光电探测器阵列型激光告警系统信号分选与码型识别算法的设计

针对光电探测器阵列型告警系统的体制特点，在分析已知编码规律的基础上，提出了一种基于激光脉冲到达时间的综合信号分选和码型识别算法。通过对该算法采用C＋＋语言进行仿真表明：该算法具有处理速度快、精度高的特点，能显著提高系统的信号分选和码型识别能力。     

特征提取方法在多源混合信号分选中的应用

在复杂电磁环境中,脉冲的大量丢失(数据缺失)及信号参数空间的严重交叠,破坏了传统分选方法所利用的信号规律性,最终导致现有信号分选算法很难获得令人满意的分选效果甚至完全失效。在同时考虑多个关键特征指标(脉冲宽度、载波频率、到达时间)的基础上,设计多参数五层互耦的分选算法;特别是提出新的关键特征指标提取方法,研究数据内部蕴含的特征向量,建立相应的数学模型,最终应用于对各种通信信号的分选。通过数值结果可以看出,引入的五步分选法可以实现对严重交叠和部分数据缺失的信号的分选。     

一种便携式激光测云仪的云底高度反演方法

 报道了新研制的一种便携式激光测云仪,该设备由光学、电子和机械三部分组成,采用单片机处理回波信号、识别云底高度,并给出了该激光测云仪的相关参数。将回波斜率突增点作为云底定义点,利用云回波在上升斜率、脉冲宽度和幅度上与大气回波及噪声脉冲间的差异,识别反演出云底高度。另外,同一位置连续测量数次,可以剔除干扰噪声。与计数式激光测云仪进行了实测比较,数据基本吻合。结果表明：便携仪的云高识别算法基本合理、可行,便携仪中所采用的剔除大气回波伪信号算法能提高系统的测低云性能,智能识别算法能滤除干扰噪声。最后,需要对算法进行进一步的优化。     

一种基于自相关的激光脉冲编码信号解码方法

激光脉冲编码是半主动激光制导武器采用的一种抗干扰措施,为满足半主动激光制导武器光电对抗的需要,以激光信号的脉冲到达时间(TOA)为参数,依据激光脉冲编码信号的时间相关性,提出了一种通过首先对由脉冲到达时间组成的脉冲到达时间序列作自相关处理,计算出信号的重复周期,然后再在一个信号周期内,通过确定脉冲重复间隔的时间值、个数和位序来鉴别信号码型,从而实现信号解码的方法。阐述了该解码方法的原理及实现。原理实验和数字仿真实验证明,对于当前半主动激光制导武器采用的大多数激光脉冲编码信号,采用该解码方法,一般在4个信号周期时间内就能实现解码。     

脉冲激光测距回波信号时间选通处理技术

为了降低高重频脉冲激光测距回波信号的误识别率,提高测距性能,对高重频脉冲激光测距回波信号调理技术进行深入研究。采用FPGA作为主控芯片,产生激光调制脉冲,并根据被测距离3.33 μs～33.33 μs时间选通方波信号,驱动开关芯片产生与量程关联的时间波门,有效滤除脉冲回波中的干扰脉冲,该方法改进了常规脉冲激光测距信号处理系统的自动增益控制环节。测试实验结果表明:在脉冲回波信号60 dB的动态范围内,可有效滤除回波信号中引入的干扰脉冲,极大地降低了干扰脉冲误识别造成粗大误差的可能性。该方法可推广应用于脉冲激光测距信号处理系统,使系统测距精度提高12.6%。     

一种提高超燃流场羟基示踪速度测量中信号提取能力的方法

针对羟基示踪测速技术在超燃流场应用中测量图像受复杂背景干扰严重的问题,提出一种提高信号提取能力的方法.该方法通过三个步骤实现信号提取能力的提升:利用霍夫变换进行信号识别;基于感兴趣区域的大津阈值算法进行图像分割;结合骨架提取和方向模板方法进行标记线提取.在此基础上,结合仿真和实验,验证了该方法可提高超燃复杂背景干扰下的信号提取能力,解决了提取羟基有效信号精度不够的问题.     

一种有源加性复合干扰的对抗算法研究

针对雷达有源加性复合干扰对抗的情况,传统的抗干扰算法只针对单一样式干扰进行抑制,很难做到有效权衡。由于有源复合干扰噪声功率高、欺骗性强的特点,为此提出了一种基于相位扰动的有源加性复合干扰对抗算法,该算法在斜变线性调频信号（SV LFM）信号的基础上,先对发射雷达信号的前后沿脉冲附加上一个扰动的相位,再通过与前一脉冲的匹配滤波,限幅处理和逆匹配,最后与当前脉冲进行匹配滤波处理,附加扰动的相位和限幅处理减弱了距离假目标信号的增益,而经过三次匹配滤波的作用,同样有效的削弱了大部分压制性干扰信号的成分,从而恢复出比较纯净的目标回波信号。通过实验仿真手段验证了相位扰动抗干扰算法的有效性,与传统直接匹配滤波的抗干扰算法相比,接收信号的信噪比提升了约25dB。     

