基于FPGA的宽带ADCP流速校准系统

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)可采用声学应答并发射模拟回波的方式开展流速校准,但其校准精度和校准流速下限受系统时钟精度影响,目前基于该方式的ADCP流速校准系统难以针对1 m/s以下小流速进行校准。提供了一种低成本、水池环境可实施的宽带ADCP流速校准系统方案,即基于FPGA设计一套宽带ADCP流速校准系统,采集ADCP发射声波信号并进行处理,再向ADCP发射携带水体流速信息的模拟回波信号,通过模拟流速值与实际输出值的比较,实现ADCP的流速校准。校准系统通过直接数字频率合成和锁相频率合成(DDS+PLL)的技术合成高精度时钟信号,时钟信号驱动信号采集与回放产生高精度模拟回波信号。最后,在小型消声水池内针对中心频率为300 kHz的宽带ADCP开展(0.2~1)m/s小流速校准实验,结果表明,该校准系统的测量不确定度达到(0.5%模拟流速值+0.005)m/s,验证了校准系统的可靠性。

位置欺骗对软件接收机信号跟踪参数的影响分析

针对位置欺骗如何影响接收机的问题,使用TEXBAT(Texas Spoofing Test Battery)提供的2组无欺骗干扰场景数据集和2组不同场景的GPS位置欺骗数据集,建立了GPS位置欺骗模型,分析了欺骗场景下两种相位对齐模式对欺骗攻击的影响;利用GNSS-SDR软件接收机对TEXBAT的原始高保真数字采样数据进行数据处理,分别得到软件接收机受欺骗与未受欺骗时的接收机载噪比、载波多普勒、码速率等随时间的变化情况;分析了两个位置欺骗场景对软件接收机跟踪阶段输出值的影响。实验结果表明,载噪比有大于3(dB·Hz)的波动,码速率方差会发生阶段性的增加和减少;多普勒频率的变化取决于欺骗场景的选取,不同场景的位置欺骗从不同角度有效影响了接收机定位结果。

左心房应变率联合二尖瓣多普勒参数对左室舒张功能障碍的阶梯式诊断价值

目的探讨左心房二维斑点追踪应变率联合二尖瓣多普勒参数对左室舒张功能障碍的阶梯式诊断价值。方法入组237例,共分成4组,回顾性分析左室舒张功能障碍患者的左心房二维斑点追踪应变率参数左心室收缩期左心房峰值应变率(LASRs)、左心室舒张早期左心房峰值应变率(LASRe)、左心房收缩期左心房峰值应变率(LASRa)和二尖瓣多普勒参数(E/A比值,E/e间隔侧的二尖瓣心肌运动速度比值,等容舒张期(IVRT),E峰减速时间(DT),e值(cm/s)e/a比值)。A组、B组及C组多普勒参数组间数据比较采用单因素方差分析。C组与D组多普勒参数采用独立样本t检验。左心房应变率参数两两比较采用独立本样t检验。结果E/A比值、E峰减速时间DT、等容舒张期IVRT、二尖瓣环运动速度e值在4组间差异有统计学意义(P<0.05)。E/e比值和e/a比值在A组、B组和C组之间差异具有统计学意义(P<0.05)。LASRs和LASRe在4组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。LASRa在A组、B组及C组之间比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论左心房二维斑点追踪应变率联合二尖瓣多普勒参数可以用于左室舒张功能障碍的阶梯式诊断。

