异速跳频互扰下跳频信号的参数估计

针对在跳频互扰情况下对多跳频信号参数盲估计困难的问题,提出了一种异速跳频互扰下跳频信号的参数估计方法。该方法利用异速跳频信号周期的差异,通过二值连通域标记处理、连通域时长聚类,将互扰跳频信号从时频谱上分离后分别进行估计参数。仿真结果表明,该方法能够实现在异速跳频信号互扰下对分量跳频参数的估计,且在高信噪比下能保证高的跳周期估计成功率与低的跳周期估计相对误差和起跳时刻估计相对均方误差。但互扰存在时的整体估计性能比仅单一跳频信号存在时会有所降低,同时该方法在SNR过低时会失效。     

基于改进连通区域标记的跳频信号分选识别北大核心

针对小型无人机在复杂电磁环境下难以识别的问题,提出了基于改进连通区域标记的跳频信号估计与分选方法。首先,采用基于局部窗口的能量门限统计法,在信号时频域去噪;接着,对常规连接区域标记法进行改进,设计了新的连接区域片段关联和干扰抑制方法,解决连接区域断裂和干扰混合的问题;然后,针对多跳频信号混合情况,利用时频幅度差异重建连接区域;最后,根据改进的连通区域标记图进行参数抽取和信号分选识别。仿真结果显示,在噪声、干扰和多跳频信号混叠环境下,信号参数估计精度和目标信号的正确识别概率均明显高于常规连通区域标记方法。     

基于频率分集的阵列雷达低角跟踪算法

针对舰载X波段阵列雷达研究了低角跟踪问题,雷达工作在频率分集模式。利用复反射系数与擦地角的关系建立了多频多径条件下阵列接收信号模型。推导了多频极大似然仰角谱,揭示了多频体制抑制仰角模糊的机理,推导出了仰角谱栅瓣间隔,分析了系统带宽对仰角谱的影响。提出谱峰正确选择概率来度量测角性能,通过仿真研究了SNR、目标仰角对仰角谱估计精度的影响,给定目标仰角条件下得到了满足测角精度要求的最小SNR,最小SNR随目标仰角增加并非严格单调下降。     

基于相关系数谱的宽带跳频信号时延估计

结合目前跳频信号带宽越来越宽、跳频点越来越多的特点,提出了一种基于相关系数谱的宽带跳频信号时延估计方法,实验表明该方法能够有效实现宽带跳频信号的时延估计,估计精度不受限于采样间隔.并且该算法具有较好的实时性和数据扩展性,易于工程实现.     

基于Butterworth分布的跳频信号参数估计

能够有效地估计接收到的跳频信号参数是干扰跳频通信的关键。针对接收到的未知任何先验参数的跳频信号,提出了一种基于Butterworth分布的跳频信号参数估计算法。由于Butterworth分布具有较好的时频聚集性和抑制交叉项性能,该算法能够在低信噪比条件下有效提取并估计出跳频信号的跳频周期、跳变时刻和跳频频率。仿真结果证明了该算法对跳频信号参数估计的有效性。     

基于S变换的跳频信号参数估计

对跳频信号的时频域进行分析和参数估计是识别、跟踪及干扰跳频信号的重要基础。针对接收到的未知任何先验参数的跳频信号,提出了一种基于S变换(S-transform)的跳频信号参数估计算法,通过S变换,能正确估计出跳频信号的跳频周期、跳变时刻及跳频图案。仿真结果表明,与平滑伪Wigner-Ville分布(SPWVD)进行比较,该算法能够在低信噪比条件下,在时频域中有较好的解析能力,提高了跳频信号参数估计的准确性。     

一种新型混合跳频通信技术

文中提出了一种新型混合跳频通信技术,该技术结合传统跳频技术和差分跳频技术,在较窄的频带上采用差分跳频调制,并将该调制信号与另一更宽频带内的慢跳频信号进行混频,最终得到一个跳速高、频带宽的调制信号。接收端解调时,先按照传统跳频解调的方式进行慢跳频的解调,再按照差分跳频解调的方式对信号进行差分跳频解调。这种混合跳频通信技术在提高数据传输速率的同时,也可以很好地改善系统的误码率性能和抗单音干扰性能。     

基于SPWVD的差分跳频信号参数估计方法

在深入分析差分跳频信号产生机理和信号特性的基础上,提出一种基于SPWVD的差分跳频信号参数估计方法,利用SPWVD算法对差分跳频信号进行时频分析,通过检测时频分析数组中相邻跳信号的频率跳变时间来估计跳驻留时间参数,进一步估计跳速、瞬时频率等参数。仿真结果表明,提出的算法可以对差分跳频信号实现有效的参数估计,且估计精度较高,处理计算量较少。     

