在地层探测中应用互补码脉冲压缩技术的研究

一个适用于海洋地层探测的互补信号发生和处理系统已经研制成功。其实施方案是：声源交替地发射一对互补码信号中的两个互补部份，接收机相应地进行回波信号的实时相关处理，然后再在时间上一一对应地把相邻两次的相关处理输出实时相加，就得到无旁辨的终端输出在地层探测图上显示。波浪起伏会对回波到达时间和信号码之间隔进行调制，由此产生的“去互补”和“去相关”效应会降低互补码信号处理的性能。本文着重研究了这个问题，并通过计算机模拟证实了在实际的海洋地层探测中应用互补码脉冲压缩技术的有效性。     

基于FPGA实现信号脉冲压缩

本文以软件无线电为指导,提出利用FPGA平台实现脉冲压缩雷达信号处理的设计方案。首先分析脉冲压缩雷达信号处理流程;然后采用模块化设计思想,分别多信号采集,脉冲压缩,信号提取和目标识别步骤进行分析与设计：最后在MATLAB与ISE软件上进行仿真并给出仿真结果。     

雷达数字脉冲压缩的方法

传统的雷达系统中存在探测距离和分辨率之间的矛盾,脉冲压缩技术为解决这一问题提供有效的解决方法。通过匹配滤波器的特性,实现脉冲压缩技术的实现。脉冲压缩技术实质就是匹配滤波,它是滤波器和接收信号匹配的一种体现。     

近断层脉冲型地震动下位移谱阻尼修正系数

现行规范采用阻尼修正系数（DMF）调整阻尼比不同于5%时的弹性位移反应谱,然而未考虑到近断层脉冲型地震动的影响。本文选取了代表性前方向性脉冲记录,研究了矩震级、场地类别和距离对脉冲周期的影响,同时指出脉冲周期与相应伪速度谱峰值周期之间具有较好的线性相关性,然后以周期与脉冲周期比和阻尼比为双变量,采用Levenberg–Marquardt算法进行非线性回归分析,提出了能够较为准确反映数据点分布规律的DMF模型。结果表明,随着脉冲周期的减小,DMF峰值对应的周期越小,而在中长周期范围DMF越趋近于1.0;与现行规范相比,模型MDF强烈依赖于脉冲周期、结构振动周期和阻尼比,且当三者位于不同取值范围时,规范DMF过低或过高     

基于脉冲压缩技术的宽带透射系数测量方法

透射系数是水声材料的一项重要声学参数,为了在水池中对水声材料的透射系数进行测量,本文提出了一种基于脉冲压缩技术的测量方法,对接收信号进行压缩来提取直达波。该方法不仅可以克服实验过程中经常遇到的多途干扰,而且测量过程简单,可以同时获得测量频带内所有频点的透射系数,即实现了对透射系数的宽带测量。在水池环境下,通过对20kHz-60kHz频率范围内玻璃缸的窄带测量与宽带测量结果的比较,验证了该方法的有效性。     

谱校正技术在水下信号波达方向估计中的应用

针对具有不稳定强线谱特征的水下目标,提出了一种基于目标线谱校正技术的信号波达方向估计(Direction of Arrival,DOA)方法,该方法结合矩形窗谱校正技术和全相位修正方法对目标线谱参数进行估计,从而计算目标方位.对该技术进行了仿真研究,并应用于实际水下目标线谱方位估计和单频脉冲波(Cw波)的DOA估计中....     

基于分数阶功率谱熵的未知水声脉冲信号检测方法

水声侦察的核心问题是在无先验知识条件下捕获其他平台发射的脉冲信号,单频(Continuous Wave,CW)信号和调频(Frequency Modulation,FM)信号是常用的水声探测脉冲.功率谱熵算法能有效检测低信噪比的CW信号,但对FM信号性能不佳,分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Tr...     

水声脉冲信号检测的新方法

水声脉冲信号是由一个运动平台上的发射器发射的。信号的调制方式、载频、幅度、脉宽以及周期均为未知。该文介绍了一种水声脉冲信号检测的新方法。水声脉冲信号接收机输出的短时谱重心是不断起伏的。起伏在高信噪比时会变得很小,而在低信噪比(或无信号)时会变得很大。由于,起伏的绝对偏差移动平均可用来度量起伏的大小,因此,它可以被用来检测水声脉冲信号。还介绍了新检测方法的原理、算法以及仿真结果。在海洋噪声、运动载体的辐射噪声以及小的多途干扰背景中,该方法能可靠地检测水声脉冲信号,并能同时对信号的一些参数作出估计。     

金属表面裂纹脉冲压缩增强型激光超声检测方法研究

为了提高激光超声技术检测能力,提出了一种基于脉冲压缩的增强型激光超声检测方法,并将其用于金属表面裂纹检测。该方法结合激光束空间分布调控技术,激发线性调频超声表面波信号,进一步利用匹配滤波算法对线性调频激光超声表面波信号进行脉冲压缩,可大幅度提高激光超声检测信号的信噪比和分辨率。建立空间调制激光超声数值计算模型,研究线性调频激光超声信号激励方法;基于数值模拟获得的线性调频激光超声检测信号,开发基于匹配滤波器的激光超声脉冲压缩信号处理方法;通过数值模拟不同表面裂纹缺陷与不同空间调制情况下的脉冲压缩信号效果,探究该方法对于激光超声检测信号信噪比的增强能力,并最终通过试验验证。结论表明,基于脉冲压缩技术的增强型激光超声检测方法,可以大幅度抑制噪声信号,提高针对金属表面裂纹的缺陷检测能力,解决激光超声无损检测信噪比低,灵敏度差的问题,也为该方法进一步研究提供理论依据和试验指导。     

基于FPGA的改进FFT模块在数字脉冲压缩系统中的应用与实现

FFT算法是一种实现数字脉冲压缩的高效、灵活的方法,也是实现数字数字信号中重要技术.利用并行存储器和流水设计改进了FFl模块,运用FPGA实现1024点的FFT运算.另外,应用的乒乓存储技术使该模块提高了数据传输的效率,很好的满足了系统实时性和精度要求.     

