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信号处理 2011年第02期杂志 文档列表

信号处理杂志论文与技术报告

基于SFCW雷达时间-距离像的摆动目标微动特征提取161-167

摘要：建立频率步进连续波雷达摆动点目标回波模型,推导得出摆动目标高分辨距离像,研究距离像周期性变化规律,提出基于时间-距离像的摆动目标微动特征提取思路。针对幅度峰值搜索法对微摆动周期估计误差较大的问题,提出结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法等两种改进算法。仿真实验表明,在信噪比高于-10 dB时,结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法能够有效估计摆动目标距离、摆动幅度及摆动周期等参数,此时摆动幅度估计值是对其真实值在雷达视线方向上的投影值的估计。改进算法对目标距离和摆动幅度的估计精度与幅度峰值搜索法相同,对摆动周期的估计精度远远高于幅度峰值搜索法,可分别达到和优于采样周期的数量级。本文提出的改进算法可扩展应用于圆周旋转等周期性运动目标的微动特征提取。

基于Tent映射混沌粒子群的快速指纹特征匹配168-173

摘要：为了进一步提高指纹匹配算法的计算效率,本文提出了一种基于改进的Tent映射混沌粒子群优化的快速指纹特征匹配算法。首先,将粒子群优化引入基于指纹细节特征的点模式匹配中,并利用混沌的类随机性和高遍历性克服基本粒子群算法的不足。考虑到Tent映射比Logistic映射具有更好的遍历性,且基于Tent映射的混沌优化可进一步提高寻优效率,故利用改进的Tent映射混沌粒子群算法优化指纹细节特征匹配的几何变换参数估计,提高搜索过程的收敛精度和运算速度;然后,采用分层匹配的方法,设计了相应的细节特征匹配适应度函数,在粗匹配后利用具有平移旋转不变性的细节特征点的局部结构信息确定特征点对的匹配关系,以抵抗指纹图像旋转、平移和局部非线性形变等因素的影响;最后,给出了针对FVC2006指纹数据库进行的大量指纹细节特征匹配实验的结果及其客观定量评价。结果表明：与最近文献中提出的基于遗传算法的指纹特征匹配算法相比,本文提出的方法匹配精度更高,且运算速度提高了约一倍。

放大转发协同OFDM系统中的时域信道估计算法174-182

摘要：考虑到在复杂街区环境中由于距离太远或者障碍物阻挡等原因,造成源节点和目的节点之间没有直接链路,而是利用多个中继进行协同传输的情景,该文针对放大转发协同OFDM系统,提出了一种时域信道估计算法。不同于传统的频域信道估计,该文利用一种特殊的梳状导频以及在中继节点上对导频做简单变换,通过时域的相关处理估计源节点经每一个中继节点到目的节点之间的等效信道冲激响应。在此基础上,为减小来自中继节点和目的节点的等效噪声对信道估计性能的影响,提出了时域LMMSE（Linear Minimum Mean Square Error）估计以及其简化形式,并推导了相应的Cramer-Rao界（CRB）。仿真结果表明,该文算法具有较好的均方误差性能;与直接时域信道估计相比,该文提出的简化时域LMMSE估计更接近于CRB。

基于信噪比软信息的协同频谱感知算法183-188

摘要：针对协同频谱感知方法中假定各基站信噪比近似相同,使信噪比差异较大时检测概率性能无法得以明显提升的问题,本文提出一种在OFDM系统下,结合信噪比信息进行融合判决的协同频谱感知算法。该方法首先利用OFDM系统的循环前缀提出一种适合认知无线电系统的盲信噪比估计方法;然后,利用检测概率在信噪比-5dB～-13dB的区间内近似线性变化的特性,依据估计所得信噪比值对检测概率曲线进行软信息量化,作为各基站判决信息的置信度,从而使权重分配更加合理化,同时,相比于判决融合方法,并不明显提高传输带宽。仿真结果表明,相比与传统方法,此方法能有效利用信噪比信息,在不同信噪比环境下均有较优性能,尤其在各基站信噪比差异较大时,其性能已接近数据判决精度。

