短时傅里叶变换域最优非因果滤波器和滤波矩阵降噪算法

在现有短时傅里叶变换域单通道降噪算法考虑帧间相关性的基础上,为提高算法的灵活度以及滤波器的性能,提出了一系列最优非因果滤波器和滤波矩阵.具体地,通过引入非因果概念,设计出一组单通道非因果降噪滤波器,以实现同时利用过去帧和未来帧信息进行噪声抑制的目的.并在此基础上,推导出了一组最优单通道滤波矩阵,以降低算法的复杂度.将非因果滤波器以及滤波矩阵的思想相结合,进一步提出了一组单通道非因果滤波矩阵.随后,将所提算法扩展至多通道场景中,设计出了一组最优多通道非因果降噪滤波矩阵,以达到更好的降噪效果.最后,对所提算法进行了仿真实验.实验结果表明,与传统算法相比,本文提出的算法可有效改善带噪信号(输入信号)的信噪比,提升语音质量.

利用颜色滤波矩阵估计原图的拼接定位盲取证方法

图像拼接是伪造数字图像最基本的操作,对其的被动盲检测和定位也是数字图像取证亟待解决的关键问题之一。该文通过对图像进行颜色滤波矩阵插值,对图像进行了原图估计,重建其像素邻域一致性。利用待取证图像的边缘点在像素邻域一致性上偏离估计的原始图像的程度,对图像的拼接进行准确定位。实验表明,该方法能够有效地检测图像拼接伪造区域的位置、大小和形状。

基于均值滤波矩阵组的二维信号快速经验模式分解方法

根据矩阵变换理论,提出了一种基于滤波矩阵组的局部均值求取方法.该方法构造了均值滤波矩阵组,只需在待处理矩阵左右各乘一个均值滤波阵,即可得到待处理阵的加权均值,简化了包络均值求解过程.在上述局部均值滤波理论的基础上,提出了二维信号的快速经验模式分解算法.实验证明,算法运算时间比传统经验模式分解方法提高了两到三个数量级.

一种降维空域滤波矩阵的设计方法

为解决降维滤波矩阵设计存在的维数与滤波性能之间的矛盾,提出了一种结合K-L变换(KarhunenLoeve Transform)降维空域滤波矩阵的设计方法.该文首先推导出了滤波矩阵较大特征值的数量取决于滤波矩阵通带带宽的规律,并利用阻带衰减给出了区分大小特征值的门限,进而通过向大特征值对应的特征向量矩阵投影的方法,获得最终的降维空域滤波矩阵.仿真实验证明,由该方法获得的降维矩阵具有与降维前接近的空域滤波能力.

PD雷达相关滤波矩阵自适应重组方法

文中研究一种基于 FFTU(FFT 单元)或 MFFTUM(多 FFT 单元模块)的 PD 雷达相关滤波矩阵接收机自适应结构重组方法。研究了 MFFTUM 关键技术,给出了同频 MFFTUM 和同时 MFFTUM 实现方案以及 PD 雷达自适应相关滤波矩阵接收机实现方法。

最小误差空域预滤波矩阵求解及误差分析

建立了空域矩阵滤波器设计最优化问题,利用两种方法给出该最优化问题的最优解。第一种方法是通过将最优化问题转化为以向量为未知数的另一个最优化问题,并求解稳定点,重排获得原问题的最优解。第二种方法是利用对原最优化问题求偏导数的方式,直接获得最优解。利用广义奇异值分解,给出了最优解的简化形式。通过仿真,给出了不同阵元数情况下,预滤波的响应效果,通过对比可知,与恒定阻带抑制滤波器相比,最小误差空域预滤波矩阵有更小的归一化响应误差。

基于远近场声传播特性的拖线阵声纳平台辐射噪声空域矩阵滤波技术

针对拖线阵声纳平台噪声构成近场强干扰影响声纳弱目标探测的问题,利用近场平台噪声的多途传播特性及远场目标信号的平面波传播特性,将匹配场定位技术和平面波目标方位估计技术结合,利用平台噪声到达接收阵的拷贝向量以及平面波方向向量共同设计具有强干扰抑制功能的空域矩阵滤波器,实现了近场平台噪声抑制.设计两种最优化问题,获得不同的噪声抑制效果,给出它们的最优解,验证了解的正确性,找出解之间的关联.解释了平台辐射噪声在阵列端首方位附近构成强干扰的原因,同时解释了空域矩阵滤波后存在探测盲区的原因.由仿真可知,空域矩阵滤波处理可获得更小的探测盲区,同时获得盲区外更高的探测能力.

