辐射源监测系统频谱检测窗函数选取研究

辐射源监测系统对工作频段的空间信号频点及带宽进行监测分析,形成有效频点数据库供系统工作时选用。而实际工程实现时,由于频谱处理不是理想的数学处理过程,会产生频谱泄漏,直接影响系统的检测性能。加窗频谱处理是抑制频谱泄漏,减小检测误差的有效手段,文章对频谱检测中窗函数的选取进行了分析研究,为辐射源监测系统频谱处理选用了合适的窗函数,并给出了不同窗函数情况下对信号频点、带宽的实际测试结果,验证了加窗处理的有效性。     

全相位FFT在SFAP抗干扰算法中的应用

介绍了一阶空频自适应处理(SFAP)算法的实现方式,指出SFAP中截断FFT操作会造成频谱泄露,分析了频谱泄露对SFAP算法抗干扰性能的影响。本文中采用加窗处理抑制频谱泄露,并提出将全相位FFT(apFFT)应用到SFAP算法,对加窗处理后的SFAP抗干扰性能进行了仿真研究。仿真结果表明,截断FFT会造成频谱泄露,加入不同的窗函数能够有效抑制截断FFT造成的频谱泄露,从而不同程度地提升输出信干比(SIR)。相比传统的窗函数,全相位窗能够更好地抑制频谱泄露,更大程度地提升SFAP处理后的SIR。     

矩形窗函数相频谱的一致性探讨

矩形窗函数是傅立叶变换中的一个典型信号,它在信号频谱理论中占有重要地位。国内外教材中存在矩形窗函数的数种不同的相频谱图,只有少数教材中给出了简单解释,容易引起教学上的认识混乱,这显然与教科书中对相位谱重视不够有关。本文分析这一现象并提出了一些建议,希望引起大家对相频谱教学的重视,并有助于消除矩形窗函数相频谱教学中出现的一些困惑。     

基于USRP与YOLOv3算法的信号采集与识别设计

为了加快射频信号的采集和分析,采用NI USRP-2901硬件设备和LabVIEW软件实现一个射频信号采集处理平台。射频信号经过USRP-2901设备被放大、混频、滤波,滤波后的信号经过AD9361捷变收发器进行模数转换。通过FPGA将数字信号下变频到基带同相I信号和正交相Q信号。分别对I/Q信号加入汉明窗、汉宁窗、矩形窗,之后进行FFT得到频谱图数据。通过YOLOv3算法对标注好的频谱图数据集进行训练,训练完成后得到权重文件。调用权重文件对频谱图进行识别,识别时域信号中添加的是哪种窗函数。实验结果表明,采用YOLOv3算法比其他基于RPN算法的目标检测算法要好,YOLOv3算法泛化能力强,对于背景物体的识别有更高的准确率。     

信号截短对频谱分辨率的影响

频谱分辨率是数字信号处理教学和工程应用中经常遇到的问题。只有抓住影响频谱分辨率诸因素中的主要矛盾,才能在实际中用较少的硬件和尽可能短的时间资源实现预期的设计目的。为此,本文以理论和实际相结合,引入了“高密度频谱”和“高分辨率频谱”的概念,并阐述了信号截短对频谱分辨率的影响。通过分析可知,频率分辨率既与待处理的信号之间的最小相对频率△ω′有关,又与截短函数长度Np有关。只有当Np=2π／△ω′min时,才可确保通过DFT很好恢复原信号的频谱。     

应用于卫星导航终端抗窄带干扰的信号加窗方法研究

卫星导航终端是通过对接收信号频谱进行干扰检测、判别置零,实现窄带干扰抑制。然而,在接收信号时域离散化过程中会对离散信号序列产生截断,这在时域上表现为离散信号加上一个矩形窗。该时域截断会导致信号频谱泄露,造成信号频谱检测和判别置零的有效性下降,降低终端抗窄带干扰能力。文中通过研究并选择合适的离散信号加窗函数,抑制信号旁瓣减少频谱泄露,提升系统抗窄带干扰能力。研究表明:不论是在大干信比(100 dB)条件还是小干信比(40 dB)条件下,凯撒窗性能都优于传统的矩形窗。     

基于卷积窗的插值算法研究

快速傅里叶变换是谐波分析的常用算法,当采样不同步时,则导致各谐波间的频谱泄漏和栅栏效应.在尽量减少采样间同步误差时,选择适当的窗函数,并进行插值计算,可以减少频谱泄漏和栅栏效应.已知卷积窗比余弦窗具有更小的频谱泄漏,对卷积窗插值进行分析,计算推导显示当频率偏差δ为某一特殊值时,进行卷积窗插值能有效抑制频谱泄漏,计算精确度高.     

