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信号处理 2019年第01期杂志 文档列表

信号处理杂志论文与技术报告

线性调频连续波雷达对低小慢目标检测及性能分析1-7

摘要：线性调频连续波(LFMCW)雷达是探测近程低小慢目标的常用传感器。本文针对LFMCW雷达,基于距离维和速度维的二维傅里叶变换(2D-FFT)技术,研究了密集地物杂波条件下其对低小慢目标的检测性能。首先对LFMCW雷达的差频信号进行了时域和频域分析,研究了影响目标检测性能的关键因素;其次研究了临近地物杂波对目标测速、测距的影响机理;最后进行了典型场景多次蒙特卡罗(Monte-Carlo)仿真,研究了雷达相关参数(调频率、带宽、是否MTI等)、目标相关参数(速度、RCS等)和杂波相关参数(强度、谱宽等)对于检测性能的影响机理。研究表明,对于强杂波背景下的低小慢目标检测,速度维的检测至关重要,雷达宜采用大带宽、长时间积累技术,才能有效区分杂波和目标,保证目标顺利检测。

变换域通信系统最优误码率多元幅度谱编码算法8-15

摘要：针对变换域通信系统传统幅度谱采用二元编码方式没有充分利用干扰频谱信息且结构设计固定单一的缺点,提出了一种新型的最优误码率多元幅度谱编码算法,该算法通过理论推导分析变换域通信系统误码率、幅度谱和干扰频谱信息的动态关系式,将幅度谱编码转化成约束条件多维最优化问题,利用拉格朗日函数构建增广目标函数,通过迭代求解出多元幅度谱最优解。仿真结果表明:该多元幅度谱编码算法充分考虑到干扰频谱信息且不影响基函数的相关特性,相比较传统二元幅度谱编码算法,系统抗干扰性能提升约3dB,有效降低系统误码率,并且当干信比为35dB时,有效缓解系统误码率的平底现象,提高了系统的抗干扰性能。

低信噪比下天基预警雷达空中目标相对运动参数估计方法16-25

摘要：天基预警雷达空中目标回波在杂波抑制后,仍然存在脉间包络距离徙动和多普勒扩散现象,导致相参积累后回波能量在距离单元和多普勒域散焦。为了提高相参积累的增益,必须估计出卫星平台和空中目标间的相对运动参数,从而对回波信号进行补偿。由于星载雷达功率孔径积有限,且雷达和目标的距离较远,回波信号的信噪比一般较低,给运动参数的估计精度造成了影响。针对这一问题,本文提出了一种低信噪比下运动参数的估计方法。首先建立了空中目标的回波模型,并计算了雷达视距范围内的回波信噪比范围;然后介绍并利用Keystone变换校正回波包络的距离徙动,得到目标所在距离单元内的方位时域信号;最后利用Gabor变换得到方位时域信号的时频分布,再通过标准Hough变换将时频分布由时频域变换到参数域,最终得到运动参数的估计值。仿真结果表明,本文方法在低信噪比下能有效地估计目标运动参数,并且估计精度对信噪比的变化不敏感,具有良好的鲁棒性。

信号处理杂志算法研究

NOMA系统中低复杂度的串行信号检测算法26-31

摘要：在大规模天线情况下,针对现有的迫零串行干扰消除(ZF-SIC)算法和最小均方误差串行干扰消除(MMSE-SIC)算法中存在的高复杂度问题,提出了低复杂度的ND-ZF-SIC和ND-MMSE-SIC算法。首先利用对角矩阵分解将大矩阵分解为对角矩阵与空心矩阵之和。其次,利用诺伊曼级数近似,将大矩阵的直接求逆运算转化为对角矩阵求逆运算的乘积之和。为了在降低复杂度的同时保证近似的精度,采用诺伊曼级数的前两项进行近似。由于对角矩阵的求逆运算只需求对角线上元素的倒数,因此大大降低了算法复杂度。ZF-SIC、ND-ZF-SIC、MMSE-SIC和ND-MMSE-SIC算法的仿真结果表明,ND-ZF-SIC和ND-MMSE-SIC算法的误码率分别与ZF-SIC和MMSE-SIC相近。

