一种舰船声尾流回波信号建模方法

通过声尾流回波信号模型构建仿真数据是研究舰船尾流的重要方式。文中针对已有模型忽略单个气泡散射回波的不足,提出了一种分区域点散射模型。该模型首先依据不同舰船尺寸、航行速度和海况确定尾流几何模型,进而根据气泡尺寸分布划分尾流为不同散射区域;然后根据收发平台的波束宽度、位置和发射角度确定尾流自导系统作用范围;最后划分尾流自导系统作用范围为有限散射单元,综合考虑传播损失后根据点散射模型计算尾流散射回波信号。仿真和水箱实验结果表明,文中所提模型可用于舰船尾流仿真,并为进一步开展尾流检测和识别提供支撑。

融合注意力机制的CS-BiLSTM深度回声消除算法

在全双工通信系统中,声学回声会降低用户的体验,针对在双向通话场景下自适应滤波算法消除声学回声效果不理想以及非线性声学回声难以消除的问题,提出一种注意力机制与BiLSTM网络相结合的CS-BiLSTM深度声学回声消除算法。首先通过构建BiLSTM网络提取语音的时序特征,之后引入通道和空间注意力机制提取回声信号的空间特征信息,并融合均方根误差与平均绝对误差提出一种新的损失函数,提高模型的鲁棒性。改进后的CS-BiLSTM网络模型能够获得清晰的语音信号,具有更好的回声消除性能。仿真结果表明,在非线性回声和双向通话环境下,与其他几种参考算法相比,所提出的CS-BiLSTM算法在感知语音质量评价方面明显优于其他算法,更有效地实现了回声消除,此外,该算法结构简单且模型参数量更少。

未知环境下激光雷达非平稳数据隔离方法

激光信道的随机性较强,对环境影响因素变化较敏感,导致激光雷达回波传输中存在一定的噪声,形成了包含不平稳数据的未知环境。为此,提出一种激光雷达非平稳数据隔离方法,及时隔离未知环境中的相关数据,保证输出传输质量。将干扰下的激光雷达回波信号分割为多个不同的子集,降维和去噪处理激光雷达回波数据。以互信息获取和与㶲最相关的变量为脉冲能量,获取回波信号特征变量,以此为依据利用支持向量数据描述(SVDD)方法检测非平稳数据。利用颜色-时序标记对象(CTMO)模型在全部回波数据与非平稳数据之间建立影响关系,利用该关系实现激光雷达非平稳数据隔离。实验结果表明,所提方法可以准确检测激光雷达非平稳扫描点、离群值和局部异常值三种数据,最高计算时间为25 s;颗粒物激光雷达接收机非平稳数据噪声基底与实际频谱变化基本一致,保留了传输数据的细节特征;数据传输过程中的最高时间负载增量为4.8%,可有效隔离非平稳数据。

基于回声信号的隧道衬砌空洞特征分析与识别

针对铁路隧道衬砌空洞问题,本文通过对比隧道衬砌整体数值模型与平板数值模型的差异,确定可以采用边长3 m平板模拟实际衬砌进行模型试验。设计了多种空洞工况,通过在不同位置施加敲击力获得衬砌空洞回声信号,分析敲击力、敲击位置、空洞边长、空洞深度对回声信号声压、功率、频率的影响,给出了一种利用敲击回声信号的频率和变帧长的梅尔倒谱系数识别衬砌空洞的方法。经对9种不同边长和深度空洞衬砌样本识别,总体识别准确率达到85.8%。

基于BELLHOP模型的水下多目标跟踪算法研究

针对高频主动声呐的深海多目标跟踪问题,提出了基于BELLHOP模型的无迹卡尔曼滤波-高斯混合概率假设密度(Unscentesd Kalman Filter-Gaussian Mixture-Probability Hypothesis Density,UKF-GM-PHD)水下多目标跟踪算法。该算法首先利用BELLHOP射线声学模型,计算出本征声线、目标信号的幅度、相位及时延信息,以此构造目标回波信号并叠加高斯白噪声。然后,由回波信号计算得到目标相对于观测站的距离、方位角和俯仰角信息,作为目标跟踪系统中的量测信息。最后利用提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法,实现高频主动声呐非线性系统的多目标跟踪。仿真结果表明,在深海高频主动声呐条件下,文章提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法较传统高斯混合概率假设密度(Gaussian Mixture Probability Hypothesis Density,GM-PHD)方法,明显降低了目标丢失率,并且最优子模式指派统计量(Optimal Sub-Patter Assignment,OSPA)距离也更小,跟踪效果更好。

