高动态环境下联合开环捕获和闭环跟踪的载波同步算法

针对高动态环境下载波同步困难和跟踪精度低的问题,提出联合开环捕获与闭环跟踪的高动态载波同步算法。首先,该算法通过开环捕获得到多普勒频率偏移及多普勒变化率偏移的粗估计,将剩余多普勒频率偏移和变化率偏移控制在一个较小的范围内。其次,在载波跟踪阶段采用三阶锁相环(PLL)对剩余多普勒频率偏移和变化率偏移进行跟踪。提出的算法同时具有快速捕获与精确跟踪的良好特性。最后,通过Matlab仿真对同步算法进行验证。仿真结果表明,当信噪比为8 d B,归一化多普勒频率偏移和多普勒变化率偏移分别在(-0.25,0.25)和(-10-4,10-4)范围内时,该算法的误码率相比理论值仅损失0.7 d B。     

GPS并行频率域捕获算法分析

基于快速傅里叶变换的并行频率域捕获算法,建立该算法的数学模型。通过分析算法中频率步长的选择及快速傅里叶变换的栅栏效应对捕获精度的影响,给出捕获频率分辨率和功率相对损耗表达式,以此确定捕获配置参数。仿真结果表明,根据捕获配置参数,可以完成对全球定位系统信号载波多普勒频率的捕获。     

OFDM系统中基于频率响应包络PSD的最大多普勒频移盲估计算法

提出了一种基于正交频分复用系统的最大多普勒频移盲估计算法.利用恒包络调制的子载波,在接收端获得这些子载波的幅值后按经典周期图法估计其功率谱密度(PSD)的幅值.最大多普勒频移通过获取功率谱密度的分界点位置得到.不同于传统的功率谱密度方法,本算法不需要信道响应的估计值,并且估计精度也有所提高.仿真结果表明,本算法有较好的鲁棒性,在大范围内的多普勒频移下都能保持高估计精度.     

三次样条插值产生非相关K分布杂波新方法

针对非相关K杂波仿真问题,研究了一种基于三次样条插值方法新的杂波仿真方法．根据非相关杂波的产生原理,用三次样条插值方法拟合累积分布函数与杂波幅值之间的关系,从而通过产生（0,1）之间随机变量得到K分布积累函数值;再根据三次样条插值函数拟合的K分布杂波累积分布函数与K分布杂波序列之间关系得到非相关K杂波序列．理论分析和仿真结果表明了该方法的有效性和普适性．     

基于高次样条插值的经验模态分解方法研究

基于经验模态分解(EMD)方法,把一列时间序列数据分解成一组本征模函数组,然后经希尔伯特变换获得其希尔伯特谱.在现有的采用三次样条插值的EMD算法基础上,提出了基于高次样条插值的EMD新算法.仿真研究结果表明,所提出的新算法能有效提高EMD时频分析的精度.     

基于变频率动态采样的导航信号高精度多普勒频移中频模拟方法

研究了中频模拟器中时变系统采样间隔的高动态多普勒频移模拟方法. 基于卫星运动模型研究了信号高动态频移特性,提出基于变频率动态采样的伪码和载波多普勒频率偏移模拟方法;给出高精度码多普勒频移模拟设计方案,通过省略传统方法中必需的码数控振荡器模块来降低系统实现的硬件复杂度;通过对伪码频率模拟误差精度的分析,推导了算法主要参数取值的闭式解. 仿真结果表明,在接收信号频率具有有限二阶变化率的高动态环境下,该方法可有效提升多普勒频移模拟精度,并给出具有高稳定度的结果.     

基于邻近频点插值混合扩频信号多普勒频偏估计算法

针对直扩/跳扩混合扩频信号捕获算法中,要降低多普勒频率估计误差,但运算资源有限的问题进行了研究.采用一种基于插值预测的频率估计算法,利用不同频点之上的相关值进行多普勒频偏估计,以较低的计算量为代价,减小多普勒频率误差.在不同信噪比环境与不同接收信号多普勒频率下,对多普勒频率检测精度进行仿真.经过测试表明,该算法在信噪比不低于-23 dB时,对于直扩/跳扩混合扩频系统的多普勒频率估计误差的平均值小于20 Hz,且具有更加稳定的均方根误差,可以做到在不需要较多改变硬件的情况下,通过后期计算即可提高多普勒频率估计的精度.     

