一种改善NLFM信号多普勒性能问题的研究方法

由于NLFM信号脉压时无需进行加权滤波就能获得较低的旁瓣电平,近年来广泛受到关注。同时,NLFM信号的多普勒性能较差,且随着发射信号时宽的增大,多普勒敏感性加剧。本文利用谱修正滤波器对NLFM信号的多普勒性能进行改善,降低了多普勒频移下NLFM信号的旁瓣电平,并通过对正负调频函数下的脉压结果峰值时间求均值,解决了脉压波形峰值的时延问题。

高动态短猝发扩频自适应信号快捕系统设计

在高动态环境下,短猝发信号传输过程中往往会产生普勒频偏,增加扩频信号的捕获时间,甚至降低信号捕获信噪比,为实现对扩频自适应信号的快速、有效捕获,设计高动态短猝发扩频自适应信号快捕系统;系统硬件采用模块化设计方式,改装信号接收模块和滤波模块,从信号缓存和锁相环两个方面调整系统电路;在硬件系统支持下,通过扩频过程的模拟确定高动态短猝发扩频信号特征,通过特征匹配实现对高动态环境中短猝发扩频信号的自适应搜索;计算捕获长度、频率、门限等参数,实现系统的短猝发扩频自适应信号快速捕获功能;实验结果表明,在无噪声条件下,优化设计系统输出扩频信号信噪比的平均值为141.6,捕获时间平均为8 s,捕获面积平均为90 km^(2);在有噪声条件下,系统输出扩频信号信噪比的平均值为121.8,捕获时间为10 s,捕获面积为130 km^(2)。

流量测量中超声多普勒信号的频谱特点及其与管道中流速的关系

研究了工业测流的超声多普勒信号的频谱特点，并以此为依据分析了不同安装方式对多普勒频谱的影响，提出了不同测量环境下，应用多普勒频谱计算流速的公式及必要的修正，为提高检测准确度提供了理论依据。

端到端无线信道信号幅度和多普勒谱分布研究

利用理论和实验相结合的方法研究了室内宽带端到端(Device-to-Device,D2D)无线信道信号的幅度和多普勒频谱分布.结果表明:在不同的场景下,D2D信号幅度分布服从单瑞利、双瑞利和多瑞利的复合分布;在二维(Two-Dimension,2-D)和三维(ThreeDimension,3-D)散射环境下随电波到达角的分布不同,D2D信道多普勒频谱将遵循不同的分布规律.通过理论和实验结果的比较研究验证了本文结果的正确性.

基于调频广播信号的动目标时差提取方法

本文分析了基于调频广播信号的固定目标时差提取方法 (CCC方法 )的不足 ,提出了更一般化的动目标时差提取方法———扩展的CCC(ExtendedCCC)方法 .仿真结果表明该方法比传统相关时差提取方法具有更强地抑制噪声的能力 。

大多普勒偏移下直接序列扩频信号捕获新方法

针对具有大多普勒偏移的直接序列扩频信号捕获问题,提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)的多普勒和伪码分别并行搜索的捕获新方法。该方法利用伪码二相调制特性,通过乘法消除伪码影响,得到多普勒估计值,在此基础上运用圆周相关法得到的伪码相位估计值。计算机仿真表明,它能更快、更高精度地完成多普勒频率—伪码相位的二维搜索,且捕获时间与多普勒偏移大小无关,尤其适用于大多普勒环境。

CINRAD/CC雷达信号频谱特性分析应用研究

CINRAD/CC雷达是一种功能强大的智能型全相参脉冲多普勒天气雷达系统。其发射分系统的功能是在本分系统速调管阴极调制脉冲持续期间,将接收分系统激励源分机提供的宽度1μs(或2μs)、峰值功率0.5W的发射脉冲激励信号,放大成为宽度1μs(或2μS)峰值功率250kW的大功率、全相参、高品质的射频发射脉冲。而雷达发射机脉冲激励信号的稳定与否直接影响到整个雷达的探测能力。雷达发射信号的稳定性是指射频信号的振幅、频率(或者相位)、脉冲重复频率和脉冲宽度的稳定性,任意一个参数的不稳定性都会影响高性能雷达主要性能指标的实现。利用安捷伦公司的频谱分析仪E4405B对雷达频谱特性进行全天24h不间断的跟踪,通过一个月的雷达频谱对比分析,掌握了安徽四创电子公司的CINRAD/CC雷达系统工作状况。气象预报的准确与否与气象资料的准确度直接相关,雷达性能参数的稳定度直接影响着气象资料的准确度,利用安捷伦公司的频谱分析仪对雷达频谱进行实时监控,在雷达频谱异常的情况下,采取人工干预的办法,保证雷达参数指标的稳定度,从而提高气象资料的准确性,最终提高气象预报水平。

