激光器频率漂移对相位敏感光时域反射计扰动定位精度的影响

基于多波干涉原理,建立了基于相位敏感光时域反射计(OTDR)的光纤分布式扰动传感器(FDDS)光路系统数学模型,研究了激光器频率漂移对相位敏感OTDR定位精度的影响机理。仿真结果表明:激光器的频率漂移是导致传感器定位精度和信噪比降低的关键因素,当激光器的频率漂移分别高于25 MHz/min和30 MHz/min时,依据移动平均和有扰动减无扰动定位方法以及移动平均和移动差分算法得到的传感器信噪比低于2dB,定位算法失效。采用频率漂移速率分别为3MHz/min和190 MHz/min的激光器进行实验,实验结果表明:频率漂移速率为3MHz/min的激光器通过所述的两种定位方法得到的定位误差均为100m;频率漂移速率为190MHz/min的激光器无法实现扰动的定位。研究结论为激光器的选型以及提高传感器的定位精度提供了理论指导。     

激光器线宽对-OTDR系统性能影响的研究

为了对相位敏感光时域反射系统进行优化设计,采用相位敏感光时域反射原理搭建了一套多点入侵检测系统,通过数值模拟和实验分析了激光器线宽对系统性能的影响,由理论分析发现,随着激光器线宽的增大,系统探测到的后向相干瑞利散射的波纹逐渐平滑,系统的信噪比和定位精度也随之降低,直至不能定位和识别干扰信息;并利用7km的光纤进行了相关实验。结果表明,当激光器线宽由5kHz增加到200kHz时,系统探测到的后向瑞利散射信号出现了较大的平滑,信噪比则由12dB减小到3dB,这与理论分析的规律一致。     

一种减小Φ-OTDR光纤扰动传感系统中频率漂移误差的新定位

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤扰动传感系统中激光器的频率漂移严重影响系统定位准确度的问题,提出了一种新的基于频谱分析的定位算法。该算法将采集的散射曲线数据进行傅里叶变换,然后选择特征频率区间进行功率谱累加得出定位结果,可以有效抑制激光器频漂引起的定位误差。最后搭建了长度为8km的样机进行定位算法的测试,系统的信噪比得到了改善,定位准确性提高,验证了算法的有效性。     

基于传声器阵列的改进的PHAT-GCC语音定位算法

通过对相位转换-广义互相关(PHAT-GCC)算法的基本原理进行深入研究,通过监控信噪比,信噪比加权,相干函数等手段提出一种改进的PHAT-GCC算法,以便实现在有噪声环境下进行准确定位。实验结果证明,该算法有效提高了其定位的准确度。     

马赫-曾德尔干涉仪的定位技术研究

为了研究不同线宽的激光光源对马赫-曾德尔光纤干涉仪定位精度的影响，采用互相关定位算法原理搭建了一套扰动定位系统。采用3kHz和1MHz的半导体激光器作为系统输出光源，并对其进行多次的定点扰动，将得到的实验数据根据互相关原理做计算，并与理论推导结果进行了对比分析。结果表明，在时间域采样速率都为100MHz的情况下，系统采用3kHz的激光器时，平均定位误差为34.4m，远小于采用1MHz光源下225.4m的定位误差；在干涉仪信号臂中接入3m单模光纤，使信号臂长度和参考臂长度基本相同，可以很大程度上抑制了系统的共模噪声；窄线宽激光器可以提高系统的定位精度。该研究对于干涉仪激光器的选取、系统性能参量的评估是有积极意义的。     

高速相干光通信中的多符号差分检测技术研究

针对高速相干光通信系统中激光器相位噪声和频偏估计的补偿问题,设计了基于MSDD(多符号差分检测)的相位恢复算法,研究了在ASE(自激发射放大)噪声、激光器线宽和频偏等因素影响下的系统性能和MSDD算法的补偿能力。仿真结果表明,自适应MSDD算法对激光器线宽和频偏的补偿效果显著,对线宽为1 MHz、频偏为100 MHz的20GBaud QPSK(正交相移键控)系统,误码率为10-3时的OSNR(光信噪比)代价仅为0.6dB。     

一种带噪语音信号端点检测方法研究

端点检测是语音识别中的一个重要环节.当信噪比较低时,传统的端点检测方法不能有效的工作,影响了系统的识别率.为此,本文提出了一种更有效的端点检测算法--基于LPC美尔倒谱特征的端点检测方法,它是基于LPC距离方法的一种改进.实验证明,该算法在低信噪比的情况下,能够准确的检测出语音信号.通过对三种不同的端点检测算法的比较,证明了基于LPC美尔倒谱特征算法的检测正确率较高.     

