低成本接收阵列方向图测试系统与方法

采用传统的相控阵测试方法对数字阵列及数字波束合成进行测试,存在系统复杂、设备齐套周期长、问题难解耦等弊端。因此,对于数字阵列及相关算法,需要一种不依赖天线和物理环境,且能够以低成本和高效率,在系统开发中期完成相关性能评估和迭代的方法。给出一种基于阵列信号模拟技术的低成本接收阵列方向图测试系统,并提出了随机虚拟相移技术用于解决测试精度不足的问题。基于简要的理论分析、给出了测试平台构成和测试流程,并通过仿真和实测验证了方法的有效性。

一种基于二维DFT的一对多非对称数字水印算法

针对当今水印系统中的公开验证难题及水印存储信息量大的问题,提出了一种一对多的非对称数字水印算法。该水印算法基于二维离散傅立叶变换(2DFT)。参考水印的相位在2DFT域中被任意地改变,从而得到不同的嵌入水印。这些嵌入水印彼此相关,并且和参考水印均有相同的互相关性。通过比较互相关系数值和判决门限,实现水印检测。仿真结果表明,选择恰当的判决门限,参考水印能正确地检测嵌入水印,而由参考水印生成的其它嵌入水印却不能实现水印检测。参考水印的信息公开不会降低嵌入水印的安全性。因此,该算法实现水印的公开验证,同时只需存储一个参考水印就能检测多个嵌入水印,降低了水印存储信息量。

基于随机相位调制的数字全息相移量提取方法

提出了一种在相移数字全息中提取相移角的方法.该方法通过在相移数字全息中引入随机相位板对物光波的相位进行调制,使得物光波在全息面上的相位分布成为近似理想的随机分布,进而根据这种随机分布的统计性质对相移角进行提取.计算机模拟结果表明,该方法提取出的相移角与设定的相移角之间的相对误差小于千分之一.同时,经过对比采用随机相位板和不采用随机相位板的计算结果发现,物体衍射光波在全息面上的相位分布具有一定的相关性.

基于两步正交相移干涉的振幅图像光学加密技术

提出一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密技术.这种相移干涉数字全息只要记录两幅干涉图,不需要记录物光波和参考光波的强度信息,就可以再现没有零级像和共轭像的再现像.物光波对应的光路经过两次菲涅尔变换,并结合双随机相位编码.参考光分别引入0和π/2相位,用数字化记录介质记录两幅数字全息图作为加密图像.解密时只要获得正确的密钥,经过简单的计算就可以重建清晰的原始图像.模拟实验验证了它的可行性和有效性,分析了抗裁剪和噪音的鲁棒性.

随机相移误差的Lissajous标定与校正

将Lissajous标定技术应用到相移干涉测量的相移算法(PSA)中,提出一种基于Lissajous标定技术的随机相移误差校正算法。该算法不需要计算各帧干涉图之间的实际相移量,直接用Lissajous标定和椭圆拟合的方法计算相移算法的相位提取误差(包括离焦、偏倚、相移量偏差)然后进行校正。数值模拟结果表明:该算法不需要迭代运算就能从大于3帧的带有随机相移误差的干涉图中有效恢复出正确的相位信息,运算时间少,计算精度高并且适合于所有的相移算法。实验结果表明:基于Lissajous标定技术的随机相移误差校正算法与现有的迭代随机相移算法(AIA)精度相当,但计算速度得到明显提升。

基于主元分析的随机相移算法

将统计理论中的主元分析应用到干涉条纹分析中,提出一种基于主元分析的随机相移算法。该算法先将多帧条纹数据分解成不相关的主元成分,然后从主元成分中提取2维相位信息。数值模拟结果表明:该算法不需要迭代运算就能从4帧完全随机相移干涉图中有效提取相位信息,运算时间少,精度高。实验结果表明主元分析相移算法比现有迭代相移算法更适合于随机相移干涉图分析。

相移数字全息图像加密技术研究进展

文章针对相移数字全息光学图像加密技术,从加密系统的结构、效率和安全性三方面回顾了这一技术的国内外研究进展,并讨论了它的发展态势。

基于相位偏移的非对称数字水印

在传统扩频水印技术的基础上,我们讨论了一种基于相位偏移的非对称数字水印方案。通过将一个预先选择的基准水印在其DFT域中进行随机相位偏移,产生多个实际加入的水印序列,利用各序列与基准水印的相关性,即可由基准水印实现对水印信息的非对称检测。实验结果表明,该方案具一定实用价值。

