合成孔径声纳中拖体偏航角的估计方法分析

单发射阵多接收阵合成孔径声纳成像中,拖体的偏航角是主要的运动误差之一,为得到高质量的成像结果必须对其准确估计并补偿。主要分析了偏航角的两种估计方法,即偏置相位中心算法和基于相邻两帧图像互相关算法。通过仿真和湖试试验结果表明,在强点目标场景下偏置相位中心算法估计偏航角的精度较低,且随拖体的速度的增加估计精度大幅度下降,当拖体速度过快导致无重叠相位中心时该算法失效,而基于相邻两帧图像互相关算法估计的偏航角相对于偏置相位中心算法不仅精度高,且具有很好的鲁棒性。     

合成孔径声呐分裂阵相位相干测高方法

利用合成孔径声呐可以获得高分辨力地貌或目标成像，在合成孔径基础上进一步采用分裂阵相位相干测高方法可以获得地貌或目标的三维成像。分析论证合成孔径中分裂阵相位相干测高的原理，在影响测高误差的诸多参数中着重针对相位差测量的因素进行了分析，并进行了仿真研究。仿真研究结果表明：利用小尺度合成孔径声呐进行三维成像的测高精度可达到目标水平距离的1％。     

合成孔径声呐时延估计误差校正改进算法

由相位解缠错误造成的时延估计误差会严重降低合成孔径声呐时延估计的精度。现有的时延估计误差校正算法采用二次函数作为时延的拟合模型,该模型在距离向近端和远端处不符合时延空变规律,拟合误差较大且无法估计载体的横荡和升沉运动。针对该问题,文章提出一种改进的时延估计误差校正算法,利用时延的距离空变函数代替二次函数作为拟合模型。数值仿真和实验结果表明,相较于参考算法,改进算法校正时延估计误差的效果更好、速度更快,同时还能准确地估计载体的横荡和升沉运动。运动补偿结果显示了改进算法能较好地提升成像质量。     

一种基于亮点的合成孔径声呐图像域自聚焦算法

提出一种能够应用于合成孔径声呐的基于亮点的分块相位梯度自聚焦算法（Mosaic Phase gradient Autofocus,MPGA）。通过对亮点区域分块处理使每个SAS图像子块的模糊函数保持不变,利用PGA算法计算模糊函数的相位,将相位补偿到原图像,使模糊SAS图像得到聚焦。     

一种运动误差精确补偿的矩阵求和合成孔径成像算法

根据回波数据对波束范围内各目标合成孔径成像的贡献,将其变换为一个图像矩阵,不同回波数据的图像矩阵相干叠加,完成合成孔径处理。首次采用矩阵运算,相比于传统逐点延时求和向量运算,成像效率提高了一倍。提出了一种移位成像运动误差补偿算法,克服了传统补偿算法存在的相位误差方位空变性的影响,实现运动误差的精确补偿。仿真和试验数据处理结果都表明该算法具有成像效率高和运动误差补偿精确的优点。     

合成孔径雷达高度计高度估计算法研究

本文对合成孔径雷达高度计高度估计算法进行研究.根据回波模型,推导出非聚焦合成孔径处理方式的回波相位补偿函数,消除了耦合相位对距离压缩的影响;通过多普勒条带中心校正方法,消除了俯仰角对高度估计算法的影响;利用多视处理方法减小了海浪对测高精度的影响,给出了合成孔径雷达高度计高度估计流程,根据算法流程对挂飞试验获得的湖面回波数据进行了分析与处理,并与差分GPS高度数据进行了对比.高度估计结果表明:经过相位补偿与多视处理方法后的回波谱线光滑且能量集中.估计精度满足高度计的要求,试验结果达到了预期目标.     

一种高精度水下成像声呐性能实验研究

多波束测深声呐作为一种用于水下成像的声呐,已经成为国内外海洋科学研究、海底资源开发、海洋工程建设等海洋活动中最主要的海洋调查勘测仪器之一,所介绍的多波束合成孔径声呐是结合了合成孔径声呐技术和多波束测深技术的一种新型成像声呐,可以更好地满足水下地形地貌的探测需求。基于多波束合成孔径声呐理论,构建该声呐模型系统进行相关实验验证。实验中将直径13 cm的空心双球分置于基阵单侧入水,发射信号是中心频率为180 k Hz,脉宽为1 ms,带宽为8 k Hz的线性调频信号,在航迹向的不同采样位置以无指向性的声源对其进行照射,经过合成孔经处理得到高精度的多波束合成孔径声呐图像,通过与多波束测深声呐及侧扫合成孔径声呐的成像结果进行对比,验证了多波束SAS成像理论的有效性和正确性,并在此基础上分析多波束合成孔径声呐的优缺点,为进一步研究提供参考依据。     