个数可变脉冲线性预测编码研究

不同语音帧的激励信号复杂性不同,所以采用相同个数的脉冲作为激励信号并不合理。针对这一点,提出了个数可变脉冲线性预测编码算法。该算法不固定脉冲个数,而是根据激励信号的复杂度而确定。个数可变脉冲线性预测编码的目的是用尽量少的脉冲数来满足误差约束,这可以看作一个稀疏表示问题。进而,给出了具体的脉冲搜索算法以及个数可变脉冲线性预测编码方案。实验结果发现增加脉冲可以减少误差,但是前面搜索出的脉冲对误差的贡献要大于后搜索出的脉冲。与G.723.1和G.729比较发现,个数可变脉冲线性预测编码可以在约4.2 kbps的编码速率下获得优于G.723.1的合成语音,但略差于G.729。本文算法的编码时间较长,是下一步需要解决的问题。     

超长距离分布式光纤振动传感器的并发事件信号重构方法

针对超长距离分布式振动检测传感器在复杂地表振动环境下性能指标下降的问题,提出了借鉴雷达信号处理技术领域脉冲分选技术的振动信号特征分析提取、分选和融合方案,实现了对并发振动随机混合信号的同源振动的信号分选和事件的恢复重构。对两起和四起并发事件进行了现场测试,传感器检测和报警结果准确。为超长距离分布式光纤振动传感器在复杂地表振动环境下的应用提供了可能。     

超长距离分布式光纤振动传感器的并发事件信号重构方法

针对超长距离分布式振动检测传感器在复杂地表振动环境下性能指标下降的问题,提出了借鉴雷达信号处理技术领域脉冲分选技术的振动信号特征分析提取、分选和融合方案,实现了对并发振动随机混合信号的同源振动的信号分选和事件的恢复重构。对两起和四起并发事件进行了现场测试,传感器检测和报警结果准确。为超长距离分布式光纤振动传感器在复杂地表振动环境下的应用提供了可能。     

神经网络技术在激光脉冲解码领域的应用研究

为提高激光脉冲解码过程的准确性和识别效率,采用神经网络技术对激光脉冲编码解码进行了仿真研究.应用线性神经网络对有规律的编码,如周期型编码和等差型编码,进行了识别.仿真结果表明,对于PCM码,需要约2个周期的脉冲就可准确预测下一个脉冲到达的时间;对于等差型码,需要4个脉冲就可以达到精度要求.然后,应用概率神经网络对伪随机型编码的最小周期进行了识别.仿真结果表明,可以在信息量较少的情况下准确识别此类型编码的最小周期.     

基于QR码和算术编码的图像加密无损恢复方法

将QR码作为数据容器引入光学图像加密系统,可以移除光学系统在解密图像时产生的散斑噪声,使得解密图像无损恢复,是一种非常理想和实用的去除噪声的方法。但由于QR码的存储容量有限,只能存储一些字母和简短的句子或者一幅尺寸很小（32×32像素）的灰度图像,严重制约了该技术的进一步应用。为了将一幅更大的灰度图像存入到QR码中,提出一种基于算术编码的图像无损压缩方法。首先将灰度图像以文件的形式读取为二进制数据,然后转换成十进制数据并利用算术编码的方法压缩为二进制数据,最后再转换成十进制数据。实验结果表明,此方法具有较高的压缩效率,能够成功将一幅64×64像素的具有丰富灰度值的图像存入到一张31版QR码中进行加密和解密。     

一种矢量量化编码的快速搜索算法

提出了一种矢量量化编码的快速匹配算法。利用码书的拓扑结构和柯西 施瓦兹不等式的性质推导出了消除不必要匹配操作的条件,并根据这个条件提出了快速搜索算法。实验结果表明,该算法不仅明显降低了矢量编码过程的复杂程度,同时也保证了与全搜索编码相同的图像编码质量。与其它搜索方法的操作次数和存储空间进行了比较。     

An efficient adaptive arithmetic coding image compression technology

This paper proposes an efficient lossless image compression scheme for still images based on an adaptive arithmetic coding compression algorithm. The algorithm increases the image coding compression rate and ensures the quality of the decoded image combined with the adaptive probability model and predictive coding. The use of adaptive models for each encoded image block dynamically estimates the probability of the relevant image block. The decoded image block can accurately recover the encoded image according to the code book information. We adopt an adaptive arithmetic coding algorithm for image compression that greatly improves the image compression rate. The results show that it is an effective compression technology.     

