多频带Chirp-BOK雷达通信一体化波形研究

雷达通信一体化是解决频谱竞争和电磁干扰的有效途径,而一体化波形设计直接决定着一体化系统架构和性能。本文针对线性调频-二进制正交键控(Chirp Binary Orthogonal Keying,Chirp-BOK)信号通信速率低的问题,提出了一种基于多频带Chirp-BOK的雷达通信一体化波形,设计了基于快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)和快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的调制解调方法,降低了系统复杂度。针对多频带Chirp-BOK一体化波形误码率高的问题,本文设计了一种基于双窗函数衰减判决频点的误码率优化方法;分析了多频带Chirp-BOK一体化信号的模糊函数和多普勒性能,仿真结果表明:多频带Chirp-BOK在提升通信速率的同时,降低了误码率,在保证探测精度的同时具有良好的多普勒容忍性。

正常成年人水平特异性CE-Chirp刺激声与Click刺激声诱发听性脑干反应的比较

目的研究正常成年人水平特异性CE-Chirp(level specific CE-Chirp,CE-Chirp LS)刺激声与Click刺激声诱发听性脑干反应(auditory brainstem response,ABR)反应阈与纯音听阈的关系及在不同声强下两种刺激声所诱发的ABR波形特点,探讨CE-Chirp LS声诱发的ABR在听觉功能客观评估中的应用价值。方法选择正常成年人21例(共42耳)分别在0.5、1.0、2.0、4.0 kHz进行纯音气导听阈测试,获取其双耳各频率的纯音听阈,分别采用CEChirp LS刺激声与Click刺激声诱发ABR,测量2种刺激声在80、60、40 dB nHL的Ⅴ波波幅,获得2种刺激声下受试者的Ⅴ波反应阈,获取其在80 dB nHL刺激强度时Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ波潜伏期。按照自身对照的方法对相同刺激强度下2种刺激声诱发的ABR潜伏期及波幅差异性进行统计分析,比较2种刺激声下Ⅴ波反应阈与纯音听阈差值。结果正常成年人80、60、40 dB nHL刺激强度下,CE-Chirp LS刺激声诱发的ABR的Ⅴ波波幅均大于Click刺激声,差异有统计学意义(P<0.001);CE-Chirp LS刺激声诱发的ABR的V波反应阈与纯音平均听阈差值均低于Click刺激声,差异有统计学意义(P<0.05);80 dB nHL声强下CE-Chirp LS刺激声Ⅰ波潜伏期长于Click刺激声,差异有统计学意义(P<0.001),CE-Chirp LS刺激声Ⅲ、Ⅴ波潜伏期与Click刺激声比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论正常成年人CE-Chirp LS刺激声与Click刺激声比较,无论在高强度还是低强度刺激下波幅均明显增大,Ⅴ波反应阈更接近于纯音听阈,更有利于纯音听阈判定,但潜伏期个体差异更大。

基于数据驱动自适应变分非线性chirp模态分解的瞬时频率识别

为降低初始频率和信号噪声对变分非线性chirp模态分解(variational nonlinear chirp mode decomposition,VNCMD)的影响,提出了一种基于数据驱动自适应变分非线性chirp模态分解(data-driven adaptive variational nonlinear chirp mode decomposition,DDAVNCMD)的方法。通过模态能量占比确定响应信号的模态个数,同时采用导数归一化算法初步估算模态分量的初始频率,并添加迭代时变滤波器来降低噪声的影响,在此基础上再对响应信号进行VNCMD。通过单分量和多分量解析信号及拉索结构试验对所提方法进行验证。研究结果表明,基于DDAVNCMD的瞬时频率识别方法具有较好的准确性和抗噪性。

