一种空间谱估计测向系统的研究与实现

本文研究了非均匀线阵的阵列配置,分析了空间谱估计测向系统的要求,确定了设计的系统组成及工作流程,提出了一种用非均匀线阵来实现的空间谱估计测向实验系统.     

线性多模圆阵的频率响应分析

宽带电子侦察侧向系统中线性多模圆阵是一种常用的体制,但是线性多模圆阵在实际设计使用中会发现其宽频带测向的特性与原本理论中的宽带测向结论并不一致。表现为高段频率测向的模糊和低段频率测向明显的性能下降。本文主要根据线性多模圆阵测向的理论对于整个测向过程给出完整的推导,并对于实际应用中的问题给出了理论说明和数学分析,希望能对于线性多模圆阵的进一步设计使用能够给出更多的帮助和指导。     

基于高阶累积量的酉变换DOA估计算法

目前将酉变换算法用于奇数阵元均匀圆阵时需要利用模式空间算法进行预处理,而模式空间算法需要阵元数过多,且与酉变换算法结合后只能针对特定俯仰角在方位向上进行一维搜索.针对问题提出利用高阶累积量算法对阵列接收数据进行预处理,为提高测向精度和估角性能,利用酉变换算法将预处理得到的高阶累积量矩阵实数化.与模式空间算法相比上述方法降低了对阵元个数的需要,并且能够直接进行二维谱峰搜索.与经典多重信号分类算法(MUSIC)相比,在不增加特征值分解及谱峰搜索计算量的情况下,提高了算法的分辨力.按照给出的算法原理,通过仿真试验验证了所得的结论的正确性.     

基于矢量信号处理的水下目标定位和跟踪设计

通过仿真实验,提出基于矢量信号处理的水下目标定位和跟踪设计.以传统的三元对称阵和单站纯方位目标被动测距方法为基础,根据被动测向得到的目标方位信息,利用三个矢量传感器阵元组成联合测量阵,进行水下目标的被动定位和轨迹跟踪.考虑现场实际测量情况,对目标测向得到的方向信号就时间延迟进行补偿,提高了水下目标被动定位和跟踪的精度及可靠性.仿真实验说明,设计实际操作性好,能够对目标进行更加理想的跟踪定位.     

LFM信号时频分布与分数阶域滤波仿真研究

通过分析LFM(线性频率调制信号)的时频分布,Wigner-ViUe分布,Wigner-Hough分布,并结合FRFT(分数阶Fourier变换)与上述时频分布的关系,得到利用FRFT进行分数阶Fourier域滤渡的可能,并通过matlab仿真验证了利用FRFT进行LFM信号滤波的优越性.     

基于FFT和FRFT的非平稳干扰估计和抑制

提出了一个基于快速傅里叶变换(FFT)和分数阶傅里叶变换(FRFT)的线性频率调制(LFM)干扰参数的估计和抑制方法.通过FFT粗略估计和FRFT精确估计,确定LFM干扰在分数阶傅里叶域所处的旋转角度,估计出LFM的相关参数,利用最小二乘法综合出LFM干扰信号;然后从接收的信号中减去,有效地抑制LFM干扰.性能仿真分析表明,该方法较好地改善了误码率性能,降低了计算的复杂度,提高了系统处理的实时性.     

基于遗传算法的均匀圆阵DOA估计研究

用遗传算法对均匀圆阵进行目标的方位角估计,引入确定性最大似然准则确定遗传算法中的适应度函数,利用模式空间变换方法将均匀圆阵转换为虚拟线阵.通过计算机仿真验证算法在低信噪比的情况下有很好的收敛性和稳定性.     

基于分数阶傅里叶变换的多项式相位信号参数估计

研究了一种基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的多项式相位信号快速估计方法,对于线性调频信号(LFM),即用信号延时相关解调的方法得到调频斜率的粗略估计,从而得到分数阶旋转角度的范围,简化为小范围的一维搜索问题。多项式相位信号的检测通过延时相关解调可转化为LFM信号的检测,再运用FRFT便可进行参数估计。理论分析与仿真结果表明该方法简单,估计性能好。     

均匀圆阵下微波光子鉴相相关干涉仪测向算法

为实现高频段微波信号的精确测向,提出了一种基于微波光子鉴相器的均匀圆阵相关干涉仪测向算法。为克服传统的电域鉴相器工作频段低、带宽窄的缺点,利用微波光子技术高频段、大带宽、低损耗和抗电磁干扰的优点,基于双偏振调制器设计一种微波光子鉴相器,利用光干涉将相位差信息映射为光信号功率,通过测量功率计算出相位差。该微波光子鉴相器精度高,能实现±180°的相位差测定,鉴相精度为±2°。利用余弦函数克服了传统相关干涉仪存在的相位模糊问题。同时,为确保算法的实时性,测向算法需选取适当的步进角度。为克服步进角度引入的测向误差,利用二维抛物面进行拟合插值运算,从而提高算法的精确度。最后,通过仿真验证了微波光子鉴相器和相关干涉仪测向算法的有效性。     

基于模式空间变换的宽带波束形成方法

由于均匀圆阵独特的空间分布使其比均匀线阵有许多优点,且均匀圆阵在模式空间变换可以转化为虚拟线阵,而转换后的虚拟线阵具有远场模式下与频率无关的特性,因此均匀圆阵可以处理宽带信号。在此分析基础上,针对均匀圆阵提出一种基于模式空间变换的宽带波束形成方法。设计出该方法的原理图并给出了该方法的具体操作步骤,还通过计算机仿真实验验证了方法的有效性。该方法只适用于均匀圆阵系统,因而针对性强,具有很好的应用前景。     

