轨道目标ISAR中频回波模拟技术研究

该文目的是研究一种空间目标宽带ISAR雷达回波的模拟实现方法，为空间目标探测雷达的研制及空间目标特性的研究提供信号来源。该文首先深入研究了空间目标的运动特性，给出了弹道目标轨道方程的计算方法，由目标的轨迹可以确定任意时刻目标的姿态，从而得到目标的散射中心分布。然后分析了目标在大时宽带宽雷达照射下的回波信号特性，结合目标轨道计算提供的散射中心分布信息，模拟出目标的中频回波信号。最后，提出了一种轨道目标ISAR雷达回波模拟器的实现方案，给出了实验结果。在实际应用中证明，用该方法模拟空间目标宽带雷达回波完全可行。     

中段目标宽带雷达回波仿真及分析

优化雷达自动识别中段目标,对中段目标宽带雷达回波信号进行建模,为研究中段目标散射特性,实现雷达自动识别中段目标的重要基础,提出建立了微进动目标数学描述方程,采用一种移动散射点模型的散射中心位置计算方法,根据几何绕射理论计算了各散射中心的散射强度,得到了宽带雷达中段目标的回波模型,并针对两种典型目标运用该模型进行回波仿真,获得给定目标在特定战情下的回波仿真信号.仿真结果较好地反映出目标特征,为进一步进行中段目标的识别提供了理论分析依据.     

宽带雷达动态目标建模及仿真研究

对复杂动态目标进行回波建模是研究目标散射特性，实现雷达跟踪识别动态目标的重要基础。该文利用宽带雷达的高分辨特性，分析了宽带信号照射到运动点目标上的回波信号形式，根据高频区目标总的电磁散射是多散射中心的合成的原理，得出了宽带雷达动态复杂目标的回波模型，并针对冲击雷达信号运用该模型进行回波仿真，获得给定目标在平动及转动情况下的回波仿真信号。仿真结果较好地反映出目标特征，为进一步进行雷达目标的识别提供了理论分析依据。     

一种新型雷达高度表回波信号模拟器的设计与实现

为了客观评估和测试雷达高度表的动态性能,提出了一种新的脉冲雷达高度表回波信号模拟器的设计思想和实现方法;该模拟器的创新点在于集成了雷达高度表回波信号的两种模拟方法:基于实际飞行试验采集回波的回放和基于数学模型的仿真回波;推导了回波仿真的数学模型,并基于现代仿真与软件无线电技术完成了模拟器的系统结构与各子模块的设计和实现;理论分析及测试结果表明该模拟器能在实验室条件下有效模拟飞行航迹中不同地形地貌条件下的真实地面散射回波.     

GC5016的宽/窄带数字下变频系统设计

数字下变频是无线通信链路层的重要组成部分,宽带信号和窄带信号的下变频由于信号带宽不同而抽取因子不同,使得同时具有宽带和窄带信号的系统采用基于FPGA的系统很难实现。本文提出采用专用数字下变频率芯片GC5016同时实现宽带和窄带信号的变频;采用FPGA实现对宽/窄带数据的接收和存储,存储后数据使用高性能DSP芯片C6455实现对这些数据的处理。文中详细介绍了该系统的软硬件设计方法。     

一种改进的宽带双曲调频信号检测方法

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.利用宽带舣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.     

用于隐马尔可夫模型语音带宽扩展的激励分段扩展方法

语音带宽扩展通过人为恢复窄带语音的频谱带宽来提高语音听觉质量。针对源滤波器扩展模型的激励扩展问题,提出一种分段扩展方法。该方法在扩展带的低频段与高频段部分分别采用窄带激励源的高频部分与帧能量等效的白噪声作为激励信号,最后两者与原窄带激励组成宽带激励信号。基于隐马尔可夫模型（HMM）谱包络估计的宽带语音重构实验结果表明：该方法降低了重建语音的失真度,恢复重建的语音信号优于谱平移激励扩展方法。     

舰船尾流回波信号建模与仿真

关于舰船尾流信号准确性估计可以实现对跟踪目标的确认.针对舰船尾流回波信号是分布在尾流中大量气泡散射入射波而产生的体积混响,提出用舰船尾流回波信号声物理模型,实现了对舰船尾流回波信号的数学建模.根据气泡的声学特性和在尾流中的分布规律,分析了尾流回波信号的声学模型,并利用声学模型、FOM混响理论模型和尾流回波信号统计建模方法,建立了尾流回波信号的数学模型.通过Matlab仿真,结果的功率谱与概率密度的分布情况,以及仿真结果与实航尾流回波信号的比较,验证了尾流回波信号模型的有效性和准确性.为研究尾流回波信号处理和检测提供了科学依据.     

