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基于特征值的单矢量水听器目标检测算法

国防科技大学学报 2019年第1期41卷 95-100页

作者：马伯乐朱世强孙贵青浙江大学海洋学院中国人民解放军92721部队之江实验室

针对水下目标检测在低信噪比与非平稳背景噪声情况下性能下降的问题,结合特征值检测算法原理,给出一种单矢量水听器联合信息互相关检测算法。该算法利用电子旋转导向角度与振速信息构成一种组合振速,并结合声压信息得到一种互相关值,在... 详细信息

针对水下目标检测在低信噪比与非平稳背景噪声情况下性能下降的问题,结合特征值检测算法原理,给出一种单矢量水听器联合信息互相关检测算法。该算法利用电子旋转导向角度与振速信息构成一种组合振速,并结合声压信息得到一种互相关值,在大快拍无信号条件下,该值满足渐进高斯分布;将该值除以解析振速与声压信息的协方差矩阵最小特征值,得到一种检测统计量;通过与门限值比较,实现目标检测。理论分析可见,所提检测算法无须背景噪声的先验信息,并且可以通过调节导向角度提高检测性能;在单目标情况下,利用检测统计量与导向角度的对应关系可实现目标方位估计。仿真与实测数据结果表明,相比于单矢量水听器最大最小特征值检测算法与能量检测算法,所提算法检测性能优良,适合于单矢量水听器目标预警检测。

关键词：单矢量水听器最大最小特征值检测能量检测

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基于可信度的加权协作频谱检测算法

数据采集与处理 2014年第3期29卷 472-477页

作者：王海莲张士兵郭莉莉南通大学电子信息学院南通226019

协作频谱检测技术可以有效解决认知无线网络本地检测存在的信道衰落、隐藏终端等问题.本文研究了加权协作频谱检测技术,提出一种基于可信度的协作频谱检测算法.每个感知节点基于最大最小值特征值检测完成本地频谱检测,并与融合中心的全... 详细信息

协作频谱检测技术可以有效解决认知无线网络本地检测存在的信道衰落、隐藏终端等问题.本文研究了加权协作频谱检测技术,提出一种基于可信度的协作频谱检测算法.每个感知节点基于最大最小值特征值检测完成本地频谱检测,并与融合中心的全局检测结果进行比较,估计各自感知节点的频谱检测可信度;融合中心利用切尾平均法计算参与频谱协作检测的可信度门限,并选择可信度大于门限的感知节点参与协作频谱检测.该算法有效降低了认知网络协作检测的复杂性,提高了频谱检测性能,在噪声波动环境下具有良好的鲁棒性.仿真结果表明,算法频谱检测性能要优于其他加权算法1～3 dB,节省系统开销43.75％左右.

关键词：认知无线电协作频谱感知最大最小特征值检测可信度

基于最大最小特征值的中国低纬度小尺度电离层异常探测

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基于最大最小特征值的中国低纬度小尺度电离层异常探测

一种改进的特征值-LSTM微弱信号盲检测方法

第十二届中国卫星导航年会

作者： Tong Liu Yiping Jiang Jian Liu Guochang Xu Harbin Institute of Technology at Shenzhen Hong Kong Polytechnic University

北斗卫星增强系统（BeiDou Satellite-Based Augmentation System, BDSBAS）在其大部分服务范围通过5°×5°网格模式向用户广播校正和完好性信息。中国低纬度地区电离层的频繁异常将降低BDSBAS的性能,并给单频民航用户带来完整性威胁... 详细信息

北斗卫星增强系统（BeiDou Satellite-Based Augmentation System, BDSBAS）在其大部分服务范围通过5°×5°网格模式向用户广播校正和完好性信息。中国低纬度地区电离层的频繁异常将降低BDSBAS的性能,并给单频民航用户带来完整性威胁。以往的研究主要关注电离层异常对网格模型的影响。但在我国低纬度地区,相邻两个网格点之间的距离约为540～600km,但大部分等离子体气泡（Plasma Bubble, PB）的影响范围约为100km。由于BDSBAS地面站点稀疏,平面拟合模型在低纬度地区可能不准确,这种小尺度的电离层异常不一定能被网格模型捕捉到,并反映在网格电离层垂直误差（Grid Ionosphric Vertical Error, GIVE）中,这会导致潜在的安全风险。一个有效的补救办法是在重点区域使用密集的观测站,并根据电离层观测结果直接设计异常检测算法。因此,提出了一种改进的最大和最小特征值（Maximun Minimun Eigen, MME）检测方法。利用协方差矩阵的最大和最小特征值来计算小尺度电离层异常的度量。阈值可由度量的Tracy-Widom分布得出。几个实例证明了MME与总电离子含量变化指数（Rate of Total electron content change Index, ROTI）之间的相关性。利用2015年电离层活跃年,中国香港的观测数据的昼夜变化显示,超过阈值的事件主要发生在夜间,尤其是20时至0时。电离层赤道异常呈现季节性变化,主要发生在春季,其次是秋季。电离层异常的位置呈随机分布。这项研究可以作为低纬度BDSBAS的有效补充,保护用户免受PB的威胁。