LFM宽带雷达信号的多通道盲压缩感知模型研究

在传统压缩感知(Compressed sensing, CS)基础上,提出了一种基于盲压缩感知(Blind compressed sensing, BCS)理论的线性调频(Linear frequency modulated, LFM)雷达信号欠采样与重构的多通道模型.这一机制在稀疏基未知的条件下,利用LFM信号在分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier transform, FRFT)域上良好的能量聚集特性,将多个LFM信号看作是在多个未知阶次下FRFT域的稀疏表达,通过时延相关解线调和逐次消去相结合的的欠采样方法逐一估计出每个通道的LFM信号满足聚集性条件的特定分数阶傅里叶域,以此构造出该通道LFM信号对应的DFRFT正交稀疏基字典,以各DFRFT 正交基为对角块构建混合信号正交稀疏基字典,最后利用块重构算法从测量值中估计出稀疏信号,同时验证了LF M信号多通道BCS问题解的唯一性,从而实现了稀疏基未知情况下针对多路LFM宽带雷达信号的多通道盲压缩感知.     

基于FRFT的多分量LFM信号DOA估计

提出了一种基于分数阶Fourier变换的多分量LFM信号波达方向估计算法。观测信号经滤波和解线调处理,变换为一系列单频平稳信号。在分数阶Fourier域结合传统的MUSIC算法,从而实现了LFM信号的方向估计。给出了估计误差的统计分析,使得这一方法在理论上趋于完备,仿真试验验证了算法的有效性。     

一种简化的分数阶傅里叶变换及其应用

首先在分数阶傅里叶计算分解的基础上,引入了一种简化分数阶傅里叶算法(Reduced fractional Fourier transform,RFRFT),然后推导了时限LFM信号的RFRFT模平方,给出了其归一化前后信号参数的变换关系,同时借助角度变换提高了RFRFT估计参数的分辨率和读数精度;最后结合一次相位差分法将其推广至多分量高阶PSS的参数估计,并通过仿真验证了算法的有效性.     

基于FRFT的线性调频信号映射方法的快速算法

针对基于分数傅立叶变换(Fractional Fourier transform，FRFT)的线性调频信号(LFM)的参数估计方法，提出了基于Radon变换的判决准则，并建立了相应的快速算法。该映射方法将具有同样调频斜率、同样多普勒中心频率、不同初始相位的信号映射到同一个点。该快速算法的计算量等同于FRFT的计算量，计算结果的精确度取决于连续两次的FRFT运算。     

基于FRFT的Wigner-Ville分布交叉项抑制方法

针对多分量线性调频信号的魏格纳-维尔分布(Wigner-Ville Distribution,WVD)交叉项干扰问题,提出一种抑制交叉项的方法。该方法利用分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)在最佳FRFT域中对给定的线性调频信号具有最好的能量聚集性,将多分量线性调频信号在FRFT域上分解为若干个单分量信号,线性叠加单分量信号的WVD,从而达到抑制交叉项的效果。此外,当多分量线性调频信号为周期信号时周期间存在干扰,进一步提出了在基于FRFT的WVD交叉项抑制方法中增加周期遮蔽处理。仿真结果表明,在保持较高的时频分辨率时,该方法能够有效抑制交叉项,并且有一定的抗噪声能力。     

基于FRFT的均匀圆阵DOA估计

针对广泛应用于第三代移动通信系统中的均匀圆阵,将分数阶Fourier变换的时频特性和分数阶Fourier域波束形成技术相结合,给出一种多分量LFM信号的波达方向估计算法。与其他方法相比,该算法在一定程度上提高了精确度。仿真验证了在多径和多普勒频移存在的复杂信道中算法的有效性。     

基于离散多项式变换的宽带线性调频信号波达方向估计

为了解决宽带信号处理的问题,研究了一种宽带线性调频(LFM)信号的波达方向(DOA)估计方法。该方法采用离散多项式变换(DPT)将宽带的LFM信号变换成窄带的,经过变换后,即变换为单个正弦信号和新的噪声。这样可将时变的方向向量转化为时不变的方向向量,再采用常规的窄带信号处理方法--多信号分类(MUSIC)算法,对信号的波达方向进行估计。理论分析和仿真结果表明,该方法能够精确地估计信号的波达方向;不仅计算量小,易于实现,而且估计性能好。     

Chirp信号多径时延估计算法研究

针对分数阶傅里叶变换（FRFT）对Chirp信号进行多径时延估计时的不足,改进了一种按照多径分量能量大小依次消除的FRFT多径时延估计算法。该算法以迭代方式进行,按多径分量的能量大小依次返回多径分量的估计值;在每次迭代中,包含子迭代以准确判定当前分量的多径参数和起止时间,然后利用当前多径参数生成探测信号时域副本,将其从残余信号中减去,达到多径信号的分离。以根据功率时延分布特点拟定的信道模型作为传输环境,对该算法进行了仿真验证。仿真表明,相比于其他三种时延估计算法,改进算法能够更准确地对多径时延进行估计。     

基于混沌调制DFRFT旋转因子的语音加密

将分数阶傅里叶变换(FRFT)和混沌密码学相结合,提出一种新的变换域加密算法——混沌密钥调制FRFT旋转因子,用于实现语音信号的实时加解密。采用特征分解型离散FRFT算法,使语音实时加密系统在语音信号解密过程中具备良好的还原特性。理论分析和测试结果表明,该算法安全性较高,优于单纯混沌加密或单纯分数阶傅里叶变换的加密方法。