一种新型的扩频测控信号压缩采样结构

压缩感知理论能解决航天测控领域中扩频信号高带宽引发的采样压力和数据量过大的问题,压缩采样是压缩感知理论的主要应用之一,为降低前端信号采样压力和后端信号处理压力提供了一种新的途径。针对航天测控领域中最常见的直接序列扩频信号的压缩采样技术展开研究,提出了分段并行式随机重叠采样结构,并推导出采样结构的测量矩阵,结合信号的稀疏基利用匹配追踪算法对采样值进行重构。仿真实验表明,提出的采样结构能很好地适应高带宽扩频测控信号的压缩采样,能以较高的概率从低速的压缩采样值中恢复出原信号,相较于其他压缩采样结构在重构率、计算复杂度及稳定性方面具有较为显著的优势。     

线性调频信号数字脉冲压缩技术分析

在线性调频信号脉冲压缩原理的基础上,利用Matlab对数字脉冲压缩算法进行仿真,得到了雷达目标回波信号经过脉冲压缩后的仿真结果。运用数字脉冲压缩处理中的中频采样技术与匹配滤波算法,对中频采样滤波器进行了优化,降低了实现复杂度,减少了运算量与存储量。最后总结了匹配滤波的时域与频域实现方法,得出在频域实现数字脉冲压缩方便,运算量小,更适合线性调频信号。     

基于非均匀FFT的压缩感知雷达信号快速重构方法

雷达处理是压缩感知理论重要的应用方向之一,基于压缩感知的雷达处理可以降低对回波信号的采样速率要求,并且在部分应用中也可改善处理性能。然而,压缩感知重构算法的计算复杂性限制了压缩感知理论在实际雷达信号处理中的应用,尤其是大尺度雷达数据的处理。本文提出了一种基于压缩感知的雷达信号快速重构方法,利用均匀和非均匀快速傅里叶变换运算实现了常规压缩感知重构算法中的矩阵-向量乘法运算,有效降低了重构算法的计算复杂度,加快了压缩感知雷达信号的重构速度。同时,由于引入了快速傅里叶变换运算,该方法消除了大多数常规重构算法对感知矩阵的存储需求。仿真实验验证了该方法的可行性和高效性。      

亚奈奎斯特采样雷达的运动目标回波信号的快速重构

亚奈奎斯特采样雷达是利用回波信号的稀疏性,基于模信转换系统发展起来的欠采样雷达系统.本文研究亚奈奎斯特采样雷达的运动目标回波信号的快速重构问题.与单脉冲回波重构不同,运动目标在脉冲积累时间内可能产生跨距离单元现象,使得回波信号表示系数呈现稀疏时变性.本文采用概率分布模型描述稀疏位置的变化,首先将多脉冲回波信号重构转化为加权稀疏重构问题;然后根据分段滑动重构思想,提出一种基于正交投影的加权稀疏分段滑动重构方法来实现快速重构.该方法利用前一个脉冲稀疏位置估计信息,构造分段产生干扰的正交补空间,将子段压缩测量投影到构造的正交补空间,有效地抑制了相邻段引入的干扰.数值仿真验证了方法的有效性.     

基于压缩感知观测序列倒谱距离的语音端点检测算法

本文基于语音信号在离散余弦基上的近似稀疏性,采用稀疏随机观测矩阵和线性规划重构算法对语音信号进行压缩感知与重构。研究了语音信号的压缩感知观测序列特性,根据语音帧和非语音帧压缩感知观测序列频谱幅度分布分散且差异较大的特性,提出基于压缩感知观测序列倒谱距离的语音端点检测算法,并对4dB-20dB下的带噪语音进行端点检测仿真实验。仿真结果显示,基于压缩感知观测序列倒谱距离的语音端点检测算法与奈奎斯特采样下语音的倒谱距离端点检测算法一样具有良好的抗噪性能,但由于采用压缩采样,减少了端点检测算法的运算数据量。      

联合非均匀采样和压缩感知的图像压缩算法

为了提高图像重构精度,改善纹理区域视觉效果,本文将压缩感知理论与图像压缩相结合,并提出了一种新的采样方法:在编码端对图像高频部分边缘点进行密集采样,对非边缘部分进行随机抽样,取代了传统压缩感知理论中直接使用测量矩阵获得低维观测值的过程。在解码端利用采样点位置信息构造块测量矩阵,使用光滑l0范数（Smoothed l0,SL0）重构算法实现重叠块重构,最终将其与图像低频部分下采样点插值放大结果合并实现高精度重构。实验结果表明:本文算法不仅可以提高整幅图像和纹理区域的重构精度,而且在低采样率或图像尺寸较小的情况下,算法效率也有明显提升。      

