基于激光雷达回波信号的雾天船舶航线快速辨识

激光雷达所处环境噪声较大,船舶航线辨识困难,为解决该问题,提出基于激光雷达回波信号的雾天船舶航线快速辨识方法。采用信号累积增强算法增强雾天激光雷达回波信号,利用改进经验模态分解算法去噪处理增强后的回波信号,结合回波信号通过最小类内方差获取得到船舶航线和水面最佳分割阈值,提取船舶航线特征点。利用最小二乘法拟合法拟合船舶航线特征点,完成雾天船舶航线辨识。实验结果表明,所提方法应用后激光雷达回波信号更平滑,输出信噪比更高,均方根误差更低,船舶航线辨识准确率更理想。

垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法

垂直大气湍流导致回波信号在大气中扩散,使回波信号质量较差,极易被噪声所淹没,因此,提出垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法。通过分析垂直大气湍流对天气雷达回波信号传输特性的影响,匹配滤波优化算法,改善垂直大气湍流影响导致质量下降的回波信号,利用模糊逻辑方法提取回波特征参数并构建对应隶属函数,设定阈值,获取天气雷达回波信号检测结果。实验结果表明:该方法可有效检测不同仰角的天气雷达回波信号,回波信号波形均匀且波动幅度小,检测效果较好。

基于MI-EMD的激光引信回波信号去噪方法研究

为解决激光引信回波信号容易被噪声污染、信噪比低的问题,提出一种基于互信息经验模态分解的激光引信回波信号去噪方法。该方法融合了互信息相关性和经验模态分解自适应性的特点,对基于雷达原理建立的激光引信回波信号进行经验模态分解,通过互信息及相关阈值区分噪声模态和信号模态,提取出分解信号中的有用信号分量,并将其相关模态进行重构实现噪声的有效去除。实验结果表明:该方法处理后的信噪比提高到了18.8854 dB,均方根误差减小到2.81×10^(-6),且去噪后信号曲线的平滑度较高。该方法能有效滤除激光引信回波信号中的噪声,很好地还原激光引信回波原始信号,保证信号的完整性,为后续激光引信在噪声条件下的精确定距奠定了坚实的基础。

异步传输模式下电路探测激光回波信号增强

激光回波信号是电路探测传输的常用信号,信号强度是保障集成电路探测效果的关键,因此提出大数据异步传输模式下的电路探测激光回波信号增强方法。利用多权重混合分布模型消除激光回波信号的背景噪声;根据异步传输模式的通信方式,建立激光回波信号接收机,接收保留完整信号信元;利用整形脉冲信号处理方法完成信号累积和自适应匹配滤波,实现大数据异步传输模式下电路探测激光回波信号的增强。实验结果表明,所提方法的信号增强结果在任意波长处的能量和光谱强度均较高。

基于EWT-FastICA的水下超声回波信号降噪方法研究

针对水下超声无损检测易受噪声信号干扰导致缺陷检测精度低的问题,提出基于经验小波变换(EWT)结合快速独立分量分析(FastICA)的水下超声回波信号降噪方法。首先,应用EWT算法对超声回波信号进行分解,得到不同尺度的模态分量(IMF);其次,通过模糊熵(FuzzyEn)算法计算各模态分量模糊熵值,筛选出所需要的模态分量;最后,进行FastICA运算,将筛选出的IMF重构,最终实现超声回波信号与噪声信号的盲源分离,得到纯净的超声回波信号。仿真与实例实验表明,EWT-FastICA结合的降噪方法在超声回波信号降噪处理中,改善了传统经验模态分解出现的模态混叠、端点效应,以及过包络、欠包络等现象,并且降噪处理过程更加快速、准确,可应用于类似的水下超声检测信号降噪处理。

典型后门耦合目标回波信号特性分析

构建了典型后门耦合目标,从时域和频域两个维度对目标进行了回波特性仿真,发现目标的孔缝-腔体结构出现强耦合时回波频域波形可观察到幅度凹坑,且强耦合频率时的回波时域波形呈双峰状,与非强耦合回波存在明显差异。通过改变后门耦合目标尺寸和形态仿真验证了所发现的回波信号特征规律,利用发现的回波信号特征规律可从回波信号中提取出未知目标腔体后门强耦合微波参数。

基于激光雷达回波信号的移动机器人低分辨率视觉识别系统

通过对移动机器人低分辨率视觉识别,实现对机器人作业过程中的视觉跟踪引导和实时控制,提出基于激光雷达回波信号的移动机器人低分辨率视觉识别方法。以发射的激光雷达回波信号作为移动机器人的视觉引导信号,提取激光雷达回波信号的测距参数,通过雷达回波检测和距离参数估计实现对机器人视觉跟踪过程中的定位检测和过程引导,结合低分辨的视觉增强方法,建立信号滤波和视觉导引信息增强模型,实现视觉识别算法优化设计。设计双目相机采集模块、视觉识别模块、视觉定位模块,在集成可编程逻辑环境下实现对机器人视觉识别系统优化设计。测试表明,设计的系统能有效实现对移动机器人的回波定位检测和视觉引导跟踪识别,视差较小,跟踪精度较高。