用基于DSP的线阵CCD实现二维图像信号采集的系统设计

对光电转换系统，尤其是采集信号的后处理进行了研究。介绍了在光电精密数据采集处理中通过DSP用硬件实现对CCD信号的采集和处理过程。给出了对CCD信号进行边缘识别的微分算法和将线阵CCD信号进行组合，恢复出二维图像信号的算法。同时还给出了详细的硬件处理电路。重点介绍了DSP与FIFO的数据传输、DSP与USB的接口电路。解决了一般情况下系统无法做到的用线阵CCD实现二维图像信号复原的问题。通过实验，证明了该方法的有效性。线阵CCD信号是以若干线段的形式存在的，特别适用于激光雕刻机图像采集系统，应用前景广阔。     

时间反演技术在通信多路径传输中的应用

由于信号多路径传输的存在,对于高速率调制的通信信号,传输质量往往会受到影响。因此研究了基于时间反演的通信多路径信号传输算法,通过运用时间反演迭代技巧,在已知空间多路径传输函数的前提下,通过发射时间反演信号,使得信号在接收端聚焦,最终得以提高多路径信道环境下的信噪比,优化了信号波形,降低了误码率,明显减轻了定点通信中多路径传输带来的影响。通过多路径传输注入式实验,验证了算法的有效性。     

Source Symbol Purging-Based Distributed Conditional Arithmetic Coding

A distributed arithmetic coding algorithm based on source symbol purging and using the context model is proposed to solve the asymmetric Slepian–Wolf problem. The proposed scheme is to make better use of both the correlation between adjacent symbols in the source sequence and the correlation between the corresponding symbols of the source and the side information sequences to improve the coding performance of the source. Since the encoder purges a part of symbols from the source sequence, a shorter codeword length can be obtained. Those purged symbols are still used as the context of the subsequent symbols to be encoded. An improved calculation method for the posterior probability is also proposed based on the purging feature, such that the decoder can utilize the correlation within the source sequence to improve the decoding performance. In addition, this scheme achieves better error performance at the decoder by adding a forbidden symbol in the encoding process. The simulation results show that the encoding complexity and the minimum code rate required for lossless decoding are lower than that of the traditional distributed arithmetic coding. When the internal correlation strength of the source is strong, compared with other DSC schemes, the proposed scheme exhibits a better decoding performance under the same code rate.     

基于梯度下降法直接拟合光谱吸收信号的气体浓度测量方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术由于选择性强、灵敏度高、精确度高、非侵入式测量等优点,被广泛应用于大气环境监测、燃烧流场诊断、工业过程控制、人体呼吸探测等领域。直接吸收技术和波长调制技术是可调谐二极管激光吸收光谱技术两种不同的测量手段,其中直接吸收技术测量系统结构简单、信号处理相对容易、成本较低、避免提前标定,在测量气体为常量组分时广泛使用。直接吸收技术测量气体浓度时,首先需要从光谱吸收信号中得到一条表示未吸收的基线信号,这一过程被称为基线拟合。基线拟合不准确会给测量结果带来较大误差,这也是直接吸收技术难以达到低探测限的原因之一。针对上述问题,基于梯度下降法,将基线、气体浓度、吸收线型等作为未知量,通过建立激光吸收光谱信号的数学模型,对透射信号直接拟合,最终得到气体的浓度信息。这种方法同步拟合了线型和基线,相比传统的积分面积法,增强了拟合的整体一致性。在近红外激光吸收光谱气体浓度检测系统上,利用中心波长在1 580 nm处的分布反馈式激光器,通过该方法对实际浓度为10%,12%,14%,16%,18%和20%的CO₂进行了测量,并将测量结果与积分面积法测量结果进行对比。研究结果显示,六种浓度下直接拟合法的曲线拟合方差均小于1×10-4,测量浓度的最小相对误差仅为0.90%,最大相对误差为4.40%,此时迭代时间在4 s以内,计算检测限为0.39%;直接拟合法和积分面积法得到的浓度平均相对误差分别为2.63%和5.74%,直接拟合法优于积分面积法。实验研究验证了基于梯度下降法直接拟合光谱吸收信号的气体浓度测量方法的可行性与准确性,为直接吸收技术提供了一个新的思路。     

Coding and computation with neural spike trains

We study a simple model for the statistics of neural spike trains as they encode a continuously varying signal. The model is motivated with reference to several recent experiments on sensory neurons, and we show how analogies between the relevant probabilistic issues in neural coding and statistical mechanics can be exploited. Results are given for the information capacity of the code, for the optimal structure of code-reading algorithms, and for the time delays which arise in optimal processing of the coded signal. In addition, we show how simple analog computations can be expressed directly in terms of transformations of the spike train. The rules for reading the code and for optimal analog computation depend on the context for behavioral decision making-the relative weights assigned to different types of errors, the relative importance of different signals. We find that there is a conflict between minimizing this context dependence of the code and maximizing its information capacity; a compromise can be achieved by appropriate preprocessing (filtering) of the encoded signal. Experiments on auditory and visual neurons qualitatively confirm the predicted filtering. Similarly, the structure of the optimal multiplier neuron is shown to depend upon the intensity and spectral content of incoming signals, and these predictions compare favorably with experiments on a movement-sensitive cell in the fly visual system.