金属材料小缺陷超声反射信号建模及识别

为了能从含噪声金属材料超声检测信号中有效识别出微小缺陷回波,建立了金属材料超声反射信号模型并提出了基于相关系数的微小缺陷回波识别方法。对含微小缺陷金属材料超声脉冲反射信号的成分进行分析,建立了基于散射声场与高斯回波理论的优化超声回波模型。设计了超声缺陷回波位置识别方法。该方法对超声脉冲反射信号去噪后,取探头发射脉冲信号为参考信号;然后与去噪后的信号逐段求解相关系数;最后对该相关系数序列进行阈值化处理,获得缺陷回波在超声回波信号中的位置。将利用上述优化超声回波模型生成的超声反射信号及其频谱与实验获得的金属材料超声反射信号及其频谱进行了对比,结果表明:两者的时频域特征具有一致性。当将阈值设定为相关系数序列最大值的60%时,能够有效从超声背散射信号中识别出金属材料微小缺陷回波。

空时耦合项对空时自适应处理的影响

为了利用混响谱的扩展和空-时耦合特性,采用空时自适应处理(STAP)理论进行混响抑制和运动目标检测,提出了应用于水下声呐环境的空时自适应修正方法.结合雷达目标回波模型分析了空时自适应的原理;分析混响空-时耦合项,对空时自适应方法进行修正,并提出了应用空-时耦合导向矢量进行空时处理;将该修正方法用于最优处理和目标检测.仿真结果表明,修正空时自适应方法有利于水下目标检测,应用空-时耦合导向矢量有助于提高目标方位估计能力.

微下击暴流的三维建模与预警仿真研究

风切变是一种特殊的大气现象,对飞机的飞行形成干扰,会对飞机飞行安全造成很大的危害。为解决上述问题,提出一种三维特征风场建模的方法来仿真微下击暴流。利用流体的数学特征,建立模型,进行风切变雷达回波的仿真,通过对危险因子的判定达到对风切变现象的勘测和预警。风场建模方法以典型微下击暴流为目标,根据流体数学模型,建立了以速度场为特征,风场特征可调的微下击暴流风场,并对所建立的风场进行了分类。随后进行雷达回波信号仿真,结果表明所仿真的风场的确具有风切变特征,并可通过信号处理方法进行危险因子的判决分析,用来完成机载雷达对于风切变预警,并证明特征风场的正确性和有效性。为进一步的风切变信号处理方法提供了基础,有助于提高飞机飞行的安全系数。

一种逆合成孔径激光雷达成像算法

逆合成孔径激光雷达是一种能实现对运动目标超高分辨实时成像的主动式有源成像雷达。该雷达系统发射的激光信号具有超高频率和超大带宽的特点,因此,微波波段逆合成孔径雷达针对常规目标所采用的回波信号模型不再适用。针对这一问题,给出了适用于逆合成孔径激光雷达的运动目标回波信号模型,分析了激光信号的超高频率带来的脉内多普勒效应,利用基于参考点的运动补偿方法,在匹配滤波处理后通过包络对齐实现对运动参考点轨迹的精确估计,最终获得了精确的参考信号,实现了对运动目标的超高分辨二维成像。仿真结果验证了该算法的有效性。

基于水体回波信号仿真的激光雷达水深探测模型研究

Wa-LiD模型是近年来国外学者发展的激光雷达水体回波信号模型,该模型用物理参数仿真了LiDAR激光从水表面穿透水体到水底再返回传感器所形成的波形,水体光学量的表达是该模型重要组成部分,包括水体三要素的吸收和散射,然而涉及到这部分的表达式和参数并未公开。文中借鉴前人在水体吸收、散射光学性质方面的研究成果,构建了物理意义明确的激光雷达水体回波信号仿真模型,提出了基于仿真模型的激光雷达水深探测模型,并分析了模型的水深反演能力。研究结果表明该水深激光雷达探测模型在1~15 m水深段内平均绝对误差15.6 cm、平均相对误差4.58%,在HawkEye系统标称的测深精度范围内;并表现出在大于8 m深水段平均绝对误差普遍大于浅水区域;随水深增大,平均相对误差有递减的趋势。

基于高斯模型的多重超声回波信号重数估计

精确估计多层材料超声回波信号的重数在超声检测上有着要意义。将小波变换方法用于多层材料超声回波参数估计中,根据高斯模型以超声回波信号的小波变换为基础、利用智能人工蜂群算法,估计出多重超声回波信号的各个参数。采用Akaike Information Criterion(AIC)准则,对叠加的两重和三重超声回波信号的重数进行估计。仿真结果表明,本算法可以实现多重超声回波信号重数的有效估计。用实验测试获得的回波对算法的性能进行了验证,结果证明了该算法的可行性和实用性。