改进的最优小波基选取方法与跳频信号检测研究

跳频通信因其良好的抗干扰性和低截获性,在军事通信中备受青睐。因其在军事通信中的重要作用,研究跳频信号的检测方法显得尤为紧迫。基于小波分解与希尔伯特-黄变换的跳频信号检测方法,有效地解决了跳频信号检测过程中时间分辨率和频率分辨率不能同时兼顾的问题,提高了跳频信号检测的精度。在此基础上对最优去噪小波基的选取问题进行了深入研究。通过改进信噪比与信噪比增益这个小波去噪质量评价指标,提出了改进的最优小波基选取方法,有效地解决了非合作通信中信号真值未知情况下最优小波基的选取问题。同时利用这一方法成功实现了跳频信号的检测,为检测跳频信号提供了新思路。     

一种慢跳DS/FH信号的检测方法研究

提出了一种慢跳DS/FH信号方法,根据DS/FH信号的特性,将信号的跳频特性与直扩特性分开进行检测.首先利用成熟的跳频检测方法,在时频域或频域上对信号进行跳频检测,当检测到跳频信号后,再在时域上采用空间互相关方法检测信号是否具有直扩特性,从而判断DS/FH信号的存在性.计算机仿真结果表明该方法具有一定的可行性.     

基于内差修正数据INS/APS卡尔曼滤波器组合定位

研究基于水声定位系统(APS)和惯性导航系统(INS)的潜艇水下定位误差修正方法.在建立APS模型和INS模型的基础上,设计了INS/APS卡尔曼滤波方法,基于INS的APS内差修正方法和基于INS/APS内差修正数据的卡尔曼滤波方法,分析仿真结果表明,三者均可提升潜艇水下定位精度,其中基于APS内差修正数据的卡尔曼滤波器具备最佳的组合定位效果.     

基于Langevin型随机共振的水中目标线谱检测

将Langevin型双稳态随机共振系统应用于水声时变线谱信号的检测,提出了设计水声线谱检测系统可以利用的外在参数。在水听器端建立了时变线谱模型,考查了随机共振系统对水声环境的适应能力。实验发现在信噪比变化、声压起伏、线谱漂移等情况下,系统都能较好的工作,为水声领域新型线谱检测系统的设计提供了依据。     

An air cavity method for increasing the underwater acoustic targets strength of corner reflector

In order to improve the underwater acoustic target strength of corner reflectors, according to the principle of acoustic impedance mismatch of the boundary layer, the method of using air cavity to increase the underwater acoustic target strength of corner reflectors is proposed. The acoustic reflection coefficients of underwater air layer and single layer metal sheet are calculated and compared. The results show that the reflection coefficient of single layer metal sheet is greatly affected by frequency and incidence angle, and the reflection coefficient of air layer in water is large and little affected by frequency and incidence angle. On this basis, a new kind of airfilled cavity corner reflector is designed. The acoustic scattering characteristics of underwater airfilled cavity corner reflector are calculated cumulatively, and the results are compared with the monolayer metal sheet corner reflector. The simulation results show that the acoustic reflection effect of the airfilled cavity corner reflector is better. In order to verify the correctness of the method, the test was carried out in the silencing tank. The experimental results show that the simulation results are in good agreement with the experimental results, and the airfilled cavity can improve on acoustic reflection performance of the underwater corner reflector.     

采用随机矩阵理论的水声阵列SMI-MVDR空间谱估计技术

对角加载MVDR技术是一种经典的空间谱估计技术,在水声阵列信号处理中有着广泛的应用。该技术之所以具有较好的性能是由于其通过对角加载使样本协方差矩阵的特征值分散度减小。提出了基于随机矩阵理论的MVDR空间谱估计技术,具体思路是利用随机矩阵特征值的极限性质实现样本协方差矩阵噪声的抑制,以达到类似对角加载能够实现的特征值分散度减小的效果。仿真表明所提出的方法与对角加载方法达到了同样的目的,且当快拍数一定,而信噪比由小变大时,该方法可以达到与对角加载MVDR技术相当的性能;当信噪比设为定值,快拍数由小变大时,其与对角加载技术具有相同的DOA估计成功概率变化趋势,且在小样本情况下,此方法优势较为明显。     

国外潜航器水下隐蔽导航定位方法探析

针对潜航器自主惯性导航误差随时间不断增大的问题，研究了基于运载器、信标中继、海底固定基站的国外潜航器的典型导航定位方法。通过水声通信方式，运载器、信标中继站将其卫星精确定位数据发送至潜航器，或海底固定基站接收到潜航器发射唤醒信号后，量测相关信息并发至潜航器。潜航器被动接收水声通信数据，并对其进行综合处理，实现潜航器在水下隐蔽工作模式下对自身位置的实时修正，提高潜航器导航定位精度，具备较强的工程可实现性。     

