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基于似然函数的双曲调频信号参数估计快速算法

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电子与信息学报 2021年第5期43卷 1228-1234页

作者：马碧云元达鹏刘娇蛟华南理工大学电子与信息学院广州510640 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广州510300

相较于线性调频(LFM)信号,双曲调频(HFM)信号因具有良好的脉冲压缩性能和多普勒不变性,被广泛用于雷达侦查、水声探测等多普勒影响严重的场景中,其中HFM信号的参数估计问题尤为重要。有鉴于此,该文提出一种基于似然函数的HFM信号参数估... 详细信息

相较于线性调频(LFM)信号,双曲调频(HFM)信号因具有良好的脉冲压缩性能和多普勒不变性,被广泛用于雷达侦查、水声探测等多普勒影响严重的场景中,其中HFM信号的参数估计问题尤为重要。有鉴于此,该文提出一种基于似然函数的HFM信号参数估计快速算法。文中首先推导出HFM信号的Cramer-Rao下界作为参数估计的性能评估标准;然后基于高斯随机噪声,构建了HFM信号的似然函数,并结合数据向量化的特点提出一种改进的适应度函数,最后利用全局最优引导人工蜂群(GABC)算法对该适应度函数进行极值寻优,从而实现HFM信号的参数估计;通过蒙特卡洛仿真证明了该方法在信噪比为3 dB以上时,HFM信号的参数估计结果的均方误差更逼近Cramer-Rao下界,且运算量约是原来的1/3,在保证估计精度的同时提高算法收敛速度。

关键词：信号处理双曲调频参数估计似然函数

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双曲调频信号的啁啾率键控水声通信

解放军理工大学学报（自然科学版） 2014年第5期15卷 422-427页

作者：袁飞韦倩林晓阳程恩厦门大学信息科学与技术学院福建厦门361005

为了解决双曲调频二进制正交键控调制体系速率过低的问题,在传统二进制双曲调频率键控的基础上,提出了基于频带划分的制式级联啁啾率键控调制方法。这种调制方法用多进制频率键控来选通频段,在每个子频段内采用啁啾率键控解调模块,在解... 详细信息

为了解决双曲调频二进制正交键控调制体系速率过低的问题,在传统二进制双曲调频率键控的基础上,提出了基于频带划分的制式级联啁啾率键控调制方法。这种调制方法用多进制频率键控来选通频段,在每个子频段内采用啁啾率键控解调模块,在解调端用快速傅里叶变换(FFT)和匹配滤波器代替分数阶傅里叶变换实现解调,从而大大减少了系统计算量。通过仿真及水池实验,验证了所提出的通信方法在水声通信中的抗噪性能与抗多径性能。实验结果表明,误码率控制在10-3数量级以下,具有一定的实用性。

关键词：双曲调频二进制正交键控啁啾率键控水声通信

基于瞬时频率的双曲调频信号距离估计误差分析

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声学技术 2016年第5期35卷 421-425页

作者：庞玉红严琪王世闯杭州应用声学研究所浙江杭州310012

双曲调频信号的多普勒不变性可使运动目标匹配滤波输出的能量损失达到最小,从而可对运动目标有很高的检测能力,在运动目标检测与参数估计中具有独特优势,但同时也给目标距离的估计带来一定误差。在双曲调频信号模糊函数、多普勒不变性... 详细信息

双曲调频信号的多普勒不变性可使运动目标匹配滤波输出的能量损失达到最小,从而可对运动目标有很高的检测能力,在运动目标检测与参数估计中具有独特优势,但同时也给目标距离的估计带来一定误差。在双曲调频信号模糊函数、多普勒不变性和匹配滤波特性的基础上,对距离分辨力和测距误差进行了分析,提出了基于瞬时频率的距离误差计算公式,可直接应用于目标距离的补偿以及目标跟踪中量测方程的校正,提高声呐的工作性能。

关键词：双曲调频多普勒不变性瞬时频率距离估计误差

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双曲调频信号测速测距方法研究

声学与电子工程 2014年第4期 21-24页

作者：庞玉红严琪王世闯第七一五研究所杭州310023

在分析双曲调频信号的多普勒不变性和匹配滤波算法特性的基础上,提出使用连续发射的一组正反双曲调频信号对目标的速度和距离进行估计的方法,并对该方法进行了仿真分析。通过性能分析发现,该方法测速和测距误差小、精度高,能够较好地获... 详细信息

在分析双曲调频信号的多普勒不变性和匹配滤波算法特性的基础上,提出使用连续发射的一组正反双曲调频信号对目标的速度和距离进行估计的方法,并对该方法进行了仿真分析。通过性能分析发现,该方法测速和测距误差小、精度高,能够较好地获取目标的距离和速度信息,具有工程实用价值。

关键词：双曲调频测速测距多普勒不变性

一种基于Wavelet-Radon变换的宽带双曲调频信号检测方法

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水下无人系统学报 2009年第1期17卷 18-21页

作者：杨长生陈航西北工业大学航海学院

动物回声定位所用超声波具有双曲调频的形式,充分利用仿生信号的特性可以提高水下信号处理系统的性能。阐述了宽带仿生信号的时间-尺度特性,针对直线形式的回波小波峰脊,将宽带目标回波检测问题转化为小波变换2D平面上的直线检测问题,... 详细信息