移动物联网通信中的UFMC调制波形优化设计

移动物联网(Internet of Things, IoT)通信是6G的关键技术之一,面对多变的地面基站环境,无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)辅助通信被认为是物联网通信的重要组成部分,已受到广泛关注。通用滤波器多载波(Universal Filtered Multi-carrier, UFMC)作为一种新型非正交多载波调制技术,继承了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的优势,主要应用在短数据包突发通信场景中,被认为适用于下一代无线物联网通信。但是,在无人机的高速移动环境下,通信信号会遭受显著的多普勒频移影响,产生严重的载波间干扰(Inter Carrier Interference, ICI),导致UFMC系统性能的显著下降。为了缓解ICI问题,本文首先理论分析、推导了存在多普勒频移时UFMC系统的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)。根据SINR分析,可见将UFMC波形滤波器通带波动优化调控的足够小以及加快过渡带衰减有利于提升系统抗ICI能力。因此,本文提出了基于波形滤波器优化设计的干扰抑制方法,构建了符合UFMC通信需求的波形滤波器最优化设计数学模型,该模型可以有效地调控波形滤波器的通带波动,通过遍历搜索可求解得到使系统误符号率(Symbol Error Rate, SER)相对最优的波形滤波器。在考虑多普勒频移的系统仿真中,SER对比结果表明:与采用传统波形滤波器的UFMC系统相比,本文根据约束最小最大(Constraint Minimax, CMM)准则遍历搜索设计的波形滤波器可以有效地抑制系统ICI从而改善SER。这为未来移动物联网通信系统的波形设计提供了参考。

经阴道彩色多普勒超声应用于子宫切口妊娠诊断的效果分析

目的 评估经阴道彩色多普勒超声(TVCDS)应用在子宫切口妊娠(CSP)诊断中的效果及对检出率的影响。方法 纳入2019年3月至2023年3月的52例疑似CSP患者,均接受经腹部彩色多普勒超声(TACDS)、TVCDS检查,参照手术结果,评价2种超声技术的诊断效能、不同分型检出率。结果 52例疑似CSP患者最终确诊42例,其中TVCDS准确度(83%)、灵敏度(88%)高于TACDS(63%和62%)(P<0.05),二者特异度差异无统计学意义(P>0.05);手术结果显示42例CSP患者中混合包块型14例、单纯妊娠囊型25例、宫腔型3例,其中TVCDS混合包块型检出率(93%)、单纯妊娠囊型检出率(92%)、总检出率(88%)均高于TACDS(57%、64%与62%),(P<0.05),二者宫腔型检出率差异无统计学意义(P>0.05)。结论 TVCDS可以提高CSP诊断准确度、灵敏度,提高CSP分型检出率,值得推广。

大规模低轨星座多普勒定位算法

基于典型的Starlink星座构型,对大规模低轨星座多普勒定位算法展开研究。实验结果表明,理想条件下低轨星座多普勒单点定位精度可以在3~6 m。为保证米级的定位精度,低轨卫星的位置精度和速度精度应为米级每秒或厘米级每秒。C频段信号受到的电离层误差若不做改正,将导致定位精度变差2 m左右。对流层误差将使得定位结果变差几十米。此外,使用轨道高度为550 km的低轨卫星的多普勒频移定位时,接收机的初值误差应小于300 km,否则部分历元将不能收敛到正确的接收机位置。

基于欧氏距离的胎儿监护仪数据异常检测方法

为满足医院对胎儿监护仪数据异常检测的准确性需求,提出基于欧氏距离的医院胎儿监护仪数据异常检测方法。根据医院胎儿监护仪数据异常检测方法,应用超声多普勒检测仪采集胎儿心率信号数据,采用基于自适应滤波的胎儿心率信号去噪方法去除所采集胎儿心率信号噪声成分,将去噪后的胎儿心率信号作为基于欧氏距离法的胎儿心率信号异常识别方法的识别样本,结合欧氏距离法与强分类器,分析去噪后胎儿心率信号与正常胎儿心率信号的虚拟正弦曲线欧氏距离是否大于整定的欧氏距离阈值,将大于阈值的胎儿心率信号样本分类诊断为异常监护数据。该方法通过医院胎儿监护仪采集的胎儿心率信息准确,且异常检测结果有效可信。

