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基于迭代多项式插值的雷达高精度距离估计方法

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传感器与微系统 2024年第7期43卷 149-152页

作者：黄晓红任钢黄天宇华北理工大学人工智能学院河北唐山063210 河北省工业智能感知重点实验室河北唐山063210

为解决由于受频谱间干扰影响而导致毫米波雷达对多目标场景下测距精度不足的问题,提出了一种迭代多项式插值的雷达高精度距离参数估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)与单元平均恒虚警率(CA-CFAR)融合算法估计不同距离下的目标数目... 详细信息

为解决由于受频谱间干扰影响而导致毫米波雷达对多目标场景下测距精度不足的问题,提出了一种迭代多项式插值的雷达高精度距离参数估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)与单元平均恒虚警率(CA-CFAR)融合算法估计不同距离下的目标数目和相应频谱位置;其次,对所求目标频谱位置的信息进行迭代处理,在每次处理过程中,降低多目标间的频谱干扰;最后,通过多项式插值求得真实频率的估计偏差,从而得到精度高的目标距离估计。仿真与实测结果表明:该方法在多目标场景与信噪比(SNR)小于20dB条件下,与汉明窗(Hamming-Window)算法相比,其距离估计精度提升到0.05m以内。

关键词：多目标场景多项式插值频谱干扰频率估计

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太阳射电动态频谱的射频干扰抑制方法研究

太阳射电动态频谱的射频干扰抑制方法研究

作者：李昕山东大学

学位级别：硕士

太阳射电辐射携带大量信息,在频谱上有着丰富的表现形态,其中,射电爆发的精细结构与物理起源有关,能够用以诊断激波过程和粒子加速等机制。观测与研究太阳射电爆发过程具有重要的科学价值,也具有独特的空间物理--空间天气学研究方面的... 详细信息

太阳射电辐射携带大量信息,在频谱上有着丰富的表现形态,其中,射电爆发的精细结构与物理起源有关,能够用以诊断激波过程和粒子加速等机制。观测与研究太阳射电爆发过程具有重要的科学价值,也具有独特的空间物理--空间天气学研究方面的应用价值。项目组研制了高分辨率的射电频谱仪,可对太阳射电爆发过程进行快速且高效的分析。但在米波段,空间中存在大量的射频干扰信号,主要是各种电台信号干扰,严重干扰了太阳射电信号的接收和分析处理。如何抑制干扰得到清晰的太阳射电动态频谱图,便是本文试图解决的问题。现有的太阳射电频谱图的滤除干扰方法,主要是在接收机AD转换前,通过硬件电路滤波的方法进行处理,不加区别的将信号和干扰同时滤除;后续的软件处理,在出现较强干扰时,也很难区分两种信号。本文根据干扰信号特点,提出数字层面上的软件抑制干扰方法。依照干扰信号强度与爆发信号强度的大小关系,将干扰信号分为强干扰,目标干扰电台以及弱干扰。分析各类信号特点并进行筛选与处理。其中,目标干扰电台是本文的主要处理目标,其余两种干扰信号则结合现有的方法进行处理。针对目标干扰信号具有时序性这一特点,文中将其视作时序信号进行处理,并预测出爆发区域电台信号可能强度。假设信号线性可加,将其与对应区域强度$进行数字运算,反向得到爆发信号强度。如此可以在尽可能保留爆发信息的前提下,达到抑制干扰的目的。在分别采用传统时序预测模型——整合滑动平均自回归模型(Autoregressive Integrated Moving Average model,ARIMA)和循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)对信号进行步进式预测后,发现RNN在预测方面比ARIMA模型表现的更好,但预测方式带来的误差依旧会不断地影响网络预测的结果。之后本文依照目标干扰电台的数值特点设计了基于数字映射的RNN方法,以将时间序列预测问题转化为时间段分类问题的方式,实现对电台值的预测。通过三种预测方法的实验结果对比发现,基于数字映射的RNN法可以有效抑制步进式误差,提高预测的准确率。为进一步体现基于数字映射的RNN法的优势,将其与传统RNN方法分别应用到仿真爆发事件中。仿真爆发事件依照信号线性可加原理构成,对比结果发现前者在抑制干扰方面表现更好。将设计的方法应用到实际爆发事件中,简要分析实际情况中出现的过度抑制情况,并结合事件本身数据对干扰抑制区域进行补偿。在利用常见方法处理另两种干扰信号后,结合图像增强方法得到干扰极少的频谱图。最后,对比常用算法与本文设计方法的爆发事件处理结果,证明后者在干扰抑制方面有着更好的表现,并且可以达到本文的预期目标。本文的研究工作能够有效地抑制太阳射电频谱图中的干扰。经过文中对电台值的处理,可以发现将预测问题转化为分类问题进行处理,能够有效地提高预测准确率。相比于图像层面上的处理,数字层面上进行抑制干扰处理,不仅能够保留更多的有效信息,还能为后续事件分析留有更大的操作空间,同时为深度学习在天文抗干扰处理中提供了新的思路与方向。