基于机会式网络编码的多用户信息交换189-195

摘要：在两对用户通过一个公共中继节点的协作进行数据交换的无线通信环境下,该文研究了基于机会式网络编码的中继策略,即中继节点可以转发编码的分组,也可以转发未编码的分组的中继策略,说明了该中继策略与传统的复制重传中继策略相比能极大的减少系统功率消耗。传统的中继策略几乎必然导致分组的递交时延,而在机会式网络编码的中继策略下,中继节点为提高能量使用效率也可能导致某些分组递交时延增加。通过建立一个马氏链,该文刻画了在机会式网络编码的中继策略下每个分组的平均时延和平均功率消耗。仿真结果说明平均时延和平均功率消耗之间存在着某种折衷关系。对于缓冲区大小为1的情形,该文给出了这种折衷关系。

基于循环平稳的LOFDM系统双散射信道最大多普勒扩展盲估计196-201

摘要：Strohmer T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种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与信道保持匹配,以尽可能地降低符号间干扰和载波间干扰的影响。最大多普勒扩展作为信道时变性的直接反映,是LOFDM系统自适应策略的重要参数之一。本文针对LOFDM系统的信号特性,提出了一种双散射信道条件下基于循环平稳的LOFDM系统最大多普勒扩展盲估计算法,克服了现有估计算法存在频谱效率浪费的不足。理论分析与计算机仿真表明：算法可在信道多径信息未知的情况下实现较大取值范围的多普勒扩展的有效估计,具有良好的归一化均方误差性能,且抗噪声能力较强、收敛速度较快。

匹配滤波和去斜率脉压方法性能分析与比较202-206

摘要：匹配滤波与去斜率脉压是宽带成像雷达常用的两种处理方法,理论上具有同样的距离分辨率,但在实际应用中由于调频非线性、幅相失真和混频器噪声等非理想因素的影响,两者性能存在差异。本文首先介绍了两种方法的原理,提出了对非理想因素导致的系统失真进行周期性分量和非周期性分量的分解方法,仿真结果表明匹配滤波方法在旁瓣抑制、距离分辨率和信噪比等性能上都优于去斜率脉压方法,通过数字滤波对幅相失真进行补偿后,可进一步提高匹配滤波脉压方法的性能,最后通过实测数据验证了分析方法及结论的正确性。本文结论可用于指导宽带成像雷达系统设计。

基于自相关观测的语音信号压缩感知207-214

摘要：本文基于压缩感知技术,根据语音信号的特点,提出了一种基于自相关特性的截断循环自相关矩阵作为观测矩阵,并在此基础上,从实用的角度出发,提出了基于模板匹配的近似截断循环自相关矩阵作为观测矩阵,并证明其满足RIP特性。由语音信号与截断循环自相关矩阵、近似截断循环自相关矩阵和高斯随机矩阵分别构造相应的观测,采用基追踪（BP）算法来重构原始语音信号。实验表明,由2个模板元素线性组合而成的近似截断循环自相关矩阵重构原始语音信号的性能与截断循环自相关矩阵的重构性能相当,且优于经典高斯随机矩阵,而且在相同的重构性能下,其压缩比远大于高斯随机观测矩阵,对语音信号的压缩性能有了明显地提高。

信号处理杂志算法研究

视距相关信道下考虑非理想CSI的多用户MIMO收发联合设计215-220

摘要：在FDD模式多用户MIMO（Multi-input Multi-output）系统下行链路中,由于信道估计、反馈信道等存在误差,使得发送端获取理想信道状态信息（CSI,channel state information）十分困难。针对获得非理想CSI的多用户MIMO系统,考虑在基站和各用户的天线分别具有相关性并引入视距分量的信道条件下,提出了一种新的基于块对角化的MMSE准则收发联合设计算法。该算法首先通过块对角化消除用户间的共信道干扰,然后针对存在信道估计误差的用户信道依据MMSE准则分别迭代求解每个用户预编码和解码矩阵。论文设计出一种基于训练序列的信道估计误差算法,并获得等效信道模型,使得收发端获得的信道状态信息更有实际意义。本文假设反馈信道理想,发射端可以完整得到信道估计矩阵。在MMSE准则下,推导获得了Lagrange乘子的解析解,避免了求解非线性方程的复杂过程,显著降低了计算复杂度。和已有算法相比,该算法不仅可以获得良好的误码性能还可以对各用户进行独立优化,处理更加灵活。仿真分析了视距分量、信道相关性以及信道估计误差对算法性能的影响。仿真结果表明,该算法误码性能良好,算法收敛快,并且对信道估计误差带来的影响有较好的抑制作用。

