基于单矢量差分能量检测器的扩频水声通信

通过获得扩频处理增益,直接序列扩频水声通信系统具有较高的稳定性,是高质量水声通信及远程水声通信的首选通信方式.但复杂的海洋环境使得直扩系统在解扩时受到载波相位跳变的影响,这将导致直扩系统的扩频处理增益下降.为此,本文针对直扩系统提出了差分能量检测器算法,通过比较接收端相关器输出能量完成解码,并与有源平均声强器算法相结合,提出单矢量差分能量检测器算法.该算法具有很好的抗载波相位跳变和多途扩展干扰的能力,并可对信号方位信息实时跟踪估计,利用估计方位进行矢量组合可获得矢量处理增益,从而保证直扩系统可以在低信噪比、时变信道条件下稳定工作.通过仿真分析和大连海试试验,验证了本文提出的单矢量差分能量检测器算法的有效性和稳健性.

自适应能量检测器及在失配信号检测中的应用(英文)

自适应能量检测器(AED)是一种信号导向矢量完全未知时有效的检测器,最早根据广义似然比(GLRT)准则得到。该文首先分析了AED一些重要特性。指出AED与根据Rao准则和Wald准则得到的检测器相同,并得到了其精确的统计分布,根据该统计分布进而较容易地推导出AED解析的检测概率(PD)和虚警概率(PFA)。其次利用AED设计了一种信号失配情形下的参数可调检测器。与现有的参数可调检测器相比,新检测器对失配信号的检测具有更好的灵活度。此外,对于匹配信号,新检测器具有更高的检测概率。该可调检测器的这些功能通过调节两个标量参数实现,两个参数被称为可调参数。

衰落信道下基于能量检测器的频谱感知性能分析

频谱感知技术是认知无线电的核心技术之一,能量检测是一种简单有效的检测方法,能够在没有任何先验知识的情况下实现对被检测信号的准确监测。文章对基于能量检测器的频谱感知性能进行了分析。由于能量检测对信道环境较为敏感,在瑞利衰落信道和莱斯衰落信道下,分析了能量检测的检测性能,通过数学推导,给出能量检测的虚警和检测概率解析式,最后,通过Matlab仿真实验结果表明:在瑞利衰落和莱斯衰落环境下能量检测器的检测性能明显下降。

基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究

针对时变大多普勒干扰提出了基于直扩信号结构的多普勒估计方法,通过相邻接收扩频符号的匹配相关运算及能量检测可实现对接收扩频信号中的多普勒实时估计。同时,该方法充分利用扩频处理增益,在低信噪比条件下仍然可以完成多普勒估计。在此基础上,提出改进差分能量检测器接收机算法,通过比较接收端相关器输出能量完成解码,可有效应对多普勒效应带来的快速载波相位跳变干扰以及时变的多途扩展干扰,从而保证了直扩水声通信系统在复杂干扰条件下稳定可靠工作。通过计算机仿真及实际海试实验,成功实现了-10 dB信噪比时大多普勒干扰条件下的直扩水声通信,验证了所提算法的有效性和稳健性。

浅海环境中的匹配模态空间检测器

将水下声传播规律融入到算法设计中可以有效提高被动声呐目标检测性能。当声源位置未知时,广义似然比检测器和贝叶斯检测器分别通过搜索和积分的方式来消除声源位置不确定性的影响。但是,基于有限个信号波前实现的广义似然比检测器和贝叶斯检测器在某些声源位置上存在性能大幅下降的问题。为此,利用水下声传播的物理特性,提出了一种稳健的子空间检测器——匹配模态空间检测器,稳健的意义在于：当阵列获取到的辐射声信号能量给定时,检测器可以在不同声源位置情况下提供相同的检测性能。该检测器通过模态空间一定程度上利用了海洋环境知识,获得了比具有相同稳健性的能量检测器更好的检测性能。典型浅海环境中的仿真实验对比结果表明：匹配模态空间检测器相比广义似然比检测器和贝叶斯检测器的峰值性能下降较小、所需的计算量更少、对环境失配的宽容性更好。

