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信号处理 2011年第01期杂志 文档列表

信号处理杂志论文与技术报告

加权伪噪声子空间投影的修正MUSIC算法1-5

摘要：多重信号分类（multiple signal classification：MUSIC）方法通过计算搜索导向矢量与噪声或信号子空间的距离来估计波达方向,对采样协方差矩阵的依赖性较大。在小快拍或存在强弱临近信号条件下,采样协方差矩阵的估计值与真实值通常存在较大差异,导致估计的噪声或信号子空间发生畸变,严重恶化了MUSIC方法的波达角估计性能。针对该问题,本文提出采用加权伪噪声子空间投影的改进方法（称为wpnMUSIC）。该方法在修正数据相关矩阵的基础上估计与搜索导向矢量对应的伪噪声子空间并利用其在伪噪声子空间的投影值对MUSIC空间谱进行加权处理,在保持子空间处理方法高分辨能力的同时改善了对小快拍和强弱信号的稳健性。理论分析和仿真实验表明本文方法对强弱临近目标的分辨能力优于MUSIC方法。

基于双中频并行采样的数字I/Q信号获取6-13

摘要：针对大时宽带宽积信号模拟正交解调幅相误差大的问题,提出了一种基于双中频并行采样的数字I/Q信号获取新方法,该方法首先对回波的两路不同中频信号在特定时刻采样,而后进行符号变换来得到高精度数字I/Q信号。设计了具有固定的相位正交性误差自校正功能的双中频数字正交解调结构,该结构简单且易于工程实现,与模拟正交解调结构比较,镜频抑制比改善15dB左右。仿真实验验证了该方法的正确性。

基于DS理论的混合式时空域信息融合模型14-19

摘要：利用信息融合技术进行目标识别,已经成为模式识别领域的重要研究方向。而利用DS理论进行时空域信息融合是信息融合领域的一个研究热点。信息融合技术既包括了在空间域上对多个证据的融合,也包括了在时间域上对不同时刻的同一证据源提供的证据的融合。本文首先介绍递归集中式,递归分布无反馈式和递归分布有反馈式三种典型时空信息融合模型,通过对各模型进行的理论分析和算例仿真,得出一个与前人不同的观点;然后以空间目标融合识别为背景,提出一种有效的混合式时空信息融合模型。在保证识别率的前提下,该模型能节约系统资源,降低运算量。仿真实验验证了该模型的有效性。

区分性投影结合最小L1球覆盖的可拒识双层分类器20-26

摘要：经典分类模型总是假定测试样本属于训练类之一,然而在网络安全、身份识别、医学诊断等非合作模式识别中往往存在许多非训练类例外模式,这时由于分类器缺乏拒识能力,只能给出错误判决。为此,本文构造了一种基于区分性投影结合最小L1球覆盖的可拒识双层近邻分类器。该方法针对一类分类器忽略类别间区分性描述的不足,定义一种能够表征各训练类模式细节信息的差分矢量,形成新的差分特征。在差分特征空间进行L1范数最大化主成分分析（Ll-normmaximization principal component analysis,PCA-L1）构建新的区分性投影方法即差分矢量PCA-L1特征提取。然后,在投影空间对各类别分别建立最小L1球覆盖决策边界,这样对于输入的测试模式,便可做出拒识或者接受处理的判决。最后,针对接受的输入模式,再通过最近邻测试得到识别结果。在UCI数据库、MNIST手写体数据库和CMU AMP人脸表情数据库上的实验结果表明本文方法对训练类测试样本具有较高正确识别率的同时,同时能够对非训练类测试样本进行有效地拒识,在实际模式识别领域具有一定的应用价值。