基于多普勒频谱分析技术的声压复现方法研究

空气声声压量值的复现是通过实验室标准传声器实现的,标准传声器的声压灵敏度采用互易校准技术获得,它是一种间接的量值复现技术。为研究直接复现声压量值的可行性,本文在平面行波管内通过激光多普勒技术获得声场中示踪粒子的多普勒信号,对其进行频谱分析,对照声场中粒子振动方程和贝塞尔函数的求解,获得了声场中粒子的振速,依据平面行波方程计算获得管中声压,与实验室标准传声器测量结果相对照,结果表明,声压级在100 dB左右时,不同频点测量的声压偏差与传声器所得的结果低于0.3 dB。基于多普勒信号频谱分析技术获得粒子振速,为光学法复现声压量值的进一步研究奠定了基础。

三维统计信道中的多普勒效应及其信号分析

在三维(3Dimensional,3D)空间域无线通信信道建模中,针对不同环境中仰角(Elevation Angle,EA)分布的复杂性,提出一种指数型概率分布,然后对这种分布下的无线信道进行建模,最后对接收端的多普勒功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)和信号特性进行分析与仿真。采用近似算法推导出多普勒PSD的解析式,同时对Rayleigh衰落信道中接收信号包络、平方包络的功率谱及时延相位差的概率密度函数进行研究。实验结果表明,所提出的三维无线信道模型在进行参数估计时符合相关理论与实际经验,同时指数函数模型的单变量特性使其在适应不同实际信道环境时非常灵活,因此可以对多种无线信道环境下的信道特征进行参数估计。

一种消除测速模糊的梳状谱信号设计方法

相比于传统信号,梳状谱具有更好的混响抑制能力,但其容易产生多普勒测速模糊。为了解决这一问题,设计了一种新的几何梳状谱信号,通过分析测速模糊产生的原因,在传统频点计算方法的基础上,利用在信号频点计算中加入一组抗多普勒频率间隔的方法,以降低频点的重合。仿真分析证明,提出的梳状谱信号设计方法有效的减少了速度搜索时频谱重叠的程度,无论在噪声还是混响限制条件下均可以获得一个明显的输出峰值,避免了测速模糊的问题,可以获得比传统信号更好的检测性能。

双频超声多普勒信号的阈值谱峰搜索及仿真

为了进一步提高超声波流量计的精度和稳定性,设计了一种基于DSP进行数据处理的双频多普勒超声波流量计.通过分析多普勒超声波测量原理,建立了双频超声波流量测量理论模型.给出了双频多普勒超声波流量计的硬件电路设计及数据处理过程,应用功率谱估计周期图法对频偏信号进行了频谱分析.仿真结果表明,采用频谱移位相乘结合阈值抽取谱峰搜索算法可以修正多普勒峰值频率的偏移,有效地减小了运算量,避免取单一峰值产生的随机性.提高了多普勒频偏信号的识别能力,有效的改善超声波流量计的精度以及稳定性.

基于Labview的激光多普勒测速仪的频谱校正

在激光多普勒测速仪中,为了减小由信号处理算法带来的测量误差,提出运用频谱校正算法对多普勒信号的频谱进行校正,详细阐述了能量重心法、比值法和相位差法3种离散频谱校正算法的基本原理,运用这3种算法对理想正弦信号进行仿真,并运用比值法对信号施加不同频率和信噪比的噪音下的正弦信号和实测的多普勒信号进行仿真及实验研究。结果表明:3种算法都可以使信号的频率更接近于真实值,其中能量重心法校正精度相对较低,比值法和相位差法精度较高,尤其是比值校正算法处理速度更快,校正的精度基本不受信噪比的影响。将比值法运用于激光多普勒测速系统,与光接收计数法测量结果进行比较,结果显示:校正后比较正前激光多普勒测速仪测量相对精度提高了2～3倍。

频谱细化及频谱校正技术在激光多普勒测速仪中的应用

提出了对多普勒信号先进行频谱细化,再进行频谱校正的方法,阐述了几种常见的离散频谱细化和频谱校正算法的基本原理,并运用它们对不同频率的理想正弦信号和实测的多普勒信号进行谱仿真和实测研究。理论分析和实验结果表明:频谱细化算法中Goertzel细化算法所需的运算量最少,计算速度最快;频谱校正算法中比值校正算法校正公式简单,运算量少,且校正精度较高;频谱细化和频谱校正技术大大提高了频谱分辨率,将其运用于频谱分析型激光多普勒测速仪中切实可行。