一种面向声兼容设计的主动声呐发射波形优化方法

针对多部舰载主动声呐同时工作时产生的声兼容问题,在现有波形设计方法的基础上,文章提出一种综合考虑特定频带功率谱和自相关旁瓣级的波形设计方法。波形设计时以舰载平台不同主动声呐工作频段作为先验知识,利用基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的相位编码阻带循环算法(Stop Cyclic Algorithm-New, SCAN),综合考虑发射波形的功率谱和自相关旁瓣,引入惩罚函数,设计出一种同时兼顾特定频段功率谱陷波和相关旁瓣的发射波形。计算机仿真结果表明,SCAN 算法设计后的发射波形可根据实际工作需求,通过对惩罚函数权重因子的控制,来实现对主动声呐发射波形任意工作频段功率谱抑制或发射波形自相关旁瓣的降低,从而有效减小舰载平台多部主动声呐同时工作产生的相互干扰。     

阈值改进整数小波与LZW算法相结合的水声数据压缩方法

提出一种阈值改进整数小波与基于字典编码的LZW(Lempel-Ziv-Welch)算法相结合的数据压缩方法,该方法旨在减少水声数据传输量的同时尽可能地达到高保真。数据压缩过程中,先对水声数据进行整数小波变换,再对变换后的高频系数采用改进的小波阈值算法和阈值函数进行处理,提高了数据压缩倍数和信噪比,降低了误差。最后通过LZW将处理后的系数进行编码输出,进一步提升压缩效果。文中给出了相应的数据压缩算法流程。实际舰船辐射噪声数据的压缩处理结果表明,该方法能有效提高信号信噪比、减少信号失真并能获得更大的压缩倍数。     

一种水声脉冲测距系统测时方法

水声脉冲测距系统中,测时精度决定了系统整体的测距精度。提出了一种基于三次样条插值的测时方法。该方法通过三次样条插值重新构建信号,精确求出每个载波周期的峰值,从而提取出信号包络。在对信号包络进行平滑后通过求解斜率最大值来估计时延。实验结果与理论分析是一致的,表明该方法对水声脉冲信号测时可以达到很高的精度。     

Laser pulse compression method to measure Brillouin gain in water

We present a method by which to determine the gain coefficient of stimulated Brillouin scattering (SBS) in water from the pulse compression ratio of the pump pulse duration to the output Stokes pulse duration. To achieve this objective, we have measured the pulse duration of SBS over the temperature range of 5–40 °C. The gain coefficient of SBS has been calculated using the measured pulse compression ratio, the pump intensity, and the characteristic length. Also, in this article, we derive the theoretical model based on coupled wave equations and we demonstrate the method at lower pump energies which is an effective approach for measuring the gain coefficient of SBS.     

一种基于广义互相关的水声直扩信号检测方法

直扩信号因其低功率谱密度特性使得检测十分困难,针对传统自相关法在低信噪比条件下检测性能急剧下降的问题,在分析了直扩信号自相关特性的前提下,提出一种基于广义互相关估计的直扩信号检测方法.首先对接收信号分段并对相邻信号段分别进行广义互相关估计,估计结果采用二阶矩非相干积累,提取相关峰获得检测统计量,将检测统计量与门限比较,...     

全相位频谱校正技术在水声通信中的应用研究

多普勒效应是影响水下移动通信性能的主要因素,准确估计多普勒频移对提高通信系统可靠性具有重要意义。在进行离散频谱分析时,时域非整周期截断会造成频域能量的泄漏,导致频谱估计精度降低。全相位频谱分析具有良好的抑制频谱泄漏特性及相位不变性。仿真验证了全相位频谱校正技术相对于传统频谱校正技术在估计性能上的优势,并在此基础上探讨了全相位频谱校正技术在水声通信中的应用。采用全相位频谱校正技术进行多普勒频移估计,进而进行多普勒补偿以降低通信系统误码率。仿真结果表明,全相位频谱校正技术能够实现高精度多普勒频移估计,从而提高水下移动通信系统的可靠性。     

超声内窥成像系统与旁瓣抑制

为了提高超声内镜检测系统的成像质量,弥补由前端探头工艺性问题造成的回波小、衰减大的问题,设计了基于编码激励与脉冲压缩技术的超声内镜实时成像系统。该系统主要包括前端探头及驱动单元,数据采集、处理及存储单元,交互接口及显示单元等。为了抑制脉冲压缩的旁瓣效应,分别设计了基于匹配滤波与非匹配滤波理论的三种滤波器并仿真对比其旁瓣抑制效果,得出对于4位Barker码,采用失配滤波方法可以有效抑制旁瓣,其中通过尖峰滤波法压缩后主瓣宽度可达0.2 mm,峰值旁瓣水平可达-55.0 dB的结论。最后,利用自行搭建的超声内镜成像平台对靶线样品进行环扫成像,成像速度25 f/s,图像尺寸1 024 pixels×1 024 pixels,证明了系统可行性的同时验证了以上结论的正确性。     

几种水声瞬态信号检测算法的比较研究

对于空投浮标、鱼雷等反潜武器的入水瞬态信号进行检测一直是水声对抗领域的一项关键技术。本文针对入水瞬态信号介绍了4种常用的统计量检测方法,并通过蒙特卡洛仿真和湖试数据处理比较了4种检测方法的检测效果,分析了各自的特点,对水声瞬态信号检测具体工程应用具有较好的参考价值。