水声通信Doppler扩展估计的实验研究

发射机和接收机之间的相对运动引起Doppler扩展,即时间选择性衰落,它导致发射信号频率扩展。Doppler扩展是动态通信时导致误码率上升的主要原因之一,所以通信接收机首先需要估计Doppler扩展,然后才能补偿Doppler扩展,从而够降低动态情况下的误码率。单频信号是频率敏感信号,根据相对发射机的频率偏移量可以估计Doppler扩展。由于声传播速率相对较低,Doppler扩展导致接收信号相对发射信号产生时间上的伸缩变化,这样也可以采用测量伸缩量的办法估计Doppler扩展。通过水声通信湖上试验,验证了这两种方法的可行性,为未来的水声通信研究提供借鉴和参考。     

基于升降HFM组合的高分辨抗混响波形设计

双曲调频（Hyperbolic Frequency Modulation, HFM）波形是传统主动声呐常用的信号波形，具有多普勒不变性。HFM信号虽然便于匹配，但无法进行准确的测速、测距。升降HFM组合的V型双曲调频（V-Hyperbolic Frequency Modulation, V-HFM）脉冲信号，可以解决HFM的距离-速度耦合模糊问题，但在多目标情况下会有虚假亮点干扰问题。受V-HFM组合方式启发，文章提出一种新的HFM组合方法：N型双曲调频（N-Hyperbolic Frequency Modulation,N-HFM）组合信号。该信号形式可以降低虚假亮点出现的概率。水池实验表明：在多目标情况下，N-HFM脉冲信号可以实现距离和速度二维检测的较高分辨力，以及较强的抑制虚假目标的能力。     

一种低能耗的水声通信编码方案的研究

研究了一种用多个不同频率的CW窄脉冲与帧同步脉冲的时延差携带信息的水声通信技术。该技术利用多个不同频率的CW矩形窄脉冲与帧同步CW矩形窄脉冲之间的时延值进行信息编码,在接收端采用时延估计和频率检测技术进行解码,从而使码元间距成为可携带信息的有用资源,将码元间距扩展到足够宽,既可有效地克服水声信号的多途影响、提高频带利用率,又可大大减少码元脉冲数量,达到节省能量并提高通信可靠性的目的。仿真结果表明,该水声通信编码体制数据传输速率适中,编码和解码简易,系统稳健。     

宽带声学多普勒流速剖面仪回波信号模型分析

宽带声学多普勒流速剖面仪（Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP）通过接收海洋体积混响信号进行频偏估计,体积散射模型的准确性决定了理论仿真的正确性。针对BBADCP的信号模型特点,建立了散射体单元散射叠加效应的海洋体积回波时空特性及散射模型,推导了叠加噪声后散射回波的具体表达式。通过散射回波的离散化,把各参数（幅度、频率、调制）分离开来,单独考虑各参数对测速精度的影响。利用复协方差算法对水流流速进行估计,分析了信噪比、水流流速、紊流效应等因素对BBADCP流速估计的影响,验证了体积散射模型的正确性。     

分裂波束双通道方位走向的空间模糊问题

目标回波的空间方位走向是重要的目标空间特性，其特性和特征是水下体目标识别的重要依据。讨论了基于分裂波束双通道方位走向方法目标尺度识别中的方位走向的扩展特性，给出了目标走向的理论统计趋势结果。进一步给出了分裂波束双通道方位走向的空间视角扩展的模糊范围。同时讨论了不同发射信号形式和参数对目标尺度张角模糊范围的影响。结果表明：短CW脉冲和LFM发射信号形式下，目标尺度方位扩展角模糊程度要小于长CW脉冲发射信号形式下的目标方位扩展角模糊程度，识别舷角范围增大。     

非合作信号的分集接收技术

随着电磁环境的日益复杂，非合作信号（电视、广播）的应用越来越广，电子侦测系统变得越来越庞大，通常由天线（阵）、检测设备、侦收分析设备、测向定位设备、综合控制设备等构成，系统内部结构包括天线、射频，如何利用设备将不同的信号进行分集接收与整合是一项重要的课题。本文主要解释了非合作信号的分集接收技术，基于分解的分集接收技术保证了同步时间扩展在变化下的不同性能。     