多径信道下基于OFDM的DSTBC异步协同系统传输结构设计27-36

摘要：协同的基本思想是通过无线网络中多个节点的互相协作来获得协同分集,从而提高系统的可靠性。将分布式空时块码（DSTBC）应用到协同中继系统中,可有效提高系统效率并获得协同分集。但是各中继节点的异步传输会破坏DSTBC码字的结构,严重影响系统性能。现有文献应用OFDM技术,可以保证基于DSTBC的协同系统在中继节点异步传输时仍获得全空间分集。但是,现有传输结构是在节点间为平衰落信道的前提下设计的,且不能直接扩展到多径衰落的情况。另外,其对应的码字需要满足一定的约束条件,限制了DSTBC在该结构下的应用。本文提出了一种新的基于OFDM的DSTBC传输结构,在节点间为多径信道和存在定时误差时,可以获得全空间分集。而且,所有可应用于同步协同系统下的码字都可以应用于此传输结构中,不需要满足额外的条件。理论分析和仿真结果表明,本文的传输结构在节点间为多径信道时可获得与现有基于OFDM的DSTBC异步协同系统在平衰落信道下一致的性能。然后,针对两中继的系统,在此传输结构的基础上,在源节点进行子载波分组和线性预编码处理,可以在获得全空间分集的同时获得全多径分集。

双/多机测角频差定位算法研究37-42

摘要：对固定辐射源的快速高精度定位是机载无源定位系统的重要任务之一,而双/多机测角频差定位体制是实现该任务的一种新途径。针对该定位体制,提出了一种快速有效的定位解算方法,解决了单次观测条件下的定位问题。该方法首先基于各机测得的方位角、俯仰角,采用伪线性法粗略估计辐射源位置;然后以此为初始值,采用高斯-牛顿迭代法,综合利用频差、方位角及俯仰角信息,精确估计辐射源位置。在单次观测定位的基础上,引入了批处理加权最小二乘融合算法及序贯加权最小二乘融合算法,实现了多次观测定位结果的有效融合。最后,进行了计算机仿真,结果表明：本文给出的单次定位解算方法及多次定位融合算法具有良好的性能,当观测误差不太大且服从高斯分布时,它们对应的辐射源位置估计精度能够很好地逼近克拉美罗限。

信号处理杂志算法研究

基于循环平稳性的约束自适应多径时延估计43-48

摘要：在有多径信号、多通道非平稳干扰信号以及平稳背景噪声的情况下,不考虑多径信号传输的时延估计方法不能准确地估计时延,甚至估计性能会恶化。为此,本文提出了基于循环平稳性的约束自适应多径时延估计算法,并对算法的收敛性能进行了分析。该算法可以有效地抑制干扰和噪声的影响,在低信噪比的情况下直接地、准确地进行自适应多径时延估计,特别对噪声是空间相关的情形也适用,克服了传统算法不能直接估计非整数倍采样间隔的时延和多径时延的缺点。计算机仿真试验验证了新方法的有效性。

基于HMT模型层间映射的图像邻域去噪算法49-54

摘要：本文提出了一种以图像分割为基础的图像去噪算法。本文算法根据图像自身的性质,利用脉冲耦合神经网络模型自适应地将小波分解后的低频图像分割成不同的区域,并且利用简化的HMT层间模型在离散和平稳小波分别处理的情况下,将得到的连通区域邻域映射到各个不同的高频子带上。进一步结合固定的窗口,作为邻域去噪算法中的邻域。实验结果表明,该方法在降低了图像噪声的同时又尽可能地保留了图像的边缘信息,是一种有效的去噪方法。

基于“三步”解耦思想的分布式目标最优极化求解法55-59

摘要：针对现有分布式目标天线接收功率优化求解运算量偏大、不易编程实现等不足,本文提出了一种基于＂三步＂解耦思想的分布式目标最优极化求解新方法。考虑到分布式目标的散射回波多为部分极化,文中首先讨论了部分极化波的天线最优接收,得到了部分极化波的天线接收失匹配条件及天线接收功率上下限,并给出了该上下限对应的发射天线最优极化数值求解。以此为基础,借鉴确定性目标＂三步＂解耦求解思路,给出了收发天线无约束情形的分布式目标最优极化求解具体步骤。算法关键是通过优化部分极化波天线失匹配接收条件下的天线接收功率得到发射天线最优极化,而不是通过优化目标散射回波功率得到。与现有算法相比,由于＂三步＂解耦思想简化了分布式目标天线接收功率优化求解,因而它较现有算法更具有实用性。旧金山地区的AIRSAR实测极化数据的实验结果验证了新方法的有效性。

