水中目标窄带噪声识别的听觉外周模型

为解决听觉外周模型特征在具有工程背景的水中目标声信号分类研究中识别率下降问题,提出了一种外周模型Gammatone滤波器组修正方法,获得的窄带噪声特征可明显提高水中目标识别性能。首先,分析了识别率下降原因,发现声学工程应用中多通道数据采集,导致信号频率范围变窄,而引起声信号的时频特征发生变化。其次,根据听觉模型用Gammatone滤波器组模拟人耳基底膜频率分解特性、低频信息包含水中目标噪声信号的重要类别特征,对原有的听觉模型特征进行插值,对滤波器组的通道数与中心频率进行适应性修正,得到目标噪声在较窄频带的27维特征,修正后的模型能够更精细地反映出目标时频特性。最后,采用神经网络分类器进行实验。结果表明,修正后的听觉模型保留了原较宽频带特征的主要信息,而且进一步提高了对实际目标的分类能力,识别率由原来的82.59%提高到88.80%。本文提出根据工程应用平台的有效接收频带优化听觉外周模型Gammatone滤波器组的设计,采用阵元级的多通道数据进行分析,侧重于工程应用,解决了多通道数据采集中,由于频带变窄,导致信号的特征信息量下降,进而引起声特征识别性能下降的问题,修正后的听觉模型特征,有效地提高水中目标辐射噪声的识别效果。本文对从事无源声呐目标识别、有源声呐目标识别、带宽受限的多通道声数据采集的时频特性分析研究人员具有一定的参考价值。      

一种滤除电力线噪声的数字滤波器的设计

数字滤波是信号处理中滤除噪声干扰的常用方法之一。针对信号通过电力线信道传输后出现严重失真这一问题,基于MATLAB平台的工具箱函数,采用窗函数法(选用哈明窗)设计出一个50阶的数字FIR带通滤波器,借助MATLAB仿真对滤波前后的波形作对比和频谱分析,并通过硬件实现电路测试,结果表明所设计的FIR带通滤波器能够有效地滤除带外信号以及电力线噪声,还原出[0.16,0.24]频带内的有用信号,保证了电力线载波通信的可靠进行。     

激光气体分析仪中数字滤波器的设计

由于基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术的激光气体分析仪的二次谐波信号中存在较大的系统噪声,本文利用有限长单位冲激响应（FIR）,提出了激光气体分析仪的二次谐波在线滤波方法。在分析FIR数字滤波器原理的基础上,利用MATLAB窗函数设计了适合本激光气体分析仪的数字滤波器。然后,将仿真的FIR数字滤波算法移植到激光气体分析仪嵌入式系统中。最后,比较了滤波前后二次谐波信号波形,说明了在激光气体分析仪嵌入式系统中采用基于FIR数字滤波器滤波算法的可行性。实验结果表明：FIR数字滤波器对一组二次谐波信号进行滤波的运算时间为230ms,滤波后的二次谐波信号波形获得了较好的去噪效果,能够满足激光气体分析仪对含有噪声的二次谐波信号进行平滑去噪的要求,且滤波算法结构简单、运算时间短、可移植性强。     

