基于正交投影变换的弱信号波达方向估计

提出了一种基于强信号阵列流形矩阵的正交投影变换的弱信号波达方向估计算法,该算法通过构造已知强信号阵列流形矩阵的正交投影矩阵,对阵列接收的数据矢量进行预变换,抑制强信号对弱信号波达方向估计的影响。文中算法只需对数据矢量进行正交投影变换,复杂度低,运算量小。将MUSIC算法、JJM算法和文中算法进行了比较,结果表明文中算法在存在多个强信号条件下能够有效估计多个弱信号的波达方向。     

宽带阵列信号波达方向估计的新算法

随着信号处理技术的发展,阵列信号处理的许多领域如雷达、声纳等越来越需要更精确的估计空间宽带信号源的波达方向（direction of arrival,DOA）。CSM（coherent signal subspace method）聚焦类DOA估计算法需要预估计波达方向,预估角偏差会影响聚焦效果,严重时会导致算法失效,本文提出一种基于一致聚焦的DOA估计方法,该方法不需要预先估计到达角,通过聚焦矩阵将宽带信号聚焦到一个中心频率,然后可利用窄带DOA算法进行估计。该算法提高DOA估计的分辨率、估计精度,也增强了算法的实时性,仿真结果验证了此算法的有效性。     

基于空间重采样的宽带DOA估计新算法及其性能分析

首先介绍了宽带阵列信号模型,然后给出了一种基于空间重采样的新的宽带信号相干子空间处理算法。该算法将均匀线阵看成是连续线阵的离散采样,在各个频率点调整阵列空间采样率,将各频率分量的方向向量聚焦到参考频率上,聚焦后得到单一频率点的数据协方差矩阵,再应用窄带MUSIC算法进行DOA估计,无需预估计波达方向,因此可以避免角度预估计对测向性能的影响。仿真实验表明新算法的性能要优于其他典型算法(TCT,RSS和TLS算法)。文中还给出了分辨率与阵元个数、信噪比之间关系。     

基于一致聚焦的宽带信号DOA估计方法

双边相关变换(TCT)法在构造聚焦矩阵时需要预先估计信号的波达方向(DOA),预估计的偏差会影响聚焦效果,严重时可能会导致TCT方法的失效.本文基于一致聚焦思想,提出了一种宽带信号DOA估计方法-致聚焦双边变换(CFTCT)法.由于CFTCT方法使用了一致聚焦变换矩阵,因此不需要预先估计信号的DOA,减小了计算量,同时...     

基于调频Z变换的均匀线阵波达方向估计

提出了一种基于调频Z变换(CZT)的宽带波达方向估计算法.由均匀线阵的理想聚焦条件,提出了其焦矩阵的波矢量域求解原理及计算方法:首先从聚焦频率处的聚焦矩阵中依次选取一行向量,用CZT分别计算其它带内,各聚焦矩阵中相应位置的行向量的波矢量谱,再由傅立叶反变换得到相应的行向鼍.该方法可选择信号频带围内的任意值作为聚焦频率,...     

二维相干信号波达方向判断空间平滑算法

波达方向估计是智能天线的重要功能之一,对于相干信号角度模糊问题通常严重影响了方向判断的精准度.文中根据一维空间平滑基本理论和算法,对二维六边形阵列相干信号MUSIC算法波达方向估计问题进行了理论分析和仿真实验,提出了平面六边形阵列到十字形阵列的变换方法,成功地把一维平滑技术应用到平面六边形阵列,仿真表明,这种变换可以有效地消除相干信号的角度模糊问题.     

基于粒子滤波的宽带信号波达方向估计

利用粒子滤波对不同频率点处的目标阵列流形进行跟踪,实现宽带信号波达方向估计.该算法基于当前时刻的观测信息,无需估计观测协方差矩阵,使得在短数据情况下仍能够取得优良的估计性能.同时算法从一组随机的初始值出发,无需预估计波达方向,并且递推过程是基于极大似然估计的思想,具有解相关的能力.计算机仿真验证了算法在短数据、低信噪比...     