伪随机调制序列的CP-EBPSK通信系统

为了紧缩通信系统的信号频谱,减少其线谱能量,引入了一种伪随机序列调制方法.该方法通过对连续相位扩展的二元相移键控(CP-EBPSK)通信系统进行改进,使发射端键控调制时段的相位变化受控于伪随机序列,从而使CP-EBPSK调制指数的符号随机化,同时保持CP-EB-PSK通信系统其他组成部分不变.仿真结果表明,该方法可使调制信号占用的带宽仅为CP-EB-PSK通信系统带宽的一半,显著提高了频谱的利用率.即使在-60 dB带宽的苛刻要求下,当信号载频分别为30 MHz和2.4 GHz时,伪随机序列调制的CP-EBPSK通信系统以约35 dB的信噪比为代价,获得超过200 bit/(s.Hz)的频谱利用率,大幅度紧缩了频谱,提高了系统整体性能.同时,接收机冲击滤波器的特殊滤波效果导致解调器可不受调制符号随机化的影响,从而使得解调器的解调性能基本不变.

基于双时域傅里叶变换的相位测量算法

为了能够在有振动的环境中精确提取待测物体的相位,提出了一种基于双时域傅里叶变换的相位提取算法。把一段具有2个干涉周期的时域光强信号分成多段1个周期的子段,进行2次傅里叶变换分离相移器引入的相移频率和其他干扰频率。模拟和实验结果表明:该算法在不提高系统复杂性和大幅度减少数据获取量的前提下,显著提高了系统抗干扰能力,与在理想条件下的传统四步相移算法相比,其测量均方根误差可以达到0.062 rad;所提出方法从采集到待测物体相位的提取完全无须人工干预,有利于实现自动化。

跳频通信中基于消息传递的迭代检测译码算法

针对LDPC编码、多进制相移键控(M-PSK)调制的跳频通信信号受随机相位偏转影响的问题,提出一种基于消息传递的迭代检测译码算法。该算法在相位检测模块和译码器之间传递消息并反复迭代;通过相位离散化方法解决消息计算中的积分难题。仿真结果表明,提出的算法可以有效降低随机相位偏转的影响,取得了很好的误比特率性能。

LDPC编码的随机极性CP-EBPSK系统

随机极性的连续相位扩展二元相移键控(CP-EBPSK)是一种高频谱效率的调制技术,特殊的冲击滤波器使得门限判决解调成为可能,为了进一步改善其在低信噪比下的误码率性能,引入低密度奇偶校验(LDPC)码作为信道编码。精确的后验概率估计对于译码性能至关重要,但解调方式的特殊性给获取后验概率带来困难。本文引入并分析了贝叶斯方法和支持向量机(SVM)以及两种基于判决门限的后验概率估计法。仿真结果表明,基于SVM和贝叶斯方法较基于判决门限的后验概率估计法更加精确,解调性能可提升8dB-9dB,但在解调之前对需要对码元进行训练,因而复杂度也相对较高;而基于判决门限的后验概率估计法不需要这一过程,因而实现较为简单,性能也可提升7dB以上。所以,在随机极性的CP-EBPSK系统中利用后验概率估计法作为LDPC码译码初始化较为有效。

随机步长光栅投影干涉图极值特征相位解算

针对传统移相干涉测量中需要多帧干涉图,对测量设备稳定性要求高,相位提取速度较慢的问题,提出了一种基于干涉图特殊极值特征的两帧随机相移干涉图相位解算方法。该方法仅需两帧干涉图,利用高斯高通滤波器对具有随机相移量的两帧干涉图分别进行处理以滤除其背景,再通过干涉图中一定数量的特殊极值特征像素点来确定两帧干涉图之间的相移量,进而根据反正切相移相位提取算法对干涉图的相位进行解算。仿真模拟和实测对比结果表明,该方法可通过两帧随机相移干涉图获取较高精度的测量相位,大大减少了测量系统误差对相位解算结果的影响,对于256×256 pixels的石膏像眼部干涉图,执行时间在0.02 s以内,相位提取速度较快。

输入物面上的位相型元件的用途及其制作

阐述与输入物面密贴的位相型光学元件：条形散斑屏、随机相移器和位相光栅在光学全息及信息处理中的重要应用；分析了三类元件在应用和制作中的共性问题及各自特点；针对这类银盐板遇光后黑化失效的弊病提出了避免的方法与工艺之改进。

