探地雷达目标回波信号双曲线提取算法研究

探地雷达对于电力接地网检测来说,是一种新型的检测方式,根据探地雷达在检测接地网过程中返回的图像提取目标信息实现对电力接地网的检测,对于检测地下导体的完整性方面有着较强的适用性和非凡意义。传统双曲线提取算法通常采用LOG算子完成边缘检测,借助雷达有效口径及扫描点间距完成对雷达双曲线顶点的寻找。在前人工作的基础上提出了采用Canny算子进行边缘检测,再进行双曲线提取的雷达直达波滤除以及目标识别算法,并与相关算法进行对比实验,得到比较完整的雷达目标反射图像,验证了算法的可行性。与传统雷达目标双曲线提取方式相比,该算法避免了雷达有效口径及扫描点间距的引入,提升了目标双曲线的完整性,精确性。     

基于Contourlet域隐马尔可夫树模型的图像融合算法

针对多尺度几何变换统计信号处理这一领域的优势,提出一种基于Contourlet域隐马尔可夫树模型的图像融合算法.由于Contourlet变换能克服小波变换在处理高维信号时的不足,它比小波变换具有更好的方向性、较高的逼近精度和更好的稀疏表达性能.而隐马尔可夫树模型能有效捕获尺度间、尺度内的Contourlet系数特性.因此将Contourlet域隐马尔可夫树模型应用于图像融合领域,能充分挖掘数据之间的相关性,更好的提取图像边缘特征,为融合提取更多的特征信息.实验结果表明基于Contourlet域隐马尔可夫树图像融合算法获得的融合图像视觉效果良好,是一种有效且可行的融合算法.     

复杂电磁环境下的信号盲分离方法

介绍了基于盲源分离的信号处理基本思想,阐述了ICA,SOBI,AMUSE三种典型算法的原理、特点,通过仿真实验研究了这三种盲源分离算法对于常见波形信号和真实信号的分离性能及其抗噪能力,验证了算法的有效性和可行性。三种方法对于抑制干扰信号,进行信号的有效提取具有实际意义和使用价值。     

一种改进的DV-HOP算法在无线传感网中的定位研究

WSN中的信息传递主要通过传感器来进行传递信号,针对无线传感中DV-Hop算法在节点定位上存在精度低的问题,本文首先提出建立双曲线二维模型用来确定锚节点与未知节点的距离关系,其次设定误差系数使得传感器节点之间的误差降低,最后采用斯蒂芬森迭代法(Steffensen)定位方法对传感器节点进一步进行定位修正。仿真实验表明本文算法的在远程控制的中定位精度提高,传感器之间能量消耗降低,具有一定的推广价值。     

基于OpenPose的人体睡姿识别实现与研究

采用基于OpenPose的单人姿态估计算法以及多人姿态检测算法,将摄像头采集到的人的睡眠图像进行处理,实现对人脸的关键点的定位,人手的关键点的定位以及人体身体的各个关节点的定位;采用基于人体关键点提取的睡姿识别算法来判断人体的睡眠姿态——左侧卧、右侧卧、仰卧以及俯卧.实验结果表明本文采用的方法能够较好地适应复杂的背景,并且具有较高的识别准确率以及运算速率,识别准确率可达92.5%,而运算速率可达每秒9.8帧.     

探地雷达图像目标检测算法研究

根系是林木的重要组成部分,但传统对林木根系研究方法大都具有破坏性。探地雷达是一种针对地下目标的无损探测设备,在林木根系研究方面具有很强的实用性,但目前对根系目标检测方法的研究还相对较少。本文在GPRMax2D仿真探地雷达回波图像背景下检测根系目标,首先利用均值滤波和平均法去除杂波进行预处理,选取几种典型边缘检测算子来阈值提取双曲线轮廓并对比效果,确定了高斯-拉普拉斯算子的提取效果最好,进而对称度曲线法查找双曲线顶点。同时本文针对性地设计了仿真实验,实验也验证了本方法的效果非常好,对探地雷达根系目标检测方法有较高参考价值。     

警戒模式下多基地声纳配置方法研究

研究了警戒模式下多基地声纳的布阵方法。首先,利用双基地声纳"定位精度几何扩散因子"的几何分布图,提取图中定位误差满足要求的区域。然后,根据该区域的图形特征,提出一种基于正n边形作图方法的多基地声纳布阵算法。通过仿真分析可知,利用该算法布阵后,目标的定位性能与贪婪算法布阵后的定位性能基本接近,但是本文算法的运算量远比贪婪算法小,因此它具有更强的实用性。     

