一种恒虚警线谱检测算法研究

提出基于高低分辨率功率谱匹配度估计的线谱检测算法,该算法对信号分别进行高分辨率功率谱估计和多段低分辨率功率谱估计,然后以高分辨率功率谱估计为模板,用多段低分辨率功率谱估计进行校验的方式进行线谱检测。基于单频信号加高斯白噪声假设条件,理论上导出该检测方法的检测率和虚警率,并进行了仿真验证。与传统的线谱检测方法相比,该线谱检测算法不需要预知噪声功率谱,且具有恒虚警的特点。在车辆目标远距离声学检测应用中,该检测算法具有较好的检测性能。     

三元次声阵定位火箭发射的方法

近些年来,基于广义互相关时延估计、单阵定向多阵定位的次声定位技术得到了广泛研究,针对时间差的获取提出了大量改进方法,这些定位方法主要是针对远程次声源的定位。然而,对于持续时间长达3～4 min且处于运动状态的次声事件的定位研究较少。提出了一种基于短时能量突变的方法进行时延估计,并结合实际站台的分布情况采用三站定位方法对火箭发射事件进行定位。结果表明：单个三元次声阵定向误差在2°以内,距离误差约为3.17%（实际的距离为52.74 km,定位误差为1.67 km）,定位精度较高,说明提出的时延估计定位方法是可行的。     

分布式传声器阵列的低频宽带信号方位估计

现有的预防道路交通安全事故、治理道路交通噪声污染等问题的解决方案是从视觉维度监控重点区域并通过声音维度确定事件触发类型与位置。为了实现公路异常声源的实时监测,提出了一种基于双尺度旋转不变信号参数估计旋转不变子空间技术(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques, ESPRIT)的低频宽带声源波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计算法,该算法适用于三个矩形子阵呈三角形分布的分布式阵列。算法利用该分布式阵列具有的子阵内相邻阵元间距、相邻子阵间距两种尺度对应的空间平移不变性分别进行方向余弦估计,并利用基于阵型分布的解模糊策略实现高精度方位估计。仿真结果验证了算法的有效性,表明了基于该算法的分布式阵列DOA估计精度优于相同阵元数与阵元间距的单个均匀矩形阵,分析了估计精度与分布基线长度的关系,体现了算法的实际工程应用价值。     

基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道定位方法

针对直接互相关被动时延估计法定位管道异常振动事件存在噪声干扰影响定位精度的问题,提出了基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道异常事件定位方法。该方法对顺、反两路异常振动信号进行三阶自累积量和互累积量估计,抑制高斯相关噪声和对称分布噪声。然后利用自适应滤波时延估计算法对三阶自累积量和互累积量信号的时延进行迭代计算,在不依赖先验知识的情况下抑制非高斯相关噪声。经现场实验证明,该方法可以准确地对管道异常事件进行定位,对噪声具有很好的抑制作用,改善了直接互相关时延估计的性能。相对于直接互相关时延估计方法,相对定位误差由2.7%降低到0.6%,定位一致性提高了三倍,平均定位精度可达14m。     

泄漏检测应用中突发干扰对LMS时延估计性能的影响

文章中把LMS时延估计算法用于地下管网的泄漏检测和漏点定位，避免了经典时延估计算法一广义互相关法(GCC方法)需要知道信号和噪声统计特性等先验知识的不足，但是泄漏检测应用中，管道外在环境造成的突发性强干扰，导致了传感器接收到的信号是非平稳的，而非平稳信号对LMS的时延估计性能有不利影响，文章中分析了这种由突发性强干扰导致的非平稳信号对LMS时延估计收敛性、收敛速度和时延估计值的影响，提出了消除突发干扰的方法。实验表明，在地下管网泄漏检测应用中，该方法能够有效地消除强突发干扰噪声，使得估计性能得到显著的改善。     

密集杂波环境下的轨迹起始

光电测量系统在检测过程中,可以得到观测对象的多种特征信息。根据测量对象在空间的运动规律和特征变化规律,对具有不同特性的目标可以动态的改变轨迹起始的响应时间,对测量对象分别进行位置和特征的关联,并将关联后的结果按照一定的规则进行分叉和剪枝。实验结果表明,这种方法克服了传统的滑窗法在密集杂波环境下容易丢失跟踪目标和关联错误的弱点,减小了噪声带来的虚警率和漏警率,适合于密集杂波环境下稀疏目标的轨迹起始,有利于工程应用。     

