基于波形域的匹配滤波前抗间歇采样转发干扰方法

间歇采样转发干扰属于一类脉内相干欺骗干扰,其运用欠采样原理,在距离维上产生多个虚假的目标峰,从而干扰真实目标的检测与跟踪。为了解决这一问题,该文提出了一种基于波形域的匹配滤波前抗间歇采样转发干扰方法。首先,考虑到间歇采样转发干扰的部分匹配特性,该文在匹配滤波过程中引入了扩展域,即波形域,以研究干扰信号与真实目标回波信号元素的局部特征,并在每个波形域上定义了自适应的阈值函数。其次,引入卡尔曼滤波对波形域信号进行状态估计,通过自适应阈值检测筛选出波形域信号中的有效积分元素与无效积分元素,并建立关于有效积分元素的估计状态空间。最后,在抑制波形域信号中的无效积分元素的同时,从有效积分元素的估计状态空间中补充相应长度的积分元素,保留剩余的有效积分元素,通过积分得到不含虚假目标的距离像结果。该文所提方法不倚赖于任何干扰机参数等先验信息,即可有效抑制间歇采样转发干扰。仿真实验表明,与传统方法相比,该文方法实现的抗间歇采样转发干扰性能更优。

有源声呐回波二维匹配滤波特征提取及分类检测

为降低有源声呐回波检测中的杂波虚警,提升低虚警率下的目标回波检测率,提出了一种基于二维匹配滤波的有源声呐回波分类检测方法。该方法将有源声呐接收数据的匹配信号划分为多个脉宽合适的子信号,并利用各子信号分别对接收数据进行匹配滤波处理,提取能够同时联合时频信息和匹配增益的二维匹配滤波特征。同时,选择卷积神经网络作为回波分类检测器,基于获取的二维匹配滤波特征区分回波信号和杂波信号。仿真和实验结果表明,该方法可提升浅海信道下的低虚警回波检测能力,在1‰虚警率下的海上回波检测率达到91.30%,相比已有方法提升4%左右。

几何匹配滤波器及其对间歇采样转发干扰的响应特性

针对间歇采样转发干扰问题,基于几何代数工具重新审视匹配滤波过程,以投影角余角作为滤波器输出构造了几何匹配滤波器并分析了其对间歇采样直接转发干扰的响应特性。仿真中利用几何匹配滤波器输出对干扰采样占空比进行了估计,为下一步抑制干扰提供了先验知识;通过对比不同参数下几何匹配滤波器与传统匹配滤波器对目标与干扰的输出,说明了几何匹配滤波器对强干扰的优良适应能力以及给目标检测带来的增益,为解决雷达对抗切片转发干扰提供了一种新的几何视角。

伪多道匹配滤波技术及其在地震数据匹配中的应用

不同油田区块、不同时期地震数据受采集参数的影响,存在振幅、频率、相位和到时等差异,匹配滤波是消除这些差异的关键技术之一。笔者给出了伪多道匹配滤波技术,相对传统方法,可以对地震数据之间的振幅、频率、相位和到时差异进行更好地调整,改进地震数据的匹配效果。然后对该方法的原理进行了系统介绍,基于单道地震数据对该方法进行了测试,并对不同震源采集地震数据进行了匹配拼接处理。最后基于互相关、时频分析等手段对拼接前后数据的一致性进行了分析,验证了方法的优势。

基于FRFT的频域自适应匹配滤波器检测方法

针对浅海混响背景下频域自适应匹配滤波器检测性能下降的问题,提出基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的频域自适应匹配滤波器检测方法,该方法利用模板匹配技术,采用滑动窗对接收信号进行最优阶次分数阶傅里叶变换,然后将此过程中得到的FRFT域图与参考信号最优阶次傅里叶变换FRFT域图进行匹配,将离差平方和作为评价相似度的指标,即对离差平方和最小值的位置进行滤波,并对滤波后的信号进行最优阶次分数阶傅里叶逆变换,从而实现混响背景下的目标检测。仿真结果表明,在信混比为-15dB的情况下,该算法可显著提高频域自适应匹配滤波器的检测性能。