采用匹配滤波和二次插值的方法改善DPCA的精度

1引言 相位中心偏置天线(DPCA)是雷达和声呐领域运动补偿研究的热点技术,主要用来修正平台速度的距离向分量,其基本思想是依靠重叠相位中心所对应回波的相位偏差而估计出相邻脉冲之间平台的运动信息[1,2].然而,在实际应用中,DPCA运动补偿方法存在几个主要问题,(1)它以阵列在一个脉冲重复间隔内的距离向运动较小为基础,但实际上存在着许多变化的因素,从而使得估计误差加大.(2)在进行互相关运算时,总是以前一个发射脉冲对应的回波接收位置为基准,而前一个位置也存在着估计误差,这种误差不可避免地会一直传递下去.     

孔径扩展的一种改进算法

针对扩展拖曳阵尺寸算法进行阵列扩展中存在的重叠阵元位置约束问题,提出了一种基于扩展拖曳阵尺寸算法的改进阵列扩展算法。该算法通过在测量间隔内增加快拍获取时域信息,再将重叠相关器提供的孔径域相位信息平均化处理,获得相位修正因子补偿拖线阵连续测量的相位差,实现孔径扩展。该方法能够在未知源的先验信息和连续测量中阵元的空间位置不重叠情况下实现孔径扩展。仿真和实验结果表明,该方法能有效扩展阵列孔径,准确估计信号到达角。针对较低信噪比信号,该方法能够获得比扩展拖曳阵尺寸算法更好的相位估计和方位分辨性能。     

组合复信号的相位差法频率估计EI北大核心CSCD

在随机噪声的干扰下,传统的时移相位差校正算法的抗噪声性能可通过增大时移长度来提升;然而,随机噪声的影响、谱线定位错误以及过长的时移均可能引入相位绕卷问题,从而导致较大的估计误差,这大大限制了传统算法的估计精度。针对这一问题,研究了造成相位绕卷的主要因素,并分析其对时移相位差法频率估计的影响;为进一步提高频率估计的精度,提出一种组合复信号的相位差校正法。仿真结果表明,与几种传统的相位差算法相比,组合复信号的相位差法可实现长时移下的频率估计,且具有良好的抗噪声性能。     

一种基于PFA的多子阵聚束合成孔径声呐成像方法

文章提出了一种基于极坐标格式算法（Polar Format Algorithm,PFA）进行聚束多子阵合成孔径声呐成像的改进方法,建立了非“停-走-停”条件下的斜视成像模型,推导了信号由时域到波数域的解析表达式,给出了信号处理流程。该方法首先使用场景中心点的精确距离史对平台运动误差进行补偿,并通过极坐标算法处理得到粗聚焦的图像。其次,为了解决非场景中心点的残余空变相位误差的补偿问题,对粗聚焦图像进行分块自聚焦处理,使场景边缘点的聚焦效果得到改善。最后,经过子图拼接及几何校正后得到完整的精聚焦图像。仿真及分析结果表明,该方法提高了方位向性能指标,同时也能准确补偿平台运动误差,可以很好地应用于多子阵声呐成像。该方法在大运动误差、大斜视情况下仍具有较好的鲁棒性。     

宽带被动合成孔径中两种MGFETAM算法

被动合成孔径算法利用重叠相关法求解运动短线阵连续两批测量序列的相位相干因子来合成虚拟阵元以扩展阵列的有效孔径。提出了改善相位相干因子求解精度的两种修正被动合成孔径算法：交叉重叠算法和数据扩展算法。对海上实录的目标宽带信号进行被动合成孔径处理,并与GFETAM算法性能进行了比较,证实能进一步提高短线阵的方位分辨力。     

多接收基元合成孔径声呐频域数据融合算法

单接收基元合成孔径声呐基阵的速度是严格受到限制的,这主要是由于为了保证方位向不出现栅瓣,方位的采样间隔必须小于换能器的半径。通过使用Vernier阵技术可以增加声呐平台的速度,同时在相同的时间内获得比单个接收基元合成孔径声呐更大的测绘面积。虽然我们可以通过预处理把多接收基元的回波数据转换成单接收基元的回波数据,但是这种处理需要耗费大量的时间,因此最终影响整个合成孔径处理算法的效能。文章提供了一个高效的多接收基元合成孔径声呐数据融合方法,该方法主要是利用了快速的傅里叶变换算法把数据变换到频域,然后再进行数据预处理,因此提高了数据融合的有效性,水池试验结果表明该算法是有效的和精确的。     

小相位差测量高精度算法研究

本文讨论了相位测量和相位检测的原理.针对传统相位测量方法测量误差大,易受波形失真、频率以及噪声等检定条件影响的缺点,提出了基于贝叶斯频谱估计理论的相位检测方法,仿真结果表明,该算法可以准确检测到相位差达0.00040的信号,是-种实际可行的高精度相位差测量方法.     