采用改进图形变换的3D点云压缩32-38

摘要：本文提出一种采用改进图形变换的3D点云压缩算法。所提算法首先通过改进图形变换将每个块中的所有子图连接为一个图,从源头减少直流系数个数。同时用每个块所有点的均值作为直流系数以降低直流量幅值,并对去平均的颜色值进行图形变换。考虑到量化后的交流系数的零系数占比比较大,本文采用了Run-Level的编码方法对非零的交流系数进行编码。对于直流系数,本文设计了一种预测编码方法对其进行有效编码。最后,编码完的交流系数和预测残差均采用霍夫曼编码器进行熵编码。实验结果表明所提算法相比多个现有3D点云压缩算法具有更高的压缩效率。

单载波MPSK/MQAM调制信号的参数盲估计改进算法研究39-48

摘要：当对单载波多进制数字相位调制(Multiple Phase Shift Keying,MPSK)和多进制正交幅度调制(Multiple Quadrature Amplitude Modulation,MQAM)等星座类调制信号进行盲解调时,首先须进行频偏和符号速率的盲估计,传统的多次方谱频偏估计算法与二次小波符号速率估计算法具有较好的估计性能,但由于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的栅栏效应以及噪声的影响,其估计精度和可靠性有限。针对这些问题,本文采用了新的频率估计方法从而减小栅栏效应的影响提高了频偏和符号速率的估计精度,并提出一种基于信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)和谱峰指数的置信度准则,增强了频偏估计的可靠性。以QPSK和16QAM为例,进行了仿真分析,仿真结果表明,改进算法复杂度略高于传统算法,但其性能优于传统算法性能,可以有效提高频偏以及符号速率的估计精度及其可靠性,16QAM和QPSK具有类似的性能趋势,但需要更高的信噪比才能达到和QPSK相同的性能。本文算法鲁棒性强,具有很好的应用价值。

多载波相位编码雷达间歇采样转发干扰分析49-56

摘要：目前,基于正交频分复用( Orthorgonal Frequency Division Multiplexing,OFDM )的多载波相位编码雷达的转发欺骗干扰主要通过调制转发和直接复制转发来实现。传统干扰形式简单,干扰信号滞后时延长、规律性强、可预测性高。本文将间歇采样转发干扰思想引入到多载波相位编码体制雷达中,对经过伪噪声( Pseudo-Noise,PN )序列调制、P4码及混沌二相码( chaotic binary-phase code,CBPC )的OFDM雷达信号进行干扰效果分析;并在不同的干扰转发方式下,得到了各干扰参数与干扰效果间的映射关系,实现了对多载波相位编码雷达的幅度、数量、空间分布可控的逼真假目标干扰。结果表明:间歇采样直接转发干扰对信号编码方式的变化不敏感,但能形成单一假目标干扰;间歇采样重复转发干扰可形成逼真假目标串,且在采样占空比较小时,能对雷达系统形成近似压制式的干扰效果。

陆空通话复诵语义自动化校验BiLSTM模型57-64

摘要：为保证航空运输安全,飞行员要对管制员发送的指令进行复诵,并且管制员要对复诵指令进行进一步的确认。而由于疲劳、紧张、疏忽等原因,管制员未能及时发现飞行员复诵错误的情况也时有发生,给民航运输安全带来巨大隐患。针对这个问题,本文提出一种陆空通话复诵语义自动化校验BiLSTM模型。首先,利用两个并行的长短时记忆网络(BiLSTM)对管制员发送的指令和飞行员复诵的指令分别进行语义特征提取;然后将两个BiLSTM网络各个时刻的输出进行交互得到一个指令和复诵指令间的语义匹配矩阵;最后经过一个动态k-Max池化层后输入到多层感知器中从而得到指令与复诵指令间最终的匹配分数来判别复诵语义是否一致。实验证明,该方法在解决陆空通话复诵语义自动校验任务中是有效的,平均测试精度达到了90.53%。

