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。

基于联合空、时频估计的跳频无线网多用户检测算法

多个跳频网络共存时,多用户由于频率冲突而相互干扰,成为限制跳频网络性能的主要原因。本文基于阵列天线和二维谐波恢复原理,提出一种联合电波到达方向、跳频时间和跳变频率估计的多用户检测算法。仿真实验表明,该算法可以在未知跳频速率、频率偏移以及跳频图案等参数的情况下拆分多个发生频率冲突的跳频信号,避免相互干扰。

基于加窗互模糊函数估计的卫星搜救定位技术

【目的】随着卫星技术的不断发展,将卫星应用于地面信息网络低覆盖区域进行人员搜救已普及,卫星搜救定位技术作为人员和设施位置指示的有效手段,广泛应用于海上、航空和个人遇险救援行动。而全球卫星搜救系统的发展和研究中,搜救源高精度和快速的定位是其主要目标。【方法】针对卫星搜救信号突发特点,采用双星时频差定位作为卫星搜救定位方法,其所需的到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)参数估计是提高定位精度的关键。为了提高双星时频差定位技术的参数估计性能和定位精度,文章提出了一种基于时域加窗的互模糊函数(CAF)时频差估计搜救定位技术方案,通过时域加窗CAF来提高时频差估计的精准度,并利用估计值代入双星时频差定位方程组从而解算出搜救信号源位置,即通过高效地提高时频差参数估计精度达到定位精度提高的目的,以准确找到搜救源。【结果】仿真结果表明,加窗下的CAF时频差参数估计方法可用于搜救定位中,能够获得精确时频差估计值,且加入傅里叶变换后可以减少参数估计时间,进而优化定位性能。将时差误差控制在4μs内、频差误差控制在0.2 Hz以内时,定位精度可以达到千米量级。【结论】文章所提方案并入卫星搜救定位技术后定位性能得到改善,能够支持卫星搜救定位技术在搜救系统中的应用,算法结构简单,复杂度低,具有实际可行性。

基于信号周期平稳特性的OFDM系统时频参数盲估计算法

该文考虑移动通信信道下的OFDM系统同步参数估计问题,通过对接收信号进行采样,获得具有周期平稳特性的序列,在此基础上提出一种基于OFDM信号周期平稳特性的系统时延和频偏盲估计算法,并对算法进行时频参数估计范围和误差来源分析。理论分析和仿真结果表明,该算法不仅适用于频率选择性衰落信道,而且与同类的方法比较,具有更大的频偏估计范围和更高的估计精度。

波形未知信号时频差参数的最大似然估计算法

提出了波形未知确定信号时频差参数估计的最大似然算法,得出利用互模糊函数可以实现此种信号条件下时频差参数最大似然估计的结论,推导出了闭合形式的克拉美罗下界并对比了不同信号模型下的参数估计精度。仿真实验结果表明了估计算法和性能分析的正确性。

卫星时分多址信号高精度快速时频差联合估计方法

针对传统时频差估计方法对时分多址(TDMA)信号进行参数估计时会出现不同用户相互影响、估计精度差,以及计算复杂度高不利于系统实时信号处理等问题,文章提出一种高精度快速时频差联合估计方法。首先,基于循环平稳特征对主站接收数据进行信号检测;然后,基于小波阈值去噪和短时电平和进行TDMA信号时隙分离;在此基础上,基于不同调制信号特征参数设计多级分类器,对每个分离的信号时隙进行调制样式判别,进而分选不同用户对应的信号时隙;接着,利用主站分选的各个用户信号分别与辅站信号进行时频差粗值估计;根据粗时频差估计值减小细化时差搜索范围,以获取精细时频差估计值;最后,利用二阶曲面拟合方法进一步提升参数估计精度。仿真结果表明:文章所提方法能够有效实现TDMA信号高精度快速时频差联合估计,可为后续卫星频谱感知体系的建设提供理论支撑。

基于粒子滤波和优化TVAR模型的时频分析算法

传统的卡尔曼滤波(KF)或时变参数自回归(TVAR)模型对非高斯和强非平稳信号处理无能为力,其算法往往跟踪不上频率的变化。粒子滤波能够处理非线性/非平稳问题,并与TVAR模型结合可获得较好的时频跟踪性能。然而,巨大的计算量是粒子滤波的主要问题。由于粒子滤波通常依赖于大量的粒子数目,尤其是估计量维数较高时,会产生较大的计算负荷。文章提出了一种基于优化TVAR模型结合粒子滤波的时频分析算法,实现了对非平稳、非高斯信号时频谱的准确估计,通过优化的TVAR模型跨过时变参数而直接以频率为估计量,并动态检测频率成分个数,降低估计量维数,从而比传统方法减低了一半以上的计算复杂度。通过仿真信号实验证明,文中算法时频分析精准度明显优于传统算法,并较大幅度地改善了计算性能。