用SIR-C航天飞机双频极化干涉雷达估计植被高度的方法研究

基于重复轨道航天飞机SIR—C的L和C波段极化干涉雷达数据,提出了一种将三阶段反演方法(Three—Stage Inversion)和ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)算法相结合的新的相位基植被高度估计方法。首先,基于L波段极化干涉数据,用三阶段反演方法获取植被覆盖地表下地形有效散射中心的相位;接着,基于c波段极化干涉数据,用ESPRIT算法估计植被冠层有效散射中心的相位;最后,对二者的相位差进行相位到高度的转换得到植被的高度。根据研究区域的实测林相数据,对该算法估计的植被高度结果进行了比较和验证,结果表明：该方法具有足够高的植被高度估计精度,如果能得到P和X波段的双频极化干涉雷达数据,该方法估计植被高度的精度将会得到进一步的提高。     

220kV主变差动保护的两种相位补偿方案探究

为了更深入理解220kV电网变压器常用的两种相位补偿方案,首先分析了变压器两侧电流相位差产生的原因,其次对两种相位补偿方案的算法机理、计算的差流结果进行了深入分析,以确定最佳相位补偿方案。     

一种频分MIMO声呐的波达方向估计算法

为了使声呐阵列在有限的载体空间内获得较高的角度分辨率,设计了基于频率分集的多输入多输出（MultipleInput Multiple-Output,MIMO）声呐。该MIMO声呐采用N发M收的布阵方式,接收阵为M元均匀线阵,发射阵由N个阵元组成,且各发射阵元发射中心频率不同、包络相同的窄带信号。建立密集式频分MIMO声呐的回波模型,并以此模型为基础提出了波达方向估计算法方向-相位域多重信号分类（Direction and Phase Domain-Multiple Signal Classification,DPD-MUSIC）算法。仿真实验中以双频MIMO声呐为例,将频分MIMO声呐的DPD-MUSIC算法的估计性能与单输入多输出（Single-Input Multiple-Output,SIMO）声呐MUSIC算法的估计性能进行了对比。仿真结果表明,频分MIMO声呐利用DPD-MUSIC算法可以获得优于等接收阵元数SIMO声呐的角度分辨率和角度估计精度。     

一种基于LMS的振动信号相位差自适应无偏估计方法及应用

针对振动信号相位差估计问题,提出了一种基于LMS的自适应无偏估计方法。该方法通过一路信号与其正交的三角运算来配准另一路信号,相位差的正切值等于两个配准系数之比;根据均方误差最小原则对配准系数进行迭代更新,从而实现相位差自适应估计;理论推导出噪声引起的估计偏差,并据此对估计结果进行偏差补偿,实现相位差无偏估计,给出了补偿公式和方法流程。实验结果表明:该方法能准确估计出两路同频振动信号相位差,经偏差补偿后估计精度显著提高;在相位差发生突变时,能进行快速跟踪测量,具有较好动态测量特性;该方法在变化流量下科氏流量计振动信号相位差估计中的应用,验证了方法的工程实用性。     

改进的多子阵双站合成孔径声纳成像算法

在常规单站SAS系统中,多子阵技术是提高测绘率的一个有效方法,针对发射站固定的双站SAS模型,多子阵技术同样可以用来解决测绘率与降空间采样率的矛盾,但是当"停-走-停"假设不再成立时,将引入相位误差项,降低双站SAS的成像质量,针对该问题在原有多子阵逐点成像算法的基础上,研究了发射站固定的双站SAS基阵运动引起的相位误差,提出了多子阵双站合成孔径声纳带相位补偿的逐点成像算法,在建立多子阵双站SAS数学模型的同时,形成了新的多子阵双站SAS系统方案设计。并给出了改进的波束形成逐点算法和仿真实验。改进的逐点算法并未改进运算量大小,新方法能够改善成像效果,仿真实验验证了该方法的有效性。多子阵双站合成孔径声纳成像的逐线算法有待进一步研究。     

一种快速实现H.264运动估计的方法

本文提出一种快速实现H.264运动估计的算法。该算法利用视频图像中存在大量空/时域冗余这一特点,在运动估计过程中引入预判空间相关性和时域稳定性的方法,节省了大量不必要的计算步骤。试验结果表明,该算法运动估计时间仅为JM84的30.3%,峰值信噪比(PSNR)仅降低1.1%,码率平均增加3.95%。