基于全波非线性检测器的超宽带通信系统性能研究

基于全波非线性信号检测器的UWB信号检测方案,研究系统的误码性能。采用高斯近似,推导通信系统误码率理论表达式,并给出了加性高斯白噪声信道(AWGN)下的仿真结果。

基于时反镜能量检测法的循环移位扩频水声通信

海面的起伏和多普勒效应使得接收信号的载波相位发生跳变以及水声信道的多途扩展使得接收信号波形发生畸变,这严重影响循环移位扩频系统的性能.本文提出循环移位能量检测器算法,通过检测循环移位匹配滤波器的输出能量对系统进行解码,可有效解决载波相位跳变对循环移位扩频系统的影响;将时间反转镜技术与循环移位能量检测器相结合,进一步提出时反镜能量检测器算法,利用已检测到的符号对信道进行实时估计并进行时反处理,抑制了水声信道多途扩展的影响,保证了循环移位扩频系统可在低信噪比条件下工作.通过大连海上试验以及莲花湖湖上试验验证,在复杂水声信道多途扩展、载波相位跳变和低信噪比条件下实现了低误码水声通信.

用户随机到达的反馈叠加能量检测算法

在认知无线电网络中,用户(主用户或者次用户)随机到达对频谱检测的性能有很大影响,为解决这个问题,本文提出了一种反馈叠加能量检测算法。通过将检测周期后半部分采样点的瞬时能量值累加到检测周期前半部分采样点的瞬时能量值上,在不延长检测时间的基础之上,改善了整个检测周期的能量统计值。进一步,从理论上分析了本文算法的检测概率、虚警概率、数据碰撞概率和吞吐量。仿真表明,相对现有文献检测方案,本文算法不仅能提高检测性能,而且可以降低用户之间数据发生碰撞的概率,从而提高次用户的吞吐量。

基于局部瞬时能量密度级的瞬态信号检测方法

为实现低信噪比条件下的水声瞬态信号检测,该文提出子波检测和局部瞬时能量密度级双重降噪方法。该双重降噪方法通过自适应选取含有用信号的某阶固有模态函数(IMF),计算Hilbert能量谱并进行局部积分,滤除子波检测残留下来的带外噪声。此外,结合宽度-包络联合检测机制,构造了水声瞬态信号局部瞬时能量密度检测器。湖试数据处理结果表明,局部瞬时能量密度检测器可有效降噪并在低信噪比条件下提取瞬态信号,较传统能量检测器具有更好的检测性能。

不确定海洋环境中基于蒙特卡罗优化的稳健检测方法

常规的检测算法在实际不确定海洋环境中会遇到环境失配的问题,进而导致检测性能下降。本文结合贝叶斯原理和广义似然比方法,基于蒙特卡罗优化技术,提出了一种不确定海洋环境中信号检测方法。该检测器将环境先验信息应用到广义似然比检验中,在保证有效检测的基础上,降低了计算复杂度。同时给出了精确模型匹配检测器、最优贝叶斯信号检测器、平均模型匹配检测器和能量检测器作为对比的检测算法。计算机仿真和SWellEx-96海上实测数据处理结果表明,本文提出的信号检测器检测取得了优于平均模型匹配检测器和能量检测器的性能,其计算效率也有明显提高。

DS/SS信号检测与估计的性能

直接序列扩频信号 (DS/SS)广泛应用于卫星通信等领域 ,由于它的信噪比往往很低 ,给电子侦察带来了很大的困难。结合目前的研究进展 ,综述了用于直扩信号检测和估计的几种主要方法 ,简要阐述了它们的特点和适用性 。

低信噪比下激波信号奇点检测方法

针对低信噪比下的激波信号检测问题,利用激波信号奇点在小波变换中的路径传递特征及信号奇点小波系数与噪声小波系数明显幅度差异,提出了一种基于信号奇点的连续小波变换检测算法。仿真实验结果表明,在恒定虚警概率下,该方法检测性能相较于能量检测器能提升约3 dB;实际数据实验结果说明,该方法在-3 dB信噪比下检测性能明显优于能量检测器和传统小波多尺度积检测器。

