基于选择性支持向量机集成的海杂波背景中的微弱信号检测

基于复杂非线性系统相空间重构理论,提出了一种混沌背景中微弱信号检测的选择性支持向量机集成的方法,为了提高支持向量机集成的泛化能力,采用K均值聚类算法选择每簇中精度最高的子支持向量机进行集成,建立了混沌背景噪声的一步预测模型,从预测误差中检测湮没在混沌背景噪声中的微弱目标信号（包括周期信号和瞬态信号）,最后分别以Lorenz系统和实测的IPIX雷达数据作为混沌背景噪声进行实验研元结果表明该方法能够有效地将混沌背景噪声中极其微弱的信号检测出来,抑制噪声对混沌背景信号的影响,与神经网络和传统支持向量机方法相比,预测精度和检测门限方面的性能有显著提高．     

高精度多脉冲激光测距回波检测技术

针对远距离激光测距机回波信号脉宽强度特征和噪声的统计特性,提出了一种高精度多脉冲激光测距机的回波信号检测技术。采用时钟移相分配方式实现了400 MHz高速信号采集及数字化处理,提高了回波脉冲的检测精度。采用ARM嵌入式高速核处理器进行数据算法处理,完成了滤波降噪、自适应门限检测和多帧相关检测等功能,使回波信噪比提高了7.6 dB,达到远距离精确获取目标距离信息的目的。     

混沌海杂波背景下的微弱信号检测混合算法

基于经验模态分解理论, 提出了一种基于粒子群算法的支持向量机预测方法. 采用总体平均经验模式分解法将混沌信号分解为若干固有模态函数和趋势分量, 将复杂的非线性信号转化为具有不同尺度特征的平稳分量. 利用粒子群算法对支持向量机的惩罚系数和核函数进行优化, 结合支持向量机建立混沌序列的单步预测模型. 从预测误差中检测淹没在混沌背景中的微弱信号(包括瞬态信号和周期信号). 对Lorenz系统和实测IPIX雷达数据进行仿真实验, 结果表明, 该方法能够有效地从混沌背景噪声中检测出微弱目标信号, Lorenz系统得到的均方根误差0.000000339 (-102.8225 dB时)比传统支持向量机方法的均方根误差0.049 (-54.60 dB时)降低了5个数量级, 从海杂波中检测出具有谐波特性的微弱信号, 表明预测模型具有更低的门限和误差.     

相关检测技术在单脉冲激光测距中的应用

采用雪崩光电二极管探测微弱激光脉冲回波信号,依据相关检测技术对微弱的激光回波进行处理,从而获得较高信噪比回波信号.首先通过软件仿真验证了该实验方法的可行性,并在实验中采用消光比测量法对激光测距机测距能力进行了测试,将信噪比为-2.1 dB原始信号经过相关检测后提升至10 dB,消光比从原始激光测距模式的30 dB提升至44 dB.实验结果表明采用相关检测方法可以提高激光测距机测距能力及精准度,具有一定实用价值.     

油罐声发射检测信号数据库研究及应用

分析了油罐声发射检测技术特点和弱点,基于对检测影响因素的分析研究提出了油罐声发射信号特征数据库系统。采用盐水腐蚀真实罐底板,模拟油罐腐蚀。以Matlab软件为基础,提取全波形文件中被识别为腐蚀类别的特定帧信号,选取合适的自适应阈值电压得到信号特征参数,将全波形信号和信号特征参数入库。根据数据库特征参数训练支持向量机分类器,应用到实际油罐检测中并与开罐检测结果作对比,达到预期油罐分类效果。     

基于广义窗函数和最小二乘支持向量机的混沌背景下微弱信号检测

为了从混沌背景中检测微弱信号,研究分析了复杂非线性系统的相空间重构理论,提出了一种基于广义窗函数的最小二乘支持向量机的预测法. 该方法以广义嵌入窗为基础,利用自关联函数法确定Lorenz系统的嵌入维数和时间延迟, 实现相空间重构,结合最小二乘支持向量机建立Lorenz系统的误差预测模型, 检测微弱目标信号(瞬态和周期信号).仿真实验表明,该方法的预测模型具有较小的误差, 能够有效地从混沌背景噪声中检测出微弱目标信号,减小噪声对目标信号的影响. 与传统方法相比,在降低检测门限的同时,能够有效地提高预测的精度, 在混沌噪声下信噪比为-87.41 dB的情况下,相对于传统支持向量机方法所得的均方根误差0.049(-54.60 dB时)降低近两个数量级至0.000036123(-87.41 dB时).     

