基于共轭噪声组的宽带噪声雷达机动目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是在处理机动目标时这种方法需要在距离、速度及加速度3维搜索而导致运算量巨大,为此该文提出一种基于共轭噪声组的机动目标参数估计算法。该算法首先根据回波伸缩效应预设多路通道,每路通道截取固定长度的噪声组内信号进行混频,然后利用分数阶傅里叶变换(FrFT)估计混频信号的多普勒相位,根据相位信息构造补偿函数,并对补偿后的噪声组信号利用频域尺度相关(FSC)算法估计回波的时延,最后联立多普勒相位及时延信息获取目标的距离、速度和加速度。该算法避免了目标参数3维搜索的过程,无需时域重构回波信号,较宽带互模糊函数方法极大地降低了运算量,整个算法都可通过快速傅里叶变换(FFT)实现,便于系统实时处理。仿真结果验证了该算法的有效性及优势。     

LFM脉冲雷达的宽带回波多普勒频移和时延联合估计

针对LFM脉冲雷达的宽带回波信号的多普勒频移和时延估计问题进行了研究。分析了发射信号与回波信号的互相关特性,对其相关函数进行了修正处理,在此基础上提出了基于修正的循环相关函数包络的多普勒尺度参数估计算法,然后构造二次项消去函数,得到回波信号的单频信号,进而得到了回波时延参数的估计。该方法能有效地估计回波信号的多普勒尺度和时延参数。最后利用计算机进行了仿真实验,验证了该算法的有效性。     

基于FRFT的LFMCW雷达加速动目标检测与参数估计

在线性调频连续波雷达中,目标加速度使回波多普勒信号受到速度和加速度的调制,造成多普勒频谱畸变,从而导致目标检测性能下降和参数估计精度损失.采用分数阶傅立叶变换的快速算法实现了加速运动目标回波检测和加速度-速度估计,并提出了一种自适应多级搜索算法实现了加速度-速度的快速估计,该算法具有运算复杂度低、精度高的特点.另外推导出了一般高斯白噪声环境下Chirp信号参数估计的CRB界,为高斯白噪声环境下参数估计的方差提供了实际下界.     

脉冲噪声环境下基于宽带模糊函数的双基地MIMO雷达目标参数估计新方法

以Alpha稳定分布作为噪声模型,研究了脉冲噪声环境下宽带双基地MIMO雷达系统中参数估计问题.针对在脉冲噪声环境中,基于传统的信号模型和算法效果显著退化的问题,本文提出了基于分数低阶统计量的宽带模糊函数算法.首先根据分数低阶宽带模糊函数的峰值点实现对多普勒频率尺度因子和时延的联合估计.接下来基于分数低阶宽带模糊函数构造两个子阵.通过采用改进的MUSIC算法和ESPRIT算法实现了收发角的联合估计.仿真实验表明本文算法具有很好的性能.     

一种改进型梅林匹配滤波器

宽带雷达目标使得接收回波产生时延和尺度伸缩,宽带模糊函数是分析该类目标回波并进行目标时延和尺度因子估计的一种常用手段.但是该方法计算量大、实时性差,且难以有效分析扩展目标.梅林匹配滤波器是基于梅林变换发展而来的一种变换域匹配滤波器,可以有效估计出目标的尺度因子,但尺度因子的估计精度对目标时延非常敏感.为了消除目标时延对...     

宽带双基地雷达高速多目标检测方法

本文提出一种宽带双基地雷达高速多目标检测算法。针对目标高速运动产生的尺度因子和脉内多普勒,本文设计出一种新的匹配滤波器,避免了脉压失配现象的产生,然后根据匹配滤波结果提出改进的广义Radon傅里叶变换算法,对运动参数的多维搜索同时补偿脉内多普勒,从而获得相参积累峰值,不同峰值所对应的各阶参数即为不同目标的等效运动参数估计值,最后对补偿后的相参积累结果进行恒虚警检测处理,实现对高速目标的检测与参数估计。仿真结果表明,本文方法可有效消除脉内多普勒带来的匹配滤波损失,实现宽带雷达体制下高速目标的相参积累,从而验证了所提算法的有效性。     

