多相关器联合功率GNSS欺骗干扰检测方法研究

GNSS民用信号因其公开性和脆弱性易受外界欺骗干扰.作为欺骗干扰检测的有效方法,信号质量监测(signal quality monitoring,SQM)技术通过检测接收机跟踪环路早码、即时码、晚码(early late phase,ELP)的相关结果,与无欺骗时的相关特性对比,判断是否存在欺骗干扰.常规SQM算法仅利用ELP三个信息,检测性能受限,为此提出多相关器联合功率(SQM detection of power combined Multi-correlator groups,SPCM)算法.以ELP之间多个等间隔相关器输出功率的加权为检测量,且取相关时刻与即时码时间差的反比为加权系数;进一步分析检测量的概率分布特性,并基于Neyman-Pearson理论确定最佳检测阈值,通过比较检测量与检测阈值的大小,判断是否存在欺骗干扰.基于美国德克萨斯大学奥斯汀分校公开的场景四数据集进行试验,结果表明:与Ratio和ELP等典型SQM算法相比,在不同虚警率条件下,所提出SPCM算法兼具高检测概率和快速预警响应时间性能.

基于FPGA的多通道动态光散射自相关器的研制

为提高多角度动态光散射(MDLS)实验的测试效率与测量精度,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道动态光散射自相关器。该自相关器利用FPGA同时采集4个散射角度的光子脉冲信号,实现高频脉冲计数和自相关计算;设计双计数器模块保证高频无丢失计数,结合片内环形寄存区与片外DDR3芯片实现动态存储数据;提出multi-tau相关器结构设计自相关器的相关计算模块,通过USB通信模块传输自相关计算结果。该自相关器利用有限的FPGA内部硬件资源,实现了多通道自相关运算,解决了大量计数数据的存储问题,提高了MDLS实验的测试效率。利用自相关器对50~200 nm的聚苯乙烯颗粒进行MDLS实验,实验结果与样品的标称粒径表现出良好的一致性,表明该设计能有效地表征颗粒粒径信息。

荧光三元相关光谱仪器中三元相关器的研制及应用

荧光三元相关光谱是原位研究多组分分子相互作用的一种新方法。三元相关器是荧光三元相关光谱仪器的核心计算单元。目前,我们尚未发现商品化三元相关器。本论文基于单光子计数器采集的光子信号序列的稀疏特性,提出了一种时间-光子模式相关算法,将其与传统多采样间隔时间相关算法相结合开发了改进的多采样间隔时间三元相关算法;进一步结合GPU并行加速,构建了三元相关器,显著加快了荧光三元相关光谱的运算速度;并将三元相关器成功地用于四色荧光微球和多色标记DNA荧光三元相关光谱分析。

GPS接收机相关器技术研究及FPGA实现

GPS接收机中的相关器设计是GPS接收机设计的一个关键技术之一。阐述了GPS相关器的工作原理和结构,对构成相关器的各个模块进行了详细的理论分析,利用本地产生的C/A码的超前、即时、滞后码与输入信号进行并行相关,提高了捕获的速度和精度,并用verilog硬件描述语言在FPGA中实现了GPS相关器的全部设计。设计中首先在modelsim下进行功能仿真,然后进行时序仿真,仿真通过后下载到Xilinx VirtexTM-II Pro开发板中进行验证。运行结果表明设计的相关器工作正常,性能可靠,与微处理器配合可以完成GPS信号的捕获和跟踪。

在线极性相关器的研究

本文介绍了一种新型的微机化软硬结合的在线极性相关器,采用分级扫描,成功地解决了相关测量中实时相关分析的统计测量精度与响应速度的矛盾。该相关器已用于液固两相(纸浆)流量计中,获得了满意的结果。采用相关测量技术,是解决许多难测流体流速、流量测量的有效途径之一,在线相关器是相关测量的关键组成部分。我们研制的微机化软硬结合的在线极性相关器,成功地解决了在线极性相关分析统计测量精度与响应速度的矛盾,在液固两相(纸浆)流量计中得到了实际应用。为开拓相关分析的在线应用奠定了良好的基础。

