基于最大似然频率精细估计的载波捕获算法

深空通信中,星上对载波的主动捕获主要利用频率估计的方法。在实际载波捕获电路中,精确的频率估计值导入锁相环,使得锁相环捕获带余量充足。在锁相环带宽一定的情况下,估计精度的提高可以减少FFT实现点数。在FFT频率粗估计的基础上,通过频率精细估计算法可提高估计精度。为获得估计精度更高的频率精细估计算法,利用最大似然泛函不变性推导了频率精细估计的最大似然算法。载噪比在5 dB时,估计精度可以提高到FFT分辨率的10-4。仿真结果表明,该算法估计性能优于其他频率精细估计算法。

基于FFT滑动平均极大似然法的正弦信号频率估计

该文基于正弦信号采样序列的FFT频谱,利用谱图上多条显著谱线与峰值谱线实部之间的关系,推导建立了一用于信号频率估计的滑动平均模型,基于此模型得出的极大似然频率估计器结合传统的Quinn方法后得到一种新的基于FFT谱滑动平均极大似然估计算法。仿真实验表明该算法精确有效,估计性能优于Rife,Quinn法,十分接近CRLB下限,计算量不大且信噪比门限要求可降至-9dB左右。

高动态多普勒频率的最大似然估计器

采用泰勒级数展开的形式表示高动态的多普勒频率参数 ,推导并实验分析了对各阶频率参数估计的最大似然估计器 (MLE) ;计算机模拟采用 FFT处理方法 。

基于周期图最大似然算法的相干激光测风多普勒频率估计

采用径向风速的估计不确定度和探测概率作为评价指标,研究了周期图最大似然(PML)算法的多普勒频率估计性能.基于大气分层激光回波模型,分别以PML和周期图最大值法(PM)对回波信号进行处理,验证了PML算法在相干激光测风中的可行性;分析比较不同信噪比条件下PML算法的风速估计不确定度与探测概率.仿真结果表明,在发射脉冲宽度为400ns、采样点数为128时,PML算法适合在中等信噪比条件下使用,且风速估计的不确定度整体小于PM算法的,在信噪比为-13dB时径向风速的估计不确定度为0.75m/s,探测概率在90%以上,该研究为后续的外场试验提供了指导.

基于金枪鱼算法的最大似然信号方位与频率联合估计

针对多维非线性搜索在传统最大似然估计(ML)上的波达方向(DOA)估计存在计算量大、传统网格搜索速度慢等不足,提出了一种基于金枪鱼算法的窄带信号频率方位联合估计的最大似然DOA估计,该算法体现了良好的估计性能。仿真结果表明,该算法对单声源有精确的角度和频率估计值;在声源个数不同的情况下,与基于松鼠搜索算法、正余弦算法、原子搜索优化算法、人工蜂群算法等的估计相比,该算法有着更快的收敛速度和更低的均方根相对误差。

非稳定状态α-布朗桥极大似然估计的精细大偏差展开

用测度变换和泰勒展开方法研究非稳定状态α-布朗桥极大似然估计的精细大偏差展开,得到其估计量指数型收敛速度的精细刻画.

基于最大似然估计和Kalman滤波的BPSK载波同步方法

针对低信噪比及大多普勒频率变化率情况下的载波同步问题,提出一种基于最大似然估计和Kalman滤波相结合的跟踪环结构.利用最大似然估计在低信噪比环境下准确估计载波频率和相位,并结合Kalman滤波对载波变化进行稳定跟踪.其中利用二分法搜索保证低计算复杂度的同时提高了估计精度.仿真结果表明了此载波跟踪环路良好的跟踪性能.

