自适应Notch滤波器在阵列信号处理中的应用

为了不增大阵列尺度采用信号处理方法得到高分辨率的波束指向性,首先利用Notch滤波器的＂离线重构＂实现窄带波束形成,进而结合其瞬时相位估计方法,研究了基于自适应Notch滤波器的恒定束宽波束形成技术,利用信号处理方法将矢量传感器阵列接收的低频窄带信号转化为具有指向性的较高频率波束,并采用虚拟阵元技术消除波束栅瓣的影响,给出了实际应用中具体的信号处理方法。仿真和湖试验证表明这种基于自适应Notch滤波器的恒定束宽波束形成方法是合理可行的。最后,针对适应实时信号处理的要求提出将这种方法与目标自动跟踪系统相结合的改进方向。     

一种基于Notch滤波器的恒定束宽波束形成技术

对于存在不同线谱成分的宽带信号而言,提取这些线谱成分进行恒定束宽波束形成,可以达到增强信号的目的。自适应陷波器(Notch滤波器)具有频率跟踪和相位估计的特性,基于此提出了一种自适应恒定束宽波束形成技术。对于基阵接收到的信号,以其各阵元之间的相位差为媒介,在Notch滤波器离线重构相移波束形成中提取"低频慢变化"的相位信息,对其进行补偿,使输出的重构信号具有"高频快变化"的相位信息,以此将不同频段的信号进行恒定束宽波束形成。以舰船辐射噪声为例,通过仿真和实验研究证实了该方法的有效性。     

瞬时频率方差检测器的实际性能分析

瞬时频率方差检测器（VIFD）是一种以瞬时频率方差为检验统计量的窄带信号检测器,在水声信号检测中有广泛的应用。在应用中,信噪比、采样频率、自适应滤波器带宽,以及信号采样数据的正负不对称等因素均对VIFD的性能产生影响,很难把握该检测器的性能规律。通过分析和计算机仿真验证,明确了除信噪比外,采样频率、Notch滤波器带宽以及信号采样的偏移均会影响VIFD的输出方差幅度,后两者同时能够影响VIFD的抗通道串漏能力。总结了这些因素对VIFD性能影响的方式和规律,对于VIFD的最佳应用具有一定的指导意义。     

轨道不平顺检测中数字补偿滤波器的设计及仿真

轨道不平顺是影响列车安全舒适的主要因素，轨检车可实时准确的检测出轨道不平顺状态；但车速的变化会使传感器信号发生畸变和衰减，使分析数据失真。为了消除车速的影响，分析了轨检系统中数字补偿滤波器的理论及设计方法，最后进行了CCS5000仿真验证。结果表明，数字补偿滤波器能够消除前端有用信号的衰减，且可达到较高的精度。     

谐振式光纤陀螺的数字检测方案及其优化设计

提出了一种基于 DSP 芯片实现的双频率数字调制谐振式光纤陀螺系统的闭环检测方案。在此方案中,利用带通滤波器从探测器的输出光强信号中提取其基波频率的正弦信号,通过相关检测原理去掉干扰的噪声,并利用低通滤波器提取与探测器输出光强幅度直接成正比的直流信号,将其转换成相应的谐振频差,利用此频差即可求得陀螺的旋转角速度。此方案检测线路简单,操作方便,基于 DSP 芯片的实现则大大提高了系统处理速度。同时,还利用 Matlab 软件对检测系统中的滤波器参数进行了优化设计,提高了系统的检测精度。     

基于小波滤波器组的涡街流量计信号处理方法

涡街流量计应用比较广泛,但是,由于易受管道振动和流场不稳定等因素干扰,如何从强噪声背景下检测出涡街信号频率,一直是个难题.研究了多相结构ⅡR小波滤波器组的设计方法,给出了Butterworth型小波滤波器组的实现方案,将基于小波滤波器组的信号处理方法应用于涡街流量计,并给出最佳频带的判别准则.仿真结果表明,Butterworth型小波滤波器组具有较好的幅频特性和较高的频率精度.     

带有余弦函数的三维混沌弱信号检测系统及电路实现

从理论上分析了二维Duffing弱信号检测系统变量输出在混沌和周期态之间交替转换。发现一种新的三维混沌弱信号检测系统生成规则,以生成4种检测系统之一的三维Liu-cos混沌系统为例,采用傅里叶变换等方法从理论上验证了新生成的三维混沌弱信号检测系统输出信号具有广域收敛性,解决了二维Duffing混沌弱信号检测系统不能广域检测和输出信号不收敛问题;新设计的三维Liu-cos混沌弱信号检测电路空中声波实验显示可抗低频声波干扰,检测性能优于二维Duffing混沌电路和新设计的Duffing＋滤波器电路,水中实验显示三维Liu-cos混沌弱信号检测电路可抗高频水声干扰,可检测波形畸变的水声信号。     

水下小孔径阵列远程目标检测方法研究

匹配滤波器频域自适应线谱增强方法是一种基于递归算法的非线性滤波技术,它大大提高了匹配滤波器的检测性能。针对当前该技术使用窄带信号作为发射信号存在可利用的带宽有限,不能充分发挥自适应线谱增强器性能的问题,文章提出将该技术与宽带信号相结合来检测远程目标。仿真显示,该方法在低信噪比条件下获得了较高的信噪比增益和检测概率。海试数据处理结果表明,该技术的处理增益较传统方法高6.24 dB。该方法的高处理增益适合应用在水下无人平台上,弥补了小孔径阵列空间增益不足的缺点,可以实现远程目标的检测。     