彩色多普勒血流成像联合胎心监护无负荷试验在孕晚期高危产妇胎儿宫内窘迫诊断中的效能

目的:探讨彩色多普勒血流成像(CDFI)联合胎心监护无负荷试验(NST)在孕晚期高危产妇胎儿宫内窘迫诊断中的效能。方法:回顾性分析2020年8月至2022年8月该院收治的108名孕晚期高危产妇的临床资料,入院后均行CDFI、NST检查,以产后结果为“金标准”,统计CDFI、NST单项及联合检查诊断孕晚期高危产妇发生胎儿宫内窘迫的结果,比较CDFI、NST单项及联合检查诊断孕晚期高危产妇发生胎儿宫内窘迫的效能。结果:产后结果显示,108名孕晚期高危产妇中,39名发生产前胎儿宫内窘迫;CDFI检查结果显示,25名发生产前胎儿宫内窘迫;NST检查结果显示,24名发生产前胎儿宫内窘迫;CDFI联合NST检查结果显示,38名发生产前胎儿宫内窘迫;CDFI、NST检查诊断孕晚期高危产妇发生胎儿宫内窘迫的灵敏度、特异度、准确度、漏诊率、误诊率、阳性预测值、阴性预测值比较,差异均无统计学意义(P>0.05);CDFI联合NST检查诊断孕晚期高危产妇发生胎儿宫内窘迫的灵敏度、准确度均高于二者单项检查,漏诊率低于二者单项检查,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:CDFI联合NST检查诊断孕晚期高危产妇发生胎儿宫内窘迫的效能高于二者单项检查。

ADCP水池校准方法研究

提出一种在实验室消声水池环境下对声学多普勒流速剖面仪(ADCP)进行校准的方法。通过发射仿真回波信号,利用频率和延时时间实现量值溯源,进而实现对流速和深度的校准。研制了一套ADCP水池校准系统,以2波束614.4 kHz ADCP为校准对象,设计不同的流速分布实现对水层流速校准,探究底跟踪信号非限幅下的校准,设计多波束和单波束对比实验。对底跟踪速度进行不确定度评定,结果表明,在0~2.5 m/s速度下,不确定度最大为2.30 mm/s,验证了该校准方法的可行性。

利用最强散射点信息的平动补偿与微多普勒提取

为了解决强噪声和平动调制下多散射点微多普勒提取问题,提出了一种基于最强散射点瞬时多普勒信息的平动补偿和微多普勒提取方法.该方法利用Viterbi算法提取最强散射点瞬时多普勒,根据多普勒率与微多普勒关系提取最强散射点的平动多普勒;通过对平动多普勒的多项式回归得到平动参数,进而重构平动信号,并对回波信号进行平动补偿;通过对补偿后信号时频面进行Hough变换正弦检测来提取各散射点的微多普勒参数.仿真实验结果验证了该方法的有效性和精确性.

彩色多普勒超声在盆腔附件囊性占位早期筛查诊断中的价值分析

目的:分析彩色多普勒超声对盆腔附件囊性占位的诊断价值。方法:选取2021年2月至2024年2月70例盆腔附件囊性占位患者,入选患者分别进行经腹彩色多普勒超声检查与经阴道彩色多普勒超声检查,以病理学检查为金标准,评价不同超声检查方法的诊断价值。结果:70例患者病理组织学诊断良性病变60例,其中子宫内膜异位囊肿20例、囊腺瘤30例、输卵管积液10例;恶性病变10例,均为囊腺癌;经阴道彩色多普勒超声的敏感性、阳性预测值均高于经腹彩色多普勒超声,差异有意义(P<0.05)。结论:经阴道彩色多普勒超声检查的诊断价值高,可推广使用。

相参脉冲序列多普勒变化率的一种快速高精度测量方法

雷达信号中的多普勒变化率信息的估计可以获得运动目标的加速度信息。但由于这一信息非常微弱,且脉冲信号的持续时间很短,多普勒变化率的精确测量也十分困难。本文利用了脉冲载频之间的相参特性,等效地延拓了信号的有效观测时间,推导出一种快速而精确的算法。数值仿真证明了使用该方法可以精确快速地估计信号中的多普勒变化率。

基于多普勒变化率的机载无源定位研究

针对机载无源定位可观测性弱、收敛速度慢、定位精度差等问题,提出了一种利用角度、角度变化率和多普勒变化率对地面目标进行定位的方法。给出了该方法的定位表达式和多次测量EKF滤波后的结果,并将该方法与只测角方法及角度变化率方法进行了比较。计算机仿真表明,该方法可观测性更强、收敛速度更快、定位精度更高。