基于似然估计补偿机制的移动无线传感网数据控制同步传输算法

为解决当前移动无线传感网数据控制传输中存在的链路抖动难以控制、同步误差较大以及网络拓扑结构不稳定等问题,提出了一种基于似然估计补偿机制的移动无线传感网数据控制同步传输算法(Data Transmission Synchronization algorithm In Mobile Wireless Sensor Networks based on Likelihood Estimation Compensation Mechanism,DTS-LECM算法).首先,通过移动无线传感网MAC层的标记可移动特性,设计了基于分层区域节点-子节点的数据传输结构,联合广播机制,实现了区域节点的初始化,有效降低了数据控制同步误差,提高区域节点-子节点结构的生存质量;随后,基于数据分组双向交互方式,构建似然估计补偿机制,以实现区域节点控制信息同步,有效促进区域节点之间数据控制同步传输过程中链路的稳定性,且能够对频率偏移、相位偏移的精确计算,显著提高传输过程中的数据稳定性;最后,再次利用数据分组双向交互方式对区域子节点的信息进行精确同步,取得了较好的数据同步效果,且具有数据抖动发生频率低的效果.仿真实验表明,与当前常见的时间同步控制算法(Time Synchronization Control Algorithm,TSC算法)、相位同步控制算法(Phase Synchronization Control Algorithm,PSC算法)和信息片层次分组控制同步算法(Synchronization algorithm for Hierarchical Packet Control of Slices,HPCS-S算法)相比,DTS-LECM算法具有更高的控制精度与更低的分组丢包率,且链路抖动频率分布更加集中.所提算法具有较高的数据传输性能,可运用于公安系统的信号定位,以及抗洪抢险等领域,具有一定的实际应用价值.

基于最大似然估计的锁频环改进算法

在森林、室内、高空轨道等弱信号环境中,卫星导航接收机已不能使用传统锁频环正常跟踪接收信号多普勒频率,针对这一问题,基于最大似然估计提出了一种改进的锁频环算法,在传统锁频环混频器之前加入最大似然估计模块,给出了该算法的推导过程,结合传统锁频环的实现结构,提出一种整合了该算法的实现方案。仿真结果表明,该算法比传统锁频环在频率跟踪性能上有很大的改进。

基于极大似然法的负偏水文序列参数估计方法研究

针对皮尔逊Ⅲ型曲线参数估计方法中尺度参数β>0,无法适用于潮位、水位等负偏水文序列(β<0)参数估计的问题,从正偏序列与负偏序列的关系出发,提出了一种极大似然估计的新方法。该方法是将负偏序列先后转换为正偏序列、伽马分布序列,并利用负偏序列确定ξ初值,通过伽马分布序列迭代计算得到α,β的极大似然估计值。以某潮位站44 a的最高潮位数据为算例,比较了负偏极大似然法、负偏矩法、正偏查表法3种估计方法对负偏序列拟合的精度,结果发现负偏极大似然估计法的3项拟合指标:PPCC检验值为0.993,OLS检验值为0.010,KS检验值为0.052,均优于负偏矩法、正偏查表法。为此,负偏极大似然法对负偏序列拟合的精度为最优。

基于粒子群算法的P-Ⅲ型分布极大似然估计研究

皮尔逊Ⅲ型分布(P-Ⅲ)在水文频率分析中被广泛应用。采用极大似然法(MLE)估计其分布参数时,由于计算复杂,在应用上受到了很大限制。通过将对数似然函数作为粒子群算法(PSO)的适应度函数,利用优化算法求解参数极大似然估计的数值解,即PSO-MLE算法,能够有效克服传统计算方法的缺陷。针对存在似然方程无解问题的困扰,提出了一种在粒子寻优过程中约束均值和位置参数的改进型极大似然算法。以渭河流域年降雨量的水文频率分析为例,对比其他参数估计方法的RMSE、AIC、Filliben相关系数的计算结果,可以表明PSO-MLE法有较好的实际应用价值;结合蒙特卡罗随机模拟分析结果,从统计角度证明了PSO-MLE法的参数估计结果具有更好的无偏性和有效性。

频率捷变相控阵雷达最大似然测角方法

频率捷变相控阵雷达的脉冲回波之间互不相关,且信噪比起伏严重,多次快拍数据不便积累,因此角度估计性能较差。鉴于此,分析研究了频率捷变相控阵雷达多次不相关快拍数据的积累方式,提出了频率捷变相控阵雷达最大似然测角方法。该方法通过对多次快拍的角度信息进行最优加权,将多次快拍数据有效积累起来,避免了频率捷变相控阵雷达因各快拍之间信噪比起伏而带来的性能损失,可明显提高测角精度,计算机仿真证明了该方法的正确性和有效性。

哈迪-温伯格平衡检验及其基因频率的估计

哈迪-温伯格平衡定律(Hardy-Weinberg equilibrium,HWE)是群体遗传学中最重要的原理,是群体有性繁殖上下代之间基因频率与基因型频率是否保持平衡的检验尺度。在HWE检验时通常需要对各基因频率作估计。研究了存在显隐性时基因频率的极大似然估计值的牛顿迭代算法,牛顿迭代算法的收敛速度快于EM算法;讨论了最小Pearson χ2统计量估计与极大似然法估计的近似关系。推荐极大似然估计牛顿迭代法和最小Pearson χ2估计法。

一种低信噪比下MPSK信号频率估计方法

针对MPSK信号载波频率估计所需信噪比高的问题,提出一种低信噪比下MPSK信号频率估计方法.首先使用现代谱估计方法建立自回归模型,完成MPSK信号载波频率的粗估计,得到含有较小残留频偏的信号;然后进行M-th非线性变换,根据最大似然准则,估计出较高精度的残留频偏值.仿真结果表明,本算法在较低信噪比下可达到较高精度,算法稳定可靠.

