基于ZoomFFT的反多普勒频移算法在水声通信中的应用

提出了一种解决水声通信信号多普勒失配问题的方法——基于ZoomFFT的反多普勒频移算法。利用该方法能修正信号的多普勒失配,降低误码率。数值仿真和海上实验数据处理结果表明,该方法与常规滑动相关方法相比,计算速度快了2个数量级,计算所需的存储量减小了4个数量级,解决了水声信号移动通信过程中多普勒频移补偿问题。研究结果表明该方法可用于实际水下移动通信。     

多普勒频移修正在测定直升机飞行噪声固有频率中的应用

对于噪声信号采集系统采集的某型直升机的飞行噪声信号,提出了结合机载GPS数据,进行多普勒频移修正,然后叠加多个多普勒频移修正结果,以得到直升机旋翼、尾桨和减速器噪声固有频率的新方法,可以大大减小单次多普勒频移修正的误差。这种方法为确定飞行器飞行噪声固有频率提供了有效的途径。     

基于分数阶傅立叶变换的线性调频回波参数估计

本文提出了一种适用于宽带线性调频回波的分数阶傅立叶变换参数估计方法。它通过寻找合适的信号代替发射信号做模版,使得模版信号与接收信号的模糊函数匹配度高,峰值尖锐,失真率低。再利用分数阶傅立叶变换与模糊函数的关系,使用两次分数阶域的峰值搜索代替原有的一次二维搜索降低计算量。仿真实验结果表明,本文提出的方法在精确估计宽带回波的时延和频移的同时降低了计算复杂度。     

基于双声光移频器的外差式激光多普勒测振计

分析了单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计中声光移频器驱动信号的频率稳定性和信号功率对待测振动信号的影响.为了降低声光移频器驱动信号频率漂移的影响,提出双声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计,并基于直接数字频率合成技术,以相位噪音低、初始相位可控的芯片AD9912为核心器件,完成了声光移频器驱动信号生成及处理模块的设计.开展了双声光移频器组成的外差式激光多普勒测振计的振动测量实验,结果表明,驱动信号生成装置可以驱动声光移频器正常工作,且测振计的本底噪音在0～10kHz频带范围内呈现平坦分布,0～1kHz频段内噪音得到明显抑制,较单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计有显著改善.     

基于双声光移频器的外差式激光多普勒测振计

分析了单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计中声光移频器驱动信号的频率稳定性和信号功率对待测振动信号的影响.为了降低声光移频器驱动信号频率漂移的影响,提出双声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计,并基于直接数字频率合成技术,以相位噪音低、初始相位可控的芯片AD9912为核心器件,完成了声光移频器驱动信号生成及处理模块的设计.开展了双声光移频器组成的外差式激光多普勒测振计的振动测量实验,结果表明,驱动信号生成装置可以驱动声光移频器正常工作,且测振计的本底噪音在0~10kHz频带范围内呈现平坦分布,0~1kHz频段内噪音得到明显抑制,较单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计有显著改善.     

双曲线调频在高速水下目标航行参数遥测中的应用研究

对于高速、强机动的水下目标来说,其航行参数信息的实时遥测具有重要意义。水声信号的多普勒频移估计与补偿是水声遥测的关键技术之一,它直接影响着水声遥测的效果与性能。本文针对双曲线调频信号及线性调频信号进行仿真分析,对比在相同情况下的多普勒频移可补偿性,仿真实验证明双曲线调频信号具备较高的多普勒容限,其时延值估计精度可达到1μs。结合工程实际,本文采用双曲调频信号与单频信号组合的方式进行水声遥测,充分发挥双曲线调频信号的多普勒不变性和单频信号对多普勒频移的敏感性,在获得较高定位精度的同时,也具备高精度的水声遥测功能。该组合信标信号经过湖上试验验证,具有遥测精度高、误码率低、易于实现等优点,可应用于相关水声工程中。     

一种结合两类相位调制激光多普勒频移测量的方法

提出了一种新的激光多普勒频移测量方法,该方法以相位调制拍频信号振幅和相位作为自变量定义新函数,并以该函数作为多普勒频移鉴频参量,将两类相位调制激光多普勒频移测量方法结合.理论上将该方法的鉴频曲线、灵敏度曲线以及误差曲线等与两类相位调制方法的相应曲线进行比较,发现该方法不但继承了相位调制拍频信号振幅方法的工作方式,能够对小频移量进行测量,而且吸收了相位调制拍频信号相位方法的测量能力,具有更高的测量灵敏度和动态范围.通过实验对硬目标反射的频移可控信号光进行测量,证明了理论的正确性,而且通过调整平移参数,可以使该方法的测量动态范围提高约26.8%,更适合对高多普勒频移量进行测量.     

