感应式磁性天线设计及干扰抑制算法研究

当期望信号和干扰同方向时,为了有效改善超低频频段的通信质量,提出了一种基于模拟电路预处理和改进广义旁瓣抵消的干扰抑制算法,设计了磁性天线、低噪声前置放大电路,制作了灵敏度较高的磁传感器,有效地抑制了工频及其谐波干扰。鉴于超低频频段的信号十分微弱,在广义旁瓣抵消算法的基础上做了几点改进,为主通道提供较多的参考信息,从而提高了算法的性能,有效地解决了传统算法失效的问题。为了验证所提算法的有效性,在实验室环境下搭建实验平台,设计了多组对照实验,实验结果表明:无论期望信号与干扰是否同方向,改进后的广义旁瓣抵消算法相比原来的算法,在信噪比的提升和噪声底限的降低等方面均有较大程度的改善。     

局部最大延迟检测抗转发欺骗干扰算法

接收机在进行窄带干扰抑制后,其输出信号的相关峰会发生分裂。使用传统的基于信号到达时间的抗转发欺骗干扰算法,会使得捕获锁定的相关值为真实信号的旁瓣。针对该问题提出一种基于局部相关值最大的时延检测方法,在真实信号相关峰分裂所产生的旁瓣与欺骗信号不重合前提下,通过对主瓣三个码片范围内最大值的搜索,保证捕获不会锁定在旁瓣,再选择局部最大值中的最早码相位点从而避免锁定到转发欺骗干扰。与传统的基于信号到达时间的抗转发欺骗干扰算法相比,在无窄带干扰情况下,所提算法性能相当;在存在窄带干扰情况下,其性能明显优于传统算法。通过数值仿真验证了方法的有效性。     

异步非平稳干扰抑制方法

为解决单通道条件下异步非平稳干扰抑制问题,提出基于数据驱动的稀疏分量分析干扰抑制方法,旨在从接收到的混叠信号中恢复期望信号。该方法利用深度卷积神经网络对输入/输出端数据间的复杂映射关系的强大建模能力,实现了目标信号稀疏域的自适应选择、稀疏域中目标信号稀疏表示的自适应学习以及目标信号的自动恢复。与以往干扰抑制算法不同,所提方法在时域上完成了“端到端”的信号波形恢复,且对混叠观测无先验要求,相比现有方法更具普适性。仿真实验验证了所提干扰抑制方法在不同环境噪声和干扰信号强度及泛化测试条件下的有效性,对干扰的抑制性能显著优于现有算法。     

结合振动特征优选和GWOA-XGBoost的电机轴承故障诊断

为解决电机轴承故障状态难以识别,从而造成诊断精度不高的情况,提出了一种基于信号特征提取与极限梯度提升算法(extreme gradient boosting, XGBoost)结合的电机轴承故障诊断模型。使用优化的变分模态分解获得振动信号的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量,再基于多尺度熵理论计算各IMF分量的多尺度熵值进行特征重构。在鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)中引入遗传算法的选择、交叉、变异操作对WOA进行改进。用改进的WOA算法对XGBoost的超参数进行寻优,获得了帮助XGBoost取得最优分类效果的超参数组合,将7种不同故障类型的振动信号进行重构后输入优化的XGBoost模型进行故障诊断。实验结果表明,所提GWOA-XGBoost模型的电机轴承故障诊断精度能够达到97.14%,相较于传统诊断方法,性能提升效果显著。     

基于改进核极限学习机和集成学习理论的目标机动轨迹预测

为了提高目标轨迹预测的精度以及预测模型的泛化能力,提出基于改进蝙蝠算法优化的核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine,KELM)和集成学习理论目标机动轨迹预测模型。构建KELM模型,并采用改进的蝙蝠算法对KELM的参数进行优化;以优化后的KELM神经网络为弱预测器,结合集成学习算法生成强预测器,通过训练不断优化强预测的结构和参数,得到一种基于集成学习理论的目标机动轨迹预测模型;基于不同规模的样本,将所得预测模型与逆传播神经网络、支持向量机和极限学习机等模型进行对比分析。仿真结果表明:所提目标机动轨迹预测模型具有较好的预测精度和泛化能力。     

主瓣抗干扰算法研究

天线方向图旁瓣存在干扰时,传统的抗干扰算法能起到很好的抗干扰效果。当干扰存在主瓣,干扰和信号十分接近时,干扰被消除同时,期望信号也将被抑制,出现自适应天线方向图主波束严重变形,旁瓣电平升高的问题。文章介绍阻塞矩阵方法,引入基于信号正交子空间投影算法,有效地解决了上述问题,并克服了阻塞矩阵方法消耗阵列自由度和对干扰信号到达角敏感的缺点。仿真结果证明新算法的有效性。     