Hilbert-Huang变换在瞬态信号检测中的应用

空投物体入水时产生具有时域冲击特性的信号,一般称之为瞬态信号。Hilbert-Huang变换可通过经验模态分解和Hilbert谱分析两种方法,从时频角度对瞬态信号进行分析。介绍了Hilbert-Huang变换的基本原理,建立了瞬态信号的数学模型,提出了基于Hilbert-Huang变换的信号重构瞬态信号检测方法,并与传统能量检测器的性能进行了对比分析,最后通过软件仿真和湖试数据处理验证了该方法的可行性和有效性。

过零率检测算法在空中目标探测中的性能分析

空中目标声信号检测器是声探测系统中的重要组成部分,随着现代战场环境的日趋复杂化,被动声信号检测器以其自身独特的优势越来越受到人们的重视。文中提出了将语音信号检测中的过零率检测算法用于空中目标检测中的方法,并同传统的能量检测算法相比较。通过计算机仿真试验,结果表明过零率检测算法不但具有算法简单、运算时间短的特点,而且其稳定性比能量检测算法要好,具有一定的识别空中目标的能力。

相同概率情况下的分布式检测融合分析

分布式检测融合可以提高检测网络节点的整体检测性能,然而简单地采用某种判决融合方式并不能保证得到最佳的判决结果,必须结合具体的单个节点的检测概率和虚警概率以及节点数量采取相应的融合规则.通过对各节点在相同的检测概率或虚警概率的情况进行分析,得出分布式检测融合判决规则的性质和适用的条件.最后通过具体的实例表明,利用这些性质选择合适的融合规则能够实现提高检测概率、降低虚警概率的目的.

基于EMD的铁磁性物质检测研究

由于铁磁性物质对核磁共振成像检查具有强大干扰,传统磁异常探测方法无法应对复杂多变的环境背景,甚至对不同特性目标体现不同性能,因此能稳定、准确检测核磁共振检查人员身上的铁磁性物质对医疗安全领域具有重要意义。目前,磁探测技术无法有效在复杂磁场环境噪声中准确提取磁异信号,为此将EMD算法应用于MRI强磁噪声环境中检测微弱磁异信号。该方法既不需要目标信号的任何先验信息,也无需对背景噪声进行任何假设,还能自适应地检测目标信号。首先使用EMD分解检测信号得到若干本征模态分量,然后筛选重组信号利用能量检测器检测重组信号中的磁异信号。通过仿真和实验数据可知,EMD算法能有效去除高频噪声,处理后的信号信噪比达16dB以上,CSEMD方法可抑制EMD方法中的模态混叠问题,提高对铁磁性物质的检测效率,检测复杂环境背景中微弱磁异信号,以期为铁磁性物质检测研究提供新的解决方法。

基于AR模型的水下目标检测方法

本文提出了一种基于AR模型的水下目标检测方法。该方法对预先获得的环境噪声信号建立AR模型并求解其参数,对采集到的可疑信号以相同的阶数建立AR模型并求其参数。通过比较噪声模型系数和被测目标信号模型系数的差异来判断是否有目标存在。用该方法对模拟舰船信号、舰船模型信号和海试实测数据进行了分析并与能量检测器的结果进行了比较,结果表明该方法与能量检测器的性能相差不大,可以在较低的信噪比下检测出目标信号。

MOE盲多用户检测算法中约束向量的研究

最小输出能量(Minimum Output Energy,MOE)盲多用户检测是一种简单的不用进行信道估计就可直接获得多用户检测器参数的算法,在该算法中,约束向量起着相当重要的作用,它直接影响多用户检测器的最优权矢量。通过对不同约束向量时MOE盲多用户检测算法基本原理的分析,将MOE盲多用户检测算法分为线性约束MOE盲多用户检测算法和鲁棒二次约束MOE盲多用户检测算法两大类。通过仿真实验比较了各种检测器的性能。

多天线协作频谱感知性能分析

频谱感知性能的优劣直接影响认知通信系统的性能。文中分析了多天线协作能量检测频谱感知在加性高斯(AWGN)信道和κ-μ衰落信道下的性能,给出了相应的ROC曲线,总的检测错误概率与改进的能量检测器参数p,判决门限λ和信噪比(SNR)之间的变化关系。仿真结果表明,改进的能量检测器可以通过设置最优的参数p提高系统的检测性能,同时也验证了多天线协作对提高频谱检测性能的有效性。