优化Savitzky-Golay滤波器的参数及其在傅里叶变换红外气体光谱数据平滑预处理中的应用

对傅里叶变换中红外光谱数据的平滑预处理中,通常采用Savitzky-Golay滤波器的方法进行光谱数据的平滑预处理,然而Savitzky-Golay滤波器的多项式拟合阶次和窗宽等参数的合理选则始终是一个难题,并无统一的选择依据,通常在一定数值范围内,采用多组数据进行遍历尝试,最终选择一组相对较优的数据作为Savitzky-Golay滤波器的多项式拟合阶次和窗宽参数。文中探索了Savitzky-Golay滤波器的多项式拟合阶次和窗宽等参数的优化选取这一问题,并对其主要频率指标参数与多项式拟合阶次和窗宽等参数进行了定性定量分析,得出了截至频率、阻带起始点频率、第一旁瓣峰值频率及第一旁瓣峰值幅度与窗宽和阶次之间具体的计算方程表达式。随后,根据采集的中红外气体组分的光谱数据特征,依据上述计算方程式,优化计算选取多项式拟合阶次和窗宽分别为8和11时,其Savitzky-Golay滤波器的中红外气体组分的光谱数据平滑效果最优。最后通过实际采集的0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 5%浓度的CH₄光谱数据进行平滑预处理,在次吸收峰区域,原始光谱的折算吸光率相对最大误差和最小误差分别为17.230 5%和0.243 0%, 平滑处理后的光谱的折算吸光率相对最大误差和最小误差分别为0.088 0%和0.020 6%。可见经过Savitzky-Golay滤波器进行所探索的光谱数据预处理之后其相对误差基本稳定,并且相对较低,为后期光谱数据的准确定性和定量分析奠定了基础。     

光数字相干接收机中色散补偿模块设计与优化

在高速光纤通信数字相干接收系统中,色散补偿模块的结构和性能将直接决定其是否具有实用价值.设计了比传统的有限脉冲响应(FIR)滤波器结构简单的偶对称型FIR滤波器,并通过数值仿真分析了FIR滤波器长度选取对补偿效果的影响.研究结果表明,在接收端光信噪比(OSNR)代价不高于1 dB的情况下,FIR滤波器长度折衷选取为最大...     

基于绝缘硅的微环谐振可调谐滤波器

采用电子束光刻和感应耦合等离子刻蚀等工艺,研制了一种基于绝缘硅材料的的微环谐振可调谐滤波器.滤波器微环半径为5 μm左右,波导截面尺寸为(350～500 nm)×220 nm不等.测试结果表明,波导宽度为450 nm时器件性能最为理想,其自由频谱宽度为16.8 nm,1.55 μm波长附近的消光比为22.1 dB.通过对微环滤波器进行热光调制,在21.4 ℃～60 ℃温度范围内实现了4.8 nm波长范围的可调谐滤波特性,热光调谐效率达到0.12 nm/℃.研究了基于单环和双环的多通道上下载滤波器,实验结果表明多通道滤波器的信号传输存在串扰,主要是不同信道之间的串扰,尤其在信号上载时,会在相邻信道产生较大串扰.     

影响宽带幅度调制信号检测的因素分析

通过推导宽带解调处理的输出信噪比公式,系统地分析了影响幅度调制的宽带信号检测的各种因素。分析表明,宽带调制信号检测性能取决于以下因素:信号的周期调制的深度、前置处理器带通滤波器的带宽、调制噪声在总的噪声中的比重、采样速率,以及计算解调谱时的傅里叶变换的长度、降样倍数、时间窗、数据块重叠程度以及平均次数。     

大功率变流器同步信号的状态变量滤波器设计

EAST极向场电源是由晶闸管相控整流电路组成的大功率变流器,其同步信号的取用至关重要。为提高控制精度,采用EAST极向场电源系统中整流变压器的次级电压信号作为同步信号。由于该同步信号中包含大量的谐波及噪声,所以需要对其进行滤波。通过分析同步信号的特点,提出了滤波器设计要求,比较不同滤波器特点后,选用状态变量滤波器进行滤波,并对状态变量滤波器的设计进行了详细的理论分析和参数计算。最后通过RT-LAB实时仿真测试和实验证明,该滤波器具有理想的滤波效果,可以实现同步信号的精确提取。     

基于多通道Gabor滤波器的高鲁棒灰度图像目标识别新方法

提出了一种针对低质量的灰度图像的基于多通道Gabor小波滤波器的高鲁棒目标识别新方法。主要是利用Gabor小波设计了滤波器,滤波器的中心频率是一个从低到高的范围。滤波器采用不同方向、不同尺度,从而组成多通道滤波器。对灰度图像直接进行小波变换,用Gabor小波变换系数的模的平均值和其标准方差来表示抽取的灰度图像目标的特征,并对获得的小波特征归一化后输入到改进的BP神经网络分类器中进行分类识别。对四种不同的飞机灰度图像目标进行了分类识别仿真实验。结果表明,这种特征提取方法能有效地提取灰度图像目标纹理特征,并且对噪音和形状的变化具有强鲁棒性。在应用灰度图像对目标进行识别时,神经网络的训练时间减少到10min,识别率达到94%。     

