宽带雷达微弱目标信号的积累方法

利用长时间信号积累来提高信噪比（SNR）是微弱目标检测的一种常规方法。针对宽带雷达目标运动引起跨距离单元走动以及目标回波能量分散而无法有效积累问题,通过对宽带雷达目标模型与回波特性的分析,利用相邻脉冲重复周期目标一维像的相似性,提出了一种基于互相关技术的多周期回波信号的频域积累方法。仿真结果表明,该方法适用于低信噪比下的信号提取,为宽带雷达微弱目标检测提供一种有效的积累方法。     

深海直达声区水下声源距离深度联合估计

深海直达声区声场存在明显的多途结构,可用于水下声源被动定位。本文根据一次南海实验获取的数据,研究基于双水听器接收信号互相关函数和单水听器接收信号自相关函数的水下声源距离深度联合估计方法。首先假设声源深度位于50m~300m之间,根据双水听器互相关函数提取直达波到达时间差估计水下声源距离,然后根据距离估计结果以及单水听器自相关函数提取的直达波与海面反射波时延差估计水下声源深度,最后计算声源深度估计结果的平均值再与双水听器互相关函数结合得到更为精确的距离估计结果。结果表明,采用此方法估计的水平距离相对误差在10.5%以内,声源深度相对误差小于13.3%。      

基于互质位置非同步测量的低频声源成像方法

针对声学成像受限于传声器阵列孔径和阵元密度不足，导致在低频、低信噪比条件下声成像分辨率较低的问题，提出一种基于互质位置非同步测量的低频、低信噪比声源高分辨率成像方法。首先，移动原型阵列在互质位置处接收声信号并计算数据缺失的互谱矩阵，然后利用改进的加速近端梯度算法对缺省互谱矩阵进行补全，再对补全后的完整互谱矩阵进行矢量化，最后建立虚拟阵列信号模型并求解。仿真结果表明，在低频、低信噪比条件下，所提方法与以往方法相比，具有更低的定位误差、更高的成像分辨率以及更好的鲁棒性和抗噪性。     

宽带波束形成中小数时延滤波器设计

以电子战中的宽带波束形成器设计为背景,阐述了数字延迟线与小数时延滤波器相结合的时域波束形成方案,并引入广泛应用于多速率系统中的Farrow结构可变时延滤波器。针对宽带Farrow结构滤波器中乘法器资源消耗量较大的问题,采用对称结构的子滤波器系数求解方法,最后通过多次仿真验证了设计的合理性并给出相关设计参数的一般取值,为后续工程上的实现奠定了理论基础。     

ADS-B系统导频同步算法研究及改进

针对ADS-B接收模块中,低功率信号匹配滤波器输出信号检测峰值低,且报文接收误包率较高的问题,研究和改进了导频同步算法。通过理论分析其原理,合理设计了匹配滤波器参数以实现接收性能改善,验证了基于互相关检测的前导脉冲序列检测方法,优化了匹配滤波器互相关检测延时模型,使得抽样时刻为最大值。仿真结果表明,与初始的模块匹配滤波器相比,所设计的匹配滤波器有效提高了低功率下的峰值,且能够有效降低误包率。     

滤波与正交基分解在磁性目标检测中的应用

通过对磁性目标磁异常信号时域和频域特性的分析可知,磁异常信号属于低频信号,且在实际磁异常探测中磁性目标信号被噪声淹没,信噪比较低。针对这种情况提出了基于低通滤波与正交基分解的检测方法,先分析数字滤波器特性,设计约束最小二乘FIR滤波器滤除高频噪声,再利用正交基分解检测算法,大幅提升了磁性目标信号的信噪比,从而实现了磁性目标检测。仿真试验表明,该方法可滤除高频噪声,提升信噪比,增强对磁性目标的检测能力     

面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法

二元麦克风小阵列在手机、助听器等受空间、成本以及运算能力限制的设备中被广泛研究用以提高目标语音质量。二元麦克风小阵列中语音增强算法主要包括波束形成方法以及相干性滤波器方法。波束形成方法的思想是利用目标声源相对阵列的位置关系获取相应的时域和空域信息,可以保留目标声源方向的信号而抑制其他方向的干扰信号;相干性滤波器方法则通过阵元间不同信号的相关性进行噪音抑制。考虑这两种类型方法的优点,本文提出一种面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法,通过在广义旁瓣抵消器的固定波束形成支路上使用相干性滤波器,提高固定波束形成输出信号的信噪比,然后在广义旁瓣抵消器自适应支路利用阵列的时域和空域信息对固定波束形成支路输出的信号中残余噪音进行估计,进而获得增强后目标输出信号。仿真和实际试验表明,本文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干性滤波器算法。      