一种混沌海杂波背景下的微弱信号检测方法

基于复杂非线性系统的相空间重构理论,提出了一种基于遗传算法的支持向量机预测方法.利用改进的自相关法和饱和关联维数法确定混沌信号的时间延迟和嵌入维,从而实现相空间重构.通过遗传算法优化支持向量机中的惩罚系数和核函数参数,并结合支持向量机建立混沌序列的单步预测模型,从预测误差中检测出淹没在混沌背景中的微弱信号(包括瞬态信号和周期信号).以Lorenz系统和加拿大McMaster大学利用IPIX雷达实测得到的海杂波数据作为混沌背景噪声进行仿真实验,结果表明该方法能够有效地从混沌背景噪声中检测出微弱目标信号,所得的均方根误差为0.00049521(信噪比为-89.7704 dB),这比传统支持向量机方法的均方根误差(0.049,信噪比为-54.60 dB)降低了两个数量级.     

基于STM32的无人机雪橇减震器检测与数据保存设备

为了能够对某型号无人机雪橇式减震器的最大静载荷试验进行实时检测和保存数据,设计了一种基于STM32F103ZET6单片机的雪橇式减震器检测设备。设备利用压力传感器和光栅尺分别完成减震器在压缩过程中,对静载荷与压缩距离的采集并转换为数字信号,信号在减震器压缩过程中的特定位置被采集,将采集到的信号通过无线模块上传至上位机;以C#平台开发的上位机作为收集、处理下位机传入的静载荷、压缩距离的信号,最后借助图形用户接口控件实现静载荷、压缩距离的曲线显示,将采集到的数据使用SQL数据库实现保存,以便于操作管理员读取和历史查询。测试结果表明：雪橇式减震器检测装置可以完成对减震器的自动化检测。     

基于STM32植物动态离子流信号检测系统设计

溶液中无机盐离子的定向流动会产生微弱的电压信号,通过检测电压信号可以计算离子的浓度、植物根系吸收离子的速度,进而获取植物的生理信息。对植物动态离子流信号检测系统进行设计,采用STM32F103ZET6作为主控芯片,利用极低偏置电流放大芯片和高共模抑制比差分放大芯片,给出了信号放大、滤波处理和数据采集电路,对系统噪声来源进行分析,提出了降低噪声的方法,并通过STM32进行A/D转换,把转换数据传输到上位机。该设计实现了植物动态离子流信号的检测,得到了离子在溶液中的流速。     

声发射技术在全尺寸飞机疲劳试验中的应用

过去九年,,在对两类三代机的全尺寸疲劳试验中实施了全程声发射监测。采用了以声发射为中心的裂纹综合监、检测方法,对一些关键构件的疲劳裂纹实施早期预报,并用其它无损检测方法加以验证,为试验的顺利进行奠定了重要基础,为确定和延长这两类飞机的机群寿命发挥了重要作用。在对第一类三代机的试验中,发展了过去所用的声发射信号处理技术,在大量获取试验中的声发射信号时,有意识地将信号分成一系列有序的信号子集,分别反映一定的飞机受力(载荷)状态,在此基础上再采用空间滤波等技术获得感兴趣结构位置处的信号子集。对子集再采取基于统计分析原理的趋势分析和相关分析技术,获取监测位置的状态,以及试验机的“健康状态”。这一方法在另一类三代机的试验中再次发挥作用,显示了生命力。最终结果是两类三代机的机群寿命均有50%以上的提高,说明声发射技术具有广阔的应用前景。     

