雷达杂波谱参量估计及其在自适应滤波中的应用

本文结合自适应滤波技术在地面监视雷达信号处理中的工程应用,提出一种利用自相关法实时估计杂波谱参量,并根据统计参量自适应控制滤波器的方法.采用门限判决法,改善了杂波空域分布不均匀和目标引入对杂波谱参量估计带来的误差.文中特别对自适应滤波技术的实际工程应用问题进行分析讨论.经理论分析和计算模拟论证了该方法的正确性和可行性.最后结合工程实践,给出采用TMS32020数字信号处理器实现杂波谱参量估计和自适应控制滤波器的方案设想.     

最大熵谱估计的自适应算法及其在雷达中的应用

本文首先介绍了最大熵谱估计的计算公式,它与离散Wiener—HoPf方程的关系以及求解Wiener—HoPf方程的一种选代算法(Levinson迭代算法)。为了确定最大熵谱估计计算公式中的各系数,存在着多种自适应算法。本文介绍了以下几种自适应算法:①LMS自适应最陡梯度算法;②卡尔曼自适应选代算法;③最大似然估计自适应迭代算法;④基于Burg算法的网络状(Lattice)滤波器系数的自适应算法。最后,用计算机模拟三种雷达信号处理器来确定在杂波下发现多卜勒信号的检测概率。这三种处理器为:①自适应滤波器+D.F.T.频谱分析技术;②三脉冲对消器+D.F.T.频谱分析技术;③直接用D.F.T.频谱分析技术。     

机载动目标显示雷达最大信号—杂波的处理

一、引言机载动目标显示(AMTI)雷达在强杂波环境下检测小的动目标的能力必须像研究整个系统那样进行研究。天线系统和信号处理方案相互一致是特别重要的。本文介绍了通过对天线和多普勒滤波器相互进行最佳化的技术,来获得AMTI雷达系统S/C(从动目标接收到的信号功率与从固定地面杂波接收到的信号功率之比)最佳化的方法。     

采用巴克相位码时对杂波中重叠目标检测的计算机模拟

由于脉冲压缩(扩谱)信号的持续时间较长,可能使信号产生重叠,例如在密集的雷达目标情况下。本文对这种重叠的影响由通用计算机模拟方法对韦布尔(Wcibull)杂波环境中平稳的强、弱信号情况做了分析。文中所报导的信号是用150阶最小平方误差型横向滤波器压缩后,得到-40分贝时间旁瓣电平的39位组合巴克码。定量分析结果表明,在相同径向速度情况下,信号重叠对信号检测有严重的影响。典型例子是,如果杂波环境中有两个信号(一强一弱),压缩前的弱信号信杂比为-3分贝,强弱信号强度比为9分贝,则当信号重叠小于50%时两个信号均可以被检测,而当重叠更多时压缩后的弱信号便不能从杂波中区分出来。     

按多距离通道重构的杂波仿真方法

针对工作于中重频(MPRF)模式的机载脉冲多普勒(PD)雷达,提出了一种视频杂波信号仿真方法.该方法基于计算出的杂波功率谱,按距离通道进行时域信号重构,能够保留各距离通道内频域信息.仿真结果表明,I/Q两路视频信号进行FFT后能够反映出距离-多普勒通道的杂波二维分布,适用于杂波相干视频仿真.     

一种指数形式时变加权的机载双基雷达STAP算法

针对机载双基雷达杂波距离向分布非平稳,统计型空时自适应处理技术杂波抑制性能急剧下降问题,提出一种基于指数形式时变加权算法。该方法引入距离的非线性函数表示杂波的变化特性,通过对样本数据进行指数形式扩展,实现杂波非平稳分布的补偿。理论分析和仿真实验表明,所提方法能有效抑制来自不同距离的双基杂波,在急剧变化的杂波环境下性能优于时变加权法和局域处理法。     

一种基于滤波器组的自适应门限窄带干扰抑制方法

针对直接序列扩频(DSSS)通信中的强窄带干扰,提出了一种基于重叠变换滤波器组的自适应门限窄带干扰抑制技术.该技术根据接收信号经过滤波器组后的统计特性,确定窄带干扰与扩频信号之间的阈值.通过降低高于阈值的子带信号的强度,降低了处理后的信号中的干扰能量,使接收信号的信噪比大大提高.     