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。     

基于时延估计改进的主动隔声耳罩语音增强算法

为实现高噪声场所中的听力保护和不同角度入射声源的语音增强，文章采用基于谱减法改进的广义互相关（Generalized Cross Correlation, GCC）时延估计方法对麦克风阵列接收信号进行同步处理，将同步后的阵列信号与基于广义旁瓣抵消器（Generalized Sidelobe Canceller, GSC）的主动隔声耳罩语音增强算法结合，实现噪声抑制和语音增强。首先以GCC算法为基础，引入多窗谱估计的谱减法作为时延估计信号的预处理环节，提高传声器接收信号的信噪比对算法进行改进。随后对加入谱减法的GCC时延估计算法，比较分析了取不同加权函数的仿真结果。最后由时延估计结果对麦克风阵列信号进行时延补偿，对改进后的主动隔声耳罩语音增强算法的噪声抑制和语音增强效果进行了分析。与改进前算法相比，在不同噪声环境下输出的语音信号质量有明显提升。     

基于协方差矩阵Toeplitz重构的MUSIC算法的波达方位估计方法

针对传统波达方向（Direction of Arrival, DOA）估计方法通过空间平滑对相干信号进行处理损失阵列孔径的问题，文章提出了一种基于协方差矩阵托普利兹（Toeplitz）矩阵重构的多重信号分类（Multiple Signal Classification, MUSIC）算法的波达方位估计方法。该方法首先根据阵列接收数据的协方差矩阵及其翻转矩阵来构造新协方差矩阵，并利用新协方差矩阵构造Toeplitz矩阵，然后对其进行特征值分解，得到Toeplitz矩阵的噪声子空间，利用噪声子空间求出信号空间谱，通过谱峰搜索估计入射信号的方位角。文中方法拓展了阵列孔径，增加了可估计相干信号的数量，提升了方位估计的性能，提高了阵列的空间分辨率。仿真和湖上实验数据处理结果表明，文中方法可估计出更多的相干信号，而且在低信噪比、少快拍以及信号入射角度间隔较小时仍然具有良好的方位估计性能。     

一种适用于低信噪比条件的DOA估计方法

波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计技术是信号处理中一个非常活跃的研究领域。但是无论传统的波束形成技术还是现代谱估计技术均适应于高信噪比的环境,当信噪比较低时,这些方法的波达方向（DOA）估计性能急剧下降。根据信号在时间上的强相关性和噪声在时间的弱相关性,提出了一种协方差矩阵的重构方法,该方法能够明显地提高协方差矩阵的信噪比。将新的协方差矩阵应用到最小方差无畸变响应（Minimum Variance Distortionless Re-sponse,MVDR）算法进行DOA估计,改善了传统MVDR算法在低信噪比条件下的DOA估计性能。计算机仿真和定向实验均表明在信噪比较低的环境中可以进行高精度的DOA估计。     

DS-SS在水声跟踪定位系统中的性能分析

传统的水声跟踪定位系统使用单频脉冲信号（Continuous Wave,CW）。CW信号系统容易实现,但却存在很多缺点：对多径干扰敏感、无法多址、无法解决距离分辨力与作用距离之间的矛盾、保密性差等。扩频技术（Spread Spectrum,SS）能够克服CW信号系统的缺点,在通信中有着广泛的应用。在浅水区域,直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum,DS-SS）是更适合于水声信道的扩频技术。讨论了一种直接序列系统模型,并仿真了这种模型的抗多途干扰性能、多用户性能、抗单频干扰性能。仿真结果显示此模型性能优良,实用性强。     

一种改进的集合平均经验模态分解去噪方法

针对现有非平稳信号去噪处理中的难点,提出一种改进的基于集合平均经验模态分解（EEMD）去噪方法,该方法根据本征模态函数（IMF）能量从被测信号中估计出噪声,使用估计的噪声代替EEMD方法中添加的噪声,最后将集合平均IMF分量累加得到去噪信号。使用相关性判据剔除了EMD分解产生的伪IMF分量,改进了噪声估计方法。仿真表明,改进的方法能够对调幅调频含噪信号进行有效的去噪处理。     

