基于脉冲压缩技术的宽带透射系数测量方法

透射系数是水声材料的一项重要声学参数,为了在水池中对水声材料的透射系数进行测量,本文提出了一种基于脉冲压缩技术的测量方法,对接收信号进行压缩来提取直达波。该方法不仅可以克服实验过程中经常遇到的多途干扰,而且测量过程简单,可以同时获得测量频带内所有频点的透射系数,即实现了对透射系数的宽带测量。在水池环境下,通过对20kHz-60kHz频率范围内玻璃缸的窄带测量与宽带测量结果的比较,验证了该方法的有效性。     

基于OFDM编码的水声通信差分解码技术

正交频分复用（OFDM）具有良好的抗频率选择性衰落性能,抗多径和脉冲噪声能力强,同时具有在高效带宽利用率情况下的高速传输能力以及简单的实现方法。OFDM在应用中也存在一些问题,例如对频率偏移和相位噪声敏感等。研究了基于正交频分复用编码的水声通信差分解码技术。所提出的差分解码方案通过测量相邻OFDM信号的相位差进行解码,从而降低了信道时变特性对水声通信系统的影响,特别是相位误差的累积效应。湖上试验数据差分解码的结果显示了所提方案的有效性,极大地降低了通信系统的误码率。     

浮标水声信号中海浪声的分离方法研究

针对浮标系统测量的水声信号开展研究,使用信号处理的方法对水听器信号中的海浪声成份进行分离。首先对于16路水听器的浮标水声信号,依据采样频率、采样时间等参数将水听器采集到的原始数字信号转换成音频信号,利用人耳区别水听器信号中的各种噪声成份;然后在时域内,从原始水听器信号中截取各种噪声时段进行频谱分析,得到它们的特征频率;最后设计合理的数字滤波器进行去噪处理。试验结果表明水听器信号中海浪声成份得到有效抑制。     

宽频段短期频率稳定度测试系统方案设计

采用差拍-多周期测量法进行高精度频率稳定度测量,针对高品质频率源需要进行宽频段短期频率稳定度测试的要求,研制宽频段差拍比较器,根据测试要求,组建的系统实现了微波频率和零头频率点频的频率稳定度测量。采用双平衡肖特基势垒二极管电路进行混频,尽可能的减少有源器件引入的噪声干扰。编制相关测试软件和数据处理软件,大大提高测试精度和测量效率。     

光脉冲欠采样宽带数字测频方法的设计与分析

为了突破高速电模数转换器采样速率和时延控制精度对测频带宽的限制,丈中提出了一种采用光脉冲欠采样的超宽带、高分辨率数字测频方法。利用被动锁模激光器的超短光脉冲,产生间隔可控的多波长光脉冲串,通过电光调制器,对待测信号进行采样,最后通过光探测器阵列转化为电信号进行测频计算。此方法利用光脉冲的采样带宽高、时延控制精确、波分复用技术等特点,结合欠采样的Multiple Signal Classification算法进行宽带频率测量。通过对实际应用条件进行的数值模拟和理论计算表明,该方法可以实现20GHz带宽范围内的高精度多信号频率分辨。     

光脉冲欠采样宽带数字测频方法的设计与分析

为了突破高速电模数转换器采样速率和时延控制精度对测频带宽的限制,文中提出了一种采用光脉冲欠采样的超宽带、高分辨率数字测频方法.利用被动锁模激光器的超短光脉冲,产生间隔可控的多波长光脉冲串,通过电光调制器,对待测信号进行采样,最后通过光探测器阵列转化为电信号进行测频计算.此方法利用光脉冲的采样带宽高、时延控制精确、波分复用技术等特点,结合欠采样的Multiple Signal Classification算法进行宽带频率测量.通过对实际应用条件进行的数值模拟和理论计算表明,该方法可以实现20GHz带宽范围内的高精度多信号频率分辨.     

