基于粒子滤波的多枚声呐浮标联合跟踪定位算法

由于被动声呐浮标目标测量源的不确定性以及位置解算方程的非线性,声呐浮标联合跟踪定位面临着非线性非高斯问题,提出一种基于粒子滤波的多枚声呐浮标联合跟踪定位算法。该算法将最优贝叶斯滤波与蒙特卡洛随机采样方法相结合,在更广义的条件下实现了目标最优状态估计。算法仿真结果表明,可以较大程度的提高目标位置估计精度。     

一种基于CPCI总线的大动态范围声呐信号调理电路实现方案

在声呐性能仿真测试系统中,输入的声呐模拟信号动态范围很大。对这样的信号进行采集,需用调理电路对声呐测试信号进行预处理。给出了一种基于CPCI总线的大动态范围声呐信号调理电路的设计方法。该电路可实现信号的程控放大,衰减和滤波,能满足声呐性能测试的需要。     

基于动态滤波重采样的星载微波辐射计观测亮温方法

研究了星载微波计的亮温观测,针对目前常用的采用重采样的固定滤波方法不考虑观测几何变化的不足,开发了一种采用基于Backus-Gilbert (BG)方法的动态滤波重采样的亮温观测方法,该方法从卫星观测方式入手,考虑了观测几何沿经线方向和沿纬线方向的变化,采用线性插值的方法对滤波模板进行实时更新,实现了动态滤波重采样的目的.对该方法并进行了仿真试验和基于对地观测的先进扫描微波辐射计(AMSR-E)观测资料的真实数据试验,试验结果表明,这种方法的匹配误差小于固定滤波方法且具有较高的计算效率,具有良好的业务化应用潜力.     

E波段微波传输系统发送滤波模块的FPGA设计

针对E波段微波传输系统中发送滤波模块实现时存在的硬件复杂度高和采样率不匹配等问题,提出一种基于查表法的“零乘法”解决方案,并设计出了适合现场可编程门阵列(FPGA)实现的发送滤波器硬件结构.对这种硬件结构进行了实现复杂度理论分析、MATLAB仿真及FPGA开发板评估验证,结果表明,该结构设计能同时完成信号成型滤波与重采样,相比于传统基于卷积的方案仅占用16.7％的加法器资源且不需要任何乘法运算,具有复杂度低、实时性高的特点.     

数字波形匹配的导航信号载波精密同步方法

导航信号质量评估中,为了避免中频采样下变频处理带来的非线性失真,采用微波直接采样信号.但是由于数据量庞大,传统的载波同步方法实现困难.针对这个问题,提出一种采用匹配滤波技术的载波精密同步方法.首先,用大步进量产生一系列初相不同的伪随机码调制本地波形,伪随机码与导航信号相同,对采样的导航信号进行匹配滤波,根据匹配滤波输出结果确定导航信号载波相位的粗估计值,进行载波粗剥离.然后进行导航信号的伪随机码同步,以载波相位粗估计值为中心,在一定范围内以更精细的步进量进行载波波形匹配,实现载波精密同步.最后对算法进行仿真,仿真结果表明提出算法实际可行,载波同步精度高,载波频率为L波段时,选择合适步长,同步误差可小于0.01弧度.     

一种浅海双基地声呐混响功率谱建模方法

在单基地声呐接收信号匹配滤波器后的混响功率谱模型基础上,结合海底全向散射系数模型和双基地声呐信号传播的几何关系,给出了一种计算浅海双基地声呐接收信号匹配滤波后的混响功率谱分布的方法。     

一种自适应的主动声呐直达波干扰抑制算法

为了克服主动声呐编队作战条件下的直达波干扰,达到检测微弱目标回波信号的目的．提出了一种基于频域分块自适应滤波算法的直达波抑制方法。这种方法将自适应滤波理论和匹配相关技术相结合,首先对接收数据做频域分块自适应滤波,再利用已知发射信号副本进行匹配相关,最后提取目标回波信号。其中,频域分块自适应滤波算法相比基本最小均方算法,计算复杂度降低,收敛速度快,基本保证了主动声呐每个探测周期内的直达波抑制和目标回波的提取。通过数值仿真实验表明：在强直达波干扰存在条件下,该算法对目标回波的提取在精度和鲁棒性等方面均优于以往的直接匹配相关方法。     