数字相关器及解扩性能分析

介绍了数字相关器的原理。

光电混合联合变换相关器目标探测与识别

用电寻址液晶 EAL CD作为空间光调制器 SL M,用计算机控制的 EAL CD并排显示参考信号和实时扫描的目标信号 ,并用面阵 CCD作为平方律探测器记录其联合变换功率谱 ,通过光学傅立叶变换 ,输出相关信号 ,识别目标并确定目标在空间的方位。其特点是 ,由于用 CCD探测功率谱 ,可以用各种数字处理技术提高系统的信噪比 ,并能更精确的探测和识别目标 ;采用光学傅立叶变换及光学相关探测使所有采样点并行处理 ,并以光速进行 ,提高了处理速度。

全极化微波辐射计系统中高速数字相关器设计

海面风场直接影响大气与大洋环流相互作用,是研究海流运动规律的必要条件.全极化微波辐射计是一种用于海洋表面风场测量的新型被动微波遥感器.数字相关器是全极化辐射计的核心部件.文中详细介绍了一种新型数字相关器的设计和实现.两片高速A/D转换器采样四路信号并通过XILINX公司新一代的FPGA-Vertex5作相关运算.同时本文给出了数字相关器的测试结果.相关器采样率360MHz,8bit量化,测试有效位数在7.2bit以上.100MHz和150MHz信号输入下,测量值与理论值之间的相关系数在0.9999999以上.系统功耗11.3W.

应用联合分数傅里叶变换相关器识别多个物体

通过理论分析和计算机仿真研究了联合分数傅里叶变换相关器对多个物体的识别 .结果表明联合分数傅里叶变换相关器与基于傅里叶变换的联合变换相关器相比有了较大的改善 。

一种Strobe相关器及其多径抑制性能研究

多径效应是GPS系统的重要误差源之一,严重影响DGPS的性能。分析了多径信号相关器模型,从鉴相器的鉴相函数入手,详细推导了Strobe相关器技术的码相跟踪误差与多径信号参数的函数关系,理论分析与仿真表明,Strobe相关器可以显著抑制多径效应引起的误差,优于一般的窄相关技术。结果也表明改进GPS接收机的相关器和鉴相器结构是抑制多径误差的一个有效方法。

基于FPGA的GPS接收机相关器技术研究与实现

利用EDA技术和FPGA技术,研制出具有自主知识产权基于FPGA的GPS相关器。采用本地产生C/A码的超前、即时、滞后码与输入信号进行并行相关,并得到预检测值用于捕获GPS信号;重点设计载波NCO相位、载波周数、码相位、历元计数等测量数据产生模块,含该模块的GPS相关器可用于实现导航型和测量型接收机;阐述了GPS相关器各个模块的详细设计,并用VHDL在FPGA中实现了其全部设计。在Modelsim下进行功能仿真和时序仿真,仿真正确后下载到Xilinx Virtex-II Pro开发板中进行验证。运行结果表明设计的GPS相关器与微处理器配合可以完成GPS信号的基带信号处理。

光电混合联合变换相关器中各元器件结构参数之间的关系

分析了空间光调制器(SLM)和面阵CCD的像元结构对输入图像和功率谱的抽样,以及抽样对光电混合联合变换相关器(JTC)性能的影响;推导出了光电混合JTC中,SLM、面阵CCD、傅里叶变换透镜、输入图像等各结构参数之间应满足的关系。根据推导出的关系公式,结合实验所用透镜、SLM、CCD的各项参数,选择不同的图像间距,对联合变换相关识别过程进行了模拟验证。输入大小都为32×32像素的参考图像和目标图像,当两者间距大于64像素且小于374像素时,可以得到理想的识别效果;间距小于64像素时,同级输出光场的自相关和互相关信号不能完全分离;间距大于374象素时,相邻两级互相关信号交叠错位;当间距大到超过405像素时,无法进行相关识别。模拟结果与理论推导一致。这些关系对JTC的设计及应用有重要意义。

折叠式集成化光学相关器

利用超短光路结构和空间折叠光路结构,研制出一种小型多功能光学相关器,它能高速处理256×256像素图像。光学相关器易上下拆卸,并方便地实现Vander Lugt相关和联合变换相关之间的互换。实验结果证实了该系统具有较好的相关性能。

二值化联合变换相关器的最佳阈值

从实验和计算机模拟两方面讨论二值化联合变换相关器的最佳阈值选取原则 实验研究表明 ,不同阈值对二值化联合变换相关结果有着较大影响 ,阈值过高或过低都会使联合变换相关结果变差 也就是说 ,二值化联合变换相关器存在一个最佳阈值 计算机模拟结果表明 ,最佳阈值位于联合变换功率谱的平均灰度值附近 在该阈值下 ,二值化联合变换相关器输出的相关峰值将相对提高 ,半宽度减小 。