正弦波频率估计的牛顿迭代方法初始值研究

本文分析了Rife算法的性能,指出当信号频率位于量化频率点附近时它的精度降低,以它为初始值进行牛顿迭代会导致不收敛.针对此问题,本文提出了一种修正Rife(MRife)算法,通过对信号进行频移,使新信号的频率位于两个相邻量化频率点的中心区域,然后再利用Rife算法进行频率估计.仿真结果表明修正Rife算法性能不随被估计信号的频率分布而产生波动,以它为初始值进行一次迭代得到的频率估计值的方差在整个频段都接近克拉美-罗限,具有稳定的性能.

采样频率误差对OFDM系统的影响和估计方法

分析了正交频分多路(OFDM)系统中采样频率偏差对系统性能的影响,提出了一种基于导音的采样频率偏差估计方法.通过建立数学模型,推导出存在采样频率偏移时系统信噪比的近似计算公式,定量地估计采样频率误差对系统性能的影响.结果表明,输入信噪比相同时,采样频率增大将恶化系统性能,采样频率偏差一定时,随输入信噪比或系统子载波数目的增大,系统输出性能恶化进一步加剧.通过连续重发两个相同的OFDM符号,应用最大似然估计方法确定采样频率偏差.分析计算表明,该方法具有简单、精确的特点.

低重复频率下的目标速度估计算法研究

研究了低重复频率下的目标速度估计问题,提出一种利用相邻回波脉冲的互相关函数进行测速的方法。首先利用每个脉冲起始频率与到达时间的线性关系,在时域上把回波脉冲串对准,使回波达到相参条件。然后对相参之后的相邻脉冲进行互相关运算,估计互相关函数的频率并根据该频率与目标速度的关系得到速度估计值。取所有估计值的均值作为目标速度的最终估计。该方法的估计精度小于无模糊速度,可以用于解速度模糊或作为最大似然估计迭代的初始值。

应用序列二次规划的波达方向与多普勒频率联合估计

为了快速准确地联合估计阵列信号波达方向(DOA)与多普勒频率,提出了将序列二次规划(SQP)应用于最大似然函数优化的联合谱估计算法。该方法利用空时信号模型通过Hankel矩阵构造出阵列流型中包含DOA与多普勒频率信息的广义天线阵模型,并推导出其最大似然函数,从而将参数估计问题转化为非线性函数优化问题。然后,将SQP方法应用于似然函数的优化求解中,得到DOA与多普勒频率的估计值。最后应用SQP方法、微分进化法、遗传算法和量子粒子群算法分别进行了优化的仿真对比实验。结果表明:提出的算法具有寻优时间短,估计精度高,参数自动配对等特点,在信噪比为0dB时估计两个目标信号源的DOA与多普勒频率的均方根误差分别为0.263 6°和0.007 6rad,基本达到了阵列信号处理中参数联合估计方法的设计要求。

一种基于DFT的次优高精度频率估计算法与实现

在快速傅里叶变换(FFT)粗估计的基础上,通过曲线拟合,得到一种实现简单的次优高精度频率估计算法。现有的精确估计算法多采用FFT输出的幅度信息,或是FFT的复数输出进行精确估计。本文提出了利用幅度平方信息做精确估计的算法,有效地简化了运算复杂度,实现结构简单。通过仿真验证了本算法在低信噪比下也具有较高的估计精度。

距离频率ML方法无模糊估计动目标径向速度

在合成孔径雷达-地面动目标检测系统中,需要无模糊地估计运动目标的径向速度.当径向速度接近最大不模糊速度时,传统多通道最大似然方法的估计性能下降.针对以上问题,提出一种基于距离频率干涉相位的最大似然估计方法.相较于传统方法,所提方法有效地降低了概率密度函数扩散的影响,当径向速度接近最大不模糊速度时能够实现准确估计.从相关系数和干涉相位两个方面分析了噪声对径向速度估计的影响机理,并通过增加独立样本来减小噪声的影响.