一种基于相关积分的互谱WVD目标方位估计方法

针对水下高速运动目标的被动跟踪问题,将魏格纳-威尔分布(Wigner-Ville Distribution,WVD)算法与互谱法相结合,构建了一种矢量信号处理框架下的目标方位估计方法——基于相关积分的互谱WVD算法。该算法利用了矢量水听器声压通道与振速通道信号的相关特性,首先通过计算两者的互相关函数来提取目标信号的特征信息,然后通过短时积分与傅里叶变换将互相关函数从时域转换到频域,最后在频域提取信号的特征参量,并进行方位估计。仿真研究表明,当目标处于远距离且低速运动时,所提算法的方位估计性能与互谱声强法基本一致;而当目标处于近距离且高速运动时,算法的方位估计性能大大优于互谱声强法。     

一种基于广义互相关的水声直扩信号检测方法

直扩信号因其低功率谱密度特性使得检测十分困难,针对传统自相关法在低信噪比条件下检测性能急剧下降的问题,在分析了直扩信号自相关特性的前提下,提出一种基于广义互相关估计的直扩信号检测方法。首先对接收信号分段并对相邻信号段分别进行广义互相关估计,估计结果采用二阶矩非相干积累,提取相关峰获得检测统计量,将检测统计量与门限比较,判定信号是否存在。通过计算机仿真对比了改进自相关检测法与文中方法的检测性能,仿真结果表明：该方法相比于改进自相关检测法信噪比容限降低了5 dB,适用于低信噪比条件下的水声直扩信号检测。水池试验处理结果也验证了该方法的实用性。     

矢量水听器阵时频MUSIC算法研究

时频MUSIC算法利用信号的时频分布构造空间时频分布矩阵,并用该矩阵代替传统的相关矩阵进行DOA估计,可以有效抑制噪声和干扰,提高算法的稳健性。时频子空间算法突破了传统子空间算法中阵元数对估计信号个数的限制,时频点包含了信号的时频空三维信息,通过时频点的选择可直接确定信号的频率从而确定阵列流型矩阵。对于宽带信号,在进行方位估计时避免了频域搜索,减少了运算量。将时频MUSIC算法应用于二维矢量水听器垂直线阵中,充分利用矢量水听器的标、矢量信息和信号的时、频信息进行宽带信号的二维波达方位估计。仿真研究验证了算法的有效性。     

一种均匀线阵互耦校正算法

旋转不变子空间(Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法是空间谱估计中的典型算法,但是阵列互耦会严重影响ESPRIT算法的测向性能。将均匀线阵划分为冗余阵元和有效中心阵元,对有效中心阵元利用ESPRIT算法估计出校正源方位角,结合冗余阵元信息估计出互耦系数阵。计算机仿真显示该算法在互耦自由度为2或3时均有效,算法还从仿真角度研究了幅度和相位误差对算法性能的影响。该算法校正时只需单个未知方位校正源,是一种操作简单的均匀线阵互耦校正算法。     

基于伪随机序列的多波束水声探测系统的信道估计技术

多波束水声探测系统不同方向回波信号的同时检测,可以理解为通信中的信道估计问题。在水下多径传播环境中,多径信道的时延参数和幅度衰减参数的估计是多波束探测系统实现目标探测、定位和识别的基础,而抑制来自其它波束的多址干扰(MAI)是信道估计算法的重要目标。将直接序列码分多址(Direct Sequence Code-Division Multiple Access,简称DS-CDMA)通信系统模型应用于水声多波束探测系统。建立了基于伪随机序列的水下多波束探测系统的信号模型,研究了基于子空间方法的超分辨率信道估计算法。并给出了数值仿真实现,分析了信噪比、多址干扰及发射波束数等对信道估计算法性能的影响。仿真结果表明,该算法具有抑制多址干扰的性能,信道参数的估计方差逼近Cramer-Rao下界。这种信道估计技术尤其适合应用于多波束参量阵探测系统。     

时间反转镜DOA-AT成像算法

超声成像中广泛应用的DOA算法容易受到介质的不均匀性和多途效应的影响,纵坐标分辨率较差。在时间反转法理论的基础上,提出在随机媒质中采用时间反转镜超声成像的DOA-AT新算法。新算法通过对散射中接收信号的到达时间和响应矩阵频域奇异值进行分解,将时域内目标函数DOA估计与到达时间估计结合起来,使成像目标的纵坐标估计得到明显改善,对目标检测能力增强。     

