分离和频域盲源分离算法中的计算复杂度;然后针对电子侦察面临的宽带信号相关性强的特点,采用分数阶傅里叶变换,按照信号分量强度依次对混合信号进行参数估计和信号恢复,保证了弱信号分离的可靠性。仿真实验表明,对于时域、频域存在重合的信号,该算法能够实现盲分离,具有良好的鲁棒性。     

一种新的频域自适应波束形成算法

在分析传统自适应波束形成的基础上，提出了一种新的频域自适应波束形成算法。该波束形成算法先对输入信号进行FFT，然后在空间频域上带通滤波，最后.通过LMS(最小均方）算法实现自适应波束形成。FFT变换后信号自相关下降，LMS算法收敛速度提高；空间频域上帯通滤波可以消除带外的干扰信号，实现容易；带通滤波后的信号维数大大下降，LMS算法计算量和存储量大大降低，收敛速度进ー步提高。理论分析和仿真结果表明了该算法收敛速度很快、性能较好，且计算量和存储量较少，易于实时实现。     

Studies on the High Resolution DOA Estimation for UUV Based on Synthetic Aperture Technique

To increase the limited spatial processing gain of physical aperture of UUV （unmanned underwater vehicle） linear array and satisfy the demand of long distance target detection, a flank array based on the synthetic aperture technique is introduced into UUV, and a modified beam domain passive synthetic aperture processing algorithm （BDPSA） suitable for the flank array is proposed concurrently, which sums the beamforming of linear array coherently for successive measurement after phase compensation to make the beam output peak corresponding to the expected target bearing, expand the array aperture effectively and improve the resolution. The simulation of detection probability and distinguishing probability for double targets within 1, 1/2, 1/3 and 1/4 beam-width shows that the method of BDPSA has lower SNR threshold for target distinguishing, improves the detection probability and distinguishing probability under low SNR, and realizes the long-distance and high resolution bearing estimation because of the obvious improvement of the spatial array gain.     

分布式水下导航、定位、通信一体化系统设计

设计了一套集导航、定位、无线电通信和水声遥控通信功能于一体的大型联合系统。利用试验船上的船载测距仪、海面的无线电遥控浮标、海底应答器阵、无线电基站和显控计算机组成的空间立体网络实现了对水下目标的导航、定位功能,具有三维测量能力;通过无线电通信和水声遥控通信相结合的方法,实现了对海底应答器的远程控制和管理,增大了系统的工作范围;提出一种实用有效的海底应答器阵位测量方法。文中主要介绍了系统的总体设计方案、导航定位原理、水声信号处理方法和试验结果。海上试验结果证明了系统的可行性和可靠性。     

具有舰艇“声纹”标志的水中目标敌我识别方法

为了在海战中提高水中兵器敌我识别(IFF)的能力,提出了一种具有舰艇"声纹"标志的水中目标IFF方法。该方法将约定的秘密信息进行纠错编码后,采用混沌序列跳频(FH)图案的快FH技术,以实现第1级信息隐匿;以舰艇噪声的主要频带选取FH的工作频带,FH信号不但将舰艇噪声作为其掩护信息,而且其频谱在较短的时间内为线谱,以实现第2级信息隐匿,形成"声纹"标志。在作战所需的时空范围内,依据该"声纹"标志识别我方目标。仿真分析表明:在多径及强舰艇噪声为干扰的背景下,当SIR=-10dB,SNR-4dB时,该方法对FH信号的误比特率小于10-6,3km距离的水库试验结果为均能正确IFF.该IFF方法不但简单灵活、识别速度快、准确性高,而且还具有隐蔽性好、抗截获能力强的特点。     