计算阶次分析中避免阶次混叠的滤波定阶方法及其应用

针对计算阶次分析中的阶次混叠现象,分析了各阶次信号分量在频域范围的对应关系,提出并分析了在相同转速区间内信号的各阶次分量会发生频率重叠的问题;在此基础上提出了使用滤波器限制频率、确定阶次的方法,推导了滤波器截止频率选择和滤波后信号角域重采样阶次的确定原则。通过仿真信号分析和实际信号验证,提出的方法成功均能有效的阶次混叠问题,有效确定和降低了角域重采样阶次。     

Crazy Climber算法与重采样技术在消除多普勒效应及列车轴承诊断中的应用

为了提高高速列车道旁轴承状态监测的准确性和可靠性,提出了一种消除信号中多普勒效应的方法。该方法首先应用短时傅里叶变换-Crazy Climber算法求取信号瞬时频率估计,然后结合基于运动学模型的时域重采样原理对信号重采样,重采样得到的信号就是消除了多普勒效应的信号。阐述了短时傅里叶变换-Crazy Climber算法以及时域重采样原理,并与现有方法进行了比较。仿真和实验结果表明,上述方法在去除信号多普勒效应方面具有良好的效果,且易于在道旁轴承监测和故障诊断中实现。     

基于数学形态学的旋转机械振动信号处理方法

介绍了数学形态学滤波的原理,提出一种基于数学形态学的方法来处理现场采集的旋转机械振动信号,以消除噪声污染和直流偏移等问题.该方法通过移动结构元素对采样信号进行形态处理.仿真实验证明该方法切实可行.该方法计算速度快,易于实现,具有较好的适用价值.     

一种基于改进阶次包络谱的滚动轴承故障诊断算法

针对变转速工况下滚动轴承故障特征的提取问题,提出了一种基于滤波定阶理论的改进阶次包络谱分析方法。该方法在包络解调后,先对信号进行低通滤波,在确定计算阶次跟踪(COT)的重采样频率并进行重采样后,再对重采样后的包络曲线进行离散傅里叶变换得到阶次包络谱。通过仿真信号和实验数据对该算法进行验证,结果表明:该算法适用于变转速工况的轴承故障诊断,和传统阶次包络谱算法相比,该算法为角域重采样中重采样率的设置提供了一种方法,可以有效避免阶次混叠现象和降低重采样率。     

基于改进的自适应噪声消除和故障特征阶比谱的齿轮噪源干扰下变转速滚动轴承故障诊断

变转速工作模式和齿轮噪源干扰是阻碍滚动轴承故障诊断的两个难题。虽然基于转速信号的角域重采样技术和基于参考信号的自适应噪声消除算法为这两个问题提供了可靠的解决路线,但是由于安装空间和成本的限制,转速信息和参考信号在实际工程中往往难以获取。为解决这一难题,提出了一种不依靠上述辅助设备的滚动轴承故障诊断新算法。整个算法由五部分组成:(1)利用峰值啮合倍频趋势线构造参考信号对混合信号进行自适应滤波以削弱齿轮噪源对轴承故障共振频带获取的干扰;(2)利用谱峭度快速算法确定由轴承故障引起的高频共振所对应的中心频率,滤波带宽和对应的尺度并直接得到最能反映轴承故障的滤波包络;(3)利用短时傅里叶变换求得两次滤波后包络信号的包络时频谱并利用峰值搜索算法对瞬时故障特征频率趋势线进行提取;(4)提出基于采样频率重调的重采样算法,对谱峭度滤波结果进行故障阶比域重采样;(5)利用傅里叶变换求取重采样信号的故障特征阶比谱,并提出新的故障诊断策略对滚动轴承的运行状态进行判断。仿真算例和应用实例证明了该算法的有效性。     

基于线调频小波路径追踪的滚动轴承故障特征提取

针对齿轮噪源以及变转速的工作条件双重干扰下的滚动轴承的故障诊断,提出了一种基于线调频小波路径追踪的滚动轴承故障特征提取方法。对混合信号进行Hilbert变换得到包络信号,并在满足采样定理的条件下对包络信号进行降采样;对降采样包络信号应用线调频小波路径追踪算法提取轴承的瞬时故障特征频率趋势线,再对轴承的瞬时故障特征频率趋势线和转速曲线进行等时间重采样,并求各时间点的计算瞬时故障特征系数;根据计算瞬时故障特征系数与轴承的外圈、内圈和滚动体的故障特征系数进行比较,完成故障诊断。通过处理仿真信号和实测信号证明了该方法在不对混合信号进行滤波和使用阶比分析的情况下,不仅能检测滚动轴承是否出现故障,而且能确定故障的发生位置。     