一种解析的基于旋转矩阵估计的波达方向估计方法

本文提出了一种解析的基于旋转矩阵估计的高分辨波达方向估计算法.为了充分利用空时信息以提高算法的估计性能,利用传感器阵列接收数据相关矩阵构建既包含旋转矩阵信息又具有可对角化结构的目标矩阵组.通过一系列矩阵变换,将复数域普通目标矩阵组转化为实数域对称目标矩阵组,以利用ACDC算法实现目标矩阵组的联合对角化并求得对角矩阵,继而求取旋转矩阵并挖掘波达角度信息,实现了波达方向估计.仿真结果表明,与其他现存的经典算法相比,所提算法具有更强的分辨能力及更准确的估计性能.     

基于改进多信号分类算法的波达方向估计

针对传统波达方向估计算法在低信噪比条件下性能表现不佳的问题,本文提出了一种基于改进多信号分类的波达方向估计算法。本文首先对多信号分类算法的不足进行分析,并采用时间平滑技术构建相关矩阵,然后采用相关矩阵建立空间谱函数达到波达方向估计,最后采用仿真实验对算法的性能进行测试。结果表明,本文算法可以快速准确的估计出多个信号的波达方向,降低了波达方向估计误差,而且性能远远优于其它改进多信号分类算法。     

基于分数阶傅立叶变换的WLFM信号DOA估计

本文提出了一种新的基于分数阶傅立叶变换的DOA估计算法,该算法首先将天线阵的观测信号变换到分数阶Fourier域,并将时域时变的方向向量转化为分数阶Fourier域时不变的方向向量,同时将线性调频信号解调为窄带平稳信号,然后在相应的分数阶Fourier域,利用root-MUSIC算法进行波达方向估计.理论分析与仿真结果表明,该方法算法简单,估计性能好.     

Localization of wideband signals using least-squares and totalleast-squares approaches

In this paper, we introduce a new focusing technique for localization of wideband signals. Relaxing the unitary assumption for the focusing matrices, we formulate the least-square (LS) and the total least-square (TLS) coherent signal-subspace methods. The TLS is an alternative to the conventional LS and uses the fact that errors can exist both in the focusing location matrix as well as in the estimated location matrix at a given frequency bin. To prevent the focusing loss, we use a class of focusing matrices that are constant under multiplication by their Hermitian transpose. The class of unitary matrices comports with this property. We then develop a new focusing technique based on a modification to the TLS (MTLS). It is shown that the computational complexity of the new technique is significantly lower than that for the rotational signal subspace method (RSS). The focusing gain of the new technique is also larger than the focusing gain of the RSS algorithm. The simulation study shows that, compared with the RSS, the new algorithm has a smaller resolution signal to-noise ratio (SNR)     

Modified time-domain LS FIR filter design for musical notes

A modified time-domain least-squares (MTLS) finite impulse response filter design method for transforming musical notes is introduced. The method is based on a new criterion called total harmonic gain to noise ratio (THGNR) in addition to the least-squares criterion. The THGNR criterion aims to reduce the noise gain of the filter. Compared to the time-domain least-squares finite impulse response filter design method, the MTLS offers a better solution, which has low noise gain and small time-domain distortion     

一种基于液体透镜的仿生视觉快速调焦方法

为了提高仿生视觉系统中调焦方法的实时性,在对基于液体透镜的仿生视觉系统调焦控制方式进行研究的基础上,提出一种改进的快速调焦方法,实现系统焦距快速调节的功能。首先将基于激光位移传感器的主动式调焦结果作为预正焦点的判断准则,然后利用基于Sobel算子的灰度梯度评价函数并结合改进的爬山搜索算法对焦距进行精细调整,最后搭建仿生视觉成像系统实验装置,验证本文方法的准确性及实时性。结果表明,利用提出的快速调焦方法,在调焦过程中对同一场景不同模糊程度24帧图像的处理时间可以达到257 ms,相比于传统的自动调焦方法在速度上有很大提升。     

微装配中变焦变倍视觉系统标定及自动聚焦

在微装配中,采用变焦变倍视觉系统可以有效解决测量范围与精度的矛盾,但同时也引入了动态标定和实时自动聚焦的新问题。为此,对变焦变倍显微视觉系统的标定和自动聚焦技术展开研究。在标定方面,首先通过变倍率法完成图像主点的标定。基于平面靶标定法,采用单视图单应矩阵分解对固定倍率下相机内外参数进行线性标定,再引入畸变模型,并由量子行为粒子群优化算法对标定结果进行非线性优化,优化之后的最大反投影误差约为0.13 pixel,平均反投影误差约为0.1 pixel。此外,通过高斯曲线拟合完成对任意工作状态下视觉系统放大倍数的校准。在自动聚焦方面,针对传统灰度梯度函数只考虑固定梯度方向且易受噪声影响的问题,采用八邻域最大梯度阈值的自动调焦算法,通过梯度阈值提高算法的抗噪性。与其他几种灰度梯度调焦函数相比,该算法的单峰性好,抗噪性强。     