眼部血流多普勒信号的检测研究

研制以超声波为载体的电路系统,探测眼部血流多普勒信号,并进行频谱分析。硬件设计包括:信号控制、超声波发射/接收、高频放大、正交检波以及距离选通等电路;将检测信号数字化后,进行数字信号处理并绘制频谱分析图。同时,构建物理仿真模型验证系统功能;对人体正常眼组织的检测,获得眼动脉中血流信号的频谱分析图。结果表明,系统有效实现了血流流速的检测、血流方向的辨别和距离选通等功能;对人体正常眼组织检测所获得的频谱分析图中三峰双切迹状明显,与正常人体眼动脉血流参数吻合。作为专用眼科超声多普勒诊断仪的前期探索性研究,本设计能够准确的提取被测血流的多普勒频移信号,具有很好的应用前景。

非等间隔采样信号傅里叶频谱分析方法

针对伪随机(PN)码调制的多普勒激光雷达中固有的对外差信号不能等间隔采样的问题,提出一种新的非均匀采样信号的离散傅里叶变换(DFT)方法。首先,给出距离速度同步测量多普勒激光雷达系统模型,指出对外差信号不能等间隔采样的原因;然后,通过理论推导,提出一种新的非均匀采样信号的频谱分析方法;最后,通过仿真验证该方法可用于分析非等间隔采样信号的频谱。结果表明,在道路运动目标产生的多普勒频率范围内,接收信号信噪比(SNR)为0 d B的情况下,该方法仍可有效分析出不等间隔采样多普勒信号的频率。

动脉对称狭窄部位频谱基于的流态

目的在于构建起动脉对称狭窄部位的血液流态和红细胞群的分布状态理论,这个理论是揭示该部位超声多普勒血流频谱形成机制和丰富内涵的依据。方法采用实地观察沟渠相似部位的流态,并利用相关数理理论进行科学论证。结果构建起动脉对称狭窄部位血液流态的理论模型,红细胞群所包含红细胞数量随其流速的分布规律。结论不仅为阐明动脉对称狭窄部位血流频谱成因和内涵提供了理论依据,也为阐明动脉其他部位的流态提供了借鉴。

窄带细化Wigner-Ville分布分析的快速实现方法

水下目标辐射线谱噪声的多普勒信息可用于估计目标上的噪声源参数。由于噪声源的低频和低速特性,其多普勒频移变化微弱,需要在选定窄带内进行高分辨率时频分析。Wigner-Ville分布(WVD)具有良好的时频聚焦性能,但是当频率分辨率要求较高时,其计算量和存储空间长度也大幅增加。该文提出一种选带细化WVD的快速数值计算方法。该方法对线性调频Z变换(CZT)进行改进并与WVD相结合,可以大幅提高选定窄带内高分辨率WVD时频分析的计算效率。数值仿真和海试数据验证了方法的有效性。

频谱分析型激光多普勒测速仪信号处理技术

为了提高激光多普勒测速仪的测量精度,提出对激光多普勒信号先进行跟踪滤波,再进行频谱细化和频谱校正的信号处理方法,并利用信号处理系统对实测的多普勒信号进行了实验研究。实验结果表明:跟踪滤波器在滤除基底信号及系统的部分噪声的基础上,实时跟踪多普勒信号的频率,信噪比明显提高,所得结果与多普勒频率的真实值相一致;频谱细化技术大大提高了频谱分辨力,频谱校正技术使校正后的频率更接近真实值。

深空通信中基于FFT的高动态扩频信号的捕获

在深空通信中,航天器的高动态性使扩频信号引入了高Doppler频移,给捕获造成了巨大困难。针对如此之大的Doppler频移,提出了一种新的捕获方案,即基于FFT算法实现对Doppler频移进行一定程度的补偿,将沿码相位-Doppler频率的二维搜索简化为沿码相位的一维搜索;重点分析了深空通信环境中高速长PN码的捕获性能。理论分析和仿真结果表明,该方法大大缩短了捕获时间,是一种性能优良的伪码捕获方法。

小波尺度图分析法及其在超声血流多普勒信号中的应用

将现代小波尺度图分析方法应用到人体血流多普勒信号的谱估计之中 ,计算血流多普勒信号的功率谱 ,得到小波意义上的尺度图。方法从时频分布的观点 ,小波尺度图是一种仿射平滑的Wign er Ville分布 ,具有恒“Q”特性的时间频率分析窗 ,对于人体颈总动脉的仿真多普勒血流信号 ,进行了小波尺度图的研究。结果通过血流多普勒信号的小波尺度图研究 ,发现利用小波尺度图可以提高血流多普勒信号低频段的频谱分辨率。结论利用小波方法估计人体血流多普勒信号的频谱特性是可行的 ,估计结果的低频段频谱的分辨率较高 ,从而可以提高小血管中低速血流的估计精度。