基于运动参数估计的SAR成像

运动补偿是SAR成像 ,特别是高分辨成像的关键步骤 .运动参数可由载机的导航仪器测得 .也可通过实测数据估计得到 ,通常将两者结合 .虽然基于数据的运动参数估计已有很多研究 ,并提出许多估计和补偿方法 .但如何结合实际选用适合的方法仍然是个问题 .本文针对实际雷达和运动情况 ,对运动参数作了精确估计和补偿 ,并提出了新的补偿和成像方法 。

INS加速度信息辅助GPS载波跟踪方法研究

为了解决GPS接收机载波跟踪环路在高动态环境下很容易失锁的问题,提出了一种利用INS加速度信息来辅助接收机跟踪环路的方法。该方法利用INS和GPS组合滤波后的信息以及INS的加速度信息,计算多普勒变化率,加入到跟踪环路中,为载波跟踪提供辅助。文中通过仿真实验,完成了对该GPS定位精度以及跟踪环性能的分析验证。实验结果表明,利用INS加速度信息辅助GPS接收机,有效地降低了动态对载波环的影响,提高了载波环的动态跟踪性能,同时通过降低载波环噪声带宽,提高了载波环的跟踪精度。

基于PGA的多普勒调频斜率估计

本文详细地分析了多普勒调频斜率误差与相位梯度的关系 ,提出了基于PGA的多普勒调频斜率估计算法 ,并进行了仿真和机载SAR数据的成像实验 .理论和成像实验结果表明 ,该算法具有运算量小、收敛速度快和估计精度高的特点 .

一种基于空域和频域信息的固定单站无源定位跟踪改进算法

针对无源定位必须实现快速和稳定定位跟踪的要求,本文基于辐射源信号的空域和频域信息,提出了一种对运动辐射源的固定单站无源定位跟踪改进算法。文中首先利用辐射源信号的空域和频域变化量信息,通过伪线性卡尔曼滤波算法估计出目标的速度矢量;然后利用速度矢量的估计值直接获得目标位置矢量的估计,并将其作为标准卡尔曼滤波算法的观测值进行滤波;最后通过计算机仿真验证了该方法具有较高的定位精度和较快的收敛速度。

一种新的星载SAR多普勒调频率的估计方法

估计星载合成孔径雷达 ( SAR)的多普勒调频率 ,建立星载 SAR方位向信号相位的多项式模型 .通过差分处理 ,使调频率的估计变换为频率的估计 ,采用频率估计方法估计多普勒调频率 .通过估计精度和计算量的理论分析 ,指出该方法在保证一定估计精度的情况下 ,可以较大地减少计算量 .最后 ,利用 RADARSAT的数据对算法进行了验证 ,给出了多普勒调频率的参数估计结果 ,并利用该参数进行了成像处理 ,验证了该方法的可行性和有效性 .这种多普勒调频率估计方法可以应用于实时成像。

基于运动参数估计的窄波束宽幅SAR成像算法

近年来 ,国内多家研究所已研制出机载试验SAR。但从这些试验雷达的导航仪器测得的运动参数精度较低 ,为作精确的运动补偿 ,运动参数需要从实测数据估计得到。本文利用基于数据的多普勒中心和调频率估计方法 ,对运动参数的变化历程作了长时间的精确估计 ,并将运动补偿和成像算法有机结合在一起 ,可在飞行状态不很理想时 。

利用相位率和多普勒确定载体速度的比较

利用GPS可以测定载体的运动速度 ,多普勒观测值可以用于测速 ,由相位观测值导出的相位变化率(即相位率 )也可以用于速度测定 ,但是它们的精度和特性有很大的区别。阐述了两者之间的异同点 ,提出了一种新的周跳探测方法———双差相位率粗差法 ,然后分别使用GPS测量数据中这两种不同的观测值计算了载体速度 。