基于激励补偿的水声基阵互辐射阻抗控制研究

针对互辐射阻抗对水声基阵阵元表面振速的影响,研究了基于激励补偿的互辐射阻抗控制方法。首先分析了阵元表面振速与激励之间的关系,然后对比实际激励与理想激励的区别,得到激励补偿的计算公式,最后利用阵元间的互辐射阻抗修正了激励补偿计算公式。仿真结果表明:在低频、小间距基阵中,激励的幅度和相位需采用所提算法进行较大的补偿,以达到互辐射阻抗控制的效果。     

水下声源引起的水表面横向微波的理论研究

利用水下声信号在水表面引起的水表面横向微波振幅很小的条件,将普遍的流体力学方程线性化,推导出在水下点声源的激励下,水表面产生的二维横向微波色散关系以及波的传播形式。结果表明,二维水表面的横向微波具有和一维情况类似的结果,即具有波长短、传播速度小的特点,因而可以对入射到表面的激光束进行调制,为水下声信号检测奠定了理论基础。     

水下声探测系统载体振动干扰分析及抑制方法

针对水下探测系统载体振动对目标回波信号的微多普勒特征谱产生干扰的问题,从干扰产生的基本原理出发,推导了干扰的近似乘性表达式。在获取振动干扰数据的条件下,提出了针对乘性干扰的干扰抑制算法,并针对推导干扰乘性表达式时的近似条件,分析了近似算法带来的误差。仿真结果表明,该方法可有效抑制水下探测系统平台振动对目标回波信号的微多普勒特征谱产生的干扰,并且在绝大多数情况下,由算法带来的误差可以忽略不计。     

A novel noise reduction technique for underwater acoustic signals based on complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,minimum mean square variance criterion and least mean square adaptive filter

Underwater acoustic signal processing is one of the research hotspots in underwater acoustics. Noise reduction of underwater acoustic signals is the key to underwater acoustic signal processing. Owing to the complexity of marine environment and the particularity of underwater acoustic channel, noise reduction of underwater acoustic signals has always been a difficult challenge in the field of underwater acoustic signal processing. In order to solve the dilemma, we proposed a novel noise reduction technique for underwater acoustic signals based on complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise (CEEMDAN), minimum mean square variance criterion (MMSVC) and least mean square adaptive filter (LMSAF). This noise reduction technique, named CEEMDAN-MMSVC-LMSAF, has three main advantages: (i) as an improved algorithm of empirical mode decomposition (EMD) and ensemble EMD (EEMD), CEEMDAN can better suppress mode mixing, and can avoid selecting the number of decomposition in variational mode decomposition (VMD); (ii) MMSVC can identify noisy intrinsic mode function (IMF), and can avoid selecting thresholds of different permutation entropies; (iii) for noise reduction of noisy IMFs, LMSAF overcomes the selection of decomposition number and basis function for wavelet noise reduction. Firstly, CEEMDAN decomposes the original signal into IMFs, which can be divided into noisy IMFs and real IMFs. Then, MMSVC and LMSAF are used to detect identify noisy IMFs and remove noise components from noisy IMFs. Finally, both denoised noisy IMFs and real IMFs are reconstructed and the final denoised signal is obtained. Compared with other noise reduction techniques, the validity of CEEMDAN-MMSVC-LMSAF can be proved by the analysis of simulation signals and real underwater acoustic signals, which has the better noise reduction effect and has practical application value. CEEMDAN-MMSVC-LMSAF also provides a reliable basis for the detection, feature extraction, classification and recognition of underwater acoustic signals.     

矢量阵的快速宽带频域波束形成方法

矢量水听器能获取振速信息,因此由其所组成的阵列有着常规声压阵列所不能比拟的优势,但正因为有了振速各分量信息,基于矢量阵的信号处理面临计算量大为增加的高维协方差矩阵运算的难题,当阵元数较多时,难以实时实现。为此,基于FFT思想,提出了一种适用于矢量水听器阵列的快速宽带频域波束形成方法。该方法在频域实现,将宽带信号分解为多个窄带信号,采用快速傅立叶变换来实现各阵元数据的相移累加过程,处理速度得以大幅提高。研究表明:该方法完全满足实时处理的需求,其测向性能也能达到克拉美-罗下界,且矢量阵具有常规阵所不具有的左右舷分辨能力,对微弱目标的检测能力也较强。