基于迭代优化的两帧随机相移干涉术

提出了一种由粗及精的无需预滤波的两帧先进迭代随机相移技术。基于最小化残差背景,首先利用采集条纹图的相关运算,在近似正交条件下估计相移和相位;然后利用这些求解过程中的中间参数在空域由条纹图数据估计相移和背景;最后,迭代上述过程直至收敛到预定义的精度,从而实现相位的精确求解。针对条纹图空域背景和振幅变化问题,利用条纹图子图降低背景空域变化对背景和相移估计的影响,并减小运算量。与现有的方法相比,本文方法由于提供了正确的初值,具有收敛快、计算快的特点。本文方法简单可靠,是一种实用的两帧相移干涉方法。

机载相控阵雷达灵巧干扰信号模型及抑制方法研究

目前对灵巧干扰的研究主要集中在常规地面雷达,对于机载雷达下的干扰模型及其抑制方法的研究较少。针对此种情况,建立了机载雷达背景下噪声卷积干扰、随机移频干扰和延时转发干扰3种典型灵巧干扰的空时信号模型,并从杂波自由度、空时功率谱图和距离多普勒谱图的角度分析了干扰分布特性以及影响空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)性能的内在机理,在此基础上提出了一种基于单元平均选小检测的机载雷达杂波和干扰同时抑制方法。该方法从杂波空时功率谱角度准确估计干扰来向,并据此形成干扰辅助波束,最后通过STAP实现干扰和杂波的有效抑制。仿真结果表明,所提方法相对于传统级联抑制方法,对延时转发灵巧干扰的抑制性能改善5 dB以上,验证了所提方法的有效性。

对LFM脉压雷达的多相位分段调制干扰方法

针对分段随机移频干扰对目标速度无法产生欺骗的缺点,提出一种对线性调频(LFM)脉压雷达的多相位分段调制干扰方法。介绍了该方法的基本原理,建立了干扰信号的数学模型,推导了干扰信号的幅相特性和脉冲压缩结果,分析了信号分路数、调制相位数量以及相位调制值3个干扰参数对遮盖效果的影响。仿真对比验证表明,与分段随机移频干扰相比,该方法有较高的干扰功率利用率,能够形成可靠的干扰效果。

天发船收高频雷达海面目标回波建模

天发船收高频雷达系统中,由于电离层随机扰动和接收船六维摆动运动影响,目标回波空时谱发生展宽和形变,严重影响雷达探测性能。本文对天发船收高频雷达海面目标回波建模问题开展研究,首先分析了动态空间几何关系变化下目标回波的多普勒频移特性,建立了理想条件下的空时目标回波模型;在此基础上,引入电离层不规则体和六维摆动空时相位扰动影响,分别构建电离层随机扰动相位仿真器和六维摆动扰动相位模型,进而建立了天发船收高频雷达扰动目标空时回波模型,实验数据验证了模型的有效性。

制导激光伪随机编码的最小周期识别技术研究

为了有效、快速识别敌方制导激光的编码码型,为我方的干扰准备提供更长时间,通过对有限位伪随机码的原理和码型进行分析,提出了一种针对有限位伪随机码的最小周期识别方法,在求解最小整数比时,通过更相减损法,提高了运算效率。进行仿真验证,结果表明,该方法能有效的识别出有限位伪随机码的最小周期,当接收脉冲信号个数为4时,识别概率已经接近或者超过95%,且识别概率与移位寄存器的位数没有关系,验证了该方法的有效性。

一种超高速太赫兹测试信号产生器的设计

太赫兹通信系统具有极高的数据率特性,对测试环境提出巨大挑战.本研究实现一种伪随机二进制序列(pseudo-random bit sequence,PRBS)发生器,能够支持正交相移编码(quadrature phase shift keying,QPSK)调制模式,实现在QPSK调制模式下高达40 Gbit/s码率的数据率输出,为太赫兹频带的通信系统应用测试环境提供必要条件.该PRBS发生器采用交叉存取的拓扑结构和高速数据选择器,延迟单元采用电流模式逻辑电路结构以保证高频工作情况下具有良好性能.电路采用标准40 nm互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)工艺,版图面积为0. 25×0. 15 mm2. PRBS产生器在电源电压为1. 0 V下功耗为37. 5 m W.该技术可解决太赫兹高速数据测试的瓶颈问题.