一种基于遗传算法的自适应参数型多径时延估计

基于四阶累积量的自适应参数型多径时延估计（FOC—APMTDE）算法只能直接估计整数倍采样间隔的时延,为了克服此缺点,引入遗传算法进行时延估计的寻优,保留了FOC—APMTDE算法良好的抑制相关或非相关高斯噪声的性能,在低信噪比的情况下可以准确地直接估计非整数倍采样间隔的时延。计算机仿真试验验证了新方法的有效性。     

一种自适应时延估计的新方法

最小均方（LMS）算法可用来进行时延估计。当算法收敛后,可以根据滤波器权系数最大值的位置估计整数倍采样周期的时延。为了估计非整数倍采样周期的时延,常用SINC函数插值法和约束自适应方法。利用SINC函数的特点和拉格朗日条件极值,对自适应时延估计的滤波器权系数做了改进,提出了新的约束自适应时延估计方法。仿真实验表明,提出方法的性能优于传统的自适应时延估计算法。     

符号速率相关的带通采样速率选取及其仿真

带通采样速率选取是软件无线电技术的关键问题之一。分析了常用带通采样速率选取方法的不足：采样速率一般不是符号速率的整数倍,后续基带数字信号处理需要进行复杂的小数内插或抽取算法运算,实现相当困难且运算量很大。为解决这一问题,提出了一种实用的与符号速率相关的带通采样速率选取方法,在满足带通采样定理基础上,附加频谱间隔最大条件选取符号速率整数倍的采样速率,最后通过软件仿真验证了符号速率相关的带通采样速率选取方法的正确性和可行性。     

基于抛物线插值的分数时延估计算法

时延估计技术在通信、雷达、声呐、定位、盲信号分离、超声波测距、生物医学工程等许多领域都有着广泛的应用,这些系统的精度与时延估计的精度息息相关。但时延精度受限于采样间隔,不可避免会引入分数倍时延。在众多分数时延估计算法中,三点插值法是一种非常简单高效的方法。针对基于三点插值的分数时延算法估计精度受限问题,提出基于五点平滑的三点插值法,提高分数时延估计精度;该方法利用相关峰及相关峰前后两点,对相关峰进行五点平滑后,再进行二次抛物线插值来估计分数时延。仿真结果表明,文章所提改进算法的分数时延估计误差优于传统三点抛物线插值法,验证了该方法的有效性。     

低信噪比下互相关时延估计器的FPGA实现

在时延估计算法中,相关法是一种经典的算法。时域互相关法可用来进行整数倍和非整数倍采样周期的时延估计,即使是在极低的信噪比(SNR)条件下,利用较多的数据也能获得准确和稳定的估计结果。为提高时延估计分辨率,给出了一种采用sinc函数对信号进行非整数倍采样周期延时的相关估计算法,通过仿真比较了未插值、两倍插值法和sinc函数延时法的估计精度和计算量,证明sinc函数延时法性能最优。基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现的改进型互相关时延估计器能够实现在低信噪比下时延差的准确估计。     

一种基于遗传算法的自适应时延估计

基于四阶累积量的约束自适应时延估计（FOC—ETDE）算法具有优良的时延估计性能,但它需要较好的时延估计初值。为了克服此缺点,文章引入遗传算法进行时延估计的寻优,无需时延的先验信息,在低信噪比的情况下可以准确地直接估计非整数倍采样间隔的时延。计算机仿真实验验证了新方法的有效性。     

能量泄漏对OFDM系统LS信道估计性能影响的分析

针对OFDM系统的无线信道中非整数倍采样间隔多径时延的LS信道估计性能及其误差对系统误码性能的影响进行了理论分析和仿真实验。结果表明：LS的信道估计误差功率和OFDM系统的误码性能与无线信道中多径时延是否为整数倍无关,只与信道噪声功率强相关,即能量泄漏并没有带来文献指出的系统性能恶化。     