Simultaneous all-optical multi-channel RZ and CSRZ to NRZ format conversion

We propose and demonstrate multi-channel all-optical return-to-zero (RZ) and carrier-suppressed RZ (CSRZ) to non-return-to-zero (NRZ) format conversions using a same fiber delay-interferometer (DI). The conversions are based on simultaneous constructive interference induced by the periodical comb-like filtering characteristic of the DI. By using a DI with free spectral range of 40 GHz, 8 channel RZ and CSRZ signals at 20 Gb/s can be converted to corresponding NRZ signals at the same time. Furthermore, a duplicate output can be obtained for multi-channel CSRZ input. Bit error ratio measurements show 4 and 3.5 dB penalties for the proposed multi-channel RZ and CSRZ to NRZ conversions respectively. Further transmission for the converted NRZ signals verifies the good performance of the proposed all-passive multi-channel format converter. The potential of multi-channel RZ signals with mixed duty-cycle to NRZ conversions is also investigated.     

一种用于高场MRI的多源射频发射机

介绍了高场磁共振成像（MRI）多源发射技术的原理,提出了一种用于高场MRI系统的多源射频信号发射机.它能并行输出多路频率、相位、幅度,可快速独立调节的射频脉冲信号.该射频发射机的实现基于单片现场可编程门阵列（FPGA）和多通道数模转换器（DAC）芯片,FPGA读取预存于双端口随机存取存储器（RAM）中的射频信号参数,并利用读取的参数分别实现每路信号的直接数字频率合成（DDS）和信号调制等核心功能,获得多路数字射频信号;FPGA输出的数字信号经过高性能DAC转化为模拟信号,即所需要的射频信号.该射频发射机在设计中大量采用软件无线电技术,即利用Xilinx提供的IP核实现DDS和信号调制等主要功能,具有集成度高、体积小、灵活度高的优点,同时,该设计可以大大缩短开发时间,有效降低实现的难度和成本,为高场MRI谱仪的多源射频发射机的设计研制提供了一种低成本、高效、高性价比的方案.     

Development of Ribbon Fiber Type Multi-Channel Power Level Monitor with Low-Insertion/Polarization Loss

We would like to propose a new in-line multi-channel power level monitor, which is applicable as tap-monitor for multi-channel WDM signals. Its ribbon fiber structure has far exceeded PLC performance and realized compact-size and lower insertion/polarization dependent loss.     

信号照相数字化系统在曙光—Ⅰ的诊断应用

介绍一种信号照相数字化系统及其在曙光-Ⅰ的自由电子激光试验中的诊断应用。主要由微通道板示波器、数字化相机和计算机构成的信号照相数字化系统,是一种新发展的、高性能价格比的多路单次瞬变信号的采集与处理系统。     

Pulse-width tunable multi-channel NRZ-to-RZ conversion with duplicate output

We demonstrate multi-channel non-return-to-zero (NRZ) to return-to-zero (RZ) conversions with tunable output pulse-width and single-to-dual function, using a phase modulator and an array waveguide grating (AWG), which acts both detuned multi-channel filter and demultiplexer. Four-channel NRZ signals after transmission can be converted to eight-channel RZ signals with timing jitter and extinction ratio improvement. Further transmission and bit error ratio (BER) measurements for the converted RZ signal show a good performance compared with conventional one.     

Single AWG based clock extraction from WDM signals with mixed formats and mixed bit-rates

A simple and flexible simultaneous clock extraction for WDM signals with mixed modulation formats and bit-rates is proposed and demonstrated using a single commercial arrayed waveguide grating (AWG), which acts both detuned multi-channel filter and demultiplexer for the input signals. By using an AWG with 100 GHz spacing, clock extraction from transmitted multi-channel nonreturn to zero (NRZ) and NRZ differential phase shift keying (NRZ-DPSK) signals at mixed bit-rates from 10 to 40 Gb/s with 200 GHz spacing is achieved simultaneously. By cascading a clock recovery module, clock signal can be easily recovered from the preprocessed signals with enhanced clock tones.     