基于匹配滤波域的PSK雷达信号有源干扰识别算法

针对复杂电磁环境下相位编码(Phase Shift Key,PSK)信号干扰识别问题,研究瞄准式干扰(Spot Jamming,SJ)、阻塞式干扰(Blocking Jamming,BJ)、线性扫频式干扰(Linear Sweep Jamming,LSJ)、灵巧噪声卷积干扰(Noise Convolution Jamming,NCJ)、灵巧噪声乘积干扰(Noise Product Jamming,NPJ)、间歇采样直接转发干扰(InterruptedSampling and Direct Repeater Jamming,ISDJ)、间歇采样重复转发干扰(Interrupted-Sampling and Periodic Repeater Jamming,ISPJ)及间歇采样循环转发式干扰(Interrupted-Sampling and Cyclic Repeater Jamming,ISCJ)的匹配滤波序列,人工提取16维特征组成特征向量放入支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行分类识别。仿真实验表明:干噪比(Jamming Noise Ratio,JNR)为-20~30 dB至16~30 dB时,识别率随JNR的增加而提高;JNR为-2~30 dB时,识别率为94.89%;模拟JNR为-2~30 dB的真实环境时,保留8维特征参数,算法识别率可达93.62%,仅降低1.27%。

基于Simulink的匹配滤波器设计与实验

针对匹配滤波器教学内容中缺乏相关课程实验与实现的教学环节,基于Simulink仿真平台搭建了二进制确知数字信号的匹配滤波型最佳接收机架构,并采用了四种传输函数进行对比验证。这一实验教学活动的引入有助于增强教学内容的趣味性,激发学生的学习热情,使原本抽象且枯燥的知识点变得具体、生动形象,提升了学生对匹配滤波器原理的理解与应用能力。

基于非匹配滤波的SAR通信一体化技术

一体化波形设计是雷达通信一体化技术实现的关键,正交频分复用(OFDM)信号更是被视为最具应用潜力的一体化波形信号。然而,OFDM一体化信号在实际应用中存在如下问题:在匹配滤波框架下,OFDM一体化信号中包含的通信信号导致二维模糊函数出现高旁瓣和伪峰,影响合成孔径雷达(SAR)成像性能;OFDM一体化信号具有较高的峰均功率比(PAPR)值,无法充分发挥功放的线性放大性能,进而影响探测距离和通信性能。针对上述问题,将基于循环前缀的非匹配滤波成像算法应用到一体化信号处理中,同时提出基于离散傅里叶变换预编码的一体化信号设计方法,消除通信信号对成像性能的影响,并将信号的PAPR值控制在可接受范围内,实现了SAR成像和通信性能的良好兼容。最后通过实验证明了所提方法的有效性。

基于改进三维块匹配滤波的图像去噪算法

为了有效滤除樱桃图像在获取过程中混杂的不同噪声,保障图像识别与机器自动采摘时良好的图像信息质量,提出一种改进三维块匹配滤波(block-matching and 3D filtering, BM3D)的图像去噪方法.首先,在三维块匹配滤波的基础估计阶段构建自适应中值滤波处理器,滤除图像中部分椒盐噪声,并改进优化硬阈值、滑窗步长及三维硬阈值等关键参数快速滤除高斯噪声;其次,在基础估计阶段与最终估计阶段之间引入中值滤波,最大限度地去除图像中剩余的混合噪声;最后,通过仿真实验验证所提算法的有效性,并对比分析改进前后算法的归一化均方误差、峰值信噪比、信噪比改善因子及结构相似性等性能.结果表明,改进的BM3D方法在保持好樱桃图像细节信息的同时,能有效去除高斯噪声和滤除大概率椒盐噪声,且随混合噪声干扰的增强,所提算法的去噪性能更佳且优于其他滤波方法.