一种制冷射频接收前端的研究

概述了制冷射频前端的组成,对其中关键器件真空窗及隔热波导组件、低温低噪声放大器和超导滤波器的设计进行描述。给出了真空窗及隔热波导组件、低温低噪声放大器和超导滤波器主要性能测试实例,制冷射频前端主要指标噪声温度≤10 K,带外抑制≥120 dB。     

多通道同步数据采集器设计

设计了一种基于CPLD的多通道同步数据采集存储系统,能够实现多通道同步数据采集和数据存储。系统设计采用多通道数据的同步实时采集、存储以及坏块检测技术。多通道同步数据采集模块能够同时采集多路相关信号并准确存储,便于后续数据分析计算。系统可满足多通道同步数据采集存储要求,且性能安全可靠。     

高精度组合脉冲激光时序控制系统设计

在激光等离子体机理的研究中,为实现灵活的界面配置和多路脉冲激光器高精度的时序延时,设计了一种基于微控制器STM32和FPGA的多路时序延时控制系统。重点介绍了基于FPGA的多路ns级时序信号和基于ucGUI的触摸屏界面的设计。另外,采用高速光电隔离技术和高速FET开关电路技术,对驱动电路进行了设计,缩短了输出脉冲上升沿的时间,提高了系统延时精度、驱动能力和抗干扰性能。测试结果表明,该设计每路延时可调,调节范围为5 ns~10 ms,最小可调步进为5 ns,延时误差小于1 ns。     

Analysis of polarization-independent tunable optical comb filter by cascading MZI and phase modulating Sagnac loop

A novel scheme of tunable optical comb filter constructed by cascading a polarization-swapping MZI and a phase modulating Sagnac loop is proposed. The key features of this comb filter design are its polarization-independence and high speed in wavelength tuning. The wavelength tunability can be readily achieved by incorporating an electro-optic phase modulator into the Sagnac loop. In addition, the filter can be made amplitude adjustable as well. The filter will be desirable for multi-wavelength fiber lasers, multi-channel optical signal processing and optical WDM systems.     

多通道热释电IRFPA图像拼接采集系统

为了实现分辨率高的大规模热释电IRFPA探测器,设计了多路通道并行输出的读出电路。针对多路输出的热释电IRFPA探测器,依据热释电探测的时序要求,设计了图像拼接采集系统。利用外部驱动信号控制采集卡的触发及采样时钟,由斩波器同步信号判断热释电探测器的亮场及暗场信号。构造PC-DAQ虚拟仪器系统对多通道输出的热释电型IRFPA进行多路并行图像采集,并对每路图像信号进行亮、暗场判断后进行差分处理,通过软件拼接处理成一副完整的图像,最终在软件平台上显示。对实验室研制的160列120行双通道读出及320列120行四通道读出的热释电读出电路进行了图像采集实验,对于同样阵列大小的单通道读出探测器,双通道结构读出速度提高了1倍,四通道结构读出速度提高了3倍。通过采集成像实验验证了系统的可行性。     

Heterodyne direct-detection OOFDM system with low sampling rate

A method of multi-channel receiving for high bit rate heterodyne direct-detection optical orthogonal frequency-division-multiplexing （OOFDM） system is proposed to reduce the sampling rate demand of analog-to-digital converter （ADC）. The sampling rate of ADCs can be reduced to 1/N that of the original signal bandwidth in an N-channel receiving system. Aided by a succeeding digital signal processing （DSP） at the receiver, aliasing free signal can be recovered. A back-to-back experimental result is given for a 4-channel system, based on which, a down conversion process for heterodyne can be reduced. The signal rebuilding algorithm is given and analyzed in its complexity and noise tolerance.     