时域展宽特性对相关检测性能的影响分析

时域展宽是激光回波脉冲的重要特性,也是影响激光雷达相关检测性能的重要因素。建立了考虑时域展宽特性的激光回波脉冲数学模型,以此模型和相关检测原理为基础分析了时域展宽特性对相关检测测距误差、信噪比的影响,从激光发射脉冲的近高斯能量时间分布模型出发,推导了时域展宽系数的计算公式,并对理论分析和计算结果进行了仿真论证。仿真结果表明:回波脉冲时域展宽系数与其衰减系数成反比,与发射脉冲上升时间成正比,随着时域展宽系数的增大,激光雷达相关检测系统测距误差增大,信噪比降低。     

CDMA信号时差频差联合估计算法研究

针对CDMA信号时域频域同时重叠的特征,分析了不同用户的时差分布对互模糊函数计算的影响,总结了直接互模糊相关法的不足之处。在此基础上,提出了一种解扩后互模糊相关算法,并将其与直接互模糊相关算法进行性能比较,推导了解扩后互模糊相关对信噪比的改善值。仿真结果验证了解扩后互模糊相关算法具有抑制其他用户干扰和改善输出信噪比的优点。     

基于高阶累积量和动态统计的放电信号时延算法

为提高时延估计精度,提出了一种基于高阶累积量和动态统计的时延估计优化算法.利用高阶累积量求取放电信号的时延序列,对多组时延序列进行累加求平均,提取出时延.仿真计算结果表明:信号信噪比低于5 dB时未优化的算法判断时延会产生较大误差,而优化算法能够准确检测出信噪比低至-20 dB的放电信号的时延,且累积次数不超过100.通过对100m处实测电晕放电信号的时延求解验证了该算法的有效性和实用性.     

Digital Cross-Correlation Detection of Multi-Laser Beams Measuring System for Wind Field Detection

A cross-correlation detection method to process backscatter signals of multi-laser beams measuring(MLBM) is presented,which can be firstly filtered by the digital filter composed of average median filter and finite impulse response(FIR) digital filter.The processing of backscatter signals using single-pulse and three-pulse cross-correlation detection methods is depicted in detail.From calculation results,the multi-pulse cross-correlation detection could effectively improve signal-to-noise ratio(SNR).Finally,both wind velocity and direction are determined by the peak-delay method based on the correlation function which shows high measuring precision and high SNR of the MLBM system with the assistance of the digital cross-correlation detection.     

基于平均滤波算法的光纤气体传感系统研究

数字平均滤波是信号处理中一种常用的方法。在小信号检测中,使用数字平均滤波可以获得较高的信噪比,提高检测的灵敏度。本文提出了一种利用光学器件来实现数字平均滤波的新方法,应用于基于差分吸收检测原理的窄带扫描光源光纤气体传感系统。系统的输出是一段连续的光谱,包含有被测乙炔气体的多个特征吸收峰。系统使用法珀标准具ETALON和参考光栅提供波长参考,完成对输出信号的光谱重建。对相同波长范围的信号进行平均滤波,使气体的相同特征吸收峰重合,提高检测的灵敏度。利用光谱重建,克服了可调谐Fabry-Perot滤波器驱动电压和透射波长不稳定因素的影响。实验结果表明,本系统可以方便有效地实现光谱意义上的数字平均滤波,检测到较低浓度的乙炔气体,比较适用于工业化气体检测系统。     

宽带波束形成技术的研究

在很多情况下,要求基阵能够不失真地接收宽带信号,因此要求波束形成器的波束图具有与频率无关的特性。深入研究了利用自适应方法设计具有特定频率响应的FIR滤波器用于进行时域宽带波束形成的应用,给出了仿真结果,验证了算法的有效性。采用FPGA或DSP实现带通滤波器是一项成熟的技术,所以通过设计特定频率响应的FIR滤波器来实现宽带波束形成技术在工程上是可实现的。     

基于频域块LMS算法的实时虚拟暗室测试方法

针对电磁辐射现场测试被测设备信号和干扰未知的情况,提出了一种基于频域块最小均方算法的实时虚拟暗室测试方法。该方法采用双通道接收机,根据测试通道和背景通道中干扰信号的相关性设计自适应滤波器,在频域对背景通道信号滤波以趋近测试通道中的干扰分量,采用瞬时双通道信号迭代更新滤波器系数,滤波器系数收敛后系统输出中只有被测设备信号。仿真与分析表明,该方法在背景通道有无被测设备信号泄露的情况下都能有效抑制干扰,与基于时域最小均方算法的方法相比,在滤波器长度相同的情况下其计算复杂度更低,适用于实时现场测试。     