基于HIFU回波信号和多尺度模糊熵的生物组织变性识别研究

为了解决高强度聚焦超声(HIFU)治疗中的监测问题,在无需引入其他监测源的情况下,通过研究HIFU回波基波与二次谐波的多尺度模糊熵(MFE),提出了一种生物组织变性辨析新方法。HIFU回波信号通过谱减法去噪后,利用信息散度优化的变分模态分解(KLD-VMD)提取其基波与二次谐波分量,然后结合基波与二次谐波的MFE对组织进行变性识别,并使用等错误概率(EER)评价了该方法的有效性。最后,研究还比较了KLD-VMD与VMD、经验模态分解(EMD)和固有时间尺度分解(ITD)等其他分解方法,结合MFE分析了其辨析变性组织的能力。试验结果表明:基于KLD-VMD和MFE的组织变性识别其EER达到5.1%,相较于其他方法表现出了更好的识别效果;结合基波和二次谐波的识别结果比使用单一特征参数更好。该研究为HIFU治疗提供了一种新的监测方法,具有潜在的实际应用价值。

回声测深仪回波信号异常故障分析及解决方案

通过对某新造集装箱船回声测深仪在试航测试阶段,出现回波信号接收异常的问题,导致通讯数据无法反馈至回声测深仪显示单元上的情况进行了故障分析,并制定了解决方案予以对应。有效解决了回声测深仪回波信号接收异常的问题,从而改善了回声测深仪的可靠性和稳定性,极大降低了船舶搁浅风险。

大数据异步传输环境下舰船激光网络回波信号增强处理

针对信号异步传输所导致增强效果不理想问题,提出大数据异步传输环境下舰船激光网络回波信号增强处理方法。采用信号累积增强技术将舰船激光网络范围内若干个回波信号积累在一起,形成一个高强度的回波信号,增强回波信号被采集的概率,确定激光网络正常状态下的分形盒维数与实时网络连接分形盒维数的差,若差值大于阈值即可将实时网络的回波信号定义为异常信号清除掉;针对被清除的异常数据,采用贝叶斯因子分析模型恢复缺失的回波信号,并对回波信号进行去噪处理。实验结果显示,该方法异常信号漏检率与误检率均低于2%,能够彻底抑制信号内的噪声分量,较好地进行信号恢复。

一种舰船声尾流回波信号建模方法

通过声尾流回波信号模型构建仿真数据是研究舰船尾流的重要方式。文中针对已有模型忽略单个气泡散射回波的不足,提出了一种分区域点散射模型。该模型首先依据不同舰船尺寸、航行速度和海况确定尾流几何模型,进而根据气泡尺寸分布划分尾流为不同散射区域;然后根据收发平台的波束宽度、位置和发射角度确定尾流自导系统作用范围;最后划分尾流自导系统作用范围为有限散射单元,综合考虑传播损失后根据点散射模型计算尾流散射回波信号。仿真和水箱实验结果表明,文中所提模型可用于舰船尾流仿真,并为进一步开展尾流检测和识别提供支撑。

基于静态峰值分布的超声波回波信号检测方法研究

超声波气体流量计在气体流量计量方面具有独特的优势而被广泛应用,然而超声波信号在管道内传播,受流速、噪声等因素的影响,超声波回波信号幅值会发生衰减,造成回波信号定位错误导致严重的计量误差。尤其在高流速情况下,使用常用的方法很难确定特征点,导致测量到错误的结果。为此,研究超声回波信号的峰值特性,提出一种基于归一化静态峰值分布的超声波回波信号的超声气体流量计数字信号处理方法。在静态条件下对超声回波信号进行归一化,提取超声波回波信号峰值分布得到静态峰值参考波。在动态条件下,判断回波信号峰值的与静态峰值参考波的对应关系,确定特征点后计算超声波传播时间。该数字信号处理方法在以MSP430微控制器为核心的数字系统中实现,并进行气体流量标定实验,可验证该方法和所开发的数字系统的有效性。

基于ICEEMDAN结合MMSVC和WT的HIFU回波信号联合去噪算法

高强度聚焦超声(High intensity focused ultrasound,HIFU)已广泛应用于生物医学领域,其回波信号中的噪声处理是一个非常关键的问题。为了获得更纯净、更清晰的HIFU回波信号,提出了一种基于改进的完全自适应噪声集成经验模态分解(Improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)、最小均方方差准则(Minimum mean square variance criterion,MMSVC)和小波阈值(Wavelet threshold,WT)的联合去噪方法。ICEEMDAN将信号分解为有限个本征模态函数(Intrinsic mode functions,IMF),从而避免杂散模态,减少模态中所含的噪声。MMSVC用于识别被ICEEMDAN分解得到的所有IMF,并将这些IMF分为两部分,高频IMF部分通过WT进行去噪,之后与低频IMF分量重构得到最终去噪信号。在仿真信号的实验中,与其他方法相比,本文所描述的基于ICEEMDAN-MMSVC-WT的降噪方法最大限度地保留了有用信号,大量去除了噪声成分,因而具有更好的去噪效果和应用价值。