利用码分多址联合变换相关器实现亚像元像移测量

光学联合变换器(JTC)是实现空间相机推扫成像时像移实时测量的有效技术手段。JTC-CDMA是一种改进的光学联合变换相关器。它通过码分多址技术能够有效降低整个JTC系统的空间带宽积,并实现自相关峰和互相关峰影像的分离,有利于系统的小型化。对JTC-CDMA的基本工作原理进行了分析,并讨论了该技术用于像移测量时所存在的问题。针对这些问题,提出了新的像移测量方法。通过计算机仿真实验对新方法的可行性进行了评估,结果表明:在沿航和穿航两个方向的像移测量RMS误差均低于0.1个像元,完全能够满足空间相机对像移测量低于0.2个像元的要求。

联合分数变换相关器的分数相关特性分析

从分数傅里叶变换(FRFT)的定义出发,理论分析了联合分数变换相关器(JFRTC)的分数相关特性.从所得JFRTC的数学表达式中可以看出,将FRFT应用到联合变换相关器(JTC)中得到的JFRTC具有与传统JTC不同的性质.对于传统JTC,一旦输入平面上参考图像与目标图像之间的距离给定,相关输出峰的位置即确定,而JFRTC的相关输出峰的位置则可以由分数级次p1和p2来自由调节,这个特性在实际模式识别中非常有用.另一方面,JFRTC的相关输出峰值在大多数情况下低于传统JTC的相关峰值,却是JFRTC的一大缺点.最后,从FRFT的比例性质出发,给出了FRFT谱畸变不变的实现条件,并由此预言了JFRTC畸变不变模式识别的功能.

基于光学联合变换相关器的像移探测技术

针对稳像中运动矢量的求取,提出了一种基于光学联合变换相关器的像移探测技术.给出了基于光学联合变换相关器的像移探测原理,并给出了仿真结果.为了验证联合变换相关器的探测准确度,进行了实验验证,验证结果表明探测最大误差为0.8个像素.结果表明,光学联合变换相关器能够很好地探测出运动矢量,进而完成图像稳定工作.相比单纯的软件算法求取运动矢量,基于光学联合变换相关器的像移探测技术能够更快更好地达到目的.

BP神经网络在光学相关器相关峰识别中的应用

光学相关识别是图像识别的重要方法,有效识别相关器输出平面的相关峰信号是保证光学相关器图像识别准确性的关键。由于激光器输出功率的波动、光学系统本身的误差以及SLM器件本身带来的噪声,采用一般的阈值方法很难达到理想的效果。该文提出对相关器的输出平面进行预处理,充分考虑相关信号的形状信息,提取感兴趣区域(RO I),采用BP神经网络对输入矢量进行计算,可达到对相关峰信号和噪声的有效分类识别,从而提高了光学相关器识别的可靠性,降低了误判的概率。

基于多相关器的GPS信号质量监测技术

导航卫星的信号质量是影响系统定位性能的一个关键因素,当卫星自身硬件设备或空间传播信号受到干扰时,会导致卫星信号波形失真,用户接收机的伪码相关器产生的相关峰会产生偏差,造成定位精度下降;情况严重时,会使用户失去定位能力。因此,通过对空间信号的监测可以进一步保障系统的服务性能。文中借鉴现有的信号质量监测技术,对GPS信号失真的原因进行了总结,按照TMA、TMB和TMC完成失真信号的建模,并定性分析了对测距的影响。给出基于多相关器的导航信号质量监测方法,使用上述三种模型验证了该判定方法的有效性。

基于联合变换相关器的远红外变焦光学系统设计

为了提高联合变换相关器跟踪和识别目标的能力,且满足坦克瞄准镜的工作要求,针对1英寸红外CCD探测器,设计了8～12μm波段折射式长波红外连续变焦系统.该系统采用机械补偿的方式,变焦过程中相对孔径不变,F数为2,变倍比为4∶1,在50～200mm范围内可实现连续变焦,且变倍曲线和补偿曲线平滑,扩大了坦克瞄准镜的搜索范围.用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价,结果表明,在17lp/mm空间频率处,全焦距范围内调制传递函数均在0.53以上,接近衍射极限,像面稳定性良好,满足光学系统的设计要求.