OFDM系统载波频率偏移估计

正交频分复用技术可广泛应用于未来高速多媒体通信，但它对发射机与接收机本振之问存在的载波频率偏移却非常敏感，从而引入了载波问干扰．因此，在正交频分复用通信系统中，接收信号必须进行频率偏移估计和补偿来减小载波间干扰并维持子载波之间的正交性．给出了加入循环前缀和具有虚拟子载波的正交频分复用系统的数学模型，利用DOA—MATRIX方法，提出了一种新的载波频率偏移估计算法．该算法计算量小，容易获得频率偏移量，同时可得到蕴涵信道信息的矩阵估计，有利于接收信号的频率偏移补偿和解调．     

带有距离走动和多普勒扩散的高速运动目标检测

针对运动目标在长时间积累过程中的距离走动和多普勒扩散问题,提出了一种基于多种方法相结合的高速多目标检测和参数估计方法.该方法利用楔形变换校正目标包络的距离走动,运用循环自相关函数法和"解线频调"法联合估计并补偿目标的二次相位,最后通过相参积累聚集能量来检测目标.所提方法有效地补偿了目标的距离走动和时变多普勒频率,延长了信号相干积累时间并提高了检测性能.该算法运算量小,适合于硬件实现.对算法的性能做了分析并进行了仿真,仿真结果验证了算法的有效性.     

基于曲面拟合及配准的医学图像层间插值

为了更好地解决传统基于对象的层间插值算法对异常数据不敏感,同时对形变场没有充分利用的缺点,提出一种基于曲面拟合的单向配准层间插值方法,并在此基础上进一步提出一种基于曲面拟合的双向配准层间插值方法。基于曲面拟合的单向配准层间插值方法,首先引入图像配准方法得到相邻序列的形变场;其次,通过形变场得到配准图像之间的位移矢量集,并利用3次样条插值得到位移矢量集两端的灰度值;然后,利用线性关系得到位移矢量和插值层交点的灰度值;最后,利用薄板样条函数进行曲面拟合,得到位于图像坐标系上的灰度值,随后在此基础上,提出基于曲面拟合的双向配准层间插值方法,该方法进一步考虑到2张相邻序列配准方向不同会得到不同的形变场的特性,将2个不同的形变场进行融合后再进行插值。实验结果表明,提出的2种算法与其他算法相比,图像质量主观和客观上均有所提高。     

基于插值和曲面拟合的图像亚像素配准算法

图像配准在很多领域有着广泛的应用,如在计算机视觉、识别模式、军事、医学成像方面等方面,而且像素级的配准精度远远不能满足要求,需要达到亚像素级的图像配准。本文在传统三次曲面拟合的基础上,提出了一种改进的亚像素精度配准算法,该算法首先找到像素级配准位置(u1, v1),之后在附近区域进行灰度插值,在图像插值过程中采用的是具有在节点处具有二阶连续导数的三次样条插值和双立方插值法。最后经过曲面拟合求得亚像素配准结果。实验结果表明,与传统的曲面拟合算法相比,本文提出的算法在精度上得到了明显的改善,精度可以达到0.01pixel。     

基于最小二乘法和克里金插值的三维温度场重建

为了提高三维温度场声学CT法的重建精度,提出了最小二乘法和克里金插值相结合的重建方法.采用最小二乘法获得一个由少量像素描述的温度场,运用克里金内插和外推运算获得整个被测温度场的细致描述.典型的单峰及双峰三维模型温度场的重建结果及误差分析表明,克里金法的内插和外推精度优于普遍采用的三次样条法.最小二乘法和克里金插值的结合,可有效克服最小二乘法像素数需少于声波路径数给温度场细致描述带来的困难,能实现复杂三维温度场的高精度重建.     

短突发传输系统的联合导频和迭代译码载波同步简

Considering the low estimation accuracy and small synchronization range of carrier synchronization algorithms in low signal to noise ratio (SNR) for short burst communication systems, a joint pilot and iterative decoding soft-output carrier synchronization algorithm is proposed. Firstly, the received pilot sequence is extracted and modulation is removed, with the modulation-removed signals made cross-correlated. Then the summation of all the correlation values is used to perform initial carrier parameters estimation. Secondly, the pilot sequence is reused with the soft-output information based on the extended Turbo decoder to obtain fine frequency and phase estimation values. Theoretical analysis and simulation results show that the coarse estimation algorithm can satisfy the requirements of the frequency estimation range and estimation accuracy, and preamble-middle pilot placement is optimal for a certain length of the data frame; The turbo decoder can obtain more reliable soft-output information with small residual frequency offset after initial coarse synchronization when the normalized frequency offset is less than 1.5×10^-3, with the joint pilot and soft-output of the decoder used to estimate fine carrier parameters, which can make the turbo code achieve optimal BER performance.     

C3连续的七次PH样条闭曲线插值

针对C3连续的七次PH样条闭曲线的构造问题,提出一种复数域内的七次PH样条曲线的新的计算方法.利用七次PH样条曲线的特殊性质以及各段插值曲线之间的C3连续性,通过在复平面内构造满足平方性质的七次PH样条插值曲线,将C3连续的七次PH样条闭曲线的构造问题转变为复数域内的二次复方程组的求解问题.考虑到二次复方程组的解不具有唯一性,提出变步长的同伦算法.通过动态地调整同伦步长的大小,可以得到二次复方程组的所有解.结果表明,该算法不仅克服传统的同伦算法中解的丢失问题,而且得到所有满足条件的C3连续的七次PH样条闭曲线．     