基于多分量LFM信号时频分析的水声多普勒和时延估计研究

在水声多普勒因子和时延估计研究实用化的进程中,利用多分量线性调频(LFM)信号实现估计的算法研究越来越普遍。针对多分量LFM信号时频域存有交叉项时各分量参数估计不准确的问题,提出基于非完全残差与脊线段匹配的自适应模态分解方法。该方法采用非完全残差函数保留了交叉点处的部分时频信息,利用脊线段匹配方法提供更精确的预设时频脊线,改进了各分量LFM信号调频斜率和起始频率的估计精度。联合两个估计量进一步给出了多普勒因子和时延估计的算法。仿真结果表示,较现有模态分解算法,所提改进方法有效解决了估计分量过程中交叉区间断裂带来的估计误差;水声多径的条件下,该方法的多普勒因子和时延估计精度优于对比的现有方法。     

一种基于LMS自适应滤波的互相关时延估计优化算法

在多站时差定位系统中使用基于LMS自适应滤波的互相关法进行时延估计时,若采用固定步长因子则会在收敛速度和稳态失调之间存在较大矛盾,从而影响时延估计精度。针对这一问题,文中提出了一种基于分段变步长LMS自适应滤波和希尔伯特差值的互相关时延估计优化算法。该方法首先采用分段变步长LMS自适应滤波对信号进行滤波处理,然后将滤波后的信号作互相关运算,最后通过希尔伯特差值法锐化相关函数的峰值,进一步提高时延估计精度。在相同条件下,文中模拟分析了不同算法的时延估计精度。实验结果表明,新的优化算法时延估计精度更高。在不同信噪比下,新方法相较传统时延估计方法精度提高了2.2%以上,具有良好的抗噪声性能。     

对称α稳定分布噪声环境下短波衰落信号时延估计的新算法

脉冲噪声环境下信号时延估计是信号处理领域十分活跃的研究方向。在对称α稳定分布噪声环境下,文章提出了一种基于非线性压缩核函数（NCCF）的短波衰落信号的时延估计算法。该算法采用非线性压缩核函数抑制了对称α稳定分布噪声的脉冲拖尾,同时较好保持了目标信号之间的互相关特性,从而保证了信号时延估计的准确性。同以往算法相比,本算法不仅降低了计算复杂度,而且对于衰落信号的时延估计具有更强的稳定性。理论证明和仿真结果均表明,该算法比GCC、FLOC、GCF和非线性变换等算法具有更好的时延估计有效性和准确度。      

分离参数的空中机动目标参数估计方法

本文提出一种基于三次相位变换(Cubic Phase Transform, CPT)和匹配滤波的机载前视阵雷达机动目标参数估计方法。该方法首先补偿目标回波信号的空间相位并进行空域相干积累,以此提高输出信杂噪比;然后采用CPT实现待估参数分离,将二维联合估计分为两个一维估计,降低算法复杂度;最后重构目标信号并通过匹配滤波完成机动目标的参数估计。该方法复杂度低,在低信噪比下的参数估计性能接近克拉美罗下界(Cramér-Rao Lower Bound, CRLB)。数值仿真结果验证了所提方法的有效性。      

宽带Radon-Fourier 变换及基于CZT快速实现方法研究

宽带脉冲体制雷达中,脉冲尺度伸缩效应(PSE)和目标跨距离单元走动(ARU)问题会降低脉冲相参积累性能,进而降低微弱目标检测能力.为了解决PSE和ARU问题,文中给出一种宽带Radon-Fourier变换(WRFT)及其快速实现方法.首先设计了宽带匹配滤波器,然后通过联合搜索速度与距离参数空间,同时进行脉间相位补偿、宽带匹配滤波以及跨距离单元走动补偿,进而实现长时间脉冲相参积累.针对WRFT中参数空间遍历搜索带来大运算量问题,进一步给出了基于Chirp-Z变换(CZT)的快速实现方法.最后,数值实验验证了该方法的有效性.     

一种在Kalman滤波中引入径向速度测量的新方法

研究在距离和径向速度测量噪声统计相关的情形下把径向速度测量引入Kalman滤波的新方法。分析了径向速度测量噪声与位置测量更新后状态滤波误差的统计相关性,根据Gauss-Markov定理导出了对应于径向速度测量的滤波方程由此而得到一种序贯滤波算法。两个不同的蒙特卡罗仿真表明,通过采用这一新算法引人径向速度测量,不仅可以大大提高状态估计的精度,而且其估计性能和计算效率优于传统的EKF。     

BER for optical heterodyne DPSK receivers using delay demodulationand integration detection