光谱最小信息熵的高光谱影像端元提取算法

端元提取是混合像元分解的关键,研究其算法在高精度的地物识别、丰度反演和定量遥感等方面具有重要意义。通过研究高光谱遥感影像光谱特征,结合信息熵理论,应用高斯分布函数,建立了一种新的高光谱影像端元提取算法,即光谱最小信息熵(spectral minimum shannon entropy,SMSE)算法。将该算法应用于AVRIRS高光谱影像的端元光谱提取,并经过与美国地质勘探局(United States Geological Survey,USGS)波谱库中的数据匹配,得知其提取端元的精度较高。同时,通过与经典的纯净像元指数(pixel purity index,PPI)和连续最大角凸锥(sequential maximum angle convex cone,SMACC)等端元提取算法进行实验比较和结果综合分析,发现光谱最小信息熵算法提取端元光谱效率更高、精度更好。此外,分别利用SMACC和SMSE提取Hyperion高光谱影像端元,得出SMSE的端元提取效果好于SMACC,从而可认为SMSE算法具有一定普适性。     

基于FPGA和DSP的超声波风向风速测量系统

本文研究了数字化超声风速测量系统,提出并实现了完整的系统设计方案。该方案的核心是基于现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的硬件系统架构和基于包络重心法的信号处理算法。该设计可实现超声信号的高速数据采集和复杂的信号处理算法。测试结果表明所实现的超声风速测量系统具有体积小、反应速度快、抗干扰能力强和分辨率高等优点,且具有成本优势,并保持较低的功耗。     

一种改进的稀疏近似最小方差DOA估计算法研究

针对稀疏信号的超分辨方位估计问题,提出一种可变因子的稀疏近似最小方差算法(α-Sparse Asymptotic Minimum Variance,简记为SAMV-α)。该算法利用一个折衷参数进行最大似然估计值和稀疏性能的折衷处理,在迭代过程中改变稀疏近似最小方差算法(Sparse Asymptotic Minimum Variance,SAMV)的指数因子,得到强稀疏性能和超低旁瓣的方位谱图,实现邻近目标的超分辨方位估计和相干处理性能,且无需预估角度和信源数目等先验信息,并且折衷参数的取值为0到1之间,取值区间明确,避免了稀疏信号处理算法中正则因子选取困难的弊端。计算机仿真表明SAMV-α算法方位估计性能明显优于波束扫描类算法和子空间类算法,与同类型稀疏信号处理类算法相比仍具有较高的方位估计精度,同时对于邻近声源分辨能力,SAMV-α算法较SAMV-1算法性能提高约3dB。海上试验数据处理给出了分辨率更高的方位时间历程(Bering-Time Recording,BTR)图,有效验证了SAMV-α算法的性能。     

实时主动声定位系统设计*

针对在军事演习或爆炸实验中对冲击波超压传感器位置的精确定位,设计了一种实时主动声定位系统。该系统由声信号发射系统、声信号接收处理系统和无线监控终端系统三部分组成。声信号发射系统与无线监控终端以单片机STC12C5A60S2作为核心控制器,接收处理系统以ARM9系列的S3C2440作为核心控制器。发射系统发射四种已知频率的声信号,接收处理系统接收并处理收到的四种声信号,然后把处理结果反馈到无线监控终端。通过实验表明,该系统在一定条件下,能够稳定地发射、接收并处理声信号,达到实时定位目标,并在200 m范围内将定位误差控制在厘米级内。     

基于虚拟时间反转镜的短基线定位研究

海洋的多途效应是影响水声定位信号检测性能的主要因素。为了满足信号检测中的某种"最佳"准则,克服海洋水声信道的多途效应,本文基于信道的匹配滤波器-时间反转镜技术,提出虚拟时间反转结合匹配滤波器构造信号处理接收机的方法。通过计算机仿真和实验数据处理表明,经过基于虚拟时间反转处理的匹配滤波(TR-MF)接收机性能优于传统的匹配滤波(MF)接收机,并且将该技术应用在短基线水声定位系统中,提高了时延估计分辨力,改善了定位精度。     

混凝土声发射信号源定位精度的细观模型计算分析*

混凝土内部在断裂时会产生相应的声发射信号,通过这一信号,混凝土内部损伤断裂区域可以被定位。然而,混凝土是一种多相非均匀材料,而声发射定位算法是基于均匀介质假设进行计算的,因此采用该算法对其定位会产生一定的误差,有必要从细观的角度研究混凝土非均匀性对定位精度的影响。本文基于随机骨料模型以及时差定位算法（基于遗传算法）,建立了一种用于估计混凝土声发射定位误差的定量估算模型。本文采用该模型定量估算分析了混凝土细观组分对其声速的影响,并在该分析结构的基础上继续分析了骨料含量以及声速取值偏差对定位精度的影响。     

WDM光网络安全生存机制研究

针对WDM光网络安全生存性问题的故障的发现、定位和恢复三个重要环节之中的恢复问题,提出了一种WDM光层中的安全保护与恢复方案。采用了恢复路由选择算法和恢复波长分配算法,提出了一种混合的多层恢复机制,从而构建了一种从故障的发现、定位到故障恢复的覆盖各环节的连续性光网络安全生存机制,并在理论上进行了性能比较。     