基于空域压缩采样的水声目标DOA估计方法

在空域存在稀疏观测约束条件下,传统的水声目标方位DOA估计方法在水下无人航行器等小型平台的应用中往往精度低或者失效。针对这一问题,提出了一种基于空域压缩采样的水声目标DOA估计方法。该方法通过建立水下目标的空域稀疏模型,对水下目标在空域进行压缩采样,并利用联合稀疏重构实现水下目标的DOA估计。仿真实验表明：与传统方法相比,该方法在较少阵元、较小阵列间隔和较少快拍下估计精度相对提高;而在较低信噪比下估计成功率能够提高50%以上,均方误差也能降低到02°以下。     

基于多通道差分的自适应噪声抵消方法

水下航行器舷侧阵的自噪声是影响其弱信号检测能力的主要因素。为减小其影响,通常除了采用物理降噪、主动降噪等方法外都还采用自适应噪声抵消技术。由于自噪声产生和传播的复杂性,以噪声源附近加速度计输出作为参考信号的自适应噪声抵消效果较差。考虑到自噪声和远程目标信号空间的差异性,充分利用阵列上不同位置水听器接收到的信息,本文提出了多通道输出延时求差形成多路参考信号的自适应抵消方法-MD-ANC方法。湖试结果表明,该方法噪声抵消效果显著而且实现方便。在同样的实验环境下,最低检测信噪比相对于未经处理的降低了约4—5 dB;波束形成后,信噪比提高3～5 dB.     

基于盲源分离和自适应滤波的水下声信号降噪算法

在水下小孔径基阵测向应用中,阵元接收到的连续波（CW）信号质量直接关系到测向误差的大小,由于受到多径效应、信号起伏和水下背景噪声的影响,往往实际检测到的信号信噪比较低,相位估计结果离散性大。本文针对水下CW信号和水下背景噪声特点,提出了一种基于盲源分离和自适应滤波联合降噪的算法,该算法对接收的CW信号波形进行降噪以达到提高信噪比的目的。通过算法仿真和湖试试验证明,经本文算法输出的信号,估计器的输出结果比直接利用信号进行方位估计的结果精度高。     

水下目标的Gammatone子带降噪和希尔伯特-黄变换特征提取

水下目标识别是水声探测中的关键技术,具有重要的应用价值。海洋环境的复杂性导致水下目标识别中存在不可回避的噪声干扰。以人耳听觉机理为基础,提出了一种结合Gammatone滤波器、小波阈值降噪和希尔伯特-黄变换(HHT)的水下目标识别方法。采用Gammatone滤波器实现人耳听觉机理的模拟,并在此基础上进行小波阈值降噪,提高系统的噪声鲁棒性,然后利用HHT进行时频分析和特征提取。利用实际水下目标数据进行识别实验,对提出的方法进行了验证。实验结果表明,提出的方法在低信噪比条件下具有良好的鲁棒性,并具有较好的识别效果。     

基于正反HFM信号的水下高速小目标处理算法与试验分析

针对水下高速小目标的特点,提出了基于宽带正反双曲调频（HFM）信号的水下高速小目标检测与参数估计快速算法,并完成了仿真。通过在信号发射端加入时间伸缩因子来模拟目标运动,实现了水下高速小目标检测与参数估计的动态试验。并采集了雷体的反射回波数据。设计的以TMS320C6701为核心的信号处理系统,通过本文提出的快速算法实现了低信噪比下雷体反射回波检测与参数估计。试验结果表明,基于正反HFM信号的快速处理算法及数字信号处理（DSP）系统能有效完成低信噪比下的高速目标回波的检测与参数估计,与仿真结果具有较好的一致性．     

Wigner-Hough变换在水下目标信号检测中的应用

研究利用Wigner-Hough变换对水下目标信号的检测问题。当信号的时频分布具有线条成分时,可以显著提高检测信噪比,同时对多分量信号时频分布的交叉项具有明显的抑制作用。仿真结果表明：对于多分量线性调频信号,当信噪比为-5 dB时;对于单分量信号,当信噪比为 7dB时,Wigner-Hough变换仍然具有很好的检测性能。将它应用于实际的湖试水声信号,仍然具有较好的检测结果。