提高测量系统分辨率与信噪比的软件方法

在实际应用中，智能仪表的测量分辨率与信噪比是非常重要的技术指标。采样定理是采样过程中所遵循的基本规律，它指出了重新恢复连续信号所必需的最低采样频率。中提出了利用过采样与求均值技术提高测量系统的信噪比和有效分辨率的方法，用该方法可在低成本条件下获得系统的高信噪比和有效分辨率。通过实例说明了软件实现的方法，并得出采用过采样与求均值技术具有很高的实用价值的结论。     

时频编码在水声通信中的应用

研究了一种采用脉冲时延差和多频码元组合编码的水声通信技术。该技术利用多个频率分不同时隙去填充一个CW脉冲组成mbits的码元,用码元之间的时延值再携带nbits的信息,在接收端采用时延估计和频率检测技术进行解码,使得在保持较高通信速率的前提下,将码元间距扩展到足够宽,有效地克服了由于水声多途效应产生的码间干扰,减小了频带占用率,提高了通信可靠性。海试表明,采用TD-MFM技术数据传输速率较高,系统易于实现且稳健性较好。与FSK通信方式相比,其功耗大约减少75%,且误码率低,约为10-3-10-5。但该方案若有一个码元的时延测量错误,会导致后继一个码元也出错,因此,其纠错技术较复杂,相关研究正在进行中。     

基于频域变采样的OFDM水声移动通信多普勒补偿算法

针对正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)在水声移动通信条件下存在对多普勒频偏敏感的缺陷,提出了一种基于频域变采样技术的多普勒补偿算法。利用移动通信条件下OFDM子载波正交性不变的特点,通过频域变采样实现对多普勒的快速补偿,并采用编码反馈校验技术跟踪系统多普勒变化,达到了OFDM移动通信条件下实时通信的目的。仿真和水池实验结果证实:频域变采样多普勒补偿算法不仅可以实时地跟踪通信载体运动变化,快速补偿多普勒,同时大幅降低了时域变采样多普勒补偿算法的计算量,降低了通信系统硬件平台复杂度。     

基于最大相关熵准则的水下生物脉冲噪声消除方法

近海生物噪声表现为脉冲噪声,这一类噪声显著降低了水声通信系统的性能。结合水声信道的稀疏特性,提出一种基于最大相关熵准则的级联滤波器算法,该算法实现了脉冲噪声的消除及稀疏信道估计。第一级自适应滤波器完成对噪声的消除工作,第二级滤波器对去噪后的信号进行稀疏信道估计。该方法的优势在于无需知道信号和噪声的相关信息。仿真结果表明,提出的方法比单一的滤波器结构和传统信道估计算法性能更加优越。     

宽带脉冲大电流测量及大数据分析技术

多磁路调压变压器的脉冲电流具有频带宽、幅度大的特点,其测量与大数据分析易受到噪声等影响。本文研究了多磁路调压变压器宽带脉冲大电流测量与大数据分析技术,设计了基于法拉第磁光效应和光纤电流传感器的宽带脉冲大电流测量系统方案,采用卷积神经网络对测量得到的海量数据进行处理,消除测量过程中干扰对测量结果的影响。通过与罗氏线圈的测量结果比对,本文研究的方法测量结果的脉冲波形一致性好、脉冲峰值检测准确度较高,脉冲幅值误差符合测试要求。     

水声脉冲信号检测的新方法

水声脉冲信号是由一个运动平台上的发射器发射的。信号的调制方式、载频、幅度、脉宽以及周期均为未知。该文介绍了一种水声脉冲信号检测的新方法。水声脉冲信号接收机输出的短时谱重心是不断起伏的。起伏在高信噪比时会变得很小,而在低信噪比(或无信号)时会变得很大。由于,起伏的绝对偏差移动平均可用来度量起伏的大小,因此,它可以被用来检测水声脉冲信号。还介绍了新检测方法的原理、算法以及仿真结果。在海洋噪声、运动载体的辐射噪声以及小的多途干扰背景中,该方法能可靠地检测水声脉冲信号,并能同时对信号的一些参数作出估计。     

基于压电智能材料的自适应吸声实验研究

提出了用压电材料进行水下主动宽带低频吸声的方法,用PVDF复合智能材料作为主动吸声系统中的吸声材料,在滤波-X LMS算法基础上,研究了一种在工程中实现简便的次级通道建模方法——通道时延估计法。构建了数字时延控制系统,直接从实际声场中分离入射声波与反射声波作为控制系统的参考信号和误差信号,在脉冲声管中进行了管道声有源吸声控制实验。实验结果表明,在施加控制的情况下PVDF压电智能材料能有效地对低频入射声进行吸收。     

