乘积合并接收的差分跳频通信系统在瑞利衰落信道上抗多音干扰的性能分析

在瑞利衰落信道上,在多音干扰和加性高斯白噪声共存的条件下,对采用乘积合并接收(PCR)方法的差分跳频(DFH)通信系统的误符号性能进行了理论分析.为验证理论分析的正确性,进行了相应的计算机仿真,将采用 PCR 方法的误符号性能与采用线性合并接收(LCR)方法的误符号性能作了比较.结果证实,在瑞利衰落信道上,DFH 通信系统采用乘积合并接收的方法要比采用 LCR 方法具有更好的抗多音干扰的性能.     

由交织技术构建新的最优跳频序列族

跳频技术具有抗干扰、抗截获、频带共享和码分多址等优点,在民用移动通信、军事无线电通信、现代雷达和声纳等电子系统中具有广泛的应用.寻找和设计最优跳频序列族是研究跳频通信技术的重要议题,因为跳频序列是跳频系统中不可或缺的重要组成部分.本文基于交织技术和中国剩余定理,构造了两类新的跳频序列族,导出了新序列族的各类汉明相关性质.研究结果表明,通过选择恰当的参数和已知跳频序列族,本文所提方法可递归得到大量的最优跳频序列族.     

图样调制跳频系统的帧同步算法与性能分析

为提高跳频通信的抗干扰性能,设计一种新的短波跳频通信技术——图样调制跳频(pattern modulation frequency hopping,PMFH)系统。该系统将跳点分组,以载波发射的相对位置代表信息比特。通过增加调制域的冗余度和基带信号能量,以频带和功率资源换取信噪比,同时保护了跳频序列。为克服跳同步后静默时间对信号帧同步的影响,设计同步字检测方案和多图样匹配方案。结果证明:多图样匹配方案的性能较好,在信噪比大于0dB时,7位Gold图样的帧同步概率不小于80%,31位Gold图样的帧同步概率不小于95%,图样调制跳频技术使跳频通信在恶劣信道中的可靠性显著提高。     

差分跳频码性能检验研究

差分跳频是一种新的扩展频谱通信技术．在介绍差分跳频基本原理的基础上，将差分跳频的频率跳变过程建模成齐次马尔可夫链．分析了G函数的功能，重点讨论了差分跳频码性能的检验方法，包括不可约性、频隙滞留、均匀性和随机性检验，其中频隙滞留是首次提出应用于差分跳频码性能的检验．这些检验方法对于差分跳频G函数的设计具有一定的指导意义．     

低声能辐射下的两种水声跳频通信方法对比研究

水声信道是一个极其复杂的时变-空变-频变信道,因而进行水声通信,必须克服时变多途干扰等困难。将抗干扰能力强的跳频通信技术应用于水声通信领域,对于隐蔽性、保密性要求高的系统来说,该体制有着卓越的特性。在仿真环境下,对比研究了m序列和基于二维logistic映射的混沌序列的相关性、平衡性、功率谱特性、多址性等性能。构建了一种在低声能条件下的水声跳频通信系统,给出了系统编解码技术的实现方法。发射的帧信号由激活信号、同步信号、时延信号和三组(15,11)汉明码循环3次组成,采用了时间与频率的双分集技术进行纠错解码,从而增强了系统的保密性。通过外场试验,验证了利用m序列和混沌序列进行水声跳频通信的可行性,并对试验结果进行了对比研究。由于混沌序列的数量巨大且性能优异,非常适用于水声组网通信和保密性要求高的水声通信系统。因此,混沌序列在今后的水声跳频通信领域应有更广阔的应用前景。     

水声通信中的混沌跳频技术研究

为了提高水声通信的保密性能,提出了一种简洁的混沌跳频图案实现方法。研究了量化logistic混沌序列产生的跳频图案性能,给出了平衡性、相关性、跳频间隔的仿真结果,验证了近距离水声通信中采用混沌跳频技术的可行性。     

基于短时傅里叶变换的水声OFDM时间同步方法

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术具有抗多径、频带利用充分、传输数据率高的优点,在水声通信中具有重要的发展前景。由于多普勒频移和多径时延的存在,需对OFDM信号进行时间同步。同步不准会引起OFDM水声通信中符号间干扰和子载波间干扰,提出了一种基于叠加单频序列的短时傅里叶变换(STFT)时间同步方法,该方案首先提取叠加在OFDM符号上的单频信号,对该信号进行短时傅里叶变换,随后对其时频幅度谱进行分析,利用平坦区域确定同步时刻。仿真和试验结果表明,该方案有效可行。     

A joint iterative channel estimation and symbol detection algorithm for OFDM systems over time-varying channels

针对正交频分复用(OFDM)系统中由于信道快时变导致的子载波间干扰(ICI),基于基扩展模型,提出了一种时变信道下OFDM系统联合迭代信道估计与符号检测算法.该算法将基于基扩展模型的最小均方误差信道估计算法与一种类似于串行干扰抵消的符号检测方式相结合,并利用插值和滤波过程进一步消除噪声影响,进而通过联合迭代获得较为精确的符号检测结果.同时,利用带状矩阵近似降低算法的计算复杂度,在复杂度与算法性能之间取得比较好的折中.理论分析和仿真结果表明,在快时变信道条件下,这种新的联合迭代信道估计与符号检测算法可有效地提高系统性能.     