机载多路DVI视频信号转换器设计

为了实现基于高速航电总线的多路DVI视频信号的采集及实时检测,提出了机载多路DVI视频信号转换器的设计方案;针对高速航电总线多路DVI视频信号速率高、实时性强的特点,完成了信号均衡、信号预加重及高速信号全交叉设计,采用单片机完成对转轮开关的采集、消抖和判断,通过配置相应寄存器完成测试DVI口的通道切换功能;实验结果表明,该机载多路DVI视频信号转换器稳定性好、可靠性高、实时性强,解决了高速航电总线多路DVI视频信号的检测难题,满足设计需求。     

磁共振信号并行高速接收系统设计

针对低场磁共振成像系统,该文设计了一种紧凑灵活的信号接收方案,实现对多通道磁共振信号的高速采样与直接数字解调. 系统采用高速模数转换器(A/D)对磁共振信号直接采样;以单片数字下变频器(DDC)--AD6636, 完成4路采样信号的数字解调;以数字信号处理器（DSP）作为控制器,实现对AD6636的配置以及I/Q数据的读取. 信号采样频率可达100 MSPS,适用于1 T以下的系统. 实验证明该设计具有结构紧凑,采样速率高,配置方便快速,滤波器设计丰富灵活等特点,为磁共振成像谱仪的研制提供了一种高性能的信号接收方案.     

正交多相码连续波主动声呐回波检测算法设计*

与常规脉冲式主动声呐相比,连续波主动声呐能够提高目标回波的时间处理增益和目标信息更新速率。本文提出一种由正交多相码合成的连续发射波形,分析了发射信号和目标回波模型,设计了多通道匹配滤波器组完成回波检测。为了进一步提高接收机检测性能,提出了多通道非相干积累的处理方法。通过数值仿真,分析提出的连续波形的多普勒分辨性能和目标信息更新率。通过蒙特卡罗法获取ROC曲线,比较了脉冲式主动声呐和连续波主动声呐在均匀混响背景下对单目标检测性能的差异。仿真结果表明,本文设计的连续波波形具有较好的多普勒分辨性能,在均匀混响背景下,回波检测算法能够明显提高单个目标的探测能力。     

A comparison of filter design structures for multi-channel acoustic communication systems

The application of inverse filter designs as a means of providing improved communication performance in acoustic environments is investigated. Tikhonov regularized inverse filters of channel transfer functions calculated in the frequency domain are used as a means of obtaining multi-channel filters. Three classifications of inverse filter structures have been considered using time-domain simulations. The performance of Tikhonov regularized inverse filters designed according to each of these classifications is compared with each other and against a filter design developed by Stojanovic [Stojanovic, M. (2005). "Retrofocusing techniques for high rate acoustic communications," J. Acoust. Soc. Am. 117, 1173-1185]. It is shown that the filter design developed by Stojanovic requires less regularization and outperforms the Tikhonov regularized inverse filter designs when communicating over a single channel. While the filter developed by Stojanovic is designed to use multiple transmitters to transmit to a single receiver, the filter was implemented in a multi-channel system and proposed to have a focusing similar to that obtained using time-reversal. It was found that for the scenario used in the simulation, the Tikhonov regularized inverse design for full multi-channel inversion achieved better focusing than the design by Stojanovic, where simulation results show 20 dB less cross-talk at the expense of around 2 dB loss in signal strength.     

能识别弹丸飞行方向的弹丸空间炸点三维坐标测试方法

针对现有测量装置在测量近炸引信弹丸空间炸点三维坐标时存在的不足,提出了一种采用6光幕阵列配合火焰探测器测量弹丸空间炸点的三维坐标测试方法.提出的方法包含两台多光幕天幕靶、一台空间炸点火焰探测器和一台多路数据采集仪.两台多光幕天幕靶的6套光路和光电转换部件在空间构成6光幕探测阵列,当弹丸穿过6个探测光幕时,多路数据采集仪...