最小相位转换和匹配滤波在地震资料处理中的应用研究

地震资料存在诸多由地震子波引起的问题,需要进行相应处理。通过对零相位子波的地震数据采用最小相位转换处理,压制初至旁瓣干扰,为后续处理提供合理的输入数据;对于不同子波拼接的地震数据,采用匹配滤波处理,统一子波,消除剖面前后差异。在实际资料处理中,联合使用最小相位转换和匹配滤波,具有良好的处理效果,能够有效地改善剖面的成像。

基于加权广义匹配滤波联合SVDD的FOD检测算法

利用毫米波雷达进行机场跑道异物(FOD)检测是当前民航安全领域的一种流行解决方案。由于非均匀杂波的存在,传统基于恒虚警率的检测方法存在虚警率过高、检测性能较差的问题。文中提出一种加权广义匹配滤波(WGMF)联合支撑向量数据描述(SVDD)的FOD检测方法。首先,利用WGMF对雷达记录的FOD回波数据进行预处理,实现杂波抑制的同时降低虚警概率;然后,对回波数据提取双谱特征,实现数据由原始回波域向差异性更大的特征域的转变;最后,利用SVDD一类分类器实现FOD检测。在某机场跑道真实场景开展验证实验,结果表明所提方法能够有效降低虚警概率,提升检测性能。

基于UNPOF和ECPSDF的复合匹配滤波器设计研究

根据UNPOF算法和ECPSDF算法的特性分析,综合得出了基于上述两种算法的复合匹配滤波器算法。模拟和试验结果表明该算法能实现UNPOF和ECPSDF算法的相互补偿,进一步改善匹配滤波器畸变容限。

单船拖曳可控源电磁数据自适应分频匹配滤波消噪方法

海洋可控源电磁法(MCSEM,Marine Controlled-Source Electromagnetic Method)是一种工业化的主动源海洋电磁勘探方法,近年来在海底油气资源探测中收效显著,通过测量海底地下介质的电阻率变化,能够有效降低地震勘探方法的多解性.MCSEM的工作方式主要有单船拖曳与双船拖曳两类.单船拖曳信号具有强时变特征,近、中、远收发距信号强度变化极大.由于海水环境较为复杂,数据受到洋流、背景场、仪器等多种因素干扰,使得小收发距数据信噪比较高,中、远收发距数据信噪比较低,因此MCSEM数据随机干扰压制方法的研究难点在于适应数据的强时变特征.本文利用发射机数据与接收机数据的时间(空间)和频率对应关系,提出基于正则化条件和衰减函数约束的自适应分频匹配滤波方法.该方法首先通过计算原始接收机数据基频的振幅随偏移距变化(MVO,Magnitude Versus Offset)曲线获取衰减函数,然后利用该衰减函数将发射机所有频点数据进行振幅衰减,减低MCSEM发射机与接收机数据对应振幅的强时变差异,最后利用基于整形正则化条件的自适应匹配滤波方法压制接收机数据中的强振幅随机噪声.模型数据与实际数据的处理结果表明,本文提出的方法能够有效压制MCSEM数据中不同收发距的随机噪声干扰,保护具有强时变特征的接收机数据,提升整体数据质量.

非约束纯相位空间匹配滤波器设计研究

根据非约束相关匹配滤波器和纯相位匹配滤波器的概念,分析了非约束纯相位匹配滤波器的特性及其在光学相关识别中的应用,并与其他典型纯相位匹配滤波器进行了比较.模拟和实验结果表明,非约束纯相位匹配滤波器具有畸变容限大、相关峰高、算法简单的特点.用于光学相关识别是一种实用的空间匹配滤波器算法.