关键词：小尺度北斗星基增强系统电离层异常最大最小特征值检测等离子体泡

来源： cnki会议评论

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应用科技 2022年第5期49卷 67-73页

作者：任昕哈尔滨工程大学信息与通信学院黑龙江哈尔滨150001

微弱信号盲检测方法中,最大最小特征值检测应用到样本协方差矩阵的信息较少,且其判决门限难以准确估计,导致信噪比较低时检测稳定性差、性能较低。针对以上问题,提出一种基于特征值-长短时记忆(eigenvalue-LSTM)神经网络的微弱信号盲检... 详细信息

微弱信号盲检测方法中,最大最小特征值检测应用到样本协方差矩阵的信息较少,且其判决门限难以准确估计,导致信噪比较低时检测稳定性差、性能较低。针对以上问题,提出一种基于特征值-长短时记忆(eigenvalue-LSTM)神经网络的微弱信号盲检测方法,在最大最小特征值检测算法的统计量中引入平均特征值,并对检测概率、虚警概率进行了推导分析,最后将改进的统计量作为长短期记忆(LSTM)神经网络输入进行训练得到分类器。仿真实验结果表明,该方法无需估计检测门限,且在相同采样点的条件下,检测性能在-12 dB时较直接采样-LSTM方法提高了9%。因此基于特征值-长短时记忆网络神经网络方法具有更优的检测性能。

关键词：微弱信号盲检测特征值神经网络存在性检测最大最小特征值检测长短时记忆多天线接收

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认知无线电中的本地频谱感知

认知无线电中的本地频谱感知

作者：陈娟西安电子科技大学

学位级别：硕士

无线通信技术的飞速发展使得无线业务对无线电频谱资源有着巨大的需求,而静态频谱分配政策导致了频谱资源的利用率低下。认知无线电就是针对频谱短缺问题而提出的一种解决方案,是缓解目前频谱资源紧张的有效手段。认知无线电包括频谱感... 详细信息

无线通信技术的飞速发展使得无线业务对无线电频谱资源有着巨大的需求,而静态频谱分配政策导致了频谱资源的利用率低下。认知无线电就是针对频谱短缺问题而提出的一种解决方案,是缓解目前频谱资源紧张的有效手段。认知无线电包括频谱感知、动态频谱接入、频谱管理和频谱共享等技术,它能够自动感知无线通信环境,通过对环境的判决和学习,自适应调整通信参数后接入授权信道,在不对授权用户造成干扰的前提下,利用空闲频谱资源进行通信。本文研究的是认知无线电中的频谱感知技术,频谱感知技术是保证认知无线电网络能否正常工作的关键技术。目前频谱感知的研究方法主要有单节点频谱感知和多节点协作频谱感知,单节点频谱感知是只有一个认知用户感知授权用户的存在,多节点合作感知是多个认知用户相互合作感知授权用户的存在。本文研究的重点是单节点频谱感知,即本地频谱感知。本文总结了现有的本地频谱感知算法。介绍了三种经典的针对发射机的频谱感知算法,能量检测、匹配滤波器检测和循环平稳特征检测算法,以及其他的一些常用算法,如协方差检测、延时相关检测和多步检测。现存的很多频谱感知方法都需要知道信号和噪声的先验知识,但是这在实际情况中是很难实现的,难以满足实际应用的要求。故本文中采用的是盲检测法,即无需任何先验信息,就可判断授权用户是否占用授权频段,具有重要的理论价值和实际意义。本文从认知无线电网络中认知用户的接收信号出发,针对现有频谱感知算法中存在的一些问题,根据接收信号的互补协方差矩阵是否为0,改进现有的频谱感知算法,使之更符合实际情况。新得到的检测器,在检测性能方面有着显著的提高。此外,对所提出的方法的检测性能进行了理论分析。当接收信号的互补协方差矩阵为0时,取出接收信号的实值部分和虚值部分组合在一起,构造成增广数据,由此对Hadamard检测法进行改进。Hadamard检测法是根据广义似然比检验准则推导出的一种检测器,具有不需要任何先验知识、对非均匀背景噪声也有很好的鲁棒性等优点。在本文中,详细的分析了Hadamard检测法的系统模型、检验统计量的建立以及判决门限的推导过程。改进的检测算法,即保留了全部信息又降低了计算复杂度,理论分析与仿真结果,验证了该方案相比于其他现存检测法,具有更好的检测性能。当接收信号的互补协方差矩阵不为0时,说明互补协方差矩阵中也包含接收信号的部分信息。在本文中,取接收信号的转置和共轭转置组合在一起,重新构造接收数据。增广数据的协方差矩阵中不仅包含原接收信号的协方差矩阵信息还包括其互补协方差矩阵中的信息,避免了信息的丢失。利用增广数据对最大最小特征值检测法进行改进,最大最小特征值检测是根据接收信号计算协方差矩阵,然后对协方差矩阵进行特征值分解,将最大特征值和最小特征值的比值作为检验统计量,进行统计判决。最大最小特征值法具有不需要先验知识、不依赖噪声功率、实现简单等优点。对改进的算法进行了理论分析和仿真验证,证明其优越性。

关键词：认知无线电频谱感知 Hadamard检测最大最小特征值检测