关键词：太阳射电频谱干扰整合滑动平均自回归模型长短期记忆网络干扰抑制

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用于谐波和间谐波检测的频谱分解法

现代电力 2012年第4期29卷 36-40页

作者：覃浩杨洪耕四川大学电气信息学院四川成都610065

在使用离散傅里叶变换进行电力系统谐波/间谐波分析时,若所分析信号中两频率成分过于密集,就会产生主瓣干扰。本文分析了传统方法在两频率成分发生主瓣干扰时失效的原因,在10个周波采样长度下,提出一种用于抑制主瓣干扰的改进傅里叶算法... 详细信息

在使用离散傅里叶变换进行电力系统谐波/间谐波分析时,若所分析信号中两频率成分过于密集,就会产生主瓣干扰。本文分析了传统方法在两频率成分发生主瓣干扰时失效的原因,在10个周波采样长度下,提出一种用于抑制主瓣干扰的改进傅里叶算法:根据频域谱线的相位特性,将两个密集频率成分的傅里叶变换结果拆分成两组谱线,分别对这个两组谱线进行频率、幅值以及相位的校正。计算机仿真算例和实测分析表明,该方法计算简单,能在抑制旁瓣干扰的同时,有效拆分出信号中频率差小于频率分辨率的谐波与间谐波成分,或两个间谐波成分,满足工程精度要求。

关键词：离散傅里叶变换主瓣干扰谐波间谐波向量分解频谱干扰

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基于间谐波泄漏估算的谐波间谐波分离检测法

电工技术学报 2011年第1期26卷 183-190页

作者：惠锦杨洪耕四川大学电气信息学院成都610065

某次谐波附近存在间谐波时,信号会发生闪变。本文以IEC61000?4?7推荐的测量环境为前提,提出了一种频谱分离法用于检测谐波及引起闪变的主导间谐波。首先研究了同步采样下谐波、间谐波之间的频谱干扰特性;根据间谐波离散频谱泄漏的特点,... 详细信息

某次谐波附近存在间谐波时,信号会发生闪变。本文以IEC61000?4?7推荐的测量环境为前提,提出了一种频谱分离法用于检测谐波及引起闪变的主导间谐波。首先研究了同步采样下谐波、间谐波之间的频谱干扰特性;根据间谐波离散频谱泄漏的特点,利用谐波频点左右谱线,通过变量重组,估算其在谐波频点上的泄漏值;用泄漏值修正原始频谱得到准确的谐波参数;原始信号减去重采样后的拟谐波信号得拟间谐波信号,通过时域补零或CZT求得间谐波参数。仿真算例和实测分析表明,该方法能够有效地分离信号中的谐波和间谐波成分、抑制它们之间的频谱干扰;当某一间谐波与谐波频率差小于5Hz时,仍能较为准确地提取出其中的间谐波参数。

关键词：谐波间谐波检测离散傅里叶变换快速傅里叶变换频谱干扰时域平均

基于DFT和群组谐波能量回收理论的谐波与间谐波检测算法

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电力系统保护与控制 2022年第15期50卷 91-98页

作者：商立群许海洋臧鹏杨雷西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054 国网陕西省电力公司渭南供电公司陕西渭南714000

采用离散傅里叶变换(DFT)检测含有频率相近的谐波与间谐波的电网信号时,信号的非同步采样会引起频谱泄露和混叠现象,严重影响了检测精度。针对以上问题,提出一种基于DFT和群组谐波能量回收理论的谐波与间谐波检测算法。首先根据DFT对谐... 详细信息

采用离散傅里叶变换(DFT)检测含有频率相近的谐波与间谐波的电网信号时,信号的非同步采样会引起频谱泄露和混叠现象,严重影响了检测精度。针对以上问题,提出一种基于DFT和群组谐波能量回收理论的谐波与间谐波检测算法。首先根据DFT对谐波/间谐波的频谱分析结果判别谐波/间谐波分量数。然后基于群组能量回收理论通过频率偏移量自动调整取样窗口的长度,依次对主要谐波/间谐波周围的溃散能量进行迭代收集。最后通过主要谐波/间谐波周围溃散总能量值将其幅值与频率恢复为原貌,即可得到各分量幅值和频率的精确值。Matlab仿真算例表明,该算法能有效减小因频谱泄露而引起的测量误差,准确测量出邻近谐波与间谐波分量的幅值和频率。

关键词：谐波间谐波频谱干扰溃散能量群组谐波能量

基于快速迭代插值的FMCW雷达距离估计算法

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通信学报 2019年第9期40卷 175-183页

作者：段永昌李欣黄耀辉黄平中国舰船研究设计中心湖北武汉430064 哈尔滨工程大学工程训练中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