一种最佳空间滤波器在圆柱型基阵上的实现

根据最佳空间滤波器的数学表述,在圆柱型基阵上实现了最佳空间滤波器。研究了目标附近数个干扰源存在情况下弱信号检测及干扰的抑制效果。表明在圆柱型基阵上最佳空间滤波器能够有效抑制多个干扰、完成弱信号检测。设计的最佳空间滤波器实现方法可以方便地在圆柱型基阵上实现。     

非高斯背景下的频域广义匹配检测

采用广义匹配滤波器在功率谱未知的非高斯噪声中检测宽带信号。在估计功率谱时,为了减小周期图法谱估计产生的误差,采用平滑周期图法来估计非高斯噪声的功率谱,并在此基础上对信号进行恒虚警概率损失下的广义匹配检测。实验表明,用平滑周期图法估计功率谱并进行的广义匹配检测,其检测性能稍弱于功率谱取真值时的检测,但远远优于传统的匹配滤波器。     

信号处理系统数字滤波器实现

本文针对数字滤波技术在信号处理领域中的作用，运用DSP技术，在保证信号处理实时性和处理精度的前提下，实现多路并行FIR数字滤波器，该方法可广泛应用于动态信号实时分析等领域。     

线性调频信号检测的快速调频变换算法

线性调频（LFM）信号是雷达和声呐系统中常用的宽带信号。介绍了一种快速调频变换算法,用于线性调频信号的检测。首先对该方法进行了详细的推导和讨论,讨论了该快速算法中使用到的部分傅立叶变换快速算法,并研究了快速调频变换算法的计算量。最后,实验表明了快速调频变换算法有良好的信号检测性能。     

CW脉冲回波信号的最小方差无畸变响应自适应检测

建立了适用于解析时间序列信号检测的最小方差无畸变响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)自适应处理模型(Time Series MVDR,TSMVDR),并针对CW声纳脉冲回波信号,通过构造解析信号和分段近似处理给出了相应算法(Algorithms of TSMVDR on CW pulse signal,AWMVDR),并进行了数值仿真研究。研究结果表明:对于CW脉冲信号:(1)在较高采样率的条件下,AWMVDR可以实现CW脉冲信号稳定的自适应检测;(2)AWMVDR较常规线性相关检测具有更高的脉冲参数估计精度和时间分辨力;(3)AWMVDR的实现需要付出较高采样率和更大计算量的代价。     

混响背景下提高信号检测性能的时空处理算法

优化与约束空域处理算法（SPOC）是一种用于提高被动声纳方位分辨力的自适应波束形成算法。在对SPOC算法性能分析基础之上,将其应用于主动声纳检测技术中,针对浅海混响环境下信号检测难的问题,提出了一种结合信号方位方差加权的SPOC多拍时空处理检测算法,实验数据处理结果证明此算法可有效地抑制混响,提高了混响起伏背景下信号的检测性能,并使输出背景最为＂平坦＂。     

双微阵列语音增强算法在说话人识别中的应用

针对复杂噪声环境下识别性能显著降低的问题,提出一种用于说话人识别系统前端的双微阵列语音增强算法。该算法采用的是相干滤波和频域宽带最小方差无畸变响应波束形成器后置结合改进的维纳滤波器。其基本原理是首先求出双微麦克风阵列信号中两个相邻通道间的相干函数,再利用通道间信号的相干性来进行初始噪声抑制。其次,通过一个频域宽带最小方差无畸变响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)波束形成器保留目标声源方向的信号并抑制其他方向的信号干扰,再通过改进的维纳滤波器去除噪声残留提升语音质量。最后,使用梅尔频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstral Coefficients,MFCC)和伽马通滤波器组频率倒谱系数(Gammatone Filter-bank Frequency Cepstral Coefficients,GFCC)对增强后的语音信号做特征参数提取并进行说话人识别。仿真过程采用声学人工头模拟双耳采集数据,实验结果表明,该语音增强算法在复杂噪声环境下能够获得较好的增强效果,能有效提升说话人识别系统的识别率。     

气体滤波相关技术在红外甲烷监测系统中的应用

针对空气痕量气体中甲烷含量低、吸收弱,在非分散红外甲烷检测系统中噪声干扰大的问题,本文提出了利用气体滤波相关检测技术去除背境噪声干扰来提高检测能力的方法.该方法依据气体对红外辐射的特征吸收和相关运算的原理,结合了先进的气体滤波技术和相关检测技术,实现了对微弱光谱信号的调制和检测,最后实现了对浓度的反演,从而达到了甲烷气体实时、快速在线检测目的.试验结果表明,系统有10 ppb的测量精度.     

基于AOTF的在线红外光谱测量系统

介绍了一种新型的红外光谱测量系统，它由准直发射系统和聚焦接收系统两大部分组成，以声光可调谐滤光器（AOTF）为色散元件，连续改变AOTF的驱动频率就能实现快速波长扫描，达到实时测量目的。该系统具有结构简单、测量快速等特点，可用于在线有害气体检测和红外光谱分析。实验表明，系统光谱测量范围2．5－5μm，光谱分辨力为10nm。