自适应空域矩阵滤波器设计和目标方位估计

针对在强干扰背景中检测弱目标信号时被动声信号处理技术的性能会严重降低的问题,提出了一种自适应空域矩阵滤波器的设计方法。该方法是在保证滤波器通带响应与期望响应误差和阻带响应低于某设定值的条件下,最小化滤波后基阵的输出功率,使得滤波器能尽量保证让通带扇面的信号无失真通过,同时抑制阻带扇面的干扰和噪声。将滤波器的优化设计问题表达成二阶锥规划的形式,利用已有的内点方求出其数值解。最后将设计的自适应空域矩阵滤波器用于强干扰背景中弱目标信号的方位估计。计算机仿真结果说明,所提方法能在干扰方位形成零陷,有效地抑制阻带区域的强干扰,提高了后续方位估计方法的性能。

矩阵变换器输入滤波器和箝位电路设计

矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)是一种新型的AC/AC变频器,其经典拓扑结构基本没有大的变化,而具体参数的设计在很多地方面都值得探讨。本文讨论了MC输入滤波器和箝位电路的设计方法和要求,并提出了输入滤波器的相移补偿方法。仿真和实验波形验证了所述设计原则的正确性。

距离深度域最小二乘矩阵滤波器的设计与应用

本文通过最小二乘原理设计出针对拷贝向量进行处理的矩阵滤波器,给出了其详细的推导过程。它可用于距离深度域上的预滤波,在抑制阻带干扰的同时,保证通带信号尽可能不失真。设计过程中发现根据最小二乘原理设计矩阵滤波器比二阶锥规划等其他寻优方法更快捷。最小二乘矩阵滤波器除了能在保证通带尽量不失真的前提下达到很好的阻带抑制效果之外,还可以在任意距离深度设定通、阻带,尤其适用于阵列在探测过程中抑制强干扰对于弱目标源的影响。

时域宽带矩阵空域滤波器设计方法

提出了一种基于FIR滤波器的时域宽带矩阵空域滤波器设计方法。首先,采用窄带矩阵空域滤波器优化设计方法,设计对应工作频带内各子带的恒定扇区响应空域滤波加权矩阵集。应用该矩阵集元素重构N个宽带基阵加权向量集,设计对应的N个恒定响应空域宽带FIR滤波器,进而构成时域宽带矩阵空域滤波器。该方法实现了对阵元接收宽带数据的时域矩阵空域预滤波,提高了系统的实时信号处理能力。计算机仿真和实验数据处理结果验证方法的有效性。

基于矩阵卡尔曼滤波的捷联惯导初始对准算法

针对捷联惯导系统大失准角晃动基座条件下的初始对准问题,提出了一种基于矩阵卡尔曼滤波的抗干扰自对准算法。该方法将传统大失准角非线性对准问题,简化为确定初始时刻姿态的线性矩阵卡尔曼滤波估计问题。借鉴惯性系REQUEST算法,将重力矢量在惯性系下的投影作为量测,利用K矩阵在对准过程中为常值特性,以其作为待估计的状态可避免系统模型误差和初始误差的影响,同时避免了传统方法对失准角大、小的假设,也不再区分粗、精对准过程,适用于任意姿态、无初值条件下的对准。在发动机振动及外界扰动条件下进行了四个方位的对准试验,试验表明,对于导航级惯导系统,算法可在5 min内完成初始对准且统计方位均方差小于3'(1σ),略优于传统算法。

基于四阶累积量的空域矩阵滤波DOA估计算法

空域矩阵滤波器通过保持空域通带内的信号,抑制空域阻带内的干扰与噪声来提高DOA(Direction Of Arrival)估计的精度。本文使用二阶锥规划(Second-order Cone Programming)方法设计空域矩阵滤波器,利用滤波后数据的四阶累积量进行信号源到达角估计,以消除空域矩阵滤波作用时产生的色噪声的影响,从而提高信号源DOA估计的性能。此外,通过滑动空域矩阵滤波器的通带,还使得阵列具有估计多于阵元数目信号源到达角的能力。计算机仿真结果验证了算法的有效性。