基于1比特量化的大规模MIMO雷达系统直接定位算法

1比特量化技术在大规模MIMO雷达系统中的应用使得系统成本、功耗及传输带宽显著降低。但这同时也对如何从1比特量化后的数据中提取目标高精度信息提出了严峻挑战。针对基于1比特量化的二次定位算法在低信噪比下定位精度低、鲁棒性差的问题,该文提出了一种基于1比特量化的大规模MIMO雷达系统目标直接定位算法。首先,通过将接收信号进行1比特量化,并推导基于1比特信号的概率分布,建立了关于目标位置的代价函数;其次,通过证明代价函数的凸性,利用梯度下降算法求解了回波中未知的信号参数;最后,根据最大似然估计实现了目标直接定位。仿真实验分析了所提算法的定位性能,结果表明,所提算法仅需传输相较于高精度采样(16比特为例)直接定位算法6.25%的通信带宽,同时其功耗仅为前者的0.1%。此外,与基于1比特量化的二次定位算法相比,所提算法在低信噪比下便可实现对目标位置的有效估计,并且其定位性能在低信噪比和低MIMO天线数量下均明显优于前者。同时,其性能会随着过采样技术的应用进一步提升。      

OFDM系统中自适应调制和功率分配方案

为了提高Ka频段正交频分复用(OFDM)系统的频谱效率,提出了一种子带自适应调制和功率分配算法。该算法在目标误比特率下首先通过等功率分配确定各子带的初始信噪比大小和调制方式,并根据子带信噪比和调制方式的关系,迭代运算出最优的有效子带个数、调制方案和功率分配的比例关系。仿真结果表明,该算法提高了系统中低信噪比下的频谱效率。     

基于高频微波技术的分布式光纤传感器布里渊散射信号检测

分析了布里渊分布式光纤传感技术原理,采用自行研制的光纤单纵模分布反馈(DFB)激光器结合电光调制技术,利用相干检测技术,对布里渊微弱后向散射信号进行检测。通过改进滤波放大技术,对微弱后向散射光信号进行有效放大,再用扰偏技术及信号采样平均处理,实现对光纤传感器后向布里渊散射信号在11 GHz高频段直接采集显示。结果表明,探测所得布里渊散射信号峰值功率可达50 mV,能有效降低解调系统信号检测难度,改善了系统信噪比(SNR)。初步实验结果证明了该方案的可行性。     

基于Ka频段的自适应MIMO调制算法

这里研究了一种应用于Ka频段卫星通信信道的自适应多输入多输出(MIMO,multiple-Input multiple-Out-put)调制算法,不同于一般Ka频段卫星通信的信道衰减补偿算法,该算法主要是能根据不同天气条件,利用MIMO系统的接收信噪比自适应的转换调制方式,以维持一定的目标比特率为目标,从而获取较高的系统吞吐量。仿真结果表明,该算法能有效应对Ka频段固定卫星通信信道下的严重信道衰落,兼顾系统性能和频谱效率,得到较高的吞吐量。     

基于改进二次相关算法的声源定位仿真研究

基于广义相关时延算法的被动声源定位技术,其定位精度随着声源信号信噪比的降低而大幅下降,且易受噪声和混响等因素影响。针对此问题,该文提出了一种改进的二次相关时延算法,该算法引入了最小均方差（LMS）自适应滤波器作为前端处理以获得高质量的信号,并将信噪比作为控制参数对二次相关函数进行高次方运算,使二次相关函数峰值锐化,以提高当前广义二次相关算法的精度和鲁棒性。通过MATLAB进行不同信噪比环境下实验仿真,结果表明,该改进算法在低信噪比环境下能获得更精确的时延估计,进而有效提高了声源定位精度。     

应用符号相关性的认知OFDM系统信噪比盲估计

针对认知无线电系统中OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)信号信噪比估计算法适用范围受限、复杂度高的问题,提出一种新的基于符号相关性的信噪比盲估计算法,算法首先通过扩展前缀相关性检测区间得到一个特征序列,然后通过小波消噪去除多径信道的影响,最后通过序列极大值极小值与信号功率及噪声方差的关系得到信噪比的估计值。仿真结果表明,本文算法能够实现对ZP-OFDM(zero-padding OFDM)信号信噪比的准确估计,同时在应用于CP-OFDM(cyclic-prefix OFDM)信噪比估计时适用范围更广、运算更为简便,更加适用于认知无线电系统。      

利用SUSAN算子的特征复合相关跟踪算法

文中提出了一种新的相关跟踪算法,该算法利用ＳＵＳＡＮ算子提取特征、选取灰度子模板进行相关匹配,再由特征匹配作精确定位和置信度分析,并利用特征信息对相关运算进行加权以降低小尺子模板对相关匹配定位精确度的影响。实验结果证明了该算法的有效性。     