基于循环自相关的OFDM时间参数盲估计改进算法研究65-74

摘要：在非协作通信领域,传统的基于循环自相关的OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)时间参数盲估计算法常分析的是无导频OFDM信号,不适用于实际应用场景中含导频OFDM信号的参数盲估计。本文分析了不同导频图案的OFDM信号循环自相关谱特性,针对谱特征变化改进了OFDM信号参数估计算法。改进算法既适用于无导频OFDM信号,也适用于不同导频图案的OFDM信号。仿真结果表明,对于无导频OFDM信号,改进算法比传统算法的时间参数估计误差可降低一个数量级;同时改进算法有效避免了导频引入的二阶周期性谱峰对OFDM时间参数估计的影响,可精确估计含导频OFDM信号的时间参数,具有很好的鲁棒性和应用价值。

偏差补偿比例更新互相关熵算法75-85

摘要：为了解决输入信号含有噪声和非高斯输出噪声的稀疏系统辨识问题,本文提出一种偏差补偿比例更新互相关熵算法。基于互相关熵的自适应滤波算法可以消除非高斯观测噪声的影响,进一步应用无偏准则来解决含噪输入信号带来的估计偏差问题。另外,将比例更新机制引入算法,通过自适应调节步长参数以增强算法的跟踪性能。仿真结果表明所提算法对于输入信号受噪声干扰和非高斯输出噪声环境下的稀疏系统辨识问题具有强的鲁棒性和稳态性能。

二值传感器网络的分布式稀疏LMS算法86-92

摘要：在基于无线传感器网络的参数估计中,每个节点在数据采集、存储、处理和传输等方面的能力是有限的。二值传感器网络中的每个节点只能提供低精度1比特测量值,与能够提供模拟测量值(无限精度)的传感器相比,二值传感器有较低的使用成本。如何利用低成本二值传感器网络获得较好的参数估计性能近些年已引起广泛关注,基于该二值传感器网络,论文提出了一种分布式稀疏参数估计的自适应最小均方(LMS)算法。该算法采用稀疏惩罚最大似然优化,并结合期望最大化和LMS方法,获得稀疏信号的在线估计。仿真实验表明,尽管只采用1比特测量,提出的算法仍具有较好的收敛性,并且稳定状态的估计误差接近于非1比特测量的同类算法。

基于稀疏自动编码网络的水声通信信号调制识别103-114

摘要：研究了基于稀疏自动编码网络的水声通信信号识别方法。首先利用稀疏自动编码网络对接收信号的功率谱识别分类,得到除PSK外信号的调制类型,然后对识别结果为PSK的信号做四次方谱,最后利用稀疏自动编码网络完成对QPSK和8PSK的识别分类。仿真实验表明,稀疏自动编码网络能从接收信号的谱信息中自动提取有效谱特征。与传统基于功率谱特征提取的识别方法相比,本文算法减少了依赖领域知识的特征提取环节,识别性能优于传统算法。

信号处理杂志应用

采用模糊控制的网络视频质量评估方法115-124

摘要：随着宽带通信技术的快速发展,网络视频业务迅猛普及。尽管人们可以方便收看网络视频,但是由于网络视频在传输过程中,会受到各种因素干扰,降低用户感受。本文针对网络视频质量评估问题,提出一种采用模糊控制的评估方法。首先分析了影响视频质量的网络、应用、图像等主要指标;通过仿真实验提取了不同情况下的影响指标,构造了三层模糊控制的评估模型;为了进一步提高方法的准确性,对每个模糊层赋予了不同权值,同时给出了两种去模糊化方法。该方法综合考虑了不同影响因素,适用性广,且具有较好的实用性。实验结果表明,该算法能够有效地提高视频质量评估的主客观相似度。