欠采样带通信号时延估计算法

本文研究了带通信号的时延估计问题。由于带通信号载波的高频振荡,已有的时延估计算法在欠采样条件下无法得到精确的估计结果,尤其当延时真值不是采样间隔整数倍时,将出现无法克服的误差平台。本文通过分析,对这一问题给出了合理的解释,并提出了一种欠采样条件下的带通信号时延估计新算法。新算法利用相关函数的复包络估计时延很好地解决了上述问题,进而利用带通信号的特点提高了算法对噪声的鲁棒性。仿真结果说明,新算法的性能优于已有的时延估计算法。     

宽带数字阵列雷达通道固定时延误差估计技术的研究

为解决宽带数字阵列雷达通道固定时延误差导致的数字波束成形性能下降问题，提出一种基于最大似然估计和抛物线插值的通道固定时延误差估计方法。该方法首先通过基带发射信号和包含未知时延参量的基带接收信号的相关积分后信号的峰值点估计通道固定时延整数部分；然后利用峰值点及其相邻两点进行抛物线插值完成通道固定时延小数部分估计；最后计算多通道固定时延误差，并完成各通道固定时延误差的补偿。仿真结果表明，该方法能够在赛灵思的xcku115平台下，实现宽带数字阵列雷达的多通道固定时延误差估计，并且在输入信号信噪比为10～30d B的情况下，估计精度能够达到0.001～0.014倍采样间隔，可以满足工程的实际应用要求，提高宽带数字阵列雷达中数字波束成形的性能。     

一种基于四阶累积量的约束自适应多径时延估计

在存在多径信号和空间相关性未知的背景高斯噪声情况下,不考虑多径信号传输的传统时延估计方法的性能会受到影响,甚至恶化。针对此问题,提出了一种基于四阶累积量的约束自适应多径时延估计算法,并对该算法的多径时延估计性能进行了收敛性能分析。该算法能够有效抑制空间相关性未知噪声的影响,在低信噪比的情况下能够直接、准确地进行自适应多径时延估计,克服了传统算法不能直接估计非整数倍采样间隔时延的缺点。计算机仿真试验验证了新算法的有效性。     

A joint TDOA and FDOA estimation algorithm based on second-order cone programming

ABSTRACT

Considering the low estimation accuracy of the traditional interpolation method, this paper, on the basis of second-order cone programming (SOCP), proposes a novel joint time difference of arrival (TDOA) and frequency difference of arrival (FDOA) estimation interpolation method, which can attain the sub-sample precision. The proposed method uses several discrete samples produced by cross ambiguity function (CAF) to structure the convex optimization models with regard to the interpolation surface. Then, the SOCP is utilized to obtain the interpolation surface which matches the discrete surface of CAF well. Finally, the method achieves the precision superior to the traditional TDOA and FDOA estimation directly through the search for the maximum of the continuous approximate surface. This method decreases the computational load without loss of precision and can efficiently reduce the limitation of finite sampling interval and sampling time in estimation precision. Numerical simulations show that the method in this paper is efficient and outperforms existing interpolation algorithms about estimation precision.     

On the use of pitch predictors with high temporal resolution

The use of pitch predictors in linear predictive coding systems is an efficient way to represent periodicity in the speech signal. Typically, the predictor is described by one parameter representing the delay in samples and 1 to 3 predictor coefficients can provide interpolation for periodicities that are not a multiple of the sampling interval and allow for a frequency-dependent gain. The authors describe a first-order pitch predictor whose delay is specified as an integer number of samples plus a fraction of a sample at the current sampling frequency. This realization has a better performance than conventional multiple coefficient predictors and leads to more efficient coding of the predictor parameters     

TDOA中几种时延估计算法的比较

在现有的传声器阵列声源定位方法中,基于声达时间差(TDOA)估计定位法计算量较小,定位精度较高,同时也易于实现实时系统,是目前声源定位法中常用的方法。采用该方法最重要的就是进行时间延迟估计(TDE),其精确性直接影响到定位的准确与否。概括了基于传声器阵列的声达时间差(TDOA)估计定位法中几种时间延迟估计的算法,给出了部分算法的仿真结果,分析了每种算法中存在的优缺点并同时指出了需进一步研究的问题。     