探测尾流自导鱼雷主动声呐的波形设计

为了实现对不同速度尾流自导鱼雷的稳定探测,建立尾流自导鱼雷典型弹道模型,对运动平台主动声呐混响和鱼雷目标回波的多普勒特性进行分析。研究结果表明对于探测尾流自导鱼雷的主动声呐来说,当鱼雷速度小于2倍平台速度时目标多普勒较小且不稳定,仅依靠多普勒滤波难以完全避开混响干扰并实现稳定探测。提出使用宽带多普勒敏感信号与CW信号的组合形式来探测尾流自导鱼雷。仿真给出了组合信号的距离、速度分辨力和混响抑制能力,证明了其性能良好。     

基于分段重叠零相位滤波的阶比跟踪滤波法

提出了一种用零相位数字滤波实现旋转机械阶比跟踪滤波的新方法，和传统的以硬件实现阶比跟踪滤波方法相比，该方法有无需跟踪滤波硬件、用纯软件的方法实现和对原始采样信号不产生相位移动等优点。在讨论了这一方法的理论依据和算法后，提出了数据分段重叠滤波方法．有效地抑制了一般分段数字滤波产生的边缘效应。仿真试验验证了此方法的正确性和有效性。     

一种改进的ATF方法在齿轮故障诊断中的应用

针对转速波动下的齿轮故障信号与故障特征提取,提出一种基于频域滤波的自适应时变滤波(Adaptive time-varying filtering,ATF)方法,并将其应用于齿轮故障诊断中。该方法先用线调频小波路径追踪(Chirplet path pursuit,CPP)算法估计齿轮箱故障振动信号中的齿轮啮合频率,并依据啮合频率在频域设计自适应时变滤波器,以滤取包含齿轮故障信息的时变滤波信号;再对采用阶次跟踪算法对滤波信号进行等角度重采样,并对重采样后的信号进行自相关分析,以去除通带内噪声的干扰;最后对去噪后的信号进行谱分析,获得其自相关阶次谱,并根据自相关阶次谱中的调制边频带诊断齿轮故障,对变转速下的齿轮局部故障信号进行了仿真分析和试验。结果表明,该方法对滤波器通带和阻带内的噪声均具有较好的抑制作用,且提取的齿轮故障信号无相位畸变,故障调制边频带也更为突出。     

基于改进相关系数的单相自适应重合闸判据的应用研究

提出一种利用采样值改进相关系数的单相自适应重合闸方法,可以准确识别出各种运行方式下发生的瞬时性故障和永久性故障.在分析单相瞬时接地和永久接地,线路两端短路器跳开后的电气量的基础上,利用经过滤波的采样值,进行相关性的分析,以此来判别故障的性质.MATLAB仿真验证该算法的可行性,易于硬件实现.     

基于通用信号处理平台的数字声呐仿真研究

传统的声呐设计,采用专用硬件配以专用软件实现实时信号处理,开发周期长,可靠性可维修性较低。利用通用信号处理平台实现数字声呐设计是今后的一种发展方向。分析了数字声呐设计的基本原则,研究了一种利用通用信号处理平台实现传统数字声呐的仿真设计方法。分析了通用信号处理平台的总体设计、硬软件组成及功能特点,利用该平台,按照50%冗余设计,完成了48路圆柱型基阵主动声呐的实时仿真设计。通过该仿真设计实例,说明数字声呐可以方便地采用通用信号处理平台来实现。     

成像声呐中聚焦波束形成技术研究及实现

介绍了聚焦波束形成的基本原理,分析了一种基于半圆阵的相位补偿方法。通过Matlab仿真得出聚焦波束形成的波束图,相比远场方法,波束宽度减小,旁瓣得到抑制。设计了一种基于FPGA的数字聚焦波束形成器的实时处理结构,使用8组加权系数即可完成成像声呐近场范围内分辨力的改进。通过乒乓操作和并行结构提高处理速度,实时产生72个波束。实验结果表明,所设计的聚焦波束形成器使某型成像声呐近场分辨力得到了提高。     

一种沉底小目标的主动高频仿生波形分析及探测方法

为研究和分析用仿生信号及处理方法探测沉底小目标的可行性及探测性能,分别从时域频域波形、模糊度函数、抗混响性能方面分析了仿海豚声呐信号,并用计算机仿真了复杂背景下沉底小目标的探测。理论分析和仿真结果表明:在几种仿海豚声呐信号中,频率重叠较多的信号混响抑制效果最好;仿生探测方法的性能比标准声呐探测方法有了明显的提高。仿生信号及探测方法可作为一种新型的沉底小目标探测信号及处理方法。