TDL结构下改进的SRV宽带抗干扰算法125-131

摘要：针对导航信号宽带抗干扰问题,传统的处理宽带信号问题通常将宽带信号处理成若干个窄带信号,但是宽带抗干扰技术却不能简单的处理为多个窄带抗干扰技术。本文提出了一种基于抽头延迟线(TDL)结构的改进空间响应偏差(SRV)因子的线性约束最小方差(LCMV)算法,此算法在空时联合处理宽带阵列信号的基础上,通过增加SRV约束改善阵列响应的频率不变性,并结合线性约束最小方差的准则,通过Frost梯度算法求取权值,对干扰信号进行抑制。仿真结果表明本文算法能够在干扰方向产生较深的零陷,并保留有用信号,稳健性好,提高输出信号的信噪比,且收敛速度快,与传统的宽带抗干扰算法相比较具有明显的优越性。

双眼双频同时刺激下大脑α波同步研究132-140

摘要：首次研究双眼双频刺激下α波相位同步程度,以解决目前双眼同频刺激模式存在的频率选择局限问题。对采集的脑电信号数据用50Hz陷波,经带宽为fI-3Hz~fI+3Hz(fI为自发α波频率)的带通滤波器去噪得α波数据,对所有通道数据去趋势和眼电。用希尔伯特变换计算α波和刺激信号瞬时相位,用二者相位差的归一化香农熵衡量α波同步程度。结果表明:双眼双频刺激下,第一只眼的刺激频率为低、中或高频,第二只眼在fI±2.4Hz、2fI±2.4Hz、4fI±2.4Hz取值,则α波与后者刺激信号的同步程度均呈阿诺德舌头;三个频段的α波同步程度依次减少。此外,可通过调整其中一只眼睛的刺激频率,来改变另一只眼的α波同步程度。双眼双频刺激范式给研究大脑α波同步程度提供更多的频率选择,为更好研究知觉和认知功能关系及认知障碍诊断与治疗提供新思路。

信号处理杂志短文与研究通讯

平流层飞艇晃动对艇载雷达回波影响的分析141-149

摘要：平流层飞艇载雷达系统较之地基雷达针对临近空间目标更具探测优势,但也存雷达探测性能受飞艇运动影响的问题,须结合飞艇的运动特点分析艇载雷达的回波形式。对此,本文从艇载雷达天线阵元的速度差别入手,分别建立了艇载雷达天线阵元的运动计算模型和艇载雷达回波计算模型。根据建立的模型,分析了飞艇晃动对雷达信号的影响,计算了不同因素对天线阵元速度的影响,并分别在天线阵元速度差别最大和最小的情形下进行了回波仿真,结果显示:在飞艇运动状态下,艇载雷达探测效果随目标距离增加而下降,但在不同的探测方向上下降程度是不同的。

结合局部二值模式和卷积神经网络的人脸美丽预测150-158

摘要：卷积神经网络( Convolution Neural Network,CNN )用于人脸美丽预测,能学习到深层次的特征表达,但提取的是全局特征,忽略了人脸的局部信息,因此,泛化能力不强。为此,本文提出一种结合局部二值模式( Local binary pattern, LBP )和卷积神经网络的人脸美丽预测算法。首先,利用数据增强技术扩大数据库规模;其次,将LBP纹理图像和原始灰度图像进行通道融合;再采用1×1卷积操作进行通道特征图的线性组合,从而实现网络跨通道的信息整合,提升人脸美丽预测精度。基于大规模亚洲女性人脸美丽数据库( Large Scale Asian Female Beauty Database, LSAFBD )的实验结果表明,该算法在分类和回归预测中均取得了较好效果,优于其他模型的人脸美丽预测算法;表明在卷积神经网络中加入纹理图像能有效提升人脸美丽预测精度。

《信号处理》征稿简则-I0002

摘要：《信号处理》学报是由中国电子学会主办,信号处理专业委员会编辑出版的学术性刊物。1985年创刊,每月25日出版。