动物回声定位所用超声波具有双曲调频的形式,充分利用仿生信号的特性可以提高水下信号处理系统的性能。阐述了宽带仿生信号的时间-尺度特性,针对直线形式的回波小波峰脊,将宽带目标回波检测问题转化为小波变换2D平面上的直线检测问题,提出了一种基于Wavelet-Radon变换的宽带仿生信号检测方法,并进行了仿真验证。结果表明,该检测方法充分利用了宽带仿生信号的特性,同时也验证了选择宽带双曲调频信号作为发射信号的合理性。

关键词：双曲调频 Wavelet-Radon变换信号检测水下信号处理

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一种改进的宽带双曲调频信号检测方法

计算机仿真 2008年第11期25卷 339-343页

作者：杨长生陈航西北工业大学航海学院陕西西安710072

动物回声定位所用超声波具有双曲调频的形式,充分利用此信号的特性可以提高水下信号处理系统的目标检测性能。利用宽带双曲调频信号自小波变换域的特性,针对直线形式的回波小波峰脊,将宽带目标回波检测问题转化为小波变换二维平面上的... 详细信息

动物回声定位所用超声波具有双曲调频的形式,充分利用此信号的特性可以提高水下信号处理系统的目标检测性能。利用宽带双曲调频信号自小波变换域的特性,针对直线形式的回波小波峰脊,将宽带目标回波检测问题转化为小波变换二维平面上的直线检测问题。提出了一种改进的基于小波-Radon变换的宽带仿生信号检测方法及其简化算法,并进行了仿真验证,结果表明检测器性能优于完成匹配滤波的宽带小波检测器,充分利用了宽带仿生信号的特性,同时印证了选择宽带双曲调频信号作为发射信号的合理性。

关键词：双曲调频小波变换域峰脊信号检测

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基于双曲调频距离误差的目标跟踪修正算法

声学技术 2023年第5期42卷 684-688页

作者：庞玉红严琪陈托杭州应用声学研究所杭州310012

双曲调频信号的多普勒不变性可使运动目标匹配滤波输出的能量损失达到最小,在运动目标检测与参数估计中具有独特优势,已广泛应用于新型主动声呐。然而其多普勒不变性在提高检测能力的同时,会引入目标距离估计误差,从而影响主动声呐跟踪... 详细信息

双曲调频信号的多普勒不变性可使运动目标匹配滤波输出的能量损失达到最小,在运动目标检测与参数估计中具有独特优势,已广泛应用于新型主动声呐。然而其多普勒不变性在提高检测能力的同时,会引入目标距离估计误差,从而影响主动声呐跟踪性能。文章在分析双曲调频信号距离估计误差的基础上,提出了目标跟踪算法的误差修正方法,通过将距离估计误差公式与传统观测方程及滤波算法进行融合,实现目标跟踪算法的误差补偿,显著提高了算法的跟踪性能,尤其是对快速运动目标的跟踪性能。

关键词：双曲调频距离估计误差目标跟踪算法修正

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基于分段调相的HFM信号间歇采样干扰研究

电子信息对抗技术 2023年第5期38卷 1-6页

作者：委鹏超蒲书缙赵忠凯哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001 中电防务科技有限公司成都610051

高速运动目标场景下,双曲调频(Hyperbolic Frequency Modulated,HFM)波形以其特有的多普勒不变性,在间歇采样干扰模式中仍能保证良好的成像效果。提出一种基于分段调相的间歇采样干扰方法,推导了不同调相函数下HFM间歇采样干扰信号的脉... 详细信息

高速运动目标场景下,双曲调频(Hyperbolic Frequency Modulated,HFM)波形以其特有的多普勒不变性,在间歇采样干扰模式中仍能保证良好的成像效果。提出一种基于分段调相的间歇采样干扰方法,推导了不同调相函数下HFM间歇采样干扰信号的脉冲压缩结果,分析了干扰参数对回波信号的影响。通过调整干扰参数,能够完成对假目标位置、幅度和间距的调控,缓解假目标的衰减速度,实现欺骗或压制干扰效果。通过仿真验证了该方法的有效性,该结论可为HFM信号的干扰波形设计提供理论依据。

关键词：双曲调频间歇采样相位调制波形设计

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面向小型水下无人平台的移动水声通信系统

水下无人系统学报 2022年第6期30卷 761-767页

作者：姚俊辉赵燕锋童峰陈东升上官明禹厦门大学海洋与地球学院福建厦门361005 厦门大学导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心福建厦门361005 厦门大学人工智能研究院福建厦门361005 福州大禹电子科技有限公司福建福州350001

移动水声通信信道具有典型的多径、多普勒双重扩展特征,严重影响通信性能。特别是用于水下特战等领域的小型水下无人平台装备,具有航行状态多变、多浅海应用、受限功耗下发射功率低等特点,导致多普勒变化、多径严重、信噪比低,对传统移... 详细信息

移动水声通信信道具有典型的多径、多普勒双重扩展特征,严重影响通信性能。特别是用于水下特战等领域的小型水下无人平台装备,具有航行状态多变、多浅海应用、受限功耗下发射功率低等特点,导致多普勒变化、多径严重、信噪比低,对传统移动水声通信方案造成极大挑战。文中提出了一种面向特战领域小型水下无人平台的移动水声通信方案,该方案通过直接数字频率合成器芯片,调整系统模拟/数字转换采样率,从而在硬件上实现实时多普勒补偿;结合直接扩频序列调制,提高低信噪比条件下的抗多径性能;采用双曲调频同步设计保证同步捕获性能。半实物仿真实验结果验证了该系统的有效性。

关键词：移动水声通信多普勒补偿信噪比双曲调频