基于FIR滤波器矩阵代数的多通道盲解卷积算法

通过FIR滤波器矩阵代数将盲源分离算法扩展为多通道盲解卷积算法,得到了多通道盲解卷积的自然梯度算法和等变自适应算法。然后,分别对两纯亚高斯信号的卷积混合信号和两纯超高斯信号的卷积混合信号进行盲解卷积分离,给出了分离滤波器和全局滤波器的脉冲响应以及描述算法性能的IC、IISI和MC-ISI指标,仿真结果表明基于滤波器矩阵代数的多通道盲解卷积自然梯度算法对同系信号的分离和解卷积均具有很好的效果。

强干扰下水下弱目标定位空域矩阵滤波技术

针对多传感器阵列的水声信号匹配场处理,提出了三种空域矩阵滤波器设计方法。通过建立三个最优化问题,分别实现了:阻带整体响应误差约束条件下的通带响应误差最小、通带整体响应误差约束条件下的阻带响应最小、通带整体响应误差和阻带整体响应误差加权和最小的滤波器响应效果,推导给出三个最优化问题的最优解。将所设计的空域矩阵滤波器用于仿真数据处理,使用常规Bartlett处理器和MV处理器,实现了在水面强干扰存在情况下的水下弱目标定位。

方位距离域最小二乘矩阵滤波器设计与分析

针对在近场强干扰源条件下对弱信号源探测难的问题,提出了近场矩阵滤波干扰抑制方法。该方法基于聚焦波束形成原理,设计出最小二乘方位距离域矩阵滤波器,用于抑制近场强干扰,实现对弱目标源定位。另外对影响距离深度域最小二乘矩阵滤波器滤波性能的几个主要因素进行了研究,分析了这些因素与方位距离域矩阵滤波器性能的关系,一方面可以在设计一个适当的矩阵滤波器基础上对其通带和阻带误差进行研究,另一方面可以对其幅度响应图进行直观的观察和比较。

最小二乘矩阵滤波器在目标方位估计中的应用

雷达声呐目标探测主要依靠多传感器的阵列数据,当前广泛使用的MUSIC算法是一种准确度较高的目标方位估计算法,但在小快拍数、低信噪比、小阵元数条件下,性能会受到较大影响。矩阵滤波技术用于阵列数据预处理,可有效提高目标方位估计性能。首先,考虑最小二乘矩阵滤波器的设计方案,分析通带中心位置对其性能的影响;其次,利用设计的最小二乘矩阵滤波器对阵列接收信号空域预滤波,之后利用MUSIC算法估计目标方位。通过仿真可知,利用矩阵滤波器对阵列数据预滤波,可有效改善后续目标信号方位估计性能。

恒定阻带抑制矩阵滤波器性能分析

在任意传感器阵型恒定阻带抑制矩阵滤波器设计的基础上,全面讨论了影响恒定阻带抑制矩阵滤波器性能的因素。矩阵滤波器设计问题可转化为二阶锥规划问题,通过求解二阶锥规划及重排可得所需的矩阵滤波器。分析并得出阻带响应、通带位置、通带带宽及阵元数等因素变化对矩阵滤波器性能的影响,为矩阵滤波器的设计和应用提供了依据。

自适应插值空域矩阵滤波器设计

针对基于常规插值矩阵滤波的高分辨方位估计算法当非插值区域存在强声源信号时性能严重降低的问题，提出了一种自适应插值空域矩阵滤波器的设计方法。该方法在保证插值误差和非插值区间滤波响应低于设定值的条件下，最小化插值空域滤波后的输出功率，使得插值矩阵滤波器能尽量保证让插值阵列流形逼近于规定的虚拟阵列流形，同时抑制非插值区间（阻带）的干扰和噪声。将滤波器的优化设计问题表达成二阶锥规划的形式．利用已有的内点方法求出其数值解。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于矩阵滤波技术的海面多干扰抑制方法研究

广义的空域滤波技术在抑制拖曳船噪声及已知干扰的问题上起到了很好的效果,但对于海面存在多个强干扰源或者干扰源频率信息未知的情况,需要一种改进的设计方法。基于最小二乘原理,提出了一种抑制海面多干扰的矩阵滤波方法,通过计算机仿真可知,能够在干扰源频率信息不完全知道的情况下有效地抑制海面的多干扰源以实现水下弱目标的定位。