一种采用两个相干累加器提高自适应谱线增强器性能的方法

水声信道通常是一种时变的强噪声信道，频带狭窄且各种信号的频谱相互重叠，采用传统的滤波器或自适应谱线增强器（ALE）检测CW信号的效果不佳。本文提出了一种采用两个相干累加器进行ⅡR跟踪滤波的ALE，具有较好的窄带滤波性能，提高了在低信噪比的水声环境下对CW信号的检测能力；该算法还具有运算简单，易于用硬件实现的优点，文中给出了计算机模拟结果。     

PDE信号修补方法及在EMD端点效应处理中的应用

根据信号的连续性、光滑性等特性,可以利用已有相邻信号实现对缺陷信号的修补。分析了热传导方程的物理特性;提出了基于偏微分方程（PDE）的信号修补方法。分析了线性PDE修补和非线性PDE修补方法的基本原理。经验模态分解（EMD）过程中因存在着端点效应问题,使得EMD分解结果产生失真,从而导致分解无效。利用PDE信号修补的基本原理,实现了基于PDE的端点扩展方法。实验表明,PDE信号修补方法具有较好的修补效果,基于这一方法的端点扩展,可处理较长时间信号,且处理之后的信号畸变少     

MIMO随机振动试验频响估计中激励和响应的同步方法

频响函数估计是多输入多输出随机振动试验控制算法中的必要环节。在振动环境试验中,通常不采集振动台的实际激励信号,而用实测的响应信号和计算机内存中的激励信号来进行系统频响函数估计。由于计算机内存中的激励信号与实际振动台上的激励信号之间在相位上存在着差异,从而导致实测的响应信号和计算机内存中的激励信号不同步。这给系统频响函数的估计带来了较大困难。为此,根据线性系统中激励和响应之间的关系,结合随机减量法,提出了一种二次相关法用于系统频响函数的估计。用该方法进行频响函数估计只需要采集响应信号。在三轴振动台上进行了对比试验,结果验证了本文所提出的二次相关法的正确性。     

检定／校准装置测量（扩展）不确定度估计方法探讨

本文首先分析了检定校准装置测量（扩展）不确定度的正确估计在量值传递中的重要性，然后叙述了该不确定度表达的几种适于不同量仪检定的形式，最后介绍用于分析检定／校准装置测量（扩展）不确定估计值的方法，并提出估计方法选择的原则。     

前馈神经网络混合训练算法及其应用

介绍了单隐层前馈神经网络的混合训练算法(HFM)和正则化混合训练算法(RHFM),然后将该算法应用于UCI数据库上的实际回归例子中,并将其与BP、NNRW以及FM算法进行了比较.仿真实验表明,HFM算法的收敛速度优于其它几种算法,RHFM算法有较好的泛化性能,而NNRW算法在训练时间上占优,尽管如此,HFM算法在时间上还是大大优于BP算法.说明,混合训练算法是一种有效的算法.     

毫米波调频步进雷达运动补偿方法研究

毫米波调频步进（chirp-step frequency , Chirp-SF）雷达是一种距离高分辨率雷达,但是存在严重的距离 速度耦合问题,所以实现运动目标的距离高分辨必须进行运动补偿。文章提出了一种把脉冲多普勒（Pulse Doppler）测速和基于Chirp-SF信号的时域相关法测速相复合的方法。仿真结果表明该方法测速精度高,算法简单,速度快。     

微弱裂纹信号的稀疏编码提取

针对重大技术装备中关键基础部件早期裂纹信号提取困难这一问题,提出一种基于独立分量分析（ICA）的稀疏编码收缩（SCS）去噪方法,即采用泛化高斯模型（GGM）在ICA空间中估计信号独立系数的概率密度函数（PDF）,并利用最大后验（MAP）估计方法进行非线性去噪的微弱信号提取方法。通过对不同信噪比的含噪微弱裂纹信号的提取研究,结果表明,此方法能提取出输入信噪比低于-27dB的微弱信号,且波形与频谱均能较好的和原信号保持一致。同时,其去噪效果远远好于小波降噪方法,是一种较好的微弱信号提取方法。     

非合作条件下实现跳频信号的跳同步方法研究

针对跳频信号侦察中,在非合作条件下进行信号跳同步问题,提出利用跳信号分段频谱比较分析实现跳频信号跳变时刻同步的方法。实验证明该方法不仅可以有效实现跳频的跳同步,同时克服了跳速率估计精度不足的问题,且方法结构简单易于工程实现。