相干多普勒测风激光雷达低信噪比区域回波信号的估计方法

相干多普勒测风激光雷达通常会采用周期图最大值法（PM）提取不同距离门信号的多普勒频移（对应风速）信息。由于噪声和相干效率的影响,个别距离门信号会出现信噪比（SNR）突然降低的情况,从而导致系统的探测概率降低,影响系统整体的探测性能。为了解决个别距离门信号多普勒频移的错误估计问题,提出了一种新的非线性自适应多普勒频移估计方法。该方法利用风速的连续性,标定错误距离门,并自适应地利用强信噪比区域的多普勒频移统计数据来弥补信噪比变差而出现的估计错误。分别利用了仿真模型和一套1.54μm全光纤相干激光雷达系统获得了风场测量数据,对比了使用该技术前后反演得到的风速趋势,证明该方法能够有效地解决上述问题。     

运动声源多普勒畸变信号的一种时域校正方法

运动声源信号中广泛存在多普勒效应的影响,为了解决其引起的频移、频带扩展问题,提出了一种时域信号校正方法。该方法首先从运动关系和莫尔斯声学理论出发推导得出离散插值时间序列和幅值还原公式,然后对畸变信号进行幅值还原和插值拟合。仿真信号和实验信号处理结果表明多普勒效应带来的频移和频带扩展问题得到了较好的解决,畸变信号得到了有效校正。该方法在时域内对离散信号进行单点操作,与以往的频域处理方法相比具有无需已知声源特征频率、不受频带混叠因素影响的优点,该方法能够处理多频信号,是一种简单有效的多普勒效应消除方法。      

GNSS载波多普勒频移计算、分析及实验验证

全球卫星导航系统信号处理中,多普勒频移至关重要。本文对地心惯性坐标系下载波多普勒频移最大值计算进行了研究,其推导中没有考虑地球自转速度和地面用户位置的影响。本文针对这个问题进行分析,通过建立卫星和用户位置和速度之间的立体几何模型,提出了地心地固坐标系下任意用户位置载波多普勒频移最大值的精确计算方法。同时针对多普勒频移计算问题,通过构建卫星与用户之间的距离向量,提出了基于精密星历的任意用户位置载波多普勒频移计算方法。最后使用GNSS仿真数据和实测数据进行验证,两种方法的计算结果均和实验结果相符合。两种新方法能够解决地心地固坐标系下特定位置处的多普勒频移最大值和特定位置处载波多普勒频移的计算问题。     

Processing optical measurements using a regressive Fourier series: A review

In this article a generalized regressive Fourier series approach is shown which does not suffer from the so-called leakage effects prone to frequency domain approaches. This parametric approach will be used to tackle a number of optical techniques. Due to the fact that the technique offers an approximation and not an estimate of the data, it is possible to reduce the spatial data of operational mobility shapes measured by e.g. a laser Doppler vibrometer (LDV). It also allows a reduction of measurement time of this former technique. The LDV will also be used to visualize and localize acoustic sources.     

空时多普勒频移域运动小目标的抗干扰探测方法

有源声呐使用多普勒敏感信号可在多普勒频移域分离杂波、混响等干扰和运动目标,但低信干比时强干扰的时间旁瓣泄露和多普勒旁瓣泄露会淹没弱目标.针对该问题,提出了一种基于自适应最小均方(LMS)算法和宽带模糊函数(WAF)的运动小目标抗干扰探测方法.首先在空间多普勒频移域上利用基于LMS的自适应陷波器抑制干扰,然后在快时间多普...     

A fast implementation for computing spatial impulse response of ultrasonic transducers

The spatial impulse response(SIR) method is often used as the 'gold standard5 in simulation of transient acoustic wave fields due to its high accuracy in the linear domain.However, a high sampling frequency is often required in order to achieve the high accuracy. As a result, a large amount of data has to be processed. In this paper a fast approach for computing spatial impulse response is proposed to reduce the computation burden. The proposed approach is developed by employing the relationship of SIRs at observed points and SIRs of the projection points on the transducer surface. Two critical parameters used in the proposed approach, the calculation sampling frequency and the interpolation sampling frequency, are then analyzed.Results show that for a 2.25 MHz rectangular transducer with the size of 5 mmxlO mm,a calculation sampling frequency of 1000 MHz and an interpolation sampling frequency of500 MHz can achieve superior performance while improving the computation efficiency 18 times than the direct solving.     