针对多目标环境中车载防撞雷达的测距精度易受到频谱间干扰的问题,提出了一种改进的基于迭代插值的多目标距离估计算法。首先,利用快速傅里叶变换并结合恒虚警检测算法估计出不同距离的目标个数及目标的粗略位置;然后,对目标的频谱进行... 详细信息

针对多目标环境中车载防撞雷达的测距精度易受到频谱间干扰的问题,提出了一种改进的基于迭代插值的多目标距离估计算法。首先,利用快速傅里叶变换并结合恒虚警检测算法估计出不同距离的目标个数及目标的粗略位置;然后,对目标的频谱进行非均匀迭代插值,并在每次迭代的过程中消除频谱间干扰,从而得到更精确的距离。仿真实验表明,所提算法在多目标环境中和低信噪比条件下均具有更高的估计精度。使用DSP芯片实现了所提算法,证明该算法满足实时性的要求,易于工程实现。

关键词：调频连续波雷达快速傅里叶变换距离估计频谱干扰

基于改进DFT和时域准同步的间谐波检测算法

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电力自动化设备 2017年第4期37卷 170-178页

作者：李宁左培丽王新刚唐求滕召胜陈桃国网新疆电力公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830011 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应,由此产生的谐波与间谐波之间的频谱干扰会严重影响间谐波参数测量的准确度。为减小谐波与间谐波之间的频谱干扰,提出一种基于改进离散傅里叶变换(DFT)和时域准同步的间谐波检... 详细信息

快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应,由此产生的谐波与间谐波之间的频谱干扰会严重影响间谐波参数测量的准确度。为减小谐波与间谐波之间的频谱干扰,提出一种基于改进离散傅里叶变换(DFT)和时域准同步的间谐波检测算法,采用改进DFT算法精确估计基波频率,利用三次样条插值重构准同步采样序列,用FFT算法对单个周期重构序列进行处理,得到基波和谐波的参数,并将基波和谐波成分从重构序列中减去,再次用FFT算法和最大谱峰搜索法对剩余序列进行处理,确定每一个间谐波成分的参数。仿真结果表明,该算法不仅能提高频率分辨率,还可以有效排除谐波和间谐波的频谱干扰,且间谐波检测的准确度高、稳定性好、运算量小。

关键词：频谱干扰改进DFT 时域准同步间谐波检测谱峰搜索谐波分析

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一种新的电力系统谐波间谐波两步检测法

电力系统保护与控制 2009年第23期37卷 28-34页

作者：惠锦杨洪耕四川大学电气信息学院四川成都610065

提出了一种新的基于邻近谱线抵消及加窗TDA的谐波间谐波两步检测法。IEC对于谐波间谐波检测推荐的采样窗口长度为十个周波,在此前提下,研究了同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,提出采用两步法对谐波和间谐波分开进行分析。对... 详细信息

提出了一种新的基于邻近谱线抵消及加窗TDA的谐波间谐波两步检测法。IEC对于谐波间谐波检测推荐的采样窗口长度为十个周波,在此前提下,研究了同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,提出采用两步法对谐波和间谐波分开进行分析。对于各次谐波,利用邻近谱线抵消手段抑制了间谐波对其频谱的干扰;间谐波的时域对应TDA后的差分信号,考虑到各间谐波频谱之间的干扰及栅栏效应,通过加窗双谱线插值提高间谐波检测精度;当某一间谐波频率与谐波频率较为接近时,提出加窗TDA法抑制拟谐波偏差信号主瓣对间谐波的影响。通过仿真分析表明,在同步采样条件下,此方法对于谐波和间谐波有着较高的检测精度。

关键词：频谱干扰时域平均离散傅里叶变换谐波间谐波检测

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美军电磁频谱战发展沿革与现状述评

航天电子对抗 2018年第1期34卷 54-59页

作者：常壮冯书兴孙健杨文中国电子装备试验中心河南洛阳471003 航天工程大学北京101416

围绕美军新的抵消战略和电磁频谱优势问题,梳理并分析美军电磁频谱战的理论发展沿革、主要战略政策与条令文件、预研装备与新技术、部队机构与战场运用等现状,在探讨条令文件内容、频谱管控系统兼容性和作战实施流程的基础上,重点从作... 详细信息

围绕美军新的抵消战略和电磁频谱优势问题,梳理并分析美军电磁频谱战的理论发展沿革、主要战略政策与条令文件、预研装备与新技术、部队机构与战场运用等现状,在探讨条令文件内容、频谱管控系统兼容性和作战实施流程的基础上,重点从作战概念认知、新型装备研发、部队架构与作战运用等方面评述美军电磁频谱战发展的主要特点与基本启示。

关键词：频谱管理电磁频谱战电子战频谱干扰