Chirp声刺激信号发展过程及其应用进展

本文通过回顾chirp声刺激信号研制及发展历史过程,并介绍其在听觉测试中的应用情况。chirp声与其他传统刺激声相比,在ABR检测中更易于阈值的判断,chirp-ASSR阈值与行为听阈具有良好相关性、有更好的频率特异性,应用于TEOAE可以扩展更高的频率特性、瞬态刺激系统失真小、可运用更高的扫描速率,而在VEMP检测中可获得的波形幅度更高。临床上应广泛开展应用chirp声信号及相关技术,提高检测效率,更好地为病人服务。

Chirp-Fourier变换域的水印算法

提出一种新的修正离散Chirp-Fourier变换(MDCFT)域盲水印方案,其包括水印嵌入和水印检测2部分。该方案把Chirp水印信息嵌入图像经二维修正离散Chirp-Fourier变换后的系数上,对其进行反变换,得到含水印图像,利用二维MDCFT对水印信息进行盲检测。由于DCFT可通过FFT实现,与其他时/频域水印算法相比,其实现更为方便。仿真试验表明,该算法透明性好,检测速度快,植入的数字水印对高斯噪声、剪裁、旋转和JPEG有损压缩等图像处理具有较强的鲁棒性。

频移Chirp信号短包的自适应分数傅里叶变换检测方法

为解决传统分数傅里叶变换(FrFT)在检测频移Chirp信号时脉冲分散问题,该文提出一种自适应FrFT的检测方法。该方法基于短包的结构模型以及Neyman-Pearson检测模型,引出了借助评价函数和判定阈值对信号帧检测的虚警概率和漏检概率的分析方法。结合传统FrFT对完整Chirp信号的脉冲特性,给出了对分数傅里叶积分算子的修正方案,推导出自适应FrFT对频移Chirp码元的峰值分布函数。针对自适应FrFT检测过程存在搜索时移问题,分析了该情况下频移Chirp码元峰值大小及分布情况,证明了相比于传统FrFT,自适应FrFT检测捕获无前导短数据包的性能更加优越。

深空探测Chirp变换频谱仪高精度脉冲积累设计与实现

针对1 GHz带宽Chirp变换频谱仪时间分辨率高、脉冲宽度窄的特点以及对微弱信号的检测需求,提出一种实时、高精度的CTS(Chirp Transform Spectrometer)系统后端时序同步与脉冲积累方案,其同时具有积分时间可调的优点。通过系统时钟设计与现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)算法设计,实现了1 GHz带宽CTS系统不同模块间的时钟同步及后端窄脉冲的精准积累,以确保系统达到较高的频率分辨率。通过该同步方案,积累后系统带内平均脉冲宽度达到了1.0136 ns,对应的频率分辨率101.36 kHz,与欧洲航天局(European Space Agency,ESA)木星冰月探测器(JUpiter ICy moons Explorer,JUICE)搭载的CTS分辨率相当,为中国深空探测任务高精度频谱分析提供了有效的解决途径。

成人CE-Chirp ABR反应阈与纯音听阈相关分析与比较

目的 采用听神经同步专利刺激声(CE-Chirp声)对成人听性脑干反应(auditory brainstem response,ABR)进行测试,分析CE-Chirp ABR测试的V波反应阈与纯音听阈的关系,研究CE-Chirp声在法医学鉴定听觉功能障碍评估中的作用。方法 选择常州市德安医院2018年1月—2019年6月进行CE-Chirp ABR测试的受试者(年龄为20~77周岁,共计100耳),获得V波反应阈值,并在0.5、1.0、2.0、4.0 kHz分别进行纯音气导听阈测试,获得纯音听阈值,按照不同听力水平及不同年龄对受试者进行分组。比较不同听力水平及不同年龄组平均纯音听阈与V波反应阈之间的差值及统计学差异;对所有受试者各频率两种方法之间的相关性、差值及统计学差异进行分析;建立所有受试者CE-Chirp ABR V波反应阈推断纯音听阈的线性回归方程,并检验其推断纯音听阈的可行性。结果 不同听力水平及不同年龄组各组之间CE-Chirp ABR反应阈与纯音听阈差值的差异无统计学意义(P>0.05);各频率成人CE-Chirp ABR V波反应阈与纯音听阈之间相关性良好,两者之间差异具有统计学意义(P<0.05),线性回归分析显示两者之间有线性相关关系(P<0.05)。结论 运用CE-Chirp ABR Ⅴ波反应阈在一定条件下能够评估受试者的纯音听阈,可以作为一种听力学测试方法用于法医学听觉障碍评估。