基于蚁群算法的室内可见光高精度三维定位系统

为了提高室内定位精度,实现三维定位,提出一种基于蚁群算法的的可见光通信室内高精度三维定位系统。本系统采用了码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)调制技术,解决了室内可见光通信多信号源之间的符号间干扰.系统中与发光二极管(Light Emitting Diode,LED)光信号源地理位置相关的ID信息码经过直接扩频调制后加载至发光二极管驱动电路,以光信号的形式在室内传播.光信号经过放大、滤波、采样处理后,根据码分多址调制技术中扩频码的正交性恢复出ID信息及光强衰减信息.经过计算获得来自不同发光二极管的信号光强衰减因子,利用蚁群算法的全局搜索性确定最优定位点.引入误差修复因子,利用蚁群算法的并行搜索性对光强衰减因子偏差进行修正.仿真结果表明,信噪比为30dB,20dB,10dB的条件下,算法的定位精度分别为2cm,4cm,8cm.当计算的精度高于45cm时,蚁群算法定位解的搜索效率明显高于遍历法.在10dB的信噪比条件下,对光强衰减因子进行修正后100%的测试点都实现了5cm定位精度.实验结果表明,20dB信噪比条件下,92.59%的测试点的定位误差小于8cm,96.29%的测试点定位误差小于10cm,最大定位误差为11.30cm.经过误差修复后,96.2%的测试点实现了3cm的定位精度,61.6%的测试点实现了2cm的定位精度.本算法在实现了高精度定位,减少了获得最优定位解的计算量.     

基于小波变换的脑部医学Demons图像配准

非刚性配准是医学图像处理的一个重要研究方向。针对Demons衍生出的一系列经典的配准算法在医学图像应用上计算复杂、方向信息不足问题进行了研究。基于光流场模型的Demons算法依赖图像灰度梯度是图像发生变形,当缺乏梯度信息时,力不能确定,因而容易造成误差,并且该算法仅适合于单模态图像配准。为此本文提出了一种基于小波变换理论的频域Demons配准处理方法(B-Demons)。该方法利用小波变换能够对各个尺度、方向和位置实现较好定位的优势,通过高频、低频的图像变换反映出图像的特征信息。实验结果证明了算法的有效性和鲁棒性。     

Design of a continuous wave blood flow bi-directional Doppler system

This paper describes the design of a continuous wave blood flow bi-directional Doppler system based on an open, high-resolution architecture that is portable and low cost. The system incorporates the advantages of expensive systems with dedicated hardware. The system is composed of a flow detector probe, a signal conditioning stage, a direction detection module, a signal processing stage and a graphic user interface. The direction detection of the signal is achieved using a fast digital phasing filter. The Doppler signal is processed using a short-time Fourier transform-based algorithm. This is commonly used as a reference. Nevertheless, the system allows us to incorporate alternative high-resolution spectral estimation methods that might offer more precise information to the specialist.     

航空通信网络中复杂干扰过滤技术研究

航空通信环境中存在复杂的干扰信号,对正常的通信信号造成强烈的干扰。利用传统算法进行干扰信号过滤,无法避免由于干扰信号过于复杂导致过滤不充分的缺陷。提出一种基于加权残差优化算法的航空通信网络中复杂干扰过滤方法。对原始信号进行降频处理,能够消除峰值干扰信号,提高了信号的准确性。根据加权残差修正优化算法的相关原理,对通信信号进行残差优化处理,经过处理后的通信信号在受到干扰时会形成零陷,实现了对复杂干扰信号的过滤。实验结果表明,利用该算法进行航空通信网络中复杂干扰信号过滤,能够有效提高过滤的准确性,效果令人满意。     

环模修复机模孔定位关键技术研究

环模在饲料加工机械中是一个易阻塞的核心部件。国内外常见清理手段是人工手动逐孔清理。针对现有技术存在清理效率低、易产生误操作及毁坏环模等瓶颈,提出了一套有效的环模模孔定位方法。首先运用磁敏元件检测漏磁原理,分析了模孔定位方法的可行性;然后根据电磁屏蔽对屏蔽材料的选择角度,制作关键探测探头;最后根据捕获模孔的信号特征,基于高效的黄金分割优化搜索的设计思想,构建了环模模孔定位算法模型,分析了模孔定位方案的有效性。结果表明研制的修复机系统模孔定位精度在mm级以下,模孔刮伤率大大降低,进而环模的使用寿命得到延长。     

基于实时主动声定位的快速测频算法

针对爆炸试验中冲击波超压传感器位置定位的问题,采用陆上实时主动声定位系统对爆炸试验中冲击波超压传感器位置进行定位。系统中对主动发出声信号频率为已知特定几种频率之一的单频信号的快速实时频率检测,提出了一种快速频率检测算法。算法充分利用信号频率为已知特定几种频率之一这一特定条件,并结合离散时间傅里叶变换(DTFT)与离散傅里叶变换(DFT)的关系以及帕塞瓦尔定理,得出快速频率检测的表达式。经实验验证和计算分析,算法检测频率精准可靠,计算量比其他快速测频算法小得多,更适用于军事紧急状态下陆上实时主动声定位中主动发声和实时定位条件下的快速测频。