基于采样值随机压缩矩阵核空间的亚奈奎斯特采样重构算法

针对现有调制宽带转换器亚奈奎斯特采样重构算法性能不高问题,该文提出一种基于采样值核空间的支撑重构算法和随机压缩降秩方法,将两者结合得到一种高性能采样重构算法。首先利用随机压缩变换在不改变未知矩阵稀疏特性的前提下将采样方程转化为多个新的多测量向量问题,然后利用采样值矩阵核空间与采样矩阵支撑正交的关系获取联合稀疏支撑集,最后通过伪逆完成重构。从理论和实验两个方面对所提方法进行了分析和验证。数值实验表明,与传统重构算法相比,所提算法提高了重构成功率、降低了高概率重构所需的通道数,而且重构性能总体上随压缩次数增加而提高。     

基于正交压缩采样系统的脉冲雷达回波信号实时重构方法

正交压缩采样是低速获取带通模拟信号同相和正交分量的新型模信转换系统,可广泛应用于雷达、通信等电子系统。但是对于宽带或超宽带脉冲雷达,重构奈奎斯特率的全程回波信号需要大的存储空间和计算量,以致于难以实现实时重构。该文在对正交压缩采样系统特性进行分析的基础上,将测量矩阵近似成一种具有特殊带状结构的矩阵,然后采用分段滑动重构思想实现实时重构。仿真结果表明,在对测量矩阵进行合理近似的基础上,该文提出的重构方法可以极大地节省存储空间和计算时间,实现近似最优的重构性能。     

基于域变换的雷达主瓣密集转发干扰抑制方法研究

雷达主瓣经常面临干扰机发射的密集转发干扰,难以对其进行有效抑制.文中提出了一种基于域变换的雷达密集转发干扰抑制算法,在变换域中抑制干扰.该方法首先对雷达回波信号进行去斜处理,将转发干扰转变为单频干扰;然后,将信号分段构造成矩阵进行奇异值分解,将回波信号转换到变换域;最后,利用奇异值差分谱进行奇异值选择,重构目标回波信号...     

基于CCD图像传感器的压缩成像方法北大核心CSCD

压缩感知理论将信号采样和压缩同时进行,且采样频率远低于奈奎斯特频率,为低分辨率采样高分辨率成像提供了可能。为此,提出一种基于CCD图像传感器的压缩成像方法,利用CCD图像传感器模拟像素值串行输出不可重复使用的特点,对图像进行单次测量,构造半循环半随机测量矩阵对CCD图像传感器输出的模拟值进行压缩测量,基于增广拉格朗日法和交替方向法的最小全变分算法(TVAL3)算法解压缩重构图像。该成像方法测量矩阵的稀疏性较强,能较好地恢复原始图像,同时模拟/数字负担及量化编码的复杂度大大降低,成像系统结构简单,实用性强。仿真结果表明,所提成像算法重构的图像主客观质量较好。     

基于压缩感知的弹道导弹微多普勒提取方法

利用微多普勒识别弹道目标的关键是宽带雷达回波信号的微多普勒提取。宽带雷达回波信号的高速采样对硬件和算法提出了更高的要求。将压缩感知方法应用到宽带雷达回波信号的微多普勒提取中,并给出了弹道导弹目标的微多普勒计算公式和利用压缩感知重构弹道导弹微多普勒的方法。在低采样频率下利用压缩感知理论从回波信号中提取的微多普勒,与在高采样频率下利用Gabor变换提取的微多普勒是一致的,这表明利用压缩感知理论以低频率采样弹道导弹回波信号,提取微多普勒,降低工程实现难度的方法是可行的、有效的。     

Automatic Cancellation Method of Multipath Echo Distortion in FM Broadcasting Receivers

An automatic canceling method of multipath echo distortion in FM broadcasting receiver is proposed. The cancelling system is composed of two additional parts to the conventional receiver: a programable transversal filter operating at linear IF stage and a microcomputer. The microcomputer calculates echo parameters (relative echo amplitudes, delay times and phase differences between direct wave and echoes at the carrier frequency), from the amplitude-frequency characteristics between sending station and IF stage of the receiver, which is obtained from both outputs of an IF signal envelope detector and FM demodulator. The microcomputer sends control signals to the weighting circuits of the transversal filter. The output signal of the transversal filter is fed back and added to the incoming signal. Tap weighting adjustment is continued until a flat amplitude-frequency characteristics is obtained. The results of computer simulation show this method works well for various echo conditions and the distortion can be completely eliminated.     