一个MTCM-OFDM系统模型及其性能的分析

提出了一种将多网格编码调制(MTCM)与正交频分复用(OFDM)系统相结合的方法,建立了一个MTCM-OFDM系统模型,并对其进行了性能分析和仿真.分析表明,MTCM可提高系统的误码率性能,将MTCM应用于OFDM系统,能增大OFDM符号内一组子载波上符号序列之间的欧氏距离,从而降低误码率,但不会造成信息速率和带宽效率的损失.根据MTCM网格图中不同状态下输出符号序列可以有较大欧氏距离的特点,给出了一种符号序列的两步检测算法:首先利用最大似然序列检测以较大概率检测出网格图的状态序列,然后在两个连续的状态之间检测判决符号序列.该算法利用了MTCM编码调制的特点,因而时延小、复杂度低,性能逼近直接的一步最大似然检测.理论分析和仿真结果均证明了MTCM-OFDM系统和这种检测算法的上述性能特点.     

跳频通信频率测试中应用自动测试系统的设想

跳频通信试验是通信对抗试验中常见的试验项目，试验中，要用到跳频信号源进行跳频序列的生成，用到调制域脉冲分析仪进行测试频率的捕获与分析工作，，这两项任务都由人工操作完成。文中提出了将自动测试系统应用于跳频通信频率测试的一种设想方案，由跳频信号源自动化系统开发和调制域脉冲分析仪自动化系统开发两个模块组成，以提高跳频通信试验的工作效率。     

Lensless optical data embedding system using concealogram and cascaded digital Fresnel hologram

A robust lensless optical data embedding system using both the computer-generated concealogram and the digital Fresnel hologram (DFH) is proposed. The concealogram and the DFH are cascaded as the input and filter planes, respectively. When the concealogram is illuminated by a plane wave, the hidden data can be extracted at the output plane without using any lenses. The longitudinal positions of the filter and the output planes, as well as the wavelength, can be used as the secret keys to enhance system security. Furthermore, the robustness of the proposed system against noise and distortion is also demonstrated.     

OFDM水声通信系统的LS-OMP信道估计

对于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)水声通信系统,最小二乘(Least Squares,LS)信道估计方法受噪声影响较大,并且使用的导频数量较多,影响通信效率。而基于压缩感知理论的正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)信道估计方法可以充分利用水声信道的稀疏特性,同时能够有效地抑制系统噪声,但控制迭代运算次数的相关参数(稀疏度或误差容忍值)是OMP算法的关键条件。针对上述问题,提出了利用少量导频随机分布的LS和OMP联合的信道估计方法,该方法首先利用少量导频采用LS方法估计出OMP算法的误差容忍值,再利用OMP算法恢复数据子载波的信道信息。理论分析和仿真结果同时表明,与传统的LS算法或OMP算法相比,新算法能够在数据恢复的同时有效抑制系统噪声,应用稀疏特性及较少量的导频,进一步提高了系统的频谱效率,对时变稀疏水声信道具有更好的适应性。     

基于背景抑制与改进多尺度LSD的声呐小目标检测算法

针对声呐小目标检测由于水下环境复杂、目标回波信号弱等因素造成虚警率和误检率较高的问题,文章提出基于背景抑制和改进直线分割检测(Line Segment Detection, LSD)的检测算法。首先对原始声呐数据截取序列片段,构建多周期累积历程图,凸显运动目标轨迹线特征;其次设计边缘滤波算子,有效滤除部分背景噪声,并结合投影变换进行线特征增强,不仅实现了断裂直线重连,还抑制了剩余噪声;然后基于图像金字塔改进了多尺度LSD直线分割检测算法,有效缓解了过检测问题,大幅增加了直线平均长度;最后为了合并冗余检测信息,利用运动轨迹时空一致性特征设计后处理模块,提高了检测定位精度。通过多组无人遥控潜水器(Remotely Operated Vehicle, ROV)、潜水员、空心球靶小目标序列的湖试、海试数据的定量与可视化结果定性分析,实验结果显示,文中算法与传统LSD相比,误检率和漏检率分别降低了11.2和3.9个百分点,定位误差下降了1.495个像素。结果表明,文中所提算法大幅提高了声呐小目标检测精度,为后续水下目标识别、跟踪等任务奠定重要基础。     