一种低副瓣高分辨卷积型数字脉冲压缩方法

在脉冲雷达系统中,为了增大雷达探测距离,发射宽的脉冲信号。而宽脉冲会带来雷达距离分辨力下降,使得较近的目标无法分离。为此,采用脉冲压缩技术实现对目标的分辨。在现代雷达系统中通过DSP进行数字脉冲压缩处理,其优点是容易通过算法的改进得到较好的目标识别性能。本文研究脉冲雷达的卷积型数字脉压方法,通过对窗函数频谱和加窗脉压效果关系和不同窗对脉压后的主副瓣影响的研究,提出了一种改进的低副瓣高分辨的数字脉冲压缩方法,其基本原理是:运用频谱主副瓣比较大的窗函数和频谱主瓣较窄的窗函数分别对参考信号进行加窗,利用切趾技术将加窗脉冲压缩后的信号进行最小值处理。实验结果表明了该方法的有效性。     

通用的离散频谱相位差校正方法

现有三种离散频谱相位差校正法的基本原理是一致的，通过时移和加不同的对称窗进行两次FFT分析，并利用离散频谱对应峰值谱线的相位差以求得频率和相位校正量。在此基础上提出了通用离散频谱相位差校正方法：时域平移 改变窗长 改变窗函数，即第二段时域序列比第一段滞后L点，采用不同窗函数对两段时域分别作N点和M点的FFT分析。文献[10]、文献[9]和文献[11]提出的校正方法是此法改变不同参数的三个特例。仿真结果表明，该方法实现方便，精度较高，适合各种对称窗函数，抗噪声能力强。     

基于切趾滤波的线性调频步进信号栅瓣抑制方法

 在线性调频步进信号中,相邻子脉冲间的频谱重叠将导致脉冲压缩后出现较强的栅瓣,弱小目标可能被强目标的栅瓣所遮掩。为此,该文通过分析线性调频步进信号自相关函数的组成,提出一种新的对子脉冲加权后信号进行切趾滤波的栅瓣抑制方法。通过对子脉冲频谱采用不同的窗函数加权,改变子脉冲信号自相关函数旁瓣符号,进而改变调频步进信号栅瓣位置处的符号,通过多组不同加权结果的对比,利用切趾滤波的思想实现栅瓣的识别与抑制。数值仿真和实际图像处理证实了该方法的有效性。     

MATLAB中几种功率谱估计函数的比较分析与选择

功率谱估计是一种重要的频谱分析方法,通过分析比较MATLAB中几种常见的功率谱估计函数。从而选择最佳的频谱估计函数,减小实际的信号频谱分析误差。设计了仿真信号,并采用MATLAB中几种功率谱估计函数进行频谱估计;从频谱图出发,比较分析了谱估计结果,指出函数pwelch计算的功率谱估计在从宽带噪声中检测窄带信号应用过程中效果最好,对信号的频谱分析具有实际的应用价值。     

一种基于STFT的跳频参数估计新方法

针对STFT在进行跳频信号参数估计时,时间分辨率和频率分辨率存在固有矛盾这一问题,通过分析窗函数对跳频信号STFT变换后时频谱图的影响,提出了一种基于STFT的跳频参数估计方法。该方法直接利用窗函数参数提取跳频参数,避免了时频谱图对参数估计精度的影响。通过不断改变窗函数起始时刻及窗函数宽度,寻找时频聚集性最好的时频谱图,确定目标窗函数参数。仿真结果表明,该方法实现了跳频参数的有效估计。     

