射频SQUID心磁图数据自适应滤波研究

研究了滤除50Hz工频干扰的几种自适应算法，并应用于射频超导量子干涉仪（SQUID）心 磁图仪采集的心磁数据50Hz滤波中.对算法的性能进行了计算机仿真比较.结果表明，带50 Hz干扰的SQUID心磁信号通过自适应噪声对消法，干扰得到了很好的抑制. 关键词： SQUID 心磁图 自适应滤波 噪声消除     

心磁信号广义S变换域奇异值分解滤波方法

针对心磁信号工频及背景噪声干扰问题, 提出了广义S变换奇异值分解(singular value decomposition, SVD)滤波方法.在离散S变换基础上, 导出了广义矩阵S变换和逆变换公式. 通过对采样信号进行广义S变换, 调节时频分辨率, 利用SVD分解方法确定有效心磁信 号区域, 实现自适应时频滤波. 实验结果表明, 该方法能有效滤除工频及背景噪声干 扰, 且在较少奇异值个数情况下可获得更好的滤波性能. 关键词： 心磁信号 S变换 奇异值分解 时频滤波     

基于小波包分析的心磁信号消噪

心磁图(Magnetocardiography)是一种无创性记录和分析心脏电磁场的方法.由于心磁场强度极其弱小,必须使用超导量子干涉仪(SQUID)才能检测,其中心磁信号消噪处理十分重要.本文对心磁测量中的消噪进行了研究,在小波分析的基础上,提出使用小波包分析方法消噪,通过实验发现小波包分析消噪能获得很好的效果.     

奇异值分解用于可调谐二极管激光吸收光谱技术去除系统噪声

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术用于气体浓度检测时,会受到谐波检测中基线漂移及噪声的影响,因此如何去除系统噪声一直是研究的热点。分析了连续截断信号和构造hankel矩阵两种不同方法下,奇异值分解(SVD)对TDLAS系统检测的理论意义。将二次谐波信号分别用该方法进行矩阵化排列和奇异值分解,选取适当阈值将部分奇异值置零并重构矩阵,得到了这两种方法对基线纠漂和去噪的不同效果。实验证明,奇异值分解方法不需加入额外系统部件、不需通零气扣除背景,就能够快速有效地去除TDLAS系统噪声,而构造hankel矩阵的方法适用于去除高频噪声,连续截断信号的方法适用于进行基线纠漂。将该方法应用于实际TDLAS系统氨气检测时的二次谐波,系统噪声去除率达80%。     

基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响. 关键词： 心磁信号 超导量子干涉器 电流偶极子阵列重建 极小范数最小二乘法     

小波变换在心磁信号处理中的应用

噪声的消除一直是微弱信号检测和处理中尤为重要的一个环节.从小波变换的角度出发，利用了小波变换在时、频两域都具有表征信号局部特征的能力，对心磁信号这种典型的微弱信号进行了消噪处理.实验中的心磁数据是单通道高温超导量子干涉磁强计测得.理论分析和实验结果表明，这种方法能有效地提高输出信噪比，同时也适合于其他非平稳信号的消噪. 关键词： 小波变换 心磁 消噪     

互补型自适应滤波器在心磁信号处理中的应用

将心磁信号从干扰噪声中加以提取并有效地消除噪声干扰是心磁信号处理中尤为重要的环节 .从改进算法的角度出发，提出互补型自适应滤波器结构以实现心磁信号的消噪处理.该滤波器针对心磁这类非平稳信号进行设计，有效地解决了常规自适应滤波器应用于心磁信号处理时收敛速度和稳态误差的矛盾.通过仿真实验和心磁实验结果表明，该算法能有效地消除心磁信号的背景噪声和工频干扰噪声.同时该算法也可用于其他非平稳信号的消噪处理. 关键词： 自适应滤波 心磁图 最小均方误差     

用于心磁图测量的基于高温超导量子干涉仪磁强计的有源补偿

我们建立了一套基于高温超导量子干涉仪(SQUID)的可靠的、经济型的单通道心磁图(MCG)系统,该系统在一个简易的磁屏蔽室(MSR)中运行.实验结果表明,对于消除心磁测量中的环境噪声,简易磁屏蔽室和有源补偿相结合是一个很合适的方案,这种方案对心磁图的普及有实际的帮助.同时,本文给出了一个有源补偿的简单模型,并将计算结果与实验数据进行了比较.     

超导量子干涉仪发展和应用现状

作为灵敏度极高的磁传感器,超导量子干涉仪(即SQUID)在生物磁测量,大地测量,无损探伤等方面获得了广泛的应用.本文主要介绍了超导量子干涉仪的基本原理,制作工艺以及发展现状,并总结了目前的应用热点和国内外研究进展,对我国如何开展该方面的研究进行了探索和分析.     

超导磁通量子比特的性能表征

采用超导电路实现的量子计算近十几年来发展迅速,目前已经实现了质因数15的分解、高保真度的单和双量子比特等等。为实现量子计算,采用正交剥离自对准工艺,制备了射频超导量子干涉器件(rf-SQUID)结构的超导磁通量子比特芯片。在稀释制冷机mK温度下,对其基本结构参数进行了表征,并通过理论分析、软件仿真验证了测试结果。此外,还分析了测试系统的噪声性能,对可能的噪声源进行了消除。最后,通过量子比特初态的制备,观测到了双势阱能级间的共振隧穿现象。     

Comparison between measured and simulated magnetocardiograms in a case of anterolateral myocardial infarction

Summary The MCGs measured in a case of an anterolateral myocardial infarction were compared with the corresponding simulated MCGs. The most distinctive changes in the measured MCGs were observed in the upper and lower parts of the thorax as predicted by the simulation. Paper presented at the ?IV International Workshop on Biomagnetism?, held in Rome, September 14–16, 1982.     

Autonomous magnetocumulative power supply

Helical magnetocumulative generators (MCGs) fed from explosive piezo generators (EPGs) are the most compact power supplies with an output energy of 1–10 kJ. EPGs are successfully coupled with MCGs in the operation mode and in structural parameters; these generators are easy to operate and do not require transformers or commutators. We report on the results of designing an autonomous small-size power supply based on EPGs and MCGs. Owing to bidirectional impact loading of the piezoceramic block of an EPG, the energy at the piezo generator output attains values of ～25 J and is transferred to the helical MCG with an initial inductance of ～1000 μH. The power supply is constructed in the form of a monoblock with a volume of ～2 dm³ or in the form of two separate devices connected by a high-voltage cable.     

稀疏贝叶斯学习水声信道估计与脉冲噪声抑制方法

水声信道具有显著的稀疏特性,利用稀疏贝叶斯学习(SBL)算法能够实现稀疏水声信道的有效估计。针对SBL计算复杂度较高的问题,将广义近似消息传递-稀疏贝叶斯学习(GAMP-SBL)引入水声信道估计。该方法在SBL的框架下结合GAMP以消息传递的方式计算信道冲激响应,能够有效降低SBL的计算复杂度。针对假设背景噪声服从高斯分布的信道估计方法在脉冲噪声环境下性能下降问题,提出了基于GAMP-SBL的脉冲噪声抑制水声信道估计方法:首先利用脉冲噪声时域稀