手部精细运动获取缺损数据修复方法

在利用光学运动捕捉技术获取手部精细运动数据及手势信息的过程中,捕捉运动数据的缺失会对神经解码的性能产生影响,为此,提出一种基于主成分分析的缺失运动数据恢复和重建方法.该方法采用期望最大化算法在主成分空间和原始数据空间进行迭代映射,求解对应主成分空间,以提高原始空间数据修复的精度.实验分别从缺损数据长度、缺损数据维度、周期性运动数据及冗余数据等方面对该算法进行了验证,并与三次样条插值和一次迭代插值的结果进行了比较.对测试数据的实验结果表明：该方法适用于连续缺损数据长度小于350帧,或同时缺损数据维度小于13维的情况.手部运动的周期性规律对于提高数据恢复的精度有很大的帮助,冗余标记点也能在一定程度上减少数据恢复的结果误差.与三次样条插值和一次迭代插值方法相比,该方法的平均误差均小于10 mm,仅相当于前两种方法误差的50%,甚至更少.     

三次样条插值在变径内腔重建中的应用

结合变径内腔容积参数检测的特殊要求,在分析了内径-进深容积检测方法的基础上,提出了一种基于三次样条的内腔直径参数插值和基于插值后函数的内腔三维内表面高精度重建方法.该方法是在对内腔容积内径和进深间接测量的基础上,对测量中测头沿轴间歇移动时各进深直径值应用三次样条函数进行数值插值,通过建立M关系三对角方程组,并用"追赶法"实现插值函数稳定收敛求解,从而获得内径函数曲线的光滑高精度表达式,然后以插值后的内径函数曲线为母线进行内腔内表面的三维空间容积重建.实验和仿真结果证明:该方法能够克服直接累加和传统的分段低次线性插值方法由于函数本身的特性,在各次间歇测量点处产生的衔接不光滑性,满足了变径内腔内表面容积重建中的视觉需求;同时在不增加计算量的前提下使得插值后容积的测量精度得到了提高,且满足2‰测量误差的要求.     

基于改进卷积反投影模型的CT成像伪影消除方法

针对传统卷积反投影法的CT重建图像容易产生伪影的问题,提出了一种基于改进卷积反投影算法的CT成像伪影消除方法.该方法通过分析给定模板的测量参数,标定CT系统的旋转中心、探测器间距及各探测方向等参数,使用Radon和傅里叶变换得到反投影方程,并利用卷积反投影技术得到每一点的吸收率与投影值的积分关系,使用三次样条插值算法得到较清晰的重建图像.仿真结果表明,所提出的算法具有简明易懂、操作方便和精确度高等诸多优点,相较于传统方法拥有更高的运算效率.     

存在载频误差下的多普勒频移定位算法

针对非合作环境下目标辐射源信号载频估计存在误差的问题,提出了一种基于多普勒频移的无源定位算法。该算法充分考虑目标辐射源信号载频估计误差的影响,推导了在存在载频估计误差下的克拉美罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB),并将该算法与忽略载频估计误差的算法进行比较。仿真实验发现,在存在载频误差的情况下,即使对于CRLB的影响只是1.5 dB左右,但若在目标定位时忽略该影响因素,会导致定位精度急剧下降。当忽略载频估计误差的算法开始偏离CRLB时,该算法仍能达到CRLB,且当噪声增大近40 dB后,才开始偏离CRLB。证明该算法具有较强的鲁棒性,且定位精度较高。     

一种适用于突发信号的载波同步算法

针对突发通信中的非数据辅助载波同步问题,提出了一种改进的差分相位频差估计算法。该算法采用DFT频差粗估计的频率搬移方法扩展了估计范围,对频移后的信号进行K阶均值滤波提高了算法的抗噪声性能,并利用高阶差分相位加权精细估计载波频偏,获得了较高的估计精度。结合二阶判决指导数字锁相环,采用联合结构实现载波相位的快速同步。文章给出了算法的实现步骤,并对其性能进行了分析。仿真结果表明,该算法计算复杂度低,估计精度高,收敛速度快,具有较高的实用价值。     

Joint pilot assisted and despread soft-output carrier synchronization for the burst DSSS system

Current carrier synchronization algorithms at extremely low signal to noise ratios (SNRs) for burst direct sequence spread spectrum communication systems are not very good at achieving a high estimation precision and wide estimation range at the same time. A joint pilot assisted and despread soft-output carrier synchronization algorithm is proposed in this paper. Based on a frame structure in which the pilot symbols are separated with data symbols, a coarse frequency offset estimation is first performed based on the averaging periodogram method with the help of pilot symbols, and a coarse phase offset estimation is obtained with the maximum likelihood algorithm, and then the phase of the received signals is compensated for each segment of pilot and data symbols. Next, a fine frequency offset estimation is carried out using the despread soft output; then the fine phase offset estimation is obtained. Simulation results show that at extremely low SNRs and with a fixed number of pilots, the performance of the algorithm is near the modified Cramer-Rao bound with high frequency offset estimation precision and wide frequency offset and phase offset estimation ranges. The bit error rate of the algorithm is close to the ideal performance.