基于进化规划的RBF网络用于二相码旁瓣优化

研究了低截获概率技术中常用的二相编码信号处理中的距离旁瓣压缩问题,采用改进的进化规划算法优化径向基函数网络,提出了一种基于改进进化规划算法的计算方法。通过对13位巴克码和31位M编码的仿真实验,表明新的方法在旁瓣抑制能力和运算速度等性能方面,都有较大的提高。     

基于改进蜂群算法的非均匀阵列综合

针对蜂群算法易陷入局部极值的缺陷,提出一种改进蜂群算法实现非均匀阵列综合。首先,通过引入概率选择机制,以概率因子控制蜂群算法对精英蜂的选择,从而改善蜂群算法的全局优化性能;然后,采用改进蜂群算法优化阵元间距降低最大峰值旁瓣电平并抑制干扰;最后,仿真实验表明该改进算法在非均匀阵列综合中的有效性和稳健性。研究成果可为非均匀阵列综合提供一种新的途径。     

一种超低频通信下行信号电磁干扰自适应抵消系统设计

超低频通信下行信号接收端受空间、地形等条件约束,难以布设远端参考线圈,因此传统的自适应干扰压制方法难以获得良好的干扰抵消性能。为解决这一难题,基于自适应相关抵消的原理,针对超低频通信下行信号的接收,提出采用多参考线圈与主接收天线本地正交布设的方案设计探测系统,并研究了一种电磁干扰自适应抵消系统的实现方法。然后,以工频谐波干扰的抵消为例进行了测试,实测结果表明:对于与干扰频谱不相重合的微弱单音信号,在不同信号强度下,采用一种基于通道相关性的多通道可变遗忘因子自适应RLS滤波算法,信干比平均改善23.51dB,其最大增益可达25.87dB,平均信噪比增益为8.13dB,说明该系统能够有效压制超低频电磁干扰。     

一种强干扰环境下的相干弱目标DOA估计算法

提出了一种强干扰环境下相干弱信号的DOA估计算法。该算法通过修正的Toeplitz矩阵实现了对相干弱信号的解相干,然后将强干扰信号对应的特征矢量从信号子空间中剔除,最后利用MUSIC算法对弱信号进行DOA估计。所提算法不需要预知强干扰信号方位信息,对非平稳噪声有较好的抑制性能。此外,相对JJM算法,该算法具有更高的估计精度和正确概率,对强干扰信源具有更好的抑制性能。     

多车通信系统中的同频电子干扰消除优化方法

在多接口多信道车联网多车通信系统中,由于车辆的自组织特性和路网网格的不均衡性,产生同频电子干扰,对电子干扰的滤波消除能提高多车通信的信道均衡性,降低误码率。传统方法采用自适应陷波方法实现同频电子干扰消除,无法在突变的载波频率下消除同频电子干扰,导致性能差的问题。提出一种基于自适应线谱增强的多车通信系统中的同频电子干扰消除优化方法。首先构建多车通信系统,引入一种信噪干扰比的观点,对同频电子干扰进行信号模型构建,根据信号比容易分离的特点,使得模型可分离性变强,结合变步长自适应线谱增强方法,实现信号的分离过滤。仿真实验结果表明,进行同频电子干扰消除抑制处理后的功率谱收敛到信号的真实频率附近,多车通信信号能从背景色噪声中有效检测出来,降低了多车通信系统的误码率,展示了较好的信道均衡和改善能力,性能优越。     

DSSS时变窄带干扰抑制算法研究

在传统非线性最小二乘(NLS)算法的基础上,提出一种基于线谱估计的直接序列扩频(DSSS)系统抑制窄带干扰(NBI)的方法。该算法首先通过对基于正弦波叠加模型的NBI进行频率估计,再利用最小二乘准则进行自适应滤波,恢复出干扰信号包络,从而利用干扰对消器将其从观测数据中消除。仿真验证表明,本算法相对于传统的最小均方误差(LMS)算法、自适应频域陷波法,能较好地抑制时变音频NBI模型的干扰,且信息量损失较小。     

移动通信网络位置群体节点的挖掘方法

对移动通信网络的位置群体节点进行了优化定位和挖掘,优化移动通信网络的覆盖度和可靠度,传统的位置群体节点挖掘算法采用信息度增益控制挖掘算法,算法不能自主感知节点信息数据的变化,无法实现数据信息的实时传递和决策。提出基于位置群体节点信息融合和滤波控制的移动通信网络位置群体节点的挖掘方法。构建移动通信网络节点的分布模型和信道模型,采用多径信道均衡设计实现位置群体节点信息融合,采用自适应滤波控制方法实现对通信节点挖掘的干扰抑制。仿真结果表明,采用该方法进行通信节点挖掘,信标定位准确,信号的覆盖度较合理,实现了信道空间的合理高效利用,实现了信道均衡和干扰抑制,有效降低了通信的误比特率。     