基于改进遗传算法的水轮发电机振动荷载参数识别

根据水轮发电机现场振动测试实验数据,采用改进的遗传算法研究了水轮发电机运行过程中振动荷载反演问题。与传统的参数反演方法相比,遗传算法并不是基于对目标函数梯度方向搜索,而是在解的整个区域随机搜索.将遗传算法与模拟退火算法相结合,提高了种群在进化过程中个体多样性,可以有效地防止简单遗传算法早熟问题。同时,将遗传算法与梯度优化方法相结合,使得混合型遗传算法有效地解决了梯度算法局部极小问题和简单遗传算法的收敛速度慢问题。工程实际应用表明,采用本文所建立改进遗传算法所反演的水轮发电机振动荷载参数,预报其它振动观测点的位移具有较高的预报精度。     

Comments on 'constant false-alarm rate algorithm based on test cell information'

In a recent paper, Cao proposed and analysed a new switching constant false-alarm rate (CFAR) detection algorithm (S-CFAR), which exploits the magnitude of the test cell for the selection of the reference samples. Here we use the order statistic theory to obtain alternative expressions for the detection probability and the false-alarm rate of the S-CFAR in homogeneous background. They are not bulky and thus are easy to calculate for the thresholding parameters.     

Infrared target detection with probability density functions of wavelet transform subbands

We report the development of a wavelet multiresolution texture-based algorithm that uses the probability density functions (PDFs) of the subband of the wavelet decomposition of an image. The moments of these pdfs are used in a clustering algorithm to segment the targets from their background clutter. Using the tools of experimental methodology, we evaluate the performance of this algorithm on real infrared imagery under varying algorithm parameter sets as well as scene, image, and false-alarm conditions. We estimate a set of multidimensional predictive analytic performance models that relate the detection probabilities as functions of false alarm, algorithm internal parameter, target pixel number, target-to-background interference ratio, target-interference ratio, and Fechner-Weber and local entropy metrics in the scene. These models can be used to predict performance in regions were no data are available and to optimize performance by selection of the optimum parameter and constant false-alarm values in regions with known scene and metric conditions.     

Detection probabilities for photon-counting avalanche photodiodes applied to a laser radar system

Arrays of photon-counting avalanche photodiodes with time-resolved readout can improve the performance of three-dimensional laser radars. A comparison of the detection and false-alarm probabilities for detectors in linear mode and in Geiger mode is shown. With low background radiation their performance is comparable. It is shown that in both cases it will be necessary to process several laser shots of the same scene to improve detection and reduce the false-alarm rate. Additional calculations show that the linear mode detector is much better at detecting targets behind semitransparent obscurations such as vegetation and camouflage nets.     

Varied threshold with laser flight time in scannerless range-gated ladar

We present a method based on maximum-likelihood estimation to calculate the threshold of the number of converted photoelectrons according to Poisson and Gaussian statistics. The calculations for detection and false-alarm probabilities are given including a proposal of error probability. An efficient approach of setting threshold according to laser flight time is discussed as the laser power decreases in propagation. Comparison of the fixed threshold and the varied threshold in Poisson and Gaussian statistics is provided. The varied threshold approach tends to keep the error probability at the lowest level. This varied threshold approach is found to have a similar effect on ranging accuracy as a threshold-fixed approach.     

匹配场反演阵形估计算法的试验研究

传统的阵形估计算法都基于这样一个假设,即声传播为平面波或球面波模型,在浅海应用条件下,多途效应显著,该假设失效,造成此类算法的性能下降。提出了一种基于匹配场反演的阵形估计算法,采用简正波模型对声场建模,将多途建模为不同号数的简正波,从而消除了多途效应的影响;并且通过合理地选择目标函数,使算法对环境参数的扰动具有一定的宽容性;利用柔性阵的线性约束,将阵形畸变用弧线建模,使问题简化,在缺少声源精确位置等先验知识的前提下,仍能实现阵形的准确估计。理论仿真和试验结果表明,该算法是有效的。     

Constant false-alarm rate algorithm based on test cell information

A new constant false-alarm rate (CFAR) detection algorithm, designated as switching CFAR (S-CFAR), is proposed and analysed. The S-CFAR algorithm selects CFAR reference samples using the magnitude of the sample in the cell under test, which is an information that has not been exploited in any other existing CFAR detectors. S-CFAR closed-form analysis is presented, and comparisons with other representative CFAR algorithms are given. An S-CFAR detector can be tuned such that it has a small CFAR loss when operating on a homogeneous background while achieving improved robustness in the presence of interfering targets and clutter power transition. The S-CFAR detector is also simple to design and implement since no sample ordering is required.