一种基于有向均匀圆阵的宽带波束形成方法

本文提出一种基于有向均匀圆阵解决宽带波束形成问题的新方法,其基本思想是针对某一特定频率设计窄带波束形成空域滤波器,并把得到的滤波器权值直接应用于宽带信号以降低设计和处理的复杂度.在已知信号方向信息的前提下,使用线性约束的最小二乘法设计窄带空域滤波器,而有向均匀圆阵对频率变化不敏感的特性可以保证使用同一组空域滤波器权值在宽带信号所包含的不同频率上形成一致的波束与陷波点.所提出的宽带波束形成方法可以显著降低阵列信号处理时的运算复杂度,便于进行实时信号处理.     

起伏目标下的非相参积累研究

非相参积累技术是雷达信号处理中提高回波信号信噪比的重要方法。非相参积累是对目标反射回的回波信号进行的积累,目标的状态影响着回波信号的形式,运动目标造成了回波信号的起伏变化,起伏目标下的非相参积累显得尤为重要。对起伏目标下的非相参积累与信噪比的关系进行了详细分析,通过数据对不同起伏目标下非相参积累的检测性能进行了仿真比较,并通过对比的结果得到了一些结论。     

基于宽带阵列信号处理的车辆上下行流量声频检测方法*

针对普通公路现有车辆检测器精度普遍下降的问题,提出了一种利用车辆行驶时的声音信号进行车辆上下行流量估计方法。实验结果表明,应用宽带阵列信号处理算法与窄带算法相比具有更高的有效性,是一种有效的交通流量检测方法。     

基于VA One的飞机舱内噪声预计方法研究

利用基于统计能量分析方法的VA One软件,建立了机身声学试验平台的舱内噪声预计模型。利用该模型,开展了声振激励下不同噪声处理方式的舱内噪声预计。通过仿真及实验结果的对比,验证了模型的有效性,并以此为基础提出了飞机结构子系统划分方法及飞机舱内噪声预计的建模方法,为进一步进行飞机舱内噪声预计提供借鉴。     

Three-Class Markovian Segmentation of High-Resolution Sonar Images

This paper presents an original method for analyzing, in an unsupervised way, images supplied by high resolution sonar. We aim at segmenting the sonar image into three kinds of regions: echo areas (due to the reflection of the acoustic wave on the object), shadow areas (corresponding to a lack of acoustic reverberation behind an object lying on the sea-bed), and sea-bottom reverberation areas. This unsupervised method estimates the parameters of noise distributions, modeled by a Weibull probability density function (PDF), and the label field parameters, modeled by a Markov random field (MRF). For the estimation step, we adopt a maximum likelihood technique for the noise model parameters and a least-squares method to estimate the MRF prior model. Then, in order to obtain an accurate segmentation map, we have designed a two-step process that finds the shadow and the echo regions separately, using the previously estimated parameters. First, we introduce a scale-causal and spatial model called SCM (scale causal multigrid), based on a multigrid energy minimization strategy, to find the shadow class. Second, we propose a MRF monoscale model using a priori information (at different level of knowledge) based on physical properties of each region, which allows us to distinguish echo areas from sea-bottom reverberation. This technique has been successfully applied to real sonar images and is compatible with automatic processing of massive amounts of data.     

Localization of emergency acoustic sources by micro aerial vehicles

For micro aerial vehicles (MAVs) involved in search and rescue missions, the ability to locate the source of a distress sound signal is significantly important and allows fast localization of victims and rescuers during nighttime, through foliage and in dust, fog, and smoke. Most emergency sound sources, such as safety whistles and personal alarms, generate a narrowband signal that is difficult to localize by human listeners or with the common localization methods suitable for broadband sounds. In this paper, we present three methods for MAV‐based emergency sound localization system. The first method involves designing a new emergency source for immediate localization by the MAV using a common localization method. The other two novel methods allow localizing the currently available emergency sources, or other narrowband sounds in general, that are difficult to localize due to the periodicity in the sequence of sound samples. The second method exploits the Doppler shift in the sound frequency, caused due to the motion of the MAV and the dynamics of the MAV to assist with the localization. The third method involves active control of the robot's attitude and fusing acoustic and attitude measurements for achieving accurate and robust estimates. We evaluate our methods in real‐world experiments with real flying robots.     