Measuring metastability and its effect on communication signalprocessing systems

New digital communication receivers often oversample an intermediate frequency (IF) or baseband signal at a very high rate (16 to 32 times the IF frequency or bit rate) as a means to demodulate the encoded data and synchronize the recovered clock. Unfortunately, an asynchronous data source can result in metastable errors and its effect on communications system performance has not been analyzed before now. Fortunately, our results demonstrate the vitality of 1-bit quantized IF high-speed digital signal processing. We review a practical measurement technique using a digital sampling oscilloscope that can be easily applied to today's digital signal processing systems. This method is used to collect data on a high-speed digital gate array technology used for a digital communication receiver, and the statistics of packet error rate are calculated. The analysis shows the substantial robustness of fast gate array logic and the importance of selecting the right technology. The technique and analysis presented can be applied to other digital systems     

宽带声学多普勒流速剖面仪的中频正交采样算法

宽带声学多普勒流速剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP)发射由伪随机编码调制的正弦信号,信号带宽在频域上产生展宽,成为带通信号。宽带回波信号的处理多采用正交解调的方法,但此方法对采样率的要求较高,硬件较难实现。利用数字中频正交采样法来实现,大大降低了采样频率,并且针对BBADCP解模糊速度的要求,进行了宽带回波信号的仿真试验,结果证明插值的数字中频正交采样法适合于BBADCP的信号处理。     

基于改进小波阈值去噪的深度学习水下目标分类

由于海洋环境噪声复杂,噪声等级高,水下待识别目标信噪比低,从而造成了特征提取困难,目标识别率低的问题。基于此,文章提出了基于改进小波阈值的深度学习水下目标分类方法。此方法在传统小波阈值去噪的基础上提出了一种新的小波阈值函数,对于所采用的具体阈值将其与分解尺度相联系,从而实现降低背景噪声,提升水下目标分类识别率的目的。此方法对实测舰船辐射噪声信号进行小波分解,提取每一层的高频小波系数并对其进行处理;对处理完的信号再提取时频特征,最后将其输入后续的深度学习网络中。实验结果发现：在利用原有数据集情况下,利用基于改进小波阈值的深度学习进行水下目标的分类识别,采用卷积神经网络算法可达到88.56%的分类识别率。对前述实验结果进一步分析后,采用生成对抗网络的方法扩充数据样本,可达到96.673%的分类识别率。     

High-resolution ultrasound displacement measurement using coded excitations

Resolution of displacement measurements based on ultrasound pulse-echo techniques is limited by the center frequency of the transmitted wave, echo sampling rate, quantization errors, and electronic noises in the measurement system. We developed a new method utilizing the clutter signal in coded excitations to determine the displacement of an object or a desired region of an object with much improved resolution. The method includes transmitting a pair of Golay complementary sequences, receiving echoes from the object or a region of the object, compressing the pulse, eliminating the main lobe, and determining the object displacement between the two transmissions from the residual clutter signal around the main lobe of the compressed pulse. Results of computer simulations showed that the new method improved the resolution by several orders of magnitude and was more robust to noise than traditional pulse-echo methods. The new method was also evaluated using an experimental ultrasound system (10 MHz center frequency, 100 MHz sampling rate, and 8-bit sampling precision). A high precision in the displacement measurement was achieved with a measurement error of ?5.76 nm ±36.27 nm (mean ± standard deviation). The method has the potential to be applied in biomedical and industrial measurements of distance, displacement, and thickness.     

采集速率评价结果的不确定度

目的　介绍了用标准周期计数法评价线性测量系统采集速率时测量结果的不确定度分析和评价过程 ;讨论了影响评价结果不确定的几个主要误差来源 ,包括输入信号频率、采集序列长度、采集序列中所含信号周期个数 .方法　给出了减小采集速率评价不确定度的主要措施 .结果　在一组采集速率实际评价例子上 ,给出其不确定度分析和评价结果 .结论该过程及结论可用于对计量标准进行相应指标的不确定度分析上 ,也可用于估计采集速率指标本身的不确定度     

小波包分形与支持向量机在水声目标识别中的应用研究

水声目标分类识别是公认的水声信号处理难题,船舶辐射噪声是一种非线性非平稳信号,具有一定的混沌特性,更好地认识船舶辐射噪声的非线性性质,有助于更好地寻找有效的水声目标检测及识别算法。为了解决水声目标的分类识别问题,提出了利用小波包分形和支持向量机组合进行水声目标识别。利用小波包分解得到目标辐射噪声不同频带内信号分形维数作为特征矢量,并输入到支持向量机实现目标分类,实验结果表明,小波包分形和支持向量机的结合有比较好的分类识别效果,有一定的实际应用价值。