一种改进窗函数非线性组合法的旁瓣抑制性能研究

为解决在雷达脉冲压缩过程中通过海明窗、汉宁窗等加权方式降低旁瓣而引起主瓣展宽、分辨率下降的问题,提出了一种以常用窗函数为基窗函数的改进窗函数非线性组合法。首先,相较于基窗函数,基于窗函数加权脉冲压缩的原理,证明窗函数线性组合法在主瓣展宽不变时可获得更好的旁瓣抑制能力;并在此基础上进一步证明改进的窗函数非线性组合法具有更优的旁瓣抑制能力。然后,通过对改进的窗函数非线性组合法在三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等作为基窗函数时的脉冲压缩性能仿真与分析,验证了该方法使用不同基窗函数均可在主瓣展宽不变、信噪比损失增加低于0.5 dB的前提下,将峰值旁瓣相比凯塞窗降低4 dB以上、相比几种常用窗函数降低7 dB以上。最后,通过多目标的仿真实验验证,相比于不同的基窗函数,改进窗函数非线性组合法具有更优的弱小目标检测能力。     

基于混合卷积窗六谱线插值的多普勒信号处理

激光多普勒测速系统信号处理的过程中,通常采用快速傅里叶变换提取多普勒频移进而计算出被测物体运动速度,由于频谱泄露和栏栅效应的影响,会导致测量精度降低。本文提出了一种四项Nuttall窗和五项Rife Vincent窗的混合卷积窗函数结合改进的六谱线插值算法来降低频谱泄露和栏栅效应所带来的影响,从而提高激光多普勒信号处理精度。搭建了双光束后向散射差动式激光多普勒测速平台,通过仿真和实测得出在加入了RSN=-10dB的高斯白噪声的情况下使用该混合卷积窗所测量的最小相对误差为00027,而分别使用两个单一的窗函数测量的最小相对误差分别为00103和00461。从而验证了本方法的有效性。     

语音信号处理方法的可靠性研究

理论分析了信号处理的全过程，描述了各个步骤之间的数学关系，得到信号可靠处理需满足的条件。提出了过采样方法，可提高信号的抗混叠性能；选用合适的窗函数，可减小信号谱间干扰与展宽；提出了补零法和重新采样法，可提高谱线频域分辨率。另外，通过语音信号处理试验，验证了所提出的方法可提高信号的抗混叠性能、抗谱间干扰与展宽性能，提高了频域分辨率。     

应用MATLAB分析语音信号

语音信号处理是语音学与数字信号处理技术相结合的交叉学科.将语音当做一种特殊的信号,即一种“复杂向量”来看待.通过调用处理数字信号工具MATLAB里的命令函数,利用数字信号处理的知识来解决问题.像给一般信号做频谱分析一样,也分析了语音信号的频谱,即利用设计的多种数字滤波器,比如:FIR低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和...     

基于双组合窗函数的非线性调频信号谱修正滤波器设计

在非线性调频信号的波形设计和谱修正滤波的理论基础上,提出了采用组合窗函数设计出非线性调频信号的波形和谱修正滤波器,该方法可以通过改变组合窗系数来调整不同窗函数对信号脉冲压缩性能的影响。仿真结果表明,在一定条件下采用组合窗函数后,主副瓣比可提高1．8～8．3dB,而主瓣展宽和主瓣损失较小。     

实值离散GABOR变换的最优双正交分析窗函数

Ｇａｂｏｒ变换在信号图像处理中是一非常有用的工具。本文首先回顾了作者曾提出的实值离散Ｇａｂｏｒ变换方法,然后着重讨论了在已知综合窗函数条件下,双正交分析窗函数的最优解问题,指出在许多情况下,这些最优解（如最小范数解与最似正交解）都是相同的,并讨论了采用奇异值分解（ＳＶＤ）理论求解双正交分析窗函数的方法。文末还给出了求解了实例。     

基于双窗全相位FFT的激光多普勒频率提取与校正方法

针对于激光多普勒信号解算中存在的频谱泄露以及栅栏效应等问题,将性能更优异的汉宁自卷积窗(HSCW)以及全相位频谱分析(apFFT)运用于多普勒信号的短时傅里叶变换(STFT)中,并且通过双谱线法对所获得的频谱进行了校正。理论与仿真表明,双汉宁自卷积窗(HSCW)apFFT比传统apFFT更能抑制旁谱泄露,并且相对于传统FFT,双HSCW窗apFFT所提供的的频谱位置与幅值能够更好的满足双谱线校正法频率校正的要求。通过将该种算法应用于高冲击下加速度传感器的校准系统中,实测结果表明,其解算结果与标准传感器的加速度峰值误差在1 %左右。