均匀圆形阵列的局域互谱尺度STAP算法60-66

摘要：机载雷达采用均匀圆形阵列天线具有搜索跟踪方式灵活,能实现方位360°扫描等优点,并且当波束在阵列平面内旋转时,波束形状不会有明显改变。本文建立了均匀圆形阵列机载雷达的杂波模型,从杂波谱的空时分布和杂波特征谱的分布两个方面研究了其杂波特性,提出一种固定结构降维结合自适应降秩的STAP算法：局域互谱尺度法,该方法先用固定结构降维处理器将杂波由全空时降至一个维数较低的空间,以减小计算量,降低训练样本数目,然后采用互谱尺度法选取降维杂波协方差矩阵N个最大互谱值对应的特征矢量构成二次降维矩阵,从而保证了在局域范围内,处理器性能最优。仿真结果表明,该算法的性能优于局域处理算法,但运算量和训练样本数与局域处理法相当,且鲁棒性较强。

基于压缩感知观测序列倒谱距离的语音端点检测算法67-72

摘要：本文基于语音信号在离散余弦基上的近似稀疏性,采用稀疏随机观测矩阵和线性规划重构算法对语音信号进行压缩感知与重构。研究了语音信号的压缩感知观测序列特性,根据语音帧和非语音帧压缩感知观测序列频谱幅度分布分散且差异较大的特性,提出基于压缩感知观测序列倒谱距离的语音端点检测算法,并对4dB-20dB下的带噪语音进行端点检测仿真实验。仿真结果显示,基于压缩感知观测序列倒谱距离的语音端点检测算法与奈奎斯特采样下语音的倒谱距离端点检测算法一样具有良好的抗噪性能,但由于采用压缩采样,减少了端点检测算法的运算数据量。

机载超宽带SAR运动补偿方法73-80

摘要：基于机载合成孔径雷达（SAR）正弦运动误差模型,本文了研究了机载超宽带SAR运动补偿方法。首先,本文从理论上解释了传统＂两步运动补偿法＂原理,并分析了＂两步运动补偿法＂的优势与不足。其次,基于分析结果,文中提出一种＂两步运动补偿法＂的改进处理流程,称为＂单步运动补偿法＂。在＂单步运动补偿法＂中,用于补偿距离空变相位误差的＂二阶补偿＂由在距离弯曲校正（RCMC）后的回波域内进行改为在RCMC前的回波域内进行。与原始＂两步运动补偿法＂相比,＂单步运动补偿法＂具有更好的高频运动误差补偿性能。文中详细推导了所提运动补偿方法,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。

基于时频子空间投影的LOFDM系统时域相关信道估计算法81-87

摘要：StrohmerT与Beaver S于2003年提出了适用于时频散射信道的网格正交频分复用（LOFDM,Lattice OrthogonalFrequency Division Multiplexing）系统,与传统OFDM系统相比该系统具有更高的频带利用率和更好的误码性能。LOFDM系统发送端需要自适应地调整信号的原形脉冲和其时频分布的参数,使之与信道保持匹配;而接收端则需要准确的信道估计以实现相干解调。本文针对LOFDM系统由于其信号的时频交错特性接收端无法直接利用接收信号进行时域信道估计的问题,采用一种低复杂度的等效时频子空间投影方法有效分离奇偶子载波,并在此基础上提出了一种LOFDM系统频率选择性块衰落信道条件下的时域信道估计算法。同时还对系统存在的干扰进行了分析,推导得到LOFDM系统时域信道估计算法的Cramer-Rao理论下界。仿真表明：提出的LOFDM信道估计算法不仅具有较好的均方误差性能,而且近似达到理想信道估计的误符号率性能。

一种基于SIFT的仿射不变特征提取新方法88-93

摘要：图像局部特征提取是图像理解及机器视觉领域一个非常关键的问题,其中SIFT特征因具有良好的显著性和鲁棒性而得到广泛应用。但是,SIFT采用DOG检测子,定位的特征区域为各向同尺度变化的圆形区域,故其只具有尺度不变性,并不具备仿射不变性。此外,SIFT采用128维特征向量表示,当在图像特征点较多情况下进行匹配实验时,存在存储空间大、匹配耗时多等缺点。针对这两个问题,本文提出一种新的仿射不变特征提取方法,即HA-DR-SIFT（Hessian Affine-DimensionalityReduction-SIFT）。首先,用Hessian-Affine检测子代替DOG检测子,使提取的椭圆图像区域满足仿射不变性需求;其次,用PCA或NLPCA方法对128维特征向量进行降维处理,提高后续运算效率。实验表明,新方法不仅具有良好的仿射不变性,而且在匹配时间和存储空间上优于SIFT算子。