一种基于粒子滤波的时频分析快速级联算法

研究解决飞行试验数据处理中的非平稳问题,针对飞行数据存在各种干扰,引起复杂的计算量,严重影响了算法的实时性和平稳性,提出了一种基于粒子滤波的反TVAR模型时频分析算法,通过直接估计频率降低状态空间维数。同时设计了级联方式的快速算法,使粒子滤波满足实时处理和抗干扰的要求,从高阶信号中序贯分解出多个独立的瞬时频率。通过仿真和实测数据实验证明,算法的精度明显优于传统算法,且较大幅度的改善了计算性能,满足在线处理的要求,为设计提供了科学依据。

基于高斯混合模型的粒子滤波时频分析算法

根据有限高斯混合模型可以逼近任意概率分布密度函数的思想,提出了一种基于高斯混合模型的非平稳信号粒子滤波时频分析算法。本方法兼顾了算法在频率缓变时的估计精度和频率突变时的动态性能,并结合一种简化的TVAR模型,通过降低估计量维度,较大幅度地改善了计算性能,满足了对非平稳信号进行在线时频分析的要求。实测数据的时频分析试验证明了本方法的优良效果。

超宽带接收机IQ不平衡估计与补偿方法

针对多频带正交频分复用超宽带（MB-OFDM UWB）接收机中由于IQ不平衡导致系统性能恶化的问题,提出了一种时频域联合的IQ不平衡参数估计和补偿方法。首先接收机利用前导符号在时域进行IQ不平衡估计完成数据预补偿,然后接收机利用设计的交织导频在频域进行残余IQ不平衡的逐段估计和补偿。仿真结果表明,在频率相关的IQ不平衡情况下,信噪比高于8 d B时,时频域联合的参数估计和补偿方法在接收性能上优于单一时域估计。实验结果表明,该算法可以有效克服超宽带系统中普遍存在的IQ支路不一致性问题,性能提升效果显著。

基于UWB的无线网络精密时钟同步设计

针对无线集群网络对低代价精密时钟同步的需求,设计了基于恒温晶振(oven controlled crystal oscillator,OCXO)和超宽带(ultra wide band,UWB)的无线网络亚纳秒级时钟同步系统。系统能够测量与矫正UWB模块与OCXO模块之间的相位偏移,将UWB模块的时间基准精确地溯源到OCXO,降低了系统时钟相位的不确定性。同时,构建了低尺寸、重量、功耗和成本(size,weight,power and cost,SWaP-C)时钟的高阶模型,设计了动态双单向测量机制与基于Kalman滤波器的动态时频估计方法,从而减小了时钟频率偏差和漂移等动态特性对同步的影响,实现亚纳秒级的无线网络时钟同步。实验表明,系统时频同步方法收敛迅速,同步精度优于0.15 ns。

跳频无线网多用户检测算法及SOPC实现

多个跳频(FH)网络共存时,不同网络用户由于频率冲突而相互干扰。本文基于二维谐波恢复原理,提出一种联合跳频时间和频率估计的多用户检测算法。随后基于SOPC片上可编程系统硬件实现了该算法。仿真实验表明该算法可以在未知跳频速率、频率偏移以及跳频图案等参数的情况下拆分多个发生频率冲突的跳频信号。

旋转机械非平稳振动信号阶比特征分析系统设计

设计了一个旋转机械非平稳振动信号阶比分析系统.该系统硬件部分由传感器、PCI数据采集卡、计算机等构成;软件部分包括采集卡驱动程序、信号处理程序和用户图形界面.仿真试验表明该系统达到设计要求.

基于三角包络拟合的直扩信号时频二维精估算法

针对直接序列扩频信号捕获过程中,时频二维搜索估计精度受限于搜索步进的问题,提出一种低复杂度的时频二维精估算法。该算法通过利用直扩信号模糊函数在频率维和时间维剖面的相似性,设计三角包络对时频二维的粗估结果进行拟合,在无需提升系统采样率和处理点数的前提下,可有效提升低信噪比、高动态直扩信号时频二维的估计精度。通过仿真计算,所提出的精估算法可在符号信噪比4 dB时达到超过95%的精化效果,相比传统的直扩信号捕获算法,有效提升了直扩信号的捕获精度。