基于改进型匹配滤波的非稳态电能质量信号分析方法

现代电力系统中出现了越来越多的非稳态电能质量问题,为了提高电能质量非稳态成分分析的准确度,本文提出一种基于改进型匹配滤波的分析方法。分析了常规匹配滤波算法误差的产生原因和变化规律,发现正弦时频基函数与所匹配的稳态谐波在数据窗中点附近具有相位精确逼近的特性。在理论分析的基础上,构建含非稳态扰动成分的信号算例进行算法验证。结果表明所提出的分析方法能够实现稳态谐波参数的准确估计和非稳态扰动成分的精细分离,提高了电能质量信号分析的准确度。

激光雷达信号检测系统的最佳匹配滤波方法

为了解决激光雷达回波信号弱、干扰强问题,提出激光雷达信号检测系统的最佳匹配滤波方法。通过二进小波变换与模极大值分解激光雷达信号检测系统采集回波信号,获取小波系数,保留回波信号特征的同时增加信号输出信噪比,采用匹配滤波处理所获得的小波系数,并经阈值处理后获取小波系数值估计值,利用小波重构估计值得出噪声滤除后信号。实验结果表明:该方法滤波处理后的信号波形均匀、波动幅度小,在不同的尺度因子下,本方法的噪声滤除结果均在80%以上,在固定的尺度因子和噪声输入时,本方法的噪声滤除了82%,检测精度为97.4%,耗时为10.34 ms,均优于其他方法。

基于改进三维块匹配滤波的红外全息降噪算法

红外全息技术更适用于长距离的大视场成像,但其散斑噪声与高斯噪声对图像质量的影响也更加显著,限制了红外全息技术的应用与推广。本文通过引入全局傅立叶阈值与自适应维纳滤波的方法对三维块匹配滤波算法进行优化,提高了其对红外全息图像降噪的适应性与细节保留,得到改进的三维块匹配滤波算法,并与多种采用传统滤波方法的结果进行了对比。结果表明,改进后的算法可以在对红外全息图像中的高斯噪声等环境噪声与散斑噪声进行降噪的同时保留更多细节,是一种更加适用于红外全息图像的降噪方法。

基于FPGA的数字匹配滤波器的设计

数字匹配滤波器(DMF)在通信和雷达接收机中应用广泛,文章分析了匹配滤波器的重要参数和电路基本结构,结合数字匹配滤波器在扩频系统中的应用,给出了基于FIR滤波器的IP核设计数字匹配滤波器和折叠数字匹配滤波器的FPGA实现方法。

基于多层子带匹配滤波的抗间歇采样转发干扰目标检测算法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是一种基于欠采样原理的新型雷达干扰技术,此类干扰信号能够在雷达1维距离像(HRRP)上形成密集假目标,给目标检测带来一定挑战。针对雷达在间歇采样转发干扰背景下无法准确检测到目标的问题,一种基于多层子带匹配滤波的抗间歇采样转发干扰目标检测算法被提出。该方法首先以传统雷达匹配滤波函数为基础设计子带匹配滤波函数;随后,针对间歇采样转发干扰信号和目标回波信号的时间差异,构建子带匹配滤波信号模型,逐步分析并揭示了间歇采样转发干扰信号对子带匹配滤波函数时宽的敏感性;最后,基于此设计出基于多层子带匹配滤波的抗间歇采样转发干扰目标检测方法,并进行了仿真实验验证。实验结果表明:多层子带匹配滤波方法无需事先获得干扰的先验信息,可使雷达在受到间歇采样转发干扰且信干比大于–20 dB时,目标检测概率大于80%。

零相位合成记录约束下利用匹配滤波实现频变剩余相位校正

在相同振幅谱、不同相位特征子波中,零相位子波分辨率最高,且主峰值对应反射界面,因此在地震资料处理中,需要通过相位校正技术消除子波剩余相位的影响。常相位校正技术未考虑子波相位随频率发生变化从而导致相位校正结果不理想。为此,提出零相位合成记录约束下利用匹配滤波实现分频相位校正的方法。该方法将井旁地震道作为输入,零相位合成记录作为输出,利用匹配滤波算法求出二者间的相位匹配因子,然后将相位匹配因子与地震数据褶积得到零相位化地震数据。该方法考虑了实际地震数据剩余相位的频变特性,充分利用测井合成记录进行高精度相位校正。理论模型和实际数据处理结果表明,所提方法可以有效消除频变剩余相位影响、显著提高地震数据分辨率,且抗噪性强,具有较高的实用价值。