基于分数阶傅里叶变换和图像加权熵的chirp scaling算法

针对传统的基于傅里叶变换和匹配滤波实现的chirp scaling(CS)成像算法中多普勒参数随斜距变化以及成像分辨率低的问题,提出利用分数阶傅里叶变换(FRFT)对CS成像算法进行优化。首先建立斜视合成孔径雷达(SAR)回波信号模型,理论推导利用FRFT代替匹配滤波进行信号压缩。针对方位向最优旋转角的搜索问题,对得到的图像基于加权最小熵建立代价函数,利用动量法的梯度下降优化算法进行迭代计算,最终得到分辨率更高的SAR图像。为验证算法的有效性,分别在点目标仿真数据和实测SAR数据集上进行实验。结果表明,与传统CS成像算法相比,该算法的成像结果成像主瓣宽度更窄、旁瓣更低、成像更加清晰。

Chirp信号及其在超声导波检测中的应用

传统的超声导波激励信号为窗函数调制的正弦波信号,其突出优点是频带窄,从而可以最大限度地抑制频散。但是此种信号在扫频测试和多模态、多频段检测中将需要逐次变换中心频率,且为达到较高的信噪比,每次测量采集时均需几十甚至上百次的平均,耗时耗能。提出了线性chirp和Gaussian-chirp 2种信号作为超声导波激励信号。线性chirp信号频带宽,通过对其检测接收信号进行后处理,可得到等同于传统的窗函数调制的正弦波信号激励时的检测接收信号,且被调制的正弦波频率可以为线性chirp信号频带范围内任意频率,特别适用于扫频测试和多模态、多频段检测。Gaussian-chirp信号幅频特性与高斯窗调制的正弦波信号完全相同,但单次测量即可达到常规激励信号上百次平均采集的信噪比,测量过程省时节能。实验采用2片置于铝板表面的压电晶片激励产生兰姆波,分别验证了2种chirp信号激励超声导波及其信号后处理方法的有效性。

基于压缩感知的宽带成像雷达Chirp信号回波的压缩和重构

针对宽带成像雷达chirp信号回波按照带通采样定理采样得到的数据量大所导致的存储压力大的问题,本文提出基于压缩感知的chirp信号回波压缩和重构方法,首先就回波是否可压缩,利用chirplet变换分析了chirp信号回波的稀疏性,在信号稀疏的基础上,应用chirplet变换给出了可应用于压缩感知的稀疏字典及其简化形式,并证明了所给出的简化形式稀疏字典满足信号重构的条件。最后给出了回波的压缩和重构方法并结合ISAR成像进行了数字实验,先在目标转动加平动模型下,进行了数据的压缩和重构,通过比较重构信号和原信号的时域波形、高分辨距离像和ISAR成像结果,验证了本文的方法。最后仿真分析了重构误差随信噪比的变化曲线,说明了本文的方法对信噪比的要求。

基于二变量Chirp调制的多址接入技术

为在较小的系统增益下最大程度地降低多址干扰的影响,提出了一种结合Chirp率和Chirp信号初始相位的、基于二变量Chirp调制的多址接入技术.在多址Chirp信号的Chirp率之差很小的情况下,利用相位参量保证多址信号间的正交性.文中探讨了多址用户的Chirp信号互相关性对系统误码率的影响,并对引入初始相位在构建多址接入信号基过程中的优势进行了分析.仿真结果表明,与现有的利用Chirp扩频的多址接入技术相比,文中提出的多址接入技术可以有效地抑制多址干扰,在不明显降低系统误码率性能的前提下容纳更多用户同时接入系统.