基于环形阵列的近场多声源波达方向跟踪

针对基于可控功率响应的多声源跟踪算法定位复杂度高,且弱声源易受强声源影响而造成无法跟踪的问题,提出了一种利用环形阵列的近场多声源波达方向跟踪方法,首先利用语音信号在时-频域的稀疏性和声源间的屏蔽效应定义了信号的相关性,并利用相关性检测主声源较强的帧,其次利用环形阵列结合SRP方法获取单帧主声源的方位角,然后集合多帧的数据从方位角的统计直方图中分析出当前声源的数目和所在方位。仿真实验结果表明,本文方法对声源数目估计的准确率为92%,且具有较高的方位角跟踪精度,其误差小于1.5?,因此可有效应用于近场环境中声源数目和方位的跟踪中。     

Narrowband signal detection techniques in shallow ocean by acoustic vector sensor array

This paper presents the formulation and performance analysis of four techniques for detection of a narrowband acoustic source in a shallow range-independent ocean using an acoustic vector sensor (AVS) array. The array signal vector is not known due to the unknown location of the source. Hence all detectors are based on a generalized likelihood ratio test (GLRT) which involves estimation of the array signal vector. One non-parametric and three parametric (model-based) signal estimators are presented. It is shown that there is a strong correlation between the detector performance and the mean-square signal estimation error. Theoretical expressions for probability of false alarm and probability of detection are derived for all the detectors, and the theoretical predictions are compared with simulation results. It is shown that the detection performance of an AVS array with a certain number of sensors is equal to or slightly better than that of a conventional acoustic pressure sensor array with thrice as many sensors.     

宽带信号DOA估计自回归迭代算法

基于最小均方误差(MMSE)准则提出一种宽带信号波达方向(DOA)估计算法。将宽带信号通过窄带滤波器组转化为窄带信号,采用自回归迭代方法恢复窄带信号的稀疏表示,根据稀疏表示得到信号源个数和DOA估计。该算法不仅有超分辨率能力,而且不必预先知道信号源个数。此外,本算法能对相干信号源进行DOA估计而不需要解相关预处理。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于广义加权的AMDF时延估计方法研究

时延估计是声源定位常用的方法。多途效应严重影响声源信号时延估计性能,传统方法难以克服。提出一种基于广义加权的平均幅度差函数（Average Magnitude Difference Function,AMDF）时延估计方法,利用改进的AMDF方法提高对多途效应的抑制,通过广义加权方法降低算法的噪声敏感性。仿真及实验表明,对于窄带信号,该方法能够获得比传统广义互相关方法更高的时延估计性能,估计结果的误差减小,稳定性能提高。     

复杂电磁环境中的常规通信信号的实时分选

为了能够从复杂电磁环境中提取常规通信信号的有效参数,研究了一种基于单天线接收的常规通信信号的实时分选方法。该方法由窄带信号检测、参数估计、信号跟踪三部分组成。提出了一种适用于高斯色噪声背景的窄带信号检测与参数估计的方法,给出了一种能够实时跟踪常规通信信号的算法。仿真结果表明,当信噪比高于0 dB时,窄带信号检测方法的正确率为92%以上,分选算法能够从复杂电磁环境中提取常规通信信号的有效参数,具有一定的工程实用价值。     

超声波液体密度测量的一种声反射系数测定方法

用超声波测液体密度时,测量声反射系数是重点.提出一种将半波层反射模型简化后,利用相对稳态幅度测量声压反射系数的方法.将一个较薄固体作为半波层置于被测液体中,两侧对称地放置超声波换能器,换能器一个工作在脉冲回波模式,另一个工作在接收模式.调整信号频率使半波层和被测液体交界面的多重反射波达到最大程度干涉,此时被测液体与半波层之间的声反射系数只与两个换能器在稳态下的回波信号幅度比值有关.因此测得换能器的稳态回波信号幅度比,即可得到声反射系数.此方法简化了原来的半波层反射模型,采取对称布局,利用相对稳态幅度法,简化了理论推导过程,降低了测量上的精度要求.最后文章通过实验验证了方法的正确性.