LS曲线拟合下的时差估计

针对时差估计（TDE）易受噪声影响产生模糊的问题,推导了单频信号、线性调频（LFM）信号以及二进制相移键控（BPSK）信号的互相关（CC）函数表达式,以最小二乘（LS）曲线拟合细化CC函数的幅度谱,获取精确的时差估计。首先对CC函数的幅度谱进行谱峰搜索,得到时差的粗估计,然后对CC函数的幅度谱以时差的粗估计为界,根据脉内调制类型,选择相应的一次或二次曲线,进行LS曲线拟合,降低噪声项对信号项的影响,可有效排除伪峰和局部最大,获得时差的精确估计。仿真结果显示,在信噪比大于6 dB时,BPSK信号的时差估计均方根误差接近零。     

短快拍条件下均匀矩形阵中的二维DOA估计

二维波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计能获取比一维DOA估计更多的空间位置信息，但是二维多重信号分类(Multiple Signal Classification，MUSIC)、二维子空间旋转不变估计技术(Estimation Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT）等经典算法依赖于大量的快拍数据，当快拍数据不足时估计性能严重下降甚至失效。针对上述问题，将迭代自适应方法拓展到二维DOA估计，提出了一种适用于矩形面阵的二维DOA估计算法，首先利用加权最小二乘法估计出信号幅值，然后利用循环迭代技术对估计结果进行更新。由于每次估计结果均来自上一次迭代，而不依赖于快拍数据，因此该算法在短快拍条件下具有很高的估计精度和分辨率。仿真结果表明，在短快拍条件下，该算法具有优越的估计性能。     

一种稀疏重建的多基地雷达多目标定位算法

采用距离和信息的多基地雷达多目标投影定位算法中，距离向脉冲压缩后分辨率降低，需要已知空间中目标个数。针对此问题，提出了一种稀疏重建的多基地雷达多目标定位方法。该方法利用多个接收机中目标稀疏度相同的特点，通过构造平均重构残余误差变化率和平均散射系数变化率作为正交匹配追踪(OMP)算法迭代终止判定条件，自适应地终止OMP算法的同时获得稀疏重建信号以及信号稀疏度的估计值，提高了距离向分辨率，获得了对空间中目标个数的估计。仿真实验表明所提算法有效抑制了距离向主瓣展宽和旁瓣串扰，提高了距离向分辨率。同时，所提算法在不同噪声环境下能准确估计空间中目标个数并提取其空间位置，实现对空间中目标的准确定位。     

一种快速子空间测向算法

考虑用户先验知识提出一种快速子空间测向算法,构造了方向约束的相关相减多级维纳滤波器(MCSA-MSWF)方法,此方法在降低特征分解的基础上进一步降低了谱峰搜索的运算量,且克服了单纯基于多级维纳滤波器测向算法期望信号不准确的问题。仿真表明,该算法在低信噪比、小快拍数情况下具有更好的估计性能。     

基于虚拟多用户模型的长码直扩信号伪码估计

针对长码直接序列扩频(DSSS)信号的伪随机码(PN)盲估计问题,提出了一种新的周期 长码直接序列扩频信号(PLC DSSS)模型。该模型等同于虚拟多用户短码扩频DS-CDMA系统, 采用DS-CDMA的谱范数来估计同步偏移,该算法不需要更多假定限制,利用相关函数二阶矩 、特征值分解和模糊酉矩阵方法就可以完成伪码序列的估计。实验结果表明,在较低信噪比 下就可以完成对PN码序列的精确估计,表现出良好的性能。     

低信噪比下互相关时延估计器的FPGA实现

在时延估计算法中,相关法是一种经典的算法。时域互相关法可用来进行整数倍和非整数倍采样周期的时延估计,即使是在极低的信噪比（SNR）条件下,利用较多的数据也能获得准确和稳定的估计结果。为提高时延估计分辨率,给出了一种采用sinc函数对信号进行非整数倍采样周期延时的相关估计算法,通过仿真比较了未插值、两倍插值法和sinc函数延时法的估计精度和计算量,证明sinc函数延时法性能最优。基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）实现的改进型互相关时延估计器能够实现在低信噪比下时延差的准确估计。     

多径环境下接收DS-UWB信号的PN序列周期盲估计

经过密集多径信道的直接序列超宽带(DS-UWB)信号形式变得非常复杂,这给信号的伪随机(PN)序列周期的盲估计带来了困难.基于信号功率谱二次处理,对信号的功率谱进行估计,然后将估计的功率谱作为输入再求取功率谱,最后得到的二次谱就会在接收的DS-UWB信号的PN序列周期的整数倍处得到一序列的尖峰脉冲,通过估计这些脉冲的间距就可以得到PN序列周期的估计.推导得出的接收的DS-UWB信号的二次谱的表达式表明了该方法的可行性,同时为了增强估计性能,使用了二次谱平均累积方法.仿真实验验证了该方法能够在较低的输入信噪比条件下良好地工作.     

