DS/FH扩频测控信号的一种同步方案分析

针对航天测控信号的高动态特点,提出了直扩/跳频混合扩频(DS/FH)测控信号的一种快速同步方案.阐述了采用频率快速扫描和基于FFT算法的三维快捕方法.通过对码多普勒及多普勒频移跳变现象的分析,得到了利用跳频图案和多普勒频移的跟踪结果来实时补偿最大为8.2 kHz的多普勒跳变量的方法.在比较了几种载波跟踪方法的基础上,给出了采用算法嵌入式环路跟踪测控信号的建议.     

基于重叠缓冲预解跳的DS/FH扩频信号快速捕获

DS/FH(Direct Sequence/Frequency Hopping)扩频信号捕获相对直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)需要更多维度的搜索,捕获电路复杂。针对现有DS/FH扩频信号捕获算法复杂度高、电路结构与波形参数强相关,以及通用性差、灵活度低的问题,提出了一种基于重叠缓冲预解跳的DS/FH扩频信号快速捕获方法,利用双缓冲补零(Double Block Zero Padding,DBZP)缓冲单元与预解跳单元的灵巧结合,将时域-频域-多普勒域高度耦合的扩跳频图案搜索进行降维分离,在保证积分增益的同时降低了捕获实现的复杂度。数值分析与仿真结果表明,所提方法兼顾了捕获性能与运算资源,相比现有基于预解跳方法的DS/FH扩频信号捕获算法的运算量减小了50%。     

直扩/跳频测控信号伪码跟踪抗干扰性能分析

研究了直扩/跳频测控信号伪码跟踪的抗干扰性能,通过加权处理使其归结为分析 干扰条件下直扩信号伪码跟踪性能。采用鉴相曲线的过零点偏移表示干扰对跟踪的影响,推 导了伪码跟踪的最大干扰误差表达式。以单音信号作为输入干扰,对最大干扰误差进行了理 论分析,得出了音频干扰对伪码跟踪的影响规律。仿真结果表明,理论分析与仿真结果吻合 较好,验证了理论分析的正确性。     

基于时频分布迭代的跳频信号参数估计

提出了一种基于时频分布迭代的跳频信号参数估计新算法,利用时频平面最大值,通过计算跳频信号与最优原子时频分布的残差逐次迭代获取匹配于跳频信号分量的时频参数,进而实现跳频信号参数估计。理论分析和仿真结果表明,与基于匹配追踪和粒子群优化的跳频信号参数估计相比,基于时频分布迭代的参数估计算法在保证算法精度的情况下,有效地降低了算法的计算复杂度,为跳频信号盲接收的实时实现提供了一种新方法。     

基于延时相乘及其改进算法的DS/FH信号率线检测

针对DS/FH（直扩/跳频）混合扩频信号截获和参数估计问题,提出了一种基于延时相 乘结合自适应滤波和分段自相关的新方法。该算法首先将输入信号进行自适应滤波以提高 信噪比,滤波后送入延时相乘器,最后将乘积后数据分段进行自相关,通过分析谱图即可检 测DS/FH混合扩频信号的码速率谱线。计算机仿真显示,改进的算法不但能适应低信噪比( -2 0 dB)条件下DS/FH混合扩频信号的检测,而且同时能够实现对码速率的估计。该方法所用 算法简单,适合采用硬件设计实现,且如果是合作目标信号,搜索时间短,实时性强。     

基于跳频图案补偿的DS/FH混合扩频测控信号载波跟踪技术

DS/FH混合扩频测控系统的中频信号携带有多普勒频 率捷变 成分,这使载波跟踪环路不断切换到频率阶跃的响应状态,从而导致跟踪精度下降甚至环路 失锁。为此,提出一种基于跳频图案辅助的DS/FH混合扩频测控信号载波跟踪方法,通过预 知的跳 频图案和当前的载体速度测量值估计出下一个跳频点引入的多普勒捷变量,并将其及时补偿 到跟踪环路的NCO调整量中。Simulink建模仿真证实了该方法的有效性,在一定的跳频图案 时间同步误差范围内,能达到的测量精度与非跳频系统相当。     

基于瞬时测频的BPSK和QPSK信号参数估计

针对RWR/ESM中瞬时测频(IFM)无法对相位编码信号脉内参数进行测量的问题,提出了一种对载频的估计方法和两种对码元的估计方法。通过采用高采样率ADC采样、解模糊、平滑和取均值的处理流程对信号载频进行估计;利用相位跳变和相干解调两种方法分别对码元进行估计。仿真结果证明了上述方法对载频和码元估计的有效性。在对码元的估计中：相位跳变法实时性好,但需要一定的先验知识;相干解调法不需要任何先验知识,但实时性不好。所得结论对工程应用研究具有一定参考价值。     

直扩／跳频混合扩频信号测量性能分析

从模糊函数角度,研究了直扩/跳频(DS/FH)混合扩频信号的测距、测速性能.推导了DS/FH混合扩频信号的模糊函数表达式.由数值仿真得到一个跳频点内传递一个直扩伪码周期的混合扩频信号模糊图.仿真分析结果表明,DS/FH混合扩频信号具有良好的测距测速性能,从而论证了该信号用于跟踪测量的可行性.最后,根据信号估计理论分析了直扩/跳频混合扩频信号精度.     