高速采集卡在雷达信号中频采样中的应用

针对低信噪比的雷达回波信号数据采集，文中给出了中频带通采样方案，并选用PCI_9820高速采集卡实时采集和存储数据。详细分析了采样频率和噪声对系统性能的影响，并结合实际应用中遇到的问题给出了解决的方法。     

一种非相参雷达回波信号模拟器的设计

分析雷达回波特性,从非相参信号模拟开始,提出一种雷达回波模拟器的实现方法。该方法可以利用已知或计算机产生的目标信息运算获得回波信号数据,通过FPGA或DSP芯片控制DDS产生中频回波信号。这种方法具有极大的灵活性和通用性,只要改变计算机回波信号计算模型或参数,即可实现不同回波信号的模拟。     

1550 nm相干激光测风雷达微弱回波信号处理

针对激光测风雷达回波信号极其微弱,直接快速傅里叶变换(FFT)后无法得到回波信号频域幅值的问题,该文提出了嵌入现场可编程门阵列(FPGA)的数字中频信号处理方法,有效地提取了回波信号频域幅值.激光测风雷达的回波信号是相干激光脉冲信号经过空气中气溶胶后向散射的信号,由于空气中气溶胶浓度小以及激光发射功率限制,回波信号微弱...     

Efficient 3D imaging method of MIMO radar for moving target

When compressive sensing (CS) was used to achieve sparse imaging of moving targets,the Doppler frequency caused by motion will increase the processing dimension,change the center frequency of echo and worsen the mutual coherence property of measurement matrix.In order to improve the three-dimensional (3D) imaging performance of MIMO radar for moving targets,an efficient method was proposed.In each dimension,the distribution information of targets was searched respectively and a new low-dimensional measurement matrix was reconstructed accordingly,so the targets’ area was narrowed down.At the same time,in order to optimize the mutual coherence property of measurement matrix,Bayesian method was used to optimize the velocity-dimensional projection matrix to reduce the strong mutual coherence brought by sampling of Doppler frequency,then the efficient sparse imaging could be achieved.The simulation results show that proposed method can improve the efficiency,accurate imaging performance with efficient.     

一种准连续波雷达中频采样的新方法

在雷达导引头中经常采用高ＰＲＦ倒置接收体制。在这种体制下,目标回波经倒置接收机的窄带滤波器后成为准连续波。因此,采用一种简单的中频采样方法,即可从单路中频信号的采样中获得正交双通道采样的效果。本文首先从原理上对中频采样的主要实现方法进行了综述,然后针对准连续波雷达导引头的特点,提出了一种简单的中频采样方法,其主要特点是以微小的系统误差为代价,大大简化了中频采样的硬件实现方法。最后介绍了客中方法的原理和电路实现的方案、误差来源,并通过实际系统测试证明了理论分析的正确性。     

High resolution 3D imaging in MIMO radar with sparse array

High resolution three-dimensional (3D) imaging method using MIMO radar with sparse array is studied in this paper. A method based on compressive sensing (CS) is firstly given. However, the CS-based method has the off-grid problem which will reduce the estimation accuracy of scatterers’ position on the target. Moreover, a high dimensional measurement matrix is required in the CS-based method, which will lead to a heavy storage and computation burden. To solve the two problems of CS, a new method based on matrix completion is proposed in this paper. After reshaping the sparse 3D echo into a low-rank structured matrix, the full 3D echo can be recovered by solving a nuclear norm minimization problem. Then the accurate position of scatterers can be estimated by applying multi-dimensional harmonic retrieval methods to the full 3D echo. Finally, the high resolution 3D image of targets is reconstructed. The effectiveness of the method is validated by the results of comparative simulations.     

一种S频段调制器中频单元的设计与实现

阐述了一种S频段调制器中频单元的设计方案,针对中频单元的载波关断、本振泄漏、输出功率准确度、输出端口的回波损耗、输出杂散以及频综小步进输出和低相位噪声输出等设计难点进行了详细分析,并对关键电路进行了计算机仿真。给出测试结果为:杂散抑制-50dBc(1600MHz带内),相位噪声-86dBc/Hz@10kHz。该设备已在工程中广泛使用,性能稳定可靠,验证了该方案的可行性。