级联结构的阵列天线导航接收机抗干扰及多径抑制方法

阵列信号处理技术因其能够提供空域分辨能力已被广泛应用于卫星导航接收机领域以实现抗干扰和多径抑制。根据干扰和多径信号对导航接收机基带处理影响的不同提出了一种以数字相关器为界线划分的抗干扰与多径抑制两级处理结构:第一级处理在解扩前估计阵列接收数据的空时协方差矩阵,根据干扰信号功率远大于导航信号及噪声的特点利用子空间投影技术实现抗干扰;第二级处理在解扩后进行空间平滑解相干处理,利用基于Householder变换的广义旁瓣相消技术进行波束形成以实现多径抑制。理论分析和仿真结果表明,该级联处理技术能够有效地压制强干扰,并显著减小多径信号对导航接收机伪码测量的影响。     

自适应旁瓣对消分析与仿真

实际中由于多种因素的存在使得对消性能下降,以最小均方准则下的旁瓣对消原理为基础,详细分析了实际中几种重要的因素对自适应旁瓣相消性能的影响,包括辅助天线中信号分量、主辅通道响应不一致、主辅天线间距的影响,最后通过仿真验证了旁瓣对消性能。结果表明,旁瓣对消系统可以有效地抑制有源干扰信号的影响。     

基于FrFT的跳频通信LFM干扰抑制算法

为解决跳频通信过程中LFM干扰信号抑制问题,提出一种基于Fr FT的LFM干扰抑制算法,利用Fr FT时频面坐标轴旋转性质,通过计算信号的不同阶次Fr FT并搜索其峰值,确定信号最优Fr FT阶次,完成对LFM干扰信号的判别,进一步采用频域陷波实现对LFM干扰信号的抑制。仿真结果表明,该算法能有效抑制跳频信号中的LFM干扰信号,提高信号的最小均方误差。     

基于FrFT的差分跳频通信LFM干扰抑制算法

针对差分跳频通信系统抗LFM干扰能力不足的问题,利用差分跳频信号和LFM干扰信号调频斜率参数的不同,通过估计采样信号中LFM干扰信号的调频斜率K和旋转阶次α参数,结合分段、参数估计和均值处理提高估计精度,进一步在采样信号的分数阶时频域二维参数平面(α,μ)中利用LFM干扰信号频带外的平面均值替代LFM信号成分,实现对差分跳频通信中LFM干扰信号的抑制。仿真结果表明,该算法可有效抑制差分跳频信号中LFM干扰信号,提高信噪比约11 d B。     

基于循环频域滤波及Schmidt正交对消的单通道信号分离算法

单通道盲信号分离是信号处理领域中的研究热点和难点.分析了循环频域滤波用于单通道时频重叠信号分离的可行性,提出了基于循环平稳频移滤波器及Schmidt正交对消的信号分离方法.利用频移滤波器提取一个源信号,通过Schmidt正交化法从观测信号中消去已提取的源信号获得另一个源信号.仿真表明,本文算法可有效分离时频重叠的雷达通信信号,相比时域维纳滤波,分离性能提高了10dB以上.     

Beam Pattern Synthesis Based on Hybrid Optimization Algorithm

As conventional methods for beam pattern synthesis can not always obtain the desired optimum pattern for the arbitrary underwater acoustic sensor arrays,a hybrid numerical synthesis method based on adaptive principle and genetic algorithm was presented in this paper.First,based on the adaptive theory,a given array was supposed as an adaptive array and its sidelobes were reduced by assigning a number of interference signals in the sidelobe region.An initial beam pattern was obtained after several iterations and adjustments of the interference intensity,and based on its parameters,a desired pattern was created.Then,an objective function based on the difference between the designed and desired patterns can be constructed.The pattern can be optimized by using the genetic algorithm to minimize the objective function.A design example for a double-circular array demonstrates the effectiveness of this method.Compared with the approaches existing before,the proposed method can reduce the sidelobe effectively and achieve less synthesis magnitude error in the mainlobe.The method can search for optimum attainable pattern for the specific elements if the desired pattern can not be found.     

基于判别分析阈值滤波协作通信系统信道估计

在基于正交频分复用技术的放大转发协作通信系统中,针对传统信道估计算法估计精度差的问题,提出一种基于判别分析阈值滤波离散傅立叶变换信道估计算法。该算法首先通过设置改进的阈值门限初步获得信道有效抽头,然后利用马氏距离判别分析对已检测出的信道抽头修正。仿真结果表明:和传统方法相比,提出方法有效地滤除了信道估计中的噪声,改善了信道估计精度和误码率性能。