Detection of Coronary Artery Disease Using Multi-Domain Feature Fusion of Multi-Channel Heart Sound Signals

Heart sound signals reflect valuable information about heart condition. Previous studies have suggested that the information contained in single-channel heart sound signals can be used to detect coronary artery disease (CAD). But accuracy based on single-channel heart sound signal is not satisfactory. This paper proposed a method based on multi-domain feature fusion of multi-channel heart sound signals, in which entropy features and cross entropy features are also included. A total of 36 subjects enrolled in the data collection, including 21 CAD patients and 15 non-CAD subjects. For each subject, five-channel heart sound signals were recorded synchronously for 5 min. After data segmentation and quality evaluation, 553 samples were left in the CAD group and 438 samples in the non-CAD group. The time-domain, frequency-domain, entropy, and cross entropy features were extracted. After feature selection, the optimal feature set was fed into the support vector machine for classification. The results showed that from single-channel to multi-channel, the classification accuracy has increased from 78.75% to 86.70%. After adding entropy features and cross entropy features, the classification accuracy continued to increase to 90.92%. The study indicated that the method based on multi-domain feature fusion of multi-channel heart sound signals could provide more information for CAD detection, and entropy features and cross entropy features played an important role in it.     

The rapid and automatic combination of proton MRSI data using multi-channel coils without water suppression

The use of multi-channel coils can efficiently increase the signal-to-noise ratio (SNR) of magnetic resonance spectroscopy data if the signals from multiple channels are optimally combined. Combining multi-channel signals requires proper alignment of the phases of the signals from each of the elements of the coil and then accurately weighting the summation of those signals. We present a procedure for acquiring proton magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) data using an eight-channel coil without water suppression and a rapid and robust method that uses unsuppressed water signal as a reference both for aligning the phases and for weighting the summation of signals that originate in the multiple coil elements. We use both computer simulation and in vivo proton MRSI data to demonstrate the advantages of our method for optimizing the SNR of the combined signal compared with the SNRs of signals that were acquired either using a standard volume head coil or using an eight-channel coil with a metabolite signal as the reference for combination.     

GaAs-PCSS多通道同步导通条件实验研究

砷化镓光导开关（GaAs-PCSS）是具有快响应、高重频、低抖动、高功率容量的半导体光电导开关，多通道设计能够有效降低GaAs-PCSS非线性大电流导通时的损伤，提高开关寿命。为探究GaAs-PCSS多通道同步导通的必要条件，在基于固态脉冲形成线的实验平台上，通过特殊设计的夹具，将多枚GaAs-PCSS并联连接以作为脉冲形成电路的开关，以对各GaAs-PCSS施以不同的触发信号进行测试。实验结果证明:相同触发信号下，开关导通电流被成功地均分到4个GaAs-PCSS通道中；不同触发信号下，为获得较好的电流均分效果，各通道触发延迟时差须小于1 ns，触发能量差须小于20 μJ。设计了分体式、单体式两种结构的多通道GaAs-PCSS，其中基于刻蚀工艺的单体式20通道GaAs-PCSS在7 000余次大电流工作后仅发生轻微损伤。     

基于单片FPGA的多通道磁共振成像接收模块

提出了一种基于FPGA的多通道磁共振成像接收模块,能对多个独立通道的磁共振信号进行直接采样、数字下变频,以及数据流控制,并对其进行了成像实验. 设计中采用Xilinx公司的系统级DSP开发工具--System Generator对FPGA内部所有功能进行建模、仿真并生成相应的硬件描述语言. 模块的采样速率为80MSPS,能灵活实现1 kHz~1 MHz范围的可变接收带宽,适用于1 T以下的磁共振成像系统;在单片FPGA内完成1~4个通道采样信号的数字正交解调,抽取滤波和数据流的处理,并可扩展至8通道. 实验证明模块具有体积小,集成度高,可重构性强和成本低等特点,为磁共振成像谱仪的多通道接收系统提供了一种高性能的数字化解决方案.