基于修正Chirp-fourier变换的数字水印算法

提出了一种基于修正Chirp-fourier变换的数字水印算法,该算法直接在空域中,嵌入Chirp信号作为水印信息,用修正Chirp-fourier变换对这一特定结构的水印信息进行盲检测。仿真结果表明,该算法透明性好、检测速度快,在对常见的图像处理过程中具有鲁棒性。

Chirp信号在天文观测中的应用

Chirp信号是一种频率随时间有规律连续变化的信号,由于其优良的自相关特性,在实时宽带高精度频谱测量中有重要应用。通过对Chirp信号的分析,介绍了基于线性Chirp信号的脉冲压缩技术及Chirp变换频谱仪的原理,综述了近30年来Chirp变换频谱仪在行星和彗星大气红外谱测量中的应用及其发展历程。结合当前电子技术的发展,指出了改善Chirp变换频谱仪性能的研究方向。

分数倒谱及其在盲chirp信号处理中的应用

分数阶傅立叶变换可以看作是傅立叶变换的推广,在回顾实倒谱有关理论基础上,给出基于分数阶傅立叶变换的倒谱——分数倒谱。同时也讨论了分数倒谱在盲chirp信号处理中的应用。仿真实验验证,即使在很低信噪比下,相关算法仍能有效工作。

Chirp-BOK-BPSK调制超宽带无线传输技术

分析了正向和反向线性调频脉冲尖锐的自相关特性与极低的互相关特性.基于此特性,在Chirp-BOK调制方法的基础上提出了Chirp-BOK-BPSK调制方式,将输入数据同时调制到Chirp脉冲的调频斜率和正反向相位上.推导了Chirp-BOK-BPSK调制信号的表达式以及在AWGN信道下的系统误码率,且该调制信号在室内信道下存在较大码间干扰.最后通过仿真分析比较了Chirp-BOK-BPSK和Chirp-BOK UWB系统在AWGN信道下最佳接收机性能,信噪比为12 dB时系统误码率低于10-4.

一种多Chirp信号交叠环境下TDOA估计的新方法

将原子分解理论应用到无源侦察时差定位系统中,给出了多Chirp信号交叠情况下的原子分解,提出了利用分解后的原子进行TDOA估计.在多Chirp信号交叠到达时,对主站信号进行Chirplet原子分解,获取交叠信号个数,并构建相应的原子库.将原子分别与辅站转发来的信号进行相关运算,根据相关峰的位置可计算出各Chirp信号到达主辅站间的时差,实现同时对多Chirp辐射源的侦察定位.通过仿真,验证了该方法的正确性和有效性.

一种非线性chirp扩频的高效多址接入技术

为提高基于chirp调制技术的无线通信系统的多址接入能力,提出一种基于非线性chirp扩频的高效多址接入技术.该技术利用chirp扩频的独特技术优势以及非线性chirp信号自身的特性来抑制MAI.仿真结果显示,这一新的多址接入技术可以容纳较多的用户同时接入,而不明显降低系统的误码率性能,与现有的利用chirp扩频的多址接入技术相比较,本文提出的新技术在同样条件下具有更好的BER性能.

图像在Chirp-Fourier域的能量分布与Chirp水印算法研究

分析了图像在Chirp-Fourier域的能量分布,给出空域Chirp水印嵌入参数选取与Chirp-Fourier域水印检测时的处理方法。仿真结果表明,按照给出的参数嵌入水印,水印算法的透明性好,检测快,对常见的图像处理鲁棒性较强。

基于Chirp-Fourier变换的LFM信号的参数估计

本文从匹配Fourier变换的角度给出了Chirp -Fourier变换的定义、意义和离散实现。分析表明 ,LFM信号的Chirp -Fourier变换的峰值对应的坐标即为其初始频率和调频斜率 ,所以应用Chirp -Fourier变换可以估计LFM信号的参数。仿真试验表明 ,应用Chirp -Fourier变换不但可以有效地估计LFM信号的参数 ,而且有很好的抗噪声干扰能力。