压缩感知在合成发射孔径医学超声成像中的应用

为了解决合成发射孔径技术在医学超声成像实现中面临的数据量大及接收通道多的问题,提出一种超声成像系统频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法。首先对超声系统频率域稀疏性模型进行了验证;然后根据稀疏性模型利用压缩感知理论对回波信号进行压缩采样,并使用最优化方法完成回波信号重建;最终通过合成发射孔径技术完成超声成像。针对医学成像中常用的点目标及模拟胎儿目标进行成像仿真实验,对重建图像在均方误差、分辨率及成像质量等方面与常规成像结果对比分析。实验结果表明在保证成像质量的同时,仅使用30%原始数据量及50%总接收通道数目可完成成像;频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法可以大幅度减少合成发射孔径成像所需数据量及接收通道数,极大地降低了系统复杂度。      

Improved uncertainty budget for optical frequency measurements with microkelvin neutral atoms: Results for a high-stability 40Ca optical frequency standard

Using a Ca optical frequency standard at 657 nm, we demonstrate a method that reduces uncertainties in absolute frequency measurements of optical transitions using freely expanding neutral atoms. Working with atoms that have been laser cooled to 10 μK, we have developed and employed a new technique that combines launching of cold atom clouds with atom interferometry to measure and optimise spectroscopy beam parameters. When applied to a frequency standard with laser beams of high spatial quality, this approach can potentially reduce residual Doppler effect uncertainties to well below one part in 10¹⁶. With Doppler uncertainties greatly suppressed, we investigate other potential shifts at the 1-Hz level with a multiplexed measurement system that takes advantage of the low instability of the calcium frequency standard (4×10^-15 at 1 s). The resultant fractional frequency uncertainty for the standard is 6.6×10^-15, the lowest uncertainty reported to date for a neutral atom optical standard. PACS 06.30.Ft; 32.30.-r; 39.20.+q     

A time domain correction method for Doppler-distortion signal from acoustic moving source

Doppler effect widely exists in the signal from the moving acoustic source. In order to solve such problems as frequency shift and frequency band expansion, a time domain cor- rection method is presented in this paper. First, the discrete time vector for interpolation and the amplitude restoration formula is derived based on the moving relationship and the Morse acoustic theory, then the amplitude weights are corrected and the distortion signal is interpolated. Every point of the discrete signal is operated separately in time domain. Compared with the existing frequency domain methods, this method does not need to know the characteristic frequency beforehand and would not be influenced by the blending of the frequency band. Hence, this method can be employed to correct multiple frequency signals and it is also a simple and effective Doppler effect reduction method.     

数控传声器阵列反卷积法对飞机噪音的应用与实验研究

本文主要讨论传声器阵列反卷积法对于飞机发动机噪音测量的实际应用及反卷积法对于飞机过顶测噪的数值模拟。传统"波束成型法"的成像是点源与点分布函数卷积的结果,只有在满足瑞利限制的前提下可以分辨多个相距较近的声源。本文介绍了一种简称反卷积法的传声器阵列新方法,它是将原有的Beamforming结果作为已知条件,从中提取有用的声源信息,去除掉旁瓣的干扰,使得处理出来的声源幅值与位置更加准确。观察运动声源会产生多普勒效应,特别是在频域中处理声信号时会使发声源产生频率偏移,因此在反卷积法使用前引入平均多普勒频移因子,它使得运用反卷积法在频域中预测飞机进场噪音成为可能。     

非对称空间外差光谱仪自适应频率跟踪处理方法

非对称空间外差光谱技术是一种新型的超高分辨率遥感探测技术,要求后期的数据处理技术也具有相应的超高准确度.从数字信号处理的角度,提出了一种自适应的频率跟踪处理方法,根据信号的空间频率来插值补偿信号的相位偏移,并且递归迭代出最接近真实值的相位信息.经仿真实验对比验证表明,在噪声干扰强度不大的条件下,相较于传统傅里叶变换方法,本文算法对信号频率和相位提取的准确度提高了约100倍以上,能够有效降低非对称空间外差光谱技术的系统误差.     

改进的信道稀疏度检测正交多载波多普勒估计方法

针对正交频分复用水声移动通信中频域变采样技术联合信道稀疏度检测的多普勒估计算法在冰水混合区复杂信道环境下多普勒估计效果欠佳且计算量大的问题,提出了一种改进的多普勒估计算法。采用时域重采样技术对信号进行不同压缩因子的补偿,避免了频域变采样技术中的高阶快速傅里叶变换运算,从而降低了算法复杂度。利用梳状导频位置向量结合时域变采样技术更准确提取的导频子载波,进而获得更加精确的信道估计和信道稀疏度检测结果,提高了多普勒估计精度。仿真结果和冰下试验结果表明,与原始算法相比,改进的方法在冰水混合水域复杂多径时变信道环境下可以有效实现对信号多普勒畸变的跟踪并且计算量显著下降,能够保障正交频分复用水声移动实时通信。      

频域数字散斑相关法对双材料界面裂纹的研究

本文将数字散斑相关方法与显微放大技术相结合,对铜、钢双材料界面裂纹试作进行了研究,提出了频率城数字散斑相关法,该方法在频率域中利用物体变形前后散斑图对应子区域的相关搜索来测量物体的变形位移,该方法与常用的空间域数字相关法相比,避免了相关识别中的反复搜索,极大地提高了信息提取速度,并且具有更高的定位精度和测量精度。文章最后给出了实验结果。