强干扰下跳频信号的参数估计

针对通信对抗中跳频信号参数估计问题,考虑存在强干扰的情况下,提出了一种基于时频重心的跳频信号跳周期估计和基于跳频部分接收的跳时估计方法。对于跳周期估计,在短时傅里叶变换（STFT）时频变换的基础上提取信号随时间变化的时频重心,再结合小波变换和谱分析估计出跳频周期;对于跳时估计,采用跳频带宽的部分接收避开强干扰,构造含有跳变信息的参考信号,通过参考信号采用最大似然(ML)方法得到跳时的精确估计。仿真实验表明,算法运算复杂度低,跳频定位精度高,在强定频干扰的情况下仍能有效估计出跳频周期和起跳时刻。     

混合扩频信号快速参数估计与识别算法

针对混合扩频信号多是基于直接序列扩频和跳频扩频相结合的现状,提出了基 于直接序列和线性调频相结合的混合扩频信号快速参数估计与识别算法。通过建立基于频域 矩峰度系数的神经网络,将两类信号识别开来, 信噪比为-2 dB时识别概率均达到95%以 上 。通过倒序共轭卷积和分段截取后快速解线调,实现了复合信号各参数的快速估计,信噪比 为 -1 dB时码速率估计精度均较高。     

结合图像处理与时频分析的直扩/跳频信号参数估计

为实现扩频带宽大于跳频间隔、干扰信号强度较大及存在信道噪声时直扩/跳频（DS/FH）信号参数精确估计,提出了一种结合图像处理算法与时频分析技术的DS/FH信号参数估计方法。该方法首先利用时频分析算法提取DS/FH信号的时频分布图,然后结合干扰分量在时频图中的图像特征,利用图像处理的开运算与闭运算剔除了图像中的孤立干扰点及“空洞”干扰点。特别地,为抑制复杂的毛刺干扰信号提出了一种迭代相关匹配算法。最后通过分析图像像素位置与时频参数的对应关系完成DS/FH信号的参数估计。仿真实验表明,该方法可以有效消除干扰信号的影响,准确快速提取混合扩频信号的时频参数。     

一种快速的DS/FH混合扩频信号捕获方案及其性能分析

为了提高DS/FH混合扩频信号的捕获速度, 提出了一种将DS/FH 信号中三维搜索转化为 二维搜索的快速捕获方案。通过对搜索过程的详细分析,推导出在单、双驻留条件下的平均 捕获时间数学表达式以及高斯信道下系统的检测性能计算公式。理论推导与仿真结 果表明：相对于传统的捕获方式,该方案有效地缩短了系统的平均捕获时间,具有更强的抗 噪性能,适用于存在较强噪声的复杂通信环境。     

基于传播算子的DS-SS信号扩频波形估计

扩频信号波形估计的本质是信号子空间估计。针对直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum,DS-SS）信号的扩频波形估计问题,提出了一种基于传播算子的估计算法。针对现有算法估计信号子空间计算量较大的不足,所提算法利用传播算子估计信号子空间。理论分析了所提算法与现有算法的计算量和性能,并进行了仿真实验。仿真结果表明所提算法有效,且计算量远小于现有算法。     

利用二次谱盲估计多速率DS/CDMA伪码周期

针对可变扩频长度(VSL)的多速率DS/CDMA信号伪码周期的盲估计问题进行了研究,将一般单速率直扩信号二次功率谱伪码周期估计的方法扩展到多速率DS/CDMA模型。该方法首先将接收的多速率DS/CDMA信号进行采样,并对其求一次功率谱,再将一次谱作为输入信号作傅里叶变换并取模、平方,从而得到信号的二次功率谱。通过推导证明,多速率DS/CDMA信号的二次功率谱在扩频码周期的整数倍处出现尖锐的谱线,且不同速率用户的二次谱线幅度是不同的,利用这些幅度差异区分不同速率并通过估计谱线之间的距离即可获得不同速率信号的伪码周期。仿真表明该算法在低信噪比下适用,在-15 dB能够利用较少数据同时估计多组速率的伪码周期。     

一种改进的跳频信号参数估计方法

针对在跳频信号跳变时刻和跳变频率估计方面实时性和估计精度无法同时兼顾的问题,提出了一种基于短时傅立叶变换(STFT)和多重信号分类(MUSIC)算法的跳频信号参数估计方法。在建立跳频信号数学模型的基础上,利用STFT选取较大时间窗对整个信号在时域进行粗搜索,生成时频谱图,提取时频脊线从而获得跳变时刻,然后选取较小时间窗在已知跳变时间段利用STFT进行跳变时刻的细估计,并利用MUSIC算法进行频率的精确估计。该方法利用STFT的二次估计,减少了MUSIC搜索范围,从而降低了时间开销。仿真表明该算法的跳变时刻频率估计精度高,实时性能满足参数测量需求。