基于Otsu和改进CV模型的SAR图像水域分割算法221-225

摘要：图像分割是SAR图像处理中基本而关键的技术之一,也是影响SAR图像自动解译性能的一个重要步骤。由于受相干斑噪声影响严重,SAR图像分割一直是一个公认的难题。针对Otsu算法对SAR图像分割精度不高以及CV模型对初始条件敏感和演化效率低等问题,本文提出了一种融合分割算法。采用快速一维Otsu算法对图像进行粗分割,分别将得到的水体区域和水体轮廓作为CV模型的分割区域和初始条件,降低了CV模型的场景复杂度,提高了分割速度,减弱了CV模型对初始条件的敏感性。利用图像边缘强度信息代替CV模型中的Dirac项,改进了CV模型的偏微分方程,使分割算法更好地适应SAR图像的同时提高了CV模型的收敛速度。实验结果表明,融合分割算法具有分割边界定位准确、运行高效、无需设置初始条件等优点。

基于航迹隶属度的分布式系统数据融合算法226-229

摘要：航迹关联与航迹融合是分布式目标跟踪系统数据融合的关键。本文研究了基于航迹隶属度的数据融合算法。综合各传感器航迹估计形成的目标运动状态特征向量与传感器分辨率,根据模糊聚类算法建立各观测时刻航迹隶属度矩阵与系统航迹关联决策矩阵,解决融合中心航迹关联问题。根据加权融合算法思想,结合各观测时刻航迹隶属度矩阵,实时、动态分配航迹号集合中各局部航迹权值,解决目标航迹融合问题。蒙特卡罗仿真表明,算法航迹关联效果明显优于加权航迹关联算法,并得到与简单航迹融合算法一致的目标融合航迹。

一种新的基于角度和时差的稳健定位跟踪算法230-235

摘要：针对无源定位必须实现快速和稳定无偏定位跟踪的要求,提出了一种新的双站基于角度和时差的稳健定位跟踪算法。该算法将扩维伪线性测量方程的观测误差矩阵协方差阵引入约束条件,通过对未知状态变量含二次约束的伪线性方程进行约束最小二乘（CLS）极小化处理,最终只需要对一对矩阵束进行广义特征分解即可获得目标状态的渐进无偏估计值。仿真结果表明,与扩展卡尔曼滤波（EKF）算法及最小二乘（LS）算法相比,本文所提算法定位跟踪性能更稳定,精度更高,估计误差可以接近克拉美罗限（CRLB）。在测量误差较大或者两个观测站测量误差不一致时优势更明显,实用性强。

基于α稳定分布的二阶Volterra变抽头长度自适应滤波算法236-240

摘要：传统自适应Volterra滤波器抽头长度固定。当一个被识别系统或被均衡信道的特征未知或时变时,自适应滤波器的抽头长度太长,不仅增加了计算量同时也增加了误差;抽头长度太短则无法满足系统的性能要求。针对这个问题本文提出了一种二阶Volterra变抽头长度自适应滤波算法。先对Volterra滤波器输入信号进行格型滤波处理,实现了二次项信号解耦,减少了二次项的权系数,使线性部分和非线性部分权值具有相同的抽头长度,简化了传统Volterra滤波器的结构;基于最小平均p范数准则,运用分数抽头长度的概念,对滤波器抽头长度进行实时自适应调整,用LMP算法自适应调整权系数。计算机仿真结果表明,在不同信噪比的高斯噪声和α稳定分布噪声背景下,应用本文算法的自适应信道均衡都具有良好的收敛性能,本文算法能自适应调整到最优抽头长度;验证了算法的有效性。