用Laguerre滤波器实现多径衰落信道自适应均衡

提出了一种衰落信道自适应均衡的新方法。该方法基于Laguerre滤波器结构，采用最小二乘估计估算滤波器极点，通过RLS算法实现自适应过程。仿真结果表明，由于Laguerre滤波器同时具有FIR和ⅡR结构的特点，在信噪比低、信道多径条件复杂的情况下，可以获得比通常的线性自适应均衡器和决策反馈均衡器更好的抗符号间干扰的效果；同时，Laguerre滤波器结构的稳定性有效地减少了差错传播的发生。     

基于谱相关的CBOC信号参数盲估计

针对低信噪比下组合二进制偏移载波(CBOC)调制信号的参数盲估计问题,提出了利用谱相关对CBOC信号进行参数估计方法。首先给出了CBOC信号模型,然后根据CBOC信号的数据通道和导频通道之间有良好的正交性特点,详细推导出其谱相关函数可以化简为两个BOC信号谱相关函数的叠加,最后根据CBOC信号循环频率截面的特点进行峰值检索后,实现对伪码速率、载频速率和副载波速率的盲估计。推导结果和计算机仿真分析表明,该方法可以实现在低信噪比下对伪码速率、载频速率和副载波速率的有效估计。     

通用电调谐双二阶电流模式滤波器

提出了一种利用可变电流增益双输出CCⅡ(DOCCⅡ)构成的状态完全可调谐的双二阶电流模式滤波器。滤波器的参数可以通过DOCCⅡ的可变电流增益因子独立调谐。基于一般双二阶滤波器的设计原则,给出了一种通用电调谐电流模式滤波器的设计方法,并推出了低通、高通、带通、带阻和全通二阶传输函数,给出了相应PSPICE仿真的频响结果。     

一种改进的CPFSK信号频率估计方法

针对突发信号解调中多普勒频偏大的问题，提出了一种改进的连续相位移频键控信号(CPFSK)频率估计方法。首先接收信号平方运算使信号的调制指数加倍，再通过一次离散傅里叶变换(DFT)，用搜索信号平方谱谱峰的方法实现突发信号频率估计。仿真实验表明，在低信噪比条件下，该算法的频率估计精度比经典的相位差频率估计算法提高了20%；该算法与广泛用于高动态突发信号的频率插值估计算法相比，同道干扰信道下信干比改善可达4 dB，DFT长度缩短约1/3。     

知识辅助的两级自适应抗干扰技术

机载雷达通常工作在强杂波、强干扰的复杂电磁环境中,如何有效消除压制干扰抑制杂波是其中的关键问题。传统的两级空时自适应处理（STAP）算法在静默期采集信号得到干扰子空间,在开机阶段运用空间投影技术抑制干扰并采用降维STAP抑制杂波。虽然该算法在干扰平稳时具有较好的效果,但是在实际应用中,复杂的干扰环境会破坏广义平稳假设。因此,仅采集单个静默期的干扰样本来估计协方差矩阵会出现偏差。为了克服该问题,提出采集多个静默期的干扰信号来估计当前的干扰协方差矩阵,以此来提高估计准确度,可以更好地抑制干扰。仿真结果表明即使在当前静默期采集的干扰信息不完整时,该技术仍然能够利用以前的干扰信息准确估计干扰协方差矩阵。     

移动通信信号自动调制识别的谱相关方法

一些不同的数字调制信号有着相同或相近的功率谱密度,但它们的谱相关函数却有明显区别。平稳的噪声和干扰的谱相关为零。利用谱相关函数的这些性质可以识别出噪声中的调制信号。本文提出了一种用于移动通信信号自动调制识别的谱相关算法,该方法可以识别各种主要无线系统和标准所采用的调制类型。