一种整数抽取结合小数插值重采样技术研究

射频直采技术近年来在雷达、通信、电子对抗尤其是一体化接收等领域得到了广泛的应用。然而射频采样数据率极高,导致后续信号传输与实时处理难度变大。数字重采样技术能够在数字域降低采样率,从而减轻射频直采带来的信号处理压力。本文针对数字重采样技术开展研究,提出一种整数抽取结合小数插值重采样方法,推导了理论模型,给出了相应的参数递推解算方法,仿真验证了方法的有效性。采用本文所提方法,既可解决在射频高采样率下,直接进行小数插值带来的数字信号实时处理压力,又可在保证信号质量的情况下,解决特殊场景下精确变采样率处理的需求,进而实现对大范围任意分数倍抽取。     

窄带恒包络信号存在相差的时延估计新方法

在时差定位应用中,两部侦收天线传输给接收机的是射频信号,频率较高,接收机需要将其下变频到某一中频,在中频采样后,送给时延估计器进行时延估计,以确定辐射源位置。在研究中发现,应用同一本振信号对两路存在相对时差的窄带恒包络信号进行下变频时,会引入新的相差,这个新的相差会导致时延估计值错误。针对此问题,提出了一种新的补偿此相差的时延估计方法,计算机仿真验证了新方法的有效性和正确性。      

位置线误差的时/频差联合定位性能研究

就双星时差/频差联合定位问题,引入了位置线误差的概念,通过梯度理论计算时差位置线误差和频差位置线误差的分布,对时差位置线误差和频差位置线误差以及联合定位性能进行了定性和定量分析,推导了双星系统下时差频差联合定位精度与参数位置线误差和位置线交角之间的计算关系式。并结合仿真分析了参数测量误差和位置线交角对时差频差联合定位精度的影响。     

探测器阵列靶的激光光斑图像复原方法研究

为了准确地测量激光远场光斑参数,使得阵列探测法的研究逐渐成为热点。而阵列式靶板仪靶面探测器受空间物理限制和研发成本等因素影响均不能均匀紧密的排布,这将造成采样光斑失真。利用已知采样点参数对光斑图像实现高精度复原是利用阵列探测法测量光斑参数必须要解决的问题。因此,提出采用改进型的双三次插值算法对光斑图像进行复原。仿真分析并对比改进型双三次插值算法和其他插值算法,结果表明:运用改进型插值算法计算得到光斑总能量误差为1.7 %,光斑质心坐标偏移量在x轴方向和y轴方向较最邻近插值算法和双线性插值算法相比均能降低7.8 %和3.3 %,处理时间较双三次插值算法至少缩短35 %。该研究为提高阵列探测法测量远场光斑参数精度积累了一定的理论基础和实验数据。     

窄带跳频信号的无模糊时差估计算法

针对跳频信号的高精度时差估计问题,分析了跳频信号相关函数的模糊特性,提出了基于多跳相干积累的跳频信号时差估计方法.多跳相关函数中存在周期副峰,将导致时差估计出现周期模糊,提出了两种消除模糊的方法——单跳时差平均法与相关函数包络拟合法.两种方法获得的时差粗值可以确定在相关主峰附近小范围精确搜索的搜索区间,在此区间内进行时差估计可以消除周期模糊.单跳时差平均法通过对单跳时差估计进行非相干平均获得时差粗值.相关函数包络拟合法通过搜索到的多个周期峰值,进行包络拟合获得时差粗值.仿真表明,两种算法性能明显优于常规的互模糊函数法,均能降低无模糊时差估计对相关输出信噪比的要求,提高无模糊时差估计所要求的频率间隔.相关函数包络拟合法性能更优,但运算量更大.