一种适用于助听器的低失调自适应指向性算法241-245

摘要：在噪声环境中助听器的性能会受到严重影响。但当噪声与期望信号处在不同方向时,在助听器中使用指向性传声器系统能够有效地抑制噪声,使助听器的使用者受益。本文基于自适应LMS（最小均方）算法提出了一种适用于助听器的低失调自适应指向性算法,用以动态调整传声器系统中滤波器的系数,使指向性模式的灵敏度最低点朝向噪声源方向,达到降噪的目的。相比于现有的LMS算法,本文引入了一种后验信噪比并将与其相关的信噪比补偿因子引入自适应步长的更新过程,有效改善了语音信号存在时的失调情况。最后,本文通过仿真验证了本文算法对失调的改善作用。

基于PN码的数据辅助前向位定时估计246-250

摘要：突发信号一般采用前向结构的位定时估计。针对非数据辅助的前向位定时估计算法在低信噪比和小成形系数场合性能严重恶化的情形,本文提出了一种适用于PN码的数据辅助前向位定时估计算法。该算法利用突发信号帧头捕获过程中的相关值,通过插值运算估计出精确的位定时信息,仅需每符号2个样点的采样,实现简单,估计性能优良。即使在低信噪比和小成形系数场合,估计方差仍然非常逼近修正克拉美罗界（MCRB）。最后针对两种应用场合给出了算法的实现结构。

信号处理杂志综述

压缩感知雷达成像技术综述251-260

摘要：压缩感知理论突破了传统Nyquist采样定理的限制,它基于信号的稀疏性、测量矩阵的随机性和非线性优化算法完成对信号的压缩采样和重构。这种全新的信号处理理论为克服传统雷达固有缺陷,解决传统高分辨雷达面临的高采样率、大数据量和实时处理困难等问题提供了可能。本文概述了压缩感知基本理论,详细讨论了基于压缩感知的雷达成像技术,对压缩感知在高分辨雷达成像领域中的研究现状进行了归纳和分析,应用对象包括SAR/ISAR、穿墙雷达、MIMO雷达、探地雷达等,充分体现了压缩感知在简化雷达硬件设计、弥补雷达数据缺陷、改善雷达成像质量等方面的巨大潜力,明确了研究中存在的问题,阐述了有待进一步研究的方向,并总结了压缩感知用于雷达成像的优势和缺陷。

信号处理杂志应用

制导雷达检测性能影响因素分析研究261-270

摘要：制导雷达准确检测目标是实现其对目标识别和跟踪的前提。影响制导雷达检测性能的因素很多,主要包括与雷达相关的因素（如频率稳定性、雷达平台稳定性、雷达平台运动特性等）、与目标相关的因素（如目标结构、目标运动特性、RCS大小、RCS起伏等）、与环境相关的因素（如杂波特性、传输特性等）。针对制导雷达检测性能评估这一目的,将影响因素分为内部、外部和中间三个层面,主要从目标特性、杂波特性和制导雷达平台运动特性三个方面分析研究了制导雷达目标检测性能的影响因素。首先从信号角度推导了制导雷达目标检测的流程,然后详细分析了影响制导雷达目标检测性能的各项因素,得出了在通常制导雷达系统参数条件下,径向加速度的影响可以忽略;RCS无起伏、散射中心分布越稠密、散射中心分布越均匀目标的检测性能更优;杂波反射越强、幅度起伏越大、相关性越强对检测性能影响越大的结论,并通过仿真实验验证了结论的正确性。

卫星通信中数字调相信号调制方式识别方法研究271-275

摘要：通信信号的调制样式识别在非协作通信中具有重要的研究意义。针对DVB-S2采用的高阶调制方式,提出了一种针对数字调相信号自动识别算法。首先介绍了不同调制样式的特点,并利用调制信号的八阶累积量和四阶累积量特征的关系,提取出一种新的特征参数,对QPSK、8PSK和{16APSK、32APSK}信号进行了区分。然后通过对高阶APSK信号进行统计分析,采用一种快速收敛且有效的遗传算法,得到信号均方幅度比,提取出APSK信号的统计特征参数,从而对{16APSK、32APSK}信号进行区分。这种算法对信号的相位偏差具有不变性,同时可抑制加性高斯噪声。计算机仿真表明,在给定的数据长度和中等信噪比条件下,可得到很高的识别率（〉96%）。