新截获模型下的对称三角LFMCW信号的检测与参数估计

针对现有参数估计方法需要以信号的调频周期起点为截获时间起点的假设,结合“连续波”信号的特点和电子侦察的实际,建立新的对称三角线性调频连续波(STLFMCW)信号截获模型,提出了一种STLFMCW信号检测与参数估计方法.该方法在分析多周期STLFMCW信号模糊函数的基础上,利用Radon-Ambiguity变换(RAT)估计信号的调频斜率并确定分数阶傅里叶变换(FRFT)的最优阶数,根据截获模型下信号新的时间频率关系,再通过相应阶数上FRFT估计调制周期、调制带宽和载频.与现有方法相比,该方法克服了对信号截获时间起点限制,只需截获信号包含至少两个完整的正调频部分或负调频部分就可估计出信号的各个参数.蒙特卡罗仿真实验表明,本文的参数估计方法在低信噪比下具有很好的鲁棒性.     

LFMCW雷达目标运动补偿新方法

针对对称三角线性调频连续波（STLFMCW）雷达体制，分析了目标运动对回波信号的影响，提出了基于距离像峰值偏移估计和脉组相位差分的径向运动参数估计方法，较好地解决了目标运动的补偿问题。仿真结果表明，该方法估计精度高，抗噪性能好，运算量低，便于系统实时处理。     

对称三角线性调频连续波信号模糊函数分析

本文从对称三角线性调频连续波雷达体制的特点出发,导出了对称三角线性调频连续波信号模糊函数,分析了它的特点;阐明了它与单斜率线性调频连续波信号和脉冲LFM信号模糊函数的区别;从模糊函数的角度分析说明了采用对称三角线性调频连续波信号相对于单斜率线性调频连续波信号可以大大提高目标的分辨力,并能消除多目标环境中运动目标的距离速度耦合现象.     

STLFMCW雷达信号波形设计与射频隐身特性分析

为了减小雷达信号被敌方无源探测系统截获的概率,研究具有良好射频隐身性能的雷达信号波形具有十分重要的意义.文中基于对称三角线性调频连续波雷达的工作原理,设计了对称三角线性调频连续波雷达的实现框图及流程及6种具有不同距离分辨率的对称三角线性调频连续波信号波形,探讨了对称三角线性调频连续波雷达的射频隐身特性.研究表明,对称三角线性调频连续波雷达信号波形在现代战场环境下具有较好的应用价值.     

基于瞬时相位拟合的LFM信号参数估计算法

针对传统线性调频（LFM）信号参数估计算法中复杂的搜索和计算问题,提出了一种不需要参数搜索的快速LFM信号参数估计算法。该算法先用希尔伯特变换估计LFM信号瞬时相位,再用二次相位函数拟合LFM信号瞬时相位从而得到初始频率和调频斜率的估计。仿真验证了本文算法的有效性,说明该算法能够给出满意的参数估计结果。     

低信噪比下对称三角线性调频信号参数估计

低截获概率雷达的广泛应用导致电子侦察系统截获到的雷达信号大多处于低信噪比环境中。针对目前雷达信号参数估计算法在此环境中性能急剧下降,甚至失效的问题,提出一种基于多相滤波器组和高阶累积量联合处理的对称三角线性调频连续波信号参数估计算法。该算法利用多相滤波器组实现信号在频域上的快速均匀划分,对输出的每个子带信号进行三阶累积量对角切片的短时估计,有效抑制了高斯噪声的干扰,并经过包络检波后得到信号完整的时频矩阵,通过对时频图像进行Radon变换得到信号带宽、周期以及调频斜率的估计,频率曲线的提取得到信号起止频率的估计。仿真结果表明:方法在信噪比大于-12dB时的估计正确率较高。     