高强度聚焦超声治疗的实时被动空化检测系统及其实验研究

高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）所致空化效应在临床应用中扮演着重要角色,对HIFU临床治疗过程中的空化活动进行实时监测,结合数据分析与治疗过程中实时反馈,可进一步提高HIFU治疗的安全性和有效性。在现有HIFU临床治疗系统的基础上,将两个被动空化检测探头与HIFU换能器集成。在Matlab环境下开发了独立的上位机控制系统,基于以太网通信和虚拟仪器技术,实现了上位机的自动测试,融合被动空化检测系统与HIFU临床治疗系统,对空化所致声发射信号进行实时监测。通过HIFU辐照离体组织实验对该系统进行了测试验证,各种声功率条件下的超声辐照离体组织监测过程中,次谐波幅值与宽带噪声的均方根被实时可视化,用于监测空化的发生;次谐波与宽带噪声均方根的积分曲线斜率用于表征组织焦域处的相对空化强度。实验结果表明,该系统可满足临床治疗过程中对空化活动进行实时监测和数据分析处理的需求,为深入研究实际临床治疗中空化效应和实时反馈提供了一种有力的研究手段。     

一种低信噪比环境下的语音端点检测算法

端点检测技术是语音信号处理的关键技术之一，为提高低信噪比环境下端点检测的准确率和稳健性，提出了一种非平稳噪声抑制和调制域谱减结合功率归一化倒谱距离的端点检测算法。该算法首先通过抑制非平稳噪声再采用调制域谱减消除残余噪声来提升信噪比，减少语音失真。然后再提取每帧信号的功率归一化倒谱系数，计算每帧信号与背景噪声的功率归一化倒谱距离。最后将该倒谱距离作为检测参数，采用双门限判决方法进行端点检测。实验结果表明，该端点检测算法对语音帧和噪声帧具有较好的区分性。此外，在低信噪比环境下，所提出的算法对于不同类型的噪声都具有较好的稳健性。     

频分多址法用于硐室盲炮检测与识别的试验

为探明硐室爆破中的盲炮,在高精度磁法、瞬变电磁法和瞬态电磁耦合法的研究基础上研究开发了频分多址法。该法是利用电磁波在大地中的传播规律,在不同装药硐室中预置发射不同频率的电磁信号发生器,在地面安装无线检测接收系统,通过接收到的不同频率信号来实现硐室盲炮检测与识别。试验结果表明,电场信号信噪比低、反应微弱,磁场信号的信噪比高,采用频率在1000Hz左右的磁场信号作为检测的信号源的实用性更好;频分多址法可以检测与识别出地下225m的盲炮,能满足地下硐室盲炮检测的距离要求;检测精度可达到2Hz,能同时有效地检测与识别地下单个及多个盲炮的存在。     

基于EMD小波阈值去噪和时频分析的齿轮故障模式识别与诊断

建立了齿轮故障系统试验装置,对齿轮传动系统在各种转速与故障状态下进行测试分析,获取了有关振动信号,对齿轮系统的无故障、齿根裂纹、分度圆裂纹、齿面磨损四种状态信号进行特征提取,并对提取的信号进行基于经验模态EMD分解的小波阈值去噪处理,然后对预处理后的信号进行时频分析与诊断。结果表明,采用基于EMD的小波阈值去噪方法比单纯采用小波阈值去噪对测试信号进行预处理,能提高信噪比,并更加有效的提取出故障特征,而在EMD的小波阈值去噪的基础上,再与时频分析方法相结合能够较好的识别不同运转状况下不同种类的故障,如齿根裂纹、分度圆裂纹、齿面磨损等,可用于对实际工程工作的齿轮系统进行故障诊断。     

低频脉冲信号的频域恒虚警检测

为提高低频背景噪声中弱声呐脉冲信号的检测能力,给出了一种频域恒虚警检测方法。该方法针对低频背景噪声平稳性较差、起伏较大的特点,将频域中峰值点或极值点认为是疑似脉冲信号,通过对疑似点能量与历史背景进行比对的方式完成脉冲信号的检测判决,并且给出了相应的检验统计量获取方法、背景噪声估计方法和恒虚警检测门限的计算方法。仿真分析和实际数据处理结果表明,频域恒虚警检测方法对单频脉冲、单频-线性调频组合脉冲等包含窄带成分的弱声呐脉冲信号有非常好的检测性能。     

一种基于改进PSO算法的结构损伤识别方法

根据“结构损伤发生在局部”这一信息特征,在粒子群算法中引入零变异率系数,提出一种改进的粒子群结构损伤识别方法。两层刚架单损伤数值仿真研究结果表明：与普通粒子群算法相比,本文所提出的方法具有收敛速度快、识别结果准确、抗噪能力较强及受种群数影响小的特点,这些优点对于将PSO应用于复杂结构的损伤诊断有着重要意义