带有噪声相关性的自适应噪声抵消系统仿真研究

本文为了在语音信号处理中能消除含噪语音信号中的背景噪音,采用自适应信号处理的理论和技术来达到提高语音信号质量的目的。通过介绍自适应滤波器原理,在对自适应滤波器相关理论研究的基础上,研究了LMS自适应滤波算法,并对LMS自适应算法进行了分析。同时为了使输入的参考信号与噪声相关,加入分离周期信号与带有窄带干扰抑制的宽带信号。通过分析仿真结果表明基于LMS算法的自适应噪声抵消技术可以有效地抵消正弦干扰信号,同时加入宽带信号中的周期性噪声,在没有另外的与噪声相关的参考信号的情况下,可以使用自适应噪声抵消系统来消除这种同期性干扰噪声。     

自适应线谱增强器在音频信号增强中的应用研究

本文对自适应线谱增强器（ALE）稳态的频率特性及其与输入信噪比、自适应滤波器长度和采样率的关系进行了详细分析。明确给出了AI正参数选择的原则及信号信噪比（SNR）提高的方法。在MATLAB环境下将ALE应用于音频信号增强,选择信号延迟D=100和用于自适应线性估计的滤波器长度L=32。使用块LMS=32自适应算法进行了仿真试验。仿真结果表明,AIE系统不仅提高了宽带噪声中谐波信号的信噪比．而且还具有独特的滤波功能。     

基于多普勒频偏估计的单帧图像低速运动目标检测方法

常用的图像域运动目标检测跟踪方法对虚警率较敏感,当虚警率较高时,目标检测跟踪的实时性受限。为了降低目标初始检测的虚警率,进而提高目标检测跟踪的实时性,该文提出一种基于多普勒频偏估计的单帧图像低速运动目标检测算法,通过发射多普勒不敏感的LFM脉冲对,忽略多普勒效应对成像结果的影响,但在图像域检测的同时,利用目标回波的多普勒频偏信息进行静目标和杂波亮点的剔除,基于单帧数据,减小运动目标检测的虚警率,实现单帧图像的运动目标检测,从而为目标跟踪奠定良好基础。该算法首先进行图像域的恒虚警检测,再利用宽带时域波束形成和复相关频率测量法,对检测亮点处的波束输出信号进行多普勒测频,仅通过单帧图像就可有效剔除静目标和杂波亮点。同时为了改善宽带时域波束形成的性能,利用2阶锥规划设计滤波器的系数,用9阶FIR滤波器实现了0.01倍采样点的小数时延,提高了多普勒频偏的估计精度。最后通过计算机仿真和水池试验验证了所提算法的有效性。     

基于正态分布宽带信号的无源互调特征行为分析

在现代无线通信中,无源互调是影响通信信号传输质量的重要因素。双音互调测试能够有效衡量无源器件的非线性特性,却无法准确预测出器件在宽带信号激励下的非线性失真。因此本文提出了一种基于正态分布的宽带信号激励下的射频连接器无源互调特性分析方法。通过双音互调测试,建立射频连接器无源非线性传输数学模型,并将基于正态分布的等效宽带信号作为非线性传输模型的激励源进行模拟仿真。结果表明,宽带无源互调功率分布与宽带信号功率分布相同,n阶宽带无源互调带宽为原宽带信号带宽的n倍,宽带信号的无源互调产物相较于双音测试信号有所增强,且信号的信噪比下降,说明宽带信号在传输过程中受到的干扰更加严重。电路仿真和数值计算呈现出良好的一致性,证明了本分析方法的有效性。     

微弱信号检测的变尺度Duffing振子方法

针对强噪声背景下微弱信号检测问题,本文把互补集总经验模式分解（CEEMD）方法和变尺度Duffing振子结合,提出了一种新的微弱信号检测方法.利用CEEMD将复杂含噪信号分解为不同的固有模态函数（IMF）,通过Duffing系统分岔图及其变化找到相轨迹变化的临界阈值,实现含噪信号的信息检测.结果表明,本文所提方法不仅可以很好地免疫噪声,而且能有效检测出信噪比低至-73dB的多频率周期信号.