线性调频连续波雷达信号的参数估计

根据线性调频连续波（LFMCW）信号的周期特点,提出累积Wigner-Hough变换（CWHT）进行LFMCW信号的参数估计。首先分析了自相关函数的特点,通过搜索自相关函数的峰值,实现了信号调制周期的估计。然后根据调制周期将信号分段,进行CWHT。通过CWHT峰值和起始时间的搜索,最终估计出信号的调频斜率与起始频率。理论推导了CWHT的信噪比（SNR）公式,并分析了相关计算。该算法不仅减小了时频交叉项的影响,而且降低了计算的复杂度。同时由于进行了多个周期的非相干累积,提高了该算法的抗噪性能。仿真结果验证了本文算法在低SNR下具有较好的参数估计性能。      

LFM信号参数联合估计新方法——域频率相差法

采用分数阶傅里叶变换域频率分析方法，针对线性调频连续波信号分数阶傅咀叶变换的特性，提出了分数阶域相差法，可以在低信噪比条件下对线性调频连续波信号进行检测，获得多普勒频移与实验的精确参数估计。同时时频参数联合估计中不必进行二维搜索，具有快速、高效的特点。计算机仿真结果表明了该方法的有效性。     

STTFD的特性分析及其在线性调频信号 参数估计中的应用

 精确地估计线性调频(LFM)信号的中心频率和调频率值,在雷达信号处理中有着十分重要的作用.WVD变换具有估计线性调频信号的中心频率和调频率特性,但当存在多个线性调频分量时,交叉项会严重影响线性调频信号中心频率和调频率的估计.针对这一问题,本文提出了基于STTFD(时频分布尺度变换)的线性调频信号参数估计的方法,即在时频平面内对信号进行尺度变换,去除信号瞬时时间和相关函数延迟量的耦合,使线性调频信号的频率随时间变化呈线性分布变为不随时间变化的常数分布,再通过在时频平面内沿时间轴做FFT积累所得到的信号峰值位置来估计信号的中心频率和调频率参数值,并且对STFD的特性以及相关函数延迟量和尺度变换常数对STTFD的影响进行了详细的分析.在本文最后,通过仿真数据验证了STTFD的特性及其精确估计线性调频信号参数的有效性.     

基于FrFT的欠采样LFM信号分离与参数估计

基于分数阶傅里叶变换，本文提出了一种欠采样条件下的宽带与窄带线性调频信号分离与参数估计方法。该方法先由延迟相乘和牛顿迭代算法估计信号的调频斜率，然后在分数阶傅立叶变换域进行滤波，实现信号分离。最后对欠采样信号解频率模糊，估计信号的初始频率。仿真表明了该方法分离宽带与窄带线性调频信号的可行性与分离后信号参数估计的有效性。     

基于FRFT的对称三角LFMCW信号检测与参数估计

对称三角线性调频连续波(STLFMCW)信号是一种典型的低截获概率雷达信号。该文通过分析STLFMCW信号在分数阶Fourier变换(FRFT)域的频谱分布特征,发现STLFMCW信号包含的各段LFM信号在其对应的最佳FRFT域内具有很好的能量聚集性;各段LFM信号在频域内会完全重叠,叠加的频谱幅度较高,在低信噪比条件下,严重影响STLFMCW信号的检测与参数估计。因此,利用FRFT检测STLFMCW信号时,必须克服该问题。该文提出一种FRFT与聚类分析相结合的STLFMCW信号检测与参数估计方法。该算法解决了由STLFMCW信号的频谱叠加给信号检测带来的问题,而且,克服了信号尖峰的高度必须高于噪声幅度的限制,在低信噪比条件下具有较好的检测效果。最后,仿真验证了该方法的有效性。     

基于包络补偿的对称三角线性调频连续波雷达多目标参数估计方法

多目标参数估计是对称三角线性调频连续波(STLFMCW)雷达运动目标检测中的一个难题.文章提出了一种利用包络走动现象来实现多目标参数估计的方法.首先建立了多目标的运动模型,通过分析目标的回波信号,推导得出了引起包络走动的误差因子;其次,通过正、负调频峰值配对得到了包含目标速度信息的速度矩阵,利用速度矩阵中的速度对回波信号进行包络补偿,并将补偿后的峰值进行重新配对,得到了模糊目标信息;最后通过剔除虚假目标,获得了准确的目标信息.仿真实验验证了所提方法的准确性和有效性.     