信号处理杂志应用

基于DS理论的高分辨率SAR图像复杂背景直线边缘提取方法94-101

摘要：针对高分辨率SAR图像复杂背景下的线状目标边缘,提出了一种基于DS证据理论的融合提取方法。首先,分析并建立了线状目标的边缘模型;其次,改进了现有的ROEWA算法,在计算边缘强度的同时,利用方向模板和二次曲线进行方向估计,得到了边缘方向;然后,基于边缘模型设计了DS证据理论识别框架,利用道路边缘点方向,设计了一种一一映射的Hough变换方法,基于线状目标直线边缘的高边缘强度值、直线边缘共线性、直线边缘侧面均匀区域统计特性（灰度均值和方差）,构建了三组相互独立的基本概率分配函数（BPAF）,并采用DS证据理论的Dempster方法,实现了复杂背景下线状目标边缘提取的融合判决。最后,利用机载SAR图像进行城区道路目标的边缘提取试验,验证了本文方法的性能。

基于DCA的数据融合方法研究102-108

摘要：树突状细胞算法（Dendritic Cell Algorithm,DCA）是一种受固有免疫系统细胞启发所提出的人工免疫系统算法,通常用于入侵检测和异常检测。DCA在计算机网络、无线传感器网络、实时嵌入式系统和机器人等方面展开应用,取得较高的检测率,具有良好应用前景。本文提出了基于DCA的数据融合（DCA based Data Fusion,DCADF）模型,描述了模型的系统结构,给出了利用模型解决实际问题的一般过程,并将DCADF模型与数据融合系统一般模型进行比较,从系统结构和功能以及系统特性等方面比较了两种模型的共性和差别,分析了DCADF模型的特征,指出了DCADF模型的独特特性以及可能的使用场景。通过内网SYN Flood攻击主机检测实验对模型进行仿真验证,仿真结果表明DCADF模型具有可行性,为数据融合研究提供了一种新的方法和思路。

一种基于黎曼序列降低PAPR的新方法109-112

摘要：正交频分复用（OFDM）可以有效地对抗多径衰落,能够以较高的频谱利用率来实现高速数据传输,已成为通信领域的研究热点。但是OFDM技术中存在的高峰均功率比（PAPR）,为其实用化设置了障碍。本文在总结了目前国内外降低PAPR多种技术的基础上,给出了PAPR的定义和分布,分析了选择映射算法的基本原理,并提出了一种基于黎曼序列降低峰均功率比的新方法,其核心思想是选择归一化黎曼矩阵的行向量作为相位序列。最后进行了蒙特卡罗仿真,仿真结果表明,该方法能够明显改善OFDM信号的PAPR特性,降低了计算的复杂度,提高了频带利用率。

TD-SCDMA标准扩频扰码方案的性能研究113-121

摘要：通过对CDMA2000和TD-SCDMA（TD）两个系统的比较研究,指出两个系统的扩频扰码在本质上是等效的,并给出了TD扩频扰码等效原理图。基于此等效模型,文章认为TD系统QPSK调制器发出的每路信号以3电平方式传输,在每路数据中有1/2的码片值为0,这导致有1/2的发信功率不能被充分利用,功率利用率下降;同时TD不具备CDMA2000或WCDMA正交分集发送所提供的1＋1备份作用,系统的稳定性较低。为此,给出了一种改进的TD扩频扰码方案（MSS-TD）,该方案综合了CDMA2000和TD系统扩频扰码的优点,提高了信噪比、误码率等性能。理论推导和分析结果表明,不论是在多径衰落和非多径衰落信道中,采用该方案可在一定的条件下能提升系统的信噪比,降低误码率等性能,特别是当考虑到相邻小区的干扰时,效果更加明显。