基于经验模板匹配算法的无线电引信探控模型

针对目前无线电近炸引信仿真中有限元分析法计算周期较长且无法直接给出引信终端信号的不足,以物理光学法、绕射理论为理论基础,结合交会条件解析引信探测状况,以平面、尖劈、孔径、台阶等单元散射模型为模版进行快速匹配,得到引信终点弹道段探测与控制功能工程化快速计算模型。通过试验数据的对比表明:在计算效率得到保证的同时,计算结果与实测数据具有较好的一致性。

星载激光测高仪回波信号仿真分析

为研究不同地形、地物对激光回波信号的变化状况和星载激光测高仪的实际测量精度等问题,文章采用计算机仿真技术建立了立体地物数字模型、激光脉冲数学模型和噪声信号模型;设计了针对光栅网格地形数据的激光回波近似算法,避免了三角面片的划分、面片间遮挡测试和消隐处理,简化了计算过程。对理想平面目标的激光回波仿真结果与理论结果一致。利用在Matlab环境下开发的仿真程序,对平面型、阶梯型和高斯起伏型3种典型地物模型进行了仿真实验,估算了星载激光测高仪对不同目标区域的实际测量精度。

SAR回波信号模拟平台设计

快速有效地仿真SAR的原始回波信号是建立SAR仿真系统的一项关键问题。根据机载正侧视SAR系统的工作原理,深入分析了一种SAR回波信号模拟平台的系统结构,利用原始DEM数据构建了随机地表模型的电磁散射单元模型,由雷达电磁散射机理建立了自然地表目标的回波信号数学模型,完成了SAR回波信号仿真平台的设计,为研究SAR回波信号处理等相关领域提供了一个切实有效的人机交互的仿真环境。试验结果表明平台实验结果满足对SAR系统开发预估测试要求。

钻柱信道内双声接收器的回波抑制方法分析

在随钻测井中地面噪声与周期性信道结构形成的下行回波导致传输性能降低,为此,结合钻柱信道的噪声分析,利用上、下行信道的瞬态脉冲响应,构建回波噪声抑制模型,提出了双声接收器的检测方式。在钻柱激励端分别施加单位正弦脉冲信号和PSK调制数据,在接收端耦合下行的高斯噪声,应用钻柱内一维低频纵波传输的有限差分算法,在单接收器和双接收器模式下时域和频域仿真分析了钻柱内声信号的传输特性,验证了双声接收器检测方式的有效性。该方法可实现井下回波噪声的抑制,从而改善信噪比,提高传输速率,为钻柱声遥测系统优化设计提供方法基础。

二维旋转相控阵雷达内嵌式目标模拟器设计与实现

论述了二维旋转相控阵雷达目标回波信号的一种模拟方法。介绍了雷达回波信号模型,给出了目标各种航路的产生方法,设计了一种内嵌式目标模拟器,能够实时产生和差波束回波信号输入到雷达处理通道中,实现雷达系统在不具备实际接收前端的情况下对雷达后级的调试,为雷达系统的性能验证提供有效的手段。

悬停直升机的雷达探测技术

首先对直升机旋翼的雷达回波进行建模与分析 ,在此基础上分析了雷达探测悬停直升机的可能性 ,提出了一种适用于所有直升机类型的多扫描周期积累检测系统方案 ,讨论了可能影响其检测性能的因素 .

星载合成孔径雷达回波信号的仿真

分析了星载合成孔径雷达空间几何关系和卫星轨道摄动方程,提出了一种基于Stop and go模型的星载SAR回波信号仿真方法。详尽地描述了整个仿真过程,讨论了回波信号仿真的方法,并给出回波信号的仿真结果和RD算法成像结果。

一种改进的自适应滤波算法及其在回波消除中的应用

该文改进了一种自适应滤波算法,并对新算法进行了收敛性分析。作为应用,将新算法应用于混沌调制通信系统在回波信道中的回波消除问题。仿真结果表明,改进后的算法比原算法具有更好的收敛速度和收敛精度;在低信噪比下,新算法更为稳定。

一种SAR回波信号模拟方法的研究

深入分析了一种SAR回波信号模拟的方法。讨论了如何利用原始DEM数据构建地面三维几何模拟目标,分析了如何构建地面散射单元,讨论了地面散射单元散射参数的计算模型,根据雷达方程、单元散射模型及雷达脉冲信号形式建立了SAR回波信号的数学模型。最后根据所建立的模拟方法完成了一块真实自然地表的SAR回波信号的仿真,并取得了较为满意的结果。