Azimuthally periodic electrostatically focused electron ribbon beams

Methods of enhancing transmission of ribbon-shaped electron beams undergoing circular motion in azimuthally periodic cylindrical electrostatic lenses are treated. Lens forces add to the naturally occurring curvature focusing to achieve this increase in beam transmission. Three basic configurations, differing only in the method of applying lens voltages, are treated: symmetrical focusing, deflection focusing, and asymmetric focusing (including inner and outer electrode segmentation). Expressions for beam perveance and rippling are derived from the paraxial-ray equation for thin electron ribbons advancing along a two-dimensional curved optical axis. The stiffness of azimuthally periodic electrostatically focused electron ribbons (i.e., the immunity of the beam to transverse disturbing forces) also receives attention. Mathematical extensions of the analysis to ribbon beams undergoing helical motion are discussed, and numerical results applicable to selected values of lens parameters are presented. Experimental results for an azimuthally periodic lens, constructed to test the analysis, are discussed in light of the theory developed.     

基于椭圆弧扫描转换的超声波无损检测全聚焦算法

针对超声波无损检测的全聚焦算法（TFM）处理全矩阵数据耗时巨大的问题,本文基于椭圆弧扫描转换提出了一种单层物体超声波无损检测的新全聚焦算法DEA-TFM.相对于传统全聚焦算法的逆向处理过程,新算法结合计算机光栅图形学中的椭圆绘制算法,解释了全聚焦算法的计算过程实际上是一个正向处理过程;它将结果图像的绘制和生成转化为椭圆弧的扫描转换操作和叠加;同时对原Bresenham椭圆绘制算法进行扩展,提出了绘制二维任意椭圆的改进算法,使新全聚焦算法能够适用于任意形状的相控阵超声波换能器探头.经过仿真实验证明,新算法和传统算法有着相同的运行结果,但是新算法运行速度有一个数量级的提升.     

Deflection defocusing correction by means of rotationally symmetrical lenses only

The design of an electrostatic deflection field is described, whose defocusing effects may be corrected by means of the dynamic focusing method involving rotational symmetrical lens elements only. The method of analysis used is simple and approximate, and numerical results are illustrative rather than accurate.     

利用镀银膜的四面锥尖实现纳米尺度聚焦光斑的数值模拟

利用（FD）^2TD方法对全镀金属膜四面锥尖端近场的光增强分布进行了数值模拟,结果表明在平行光束从全镀金属膜四面锥底面入射条件下,尖端近场可以获得纳米尺度的聚焦光斑,并且光场可以得到较大的增强。     

宽带相干信源波达方向估计(DOA)的新算法

辅助方向向量增加(ADVA)聚焦算法是非归一化的,存在聚焦损失。双边相关变换(TCT)聚焦算法是归一化的,不存在聚焦损失,但需要对目标的方位进行预估计。这不仅会使运算复杂,而且得到的聚焦矩阵也只是在预估角度上有最小范数解,在其他方向上则会产生偏离,因此不是稳健的。提出了一种在归一化的条件下,不需要方位预估计的、稳健的聚焦矩阵算法,算法的思想是将整个感兴趣的空间分成组,对每一组在归一化约束的条件下利用奇异值分解法求解最小化问题。通过仿真验证了该算法的有效性。     

数码显微镜自动对焦算法

目前数码显微镜中常用的自动对焦方法分为主动式自动对焦和被动式自动对焦。主动式自动对焦依赖特定的传感器或者测距设备,通过主动发出光波并且接收反射回来的光波判断物体与对焦装置的距离,从而达到对焦目的;被动式自动对焦通过分析每个位置图像信息来判断对焦方向以及对焦位置,以达到对焦目的。被动式自动对焦由于其对结构的要求简单、成本较低,是数码显微镜最常用的自动对焦方法。主要介绍了应用于数码显微镜的自动对焦算法,简述了主动式与被动式自动对焦的原理以及发展方向,重点介绍了被动式自动对焦方法中的对焦深度法,分析了对焦深度法的两大关键技术,即清晰度评价函数及其对焦搜索算法。