Previous work on the bit error rate (BER) performance of differential phase-shift keying (DPSK) including the effects of additive white Gaussian noise (AWGN) and phase noise has concentrated on the delay demodulator with narrow-band intermediate frequency (IF) bandpass filtering (BPF) and sampling detection. No similar analysis has yet been performed for the delay demodulator with wideband IF bandpass filtering and integration detection. Phase noise is an important consideration in coherent optical communication systems and the most widely accepted model is a Brownian motion process. A closed-form BER expression along with detailed Monte Carlo simulation results are presented for the DPSK delay demodulator with wideband IF bandpass filtering and integration detection filtering including phase noise effects using the Brownian motion model. Analytic expressions are also obtained for the moments of the phase noise component of the decision variable. Using these moments, estimates of the phase noise BER floor are produced. It is found that this receiver has noise performance comparable to receivers with narrowband IF bandpass filtering and sampling detectors for signal-to-noise ratio (SNR) and phase noise in the range of practical interest, but with potentially less degradation due to intersymbol interference (ISI)     

复杂环境下基于噪声匹配的最大多普勒频移估计

本文针对城市复杂信道环境下的最大多普勒频移估计需求,根据莱斯衰落信道中电平通过率(LCR)算法的理论推导,提出了一种基于噪声匹配的最大多普勒频移估计算法.所提算法通过对接收信号进行低通滤波处理,实现干扰噪声与多普勒检测器之间的匹配,从而有效提高最大多普勒频移的估计性能.而且基于莱斯衰落信道下最佳滤波比值的分析和推导,得...     

基于变换域APSO的任意阵列宽带DOA估计算法

为了提高宽带信号来波方向（Direction-of-arrival, DOA）估计精度并降低计算复杂度, 本文结合已知的发射信号波形, 提出了一种基于变换域加速粒子群最优化（Accelerated Particle Swarm Optimization, APSO）的宽带DOA估计算法, 该算法适用于任意阵列和低采样率情况。首先对阵列接收数据进行匹配滤波以及傅里叶变换处理,其次根据频域宽带阵列数据模型,利用确定性极大似然（Deterministic Maximum Likelihood, DML）准则构建宽带DOA估计的空间谱函数,然后采用变换域APSO算法对空间谱函数进行最大值搜索,搜索结果即为DOA估计值。该算法无需DOA预估计,不依赖空间谱函数的梯度信息,计算复杂度低。仿真实验表明,所提算法具有高估计精度和低计算复杂度,在信噪比为20?dB时,DOA估计均方根误差为0.02°。      

GPS多普勒差分测速算法

全球卫星定位系统(GPS)多普勒单点测速技术是单GPS天线测姿技术的核心,但其测速精度易受卫星速度误差、卫星钟漂、电离层延迟、对流层延迟以及飞行器位置误差等因素的影响。针对上述问题,提出结合GPS地面基准站卫导观测数据,对机载GPS多普勒观测量进行双差处理,从而得到GPS多普勒双差方程。求解该双差方程,能够有效缓解上述不利因素的影响,得到精度更好的飞行器实时速度。半实物仿真计算结果与跑车实验计算结果都表明多普勒差分测速精度大幅优于多普勒单点测速精度。     

梳状谱信号多拷贝快速匹配/相关检测技术

在主动声纳信号波形中,梳状谱信号如调频脉冲传信号(PTFM)和正弦调频信号(SFM)等,因为其优良的抗混响以及速度分辨能力越来越受到人们的重视。然而,由于这类信号的多普勒容限很小,必须采用相当数量的拷贝才能够充分发挥其性能。常规的匹配/相关技术实现多拷贝检测需要的计算量过大,工程上实现难度极大,从而限制了它们在实际工程中的应用。本文充分利用梳状谱信号匹配/相关输出的多峰结构和Parseval定理,提出了一种新的梳状谱信号检测方法以及相应的多拷贝快速算法,并通过实际湖试数据对这种检测方法的正确性进行了验证。该算法同时实现了梳状谱信号匹配滤波/相关输出端多峰的能量累积,有利于检测器输出信噪比的提高以及声纳系统整体性能的改善。     

多脉冲串步进频率信号相位斜率测速技术

研究了基于步进频率波形的相推测速技术,建立了空间目标宽带步进频率雷达回波信号仿真模型,提出了多脉冲串步进频率信号相位斜率运动参数估计方法,考虑了目标本身的电磁散射特性和微动对算法估计性能的影响。在低信噪比情况下,结合恒虚警率检测与形态学滤波技术能够对噪声进行有效抑制,提高了算法的鲁棒性和测速精度。