多项式相位信号瞬时频率变化率估计及其应用

通过定义两种新的变换——指数型相位匹配变换和复时间延迟型相位匹配变换,可实现对任意阶次的多项式相位信号(PPS)的瞬时频率变化率(IFR)估计.给出了这两种变换的基本原理和实现方法,同时分析了算法实现过程中应注意的问题.进而,研究了IFR在以下三个方面的应用:(1)PPS的参数估计问题;(2)PPS的瞬时频率估计问题;(3)构造新的时频分布,该分布对于阶次大于2的多项式相位信号具有理想的时频聚集性.最后通过计算机仿真实验验证了本文所提算法的有效性.     

基于Gabor变换的超声回波信号时频估计

 在无损检测中,超声回波往往是一个重叠较严重,含有噪声的多回波信号。根据Gabor变换时频分析的特点,该文提出一种基于Gabor变换的超声回波信号时频估计方法。该文建立回波信号与Gabor变换分析窗函数相似度(即距离)模型,通过模型相似度最小化问题转化为求解回波信号Gabor变换系数模的最大值来估计回波信号的传播时间(TOF)和中心频率(CF),最后推导它们的克拉美-罗界(CRLB)以评价算法的性能。Monte Carlo仿真和实验结果表明该文提出的算法,无论对低信噪比的单回波信号或重叠的多回波信号都能达到较高的精度,而且估计的均方误差在高信噪比时,达到CRLB,即使在低信噪比,也接近CRLB。     

Beam-forming of broadband QFM signals using generalized time–frequency transform

ABSTRACT

Detection and localisation of contacts using sensor array play a significant role in the area of array signal processing. In this paper, a new beam-forming analysis for broad-banded quadratic frequency modulated (QFM) signals using generalised time–frequency transform (GTFT) is presented by extending the conventional fractional Fourier transform (FrFT). As FrFT is constrained to the analysis of linear chirps, detection using GTFT is found to be the appropriate selection for higher-order chirps with the suitable choice of the kernel. The parameters of the QFM signal is extracted using the polynomial chirplet transform time–frequency distribution method. Subsequently, the direction of arrival (DoA) estimation algorithms viz. conventional beam-former (CBF), minimum variance distortionless response (MVDR), multiple signal classification (MUSIC) and minimum norm (MN) are re-cast using the quadratic steering vector derived for QFM chirps and hence renamed as GTFT-CBF, GTFT-MVDR, GTFT-MUSIC and GTFT-MN, respectively. The efficacy of the algorithm is validated through various signals including practical sonar array data. It is seen from the theoretical analysis as well as simulations that GTFT-MUSIC excels other DoA (bearing) estimation techniques. The GTFT analysis on back propagated signals using sonar array aided in effective underwater channel modelling.     

一种改进的CPFSK信号频率估计方法

针对突发信号解调中多普勒频偏大的问题,提出了一种改进的连续相位移频键控信号(CPFSK)频率估计方法.首先接收信号平方运算使信号的调制指数加倍,再通过一次离散傅里叶变换(DFT),用搜索信号平方谱谱峰的方法实现突发信号频率估计.仿真实验表明,在低信噪比条件下,该算法的频率估计精度比经典的相位差频率估计算法提高了20%;该算法与广泛用于高动态突发信号的频率插值估计算法相比,同道干扰信道下信干比改善可达4 dB,DFT长度缩短约1/3.     

星载AIS信号的频偏估计

星载自动识别系统(AIS)中信号存在严重的多普勒频偏,影响信号的正确解调,而传统的基于快速傅里叶变换(FFT)的频偏估计算法其估计范围无法满足需要.为此,提出了一种改进的自相关-FFT频偏估计算法,通过构造辅助函数以确定信号频偏的正负号,在此基础上对基于FFT的频偏估计算法进行改进,从而扩大频偏估计范围,实现对大的多普勒频移的估计.仿真和实验结果均表明,改进算法的频偏估计范围扩大为原来的2倍,具有很高的估计精度,十分接近修正后的克拉美罗界,且算法简单、易于实现.