双基地激光测风雷达回波信号仿真研究

本文针对传统的体散射模型并未考虑大气不均匀性对信号传输的影响等问题,通过引入垂直非均匀的大气参数改进了模型,并利用其建立了体目标的双基地激光测风雷达方程,仿真了侧向散射回波信号,并与单基地雷达进行了对比分析。研究表明:水平方向上,双基地激光测风雷达的回波信号分布特征与单基地雷达差异较大,其回波信号等值线在近地面为卵形线,随着探测高度的增加,回波信号等值线逐渐变为以主、被动雷达为焦点的椭圆形,并最终趋近于圆形;垂直方向上,双基地激光测风雷达的回波信号随高度衰减剧烈,近地面的回波能量约为10^(-10) J,4 km高度的回波能量约为10^(-15) J,在中低层大气(0~10 km),回波信号中气溶胶散射占比大,在高层大气(10 km以上),分子散射占比大。

精密激光测距弱小回波信号自适应滤波方法

由于激光测距信号中存在着大量的噪声,导致精密激光测距精度降低,因此,提出了一种精密激光测距弱小回波信号自适应滤波方法。以弱小回波信号接收模型为基础,计算噪声评价指标,制定自适应滤波程序。应用拉格朗日乘数法制定参数优化规则,确定最佳自适应滤波参数,并将其代入自适应滤波程序中,获得准确的弱小回波信号,实现精准测距的目的。实验结果表明,该方法具有较好的应用性能。

星载SAR目标回波信号模拟源的研制

结合我国星载SAR系统的研制, 中国科学院电子所成功研制出地面测试用的高精度星载合成孔径雷达目标回波信号模拟源(SSARES)。根据星载SAR回波的信号模型, 模拟生成雷达回波信号对SAR系统实行半实物仿真测试, 得到了准确可靠的试验结果。SSARES为星载SAR系统的研制提供了一种行之有效的测试手段。

基于回波信号的一种合成孔径声纳运动补偿方法

运动补偿是合成孔径声纳 (SAS)成像的关键问题 ,SAS系统一般利用多接收阵回波信号数据的互相关特性进行运动补偿 .本文提出一种基于单接收阵和强点目标回波的运动补偿方法 ,并在推导侧摆误差模型的基础上 ,进行了计算机仿真 .仿真和实测数据实验结果表明该方法的有效性 .

激光测高仪的回波信号理论模型

利用菲涅尔衍射理论推导出高斯型激光脉冲的回波计算方法,建立了斜坡、阶梯和植被三种标准漫反射地物的回波模型,以GLAS(Geoscience Laser Altimeter System)系统为例,通过数值计算得到了标准漫反射地物的回波信号波形,分析了回波波形与三种地物模型参数、光束扫描角之间的关系。仿真计算结果表明:斜坡回波信号波形近似为单个高斯波形,其峰值和脉宽与斜坡倾角、光束扫描角有关;阶梯回波信号波形近似为多个高斯波形,其峰值与光斑内阶梯分布有关;波形的中心位置差与阶梯高度和光束扫描角有关;植被回波信号波形呈现出多个类高斯型,其峰值不仅与植被的位置有关,还与植被的面积有关。这些结论为地形地貌的反演及地表资源分布的分析提供了理论基础。

雷达目标回波信号的混沌、多重分形分析与识别

本文旨在将混沌、多重分形的理论和方法引入雷达信号处理，从混沌、分形动力学角度来揭示和刻划复杂目标散射机理，为进行有效信号处理和可靠目标识别寻找新的理论和技术实现方法。文中统计了五种飞机目标回波信号的Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数分布情况，并计算了其多重分形维数，然后在此基础上，进行了目标识别的实验，获得了较高识别率。本文的研究表明，混沌、多重分形理论在目标特性及识别的研究中具有良好的应用前景。

SAR原始回波信号生成算法的性能比较研究

该文介绍了距离时域脉冲相干法、距离频域脉冲相干法和二维频域快速傅氏变换法3种SAR原始回波信号生成算法的基本原理和计算步骤,重点从误差分析、时间估计以及空间估计等3个方面对这3种算法进行了深入量化的比较研究,并利用X波段SAR系统参数实现了3种算法的仿真实验。理论分析及实验结果均表明,第3种算法不仅算法描述简明高效,可实现性强,而且所得的结果数据精度也较高,是一种较为实用的SAR原始回波信号生成算法。