基于差分进化的随机共振混沌小信号检测

针对传统随机共振小信号检测无法对多参数进行同步调优的缺陷，本文提出了一种基于变种差分进化算法的随机共振混沌小信号检测方法。利用变种差分进化算法对Duffing振子的随机共振系统参数进行寻优，以系统输出信噪比为寻优问题的目标函数。为了验证算法的可行性，分别进行低频和高频小信号输入的仿真实验，在低频小信号检测实验中，输出信噪比较混沌变步长萤火虫优化算法平均提升1.98dB；高频小信号检测实验中，结合外差式随机共振理论，能够准确恢复出高频小信号对应低频段处的小信号，进一步推导出高频小信号的存在；对实测海杂波数据进行仿真实验，实验结果表明该方法能够有效地检测出淹没在海杂波背景下的混沌小信号。     

基于Kinect的声源定位时延获取及算法性能研究

声源定位已广泛地应用于视频会议和语音控制系统中,针对传统的声源定位系统中采集电路采集到的声音信号易受噪音和混响的影响,提出采用运动传感输入设备Kinect中集成的小型线性麦克风阵列采集音频信号,通过Kinect采集四通道音频信号,并应用互相关(CC)、相位变换(PHAT)、最大似然估计(ML)和平均平方差函数(ASDF)等四种时延算法对采集的音频信号进行处理分析,从而获取时延实现声源的定位。另外,从信号-噪音比(SNR)、峰值锐化两个方面分别利用MATLAB仿真和实测实验比较了四种算法的性能。实验结果表明,利用Kinect线性麦克风阵列采集定位能更有效地去除噪声,提高信噪比,并且四种算法中相位变换法拥有尖锐的峰值和较低的信噪比门限,从而能够适用于声源定位中获取精确时延。     

时变信道中OFDM信号的分段接收算法

通过分析现有OFDM系统接收性能,对影响OFDM系统性能的频偏和系统定时等因素进行了研究.为进一步改善系统性能,提高接收信噪比,在原算法的基础上,主要对频偏和系统定时两种因素对系统的影响进行了分析,研究了OFDM信号在时变和可等效为时变的信道中提高系统性能的方法.通过分析时变信道中OFDM系统的性能和特点,提出了一种改进的接收算法.通过仿真试验,比较了直接接收算法和改进的分段接收算法的性能.仿真结果表明,改进的分段接收算法的信噪比得到明显改善,对系统容量的提高有很大的意义,但分段接收算法随着分段数的不断增加,系统信噪比的改善程度逐渐减弱,到达极限值后此算法不能再提高系统的信噪比.     

基于SOA光纤环形激光器的分布式声传感系统

为了降低传统分布式声学传感器(DAS)系统复杂度并提高信噪比(SNR),提出了一种基于半导体光放大器的光纤环形激光器(SOA-FRL)的DAS系统。该系统用SOA-FRL取代了传统的DAS系统中的窄线宽激光器和脉冲调制器,实现了高稳定的光脉冲输出;采用双脉冲外差探测方法,实现了精确的声信号探测和声源定位。实验结果表明：在频率为1 kHz、幅值为1.14 rad的声信号作用下,所提系统的解调SNR高达38.25 dB,空间分辨率为12 m。     

激光主动成像系统探测距离的计算与仿真

为了准确计算主动成像系统的工作距离,利用激光照明模型,根据成像过程中影响系统成像质量的因素,建立了激光主动成像系统的信噪比模型。根据相机发现识别目标所需要的信噪比阈值,脉冲激光器I、CCD接收器的性能指标,大气消光系数等参数,推导出激光主动成像系统的工作距离公式。利用工作波长为0.532μm的脉冲Nd∶YAG激光器,CCD相机,以及基于CPLD技术设计的距离选通同步控制板,进行了主动成像实验,并且完成了系统探测距离的计算与仿真。     

一种基于分类搜索的Gold误码修正算法

扩频系统侦察对抗时,在低信噪比下估计得到的扩频码存在严重误码,会影响信号解扩解调质量.通过Gold码与其对应m序列优选对的基本特性结合互相关函数特征,提出了一种严格的Gold码分类,并得出一种基于分类搜索的误码修正算法,通过比较待测Gold码与各类样本Gold码互相关函数的三值分布特性,可以快速搜索准确定位到正确的Gold码,实现误码完全修正.当Gold码的误码率不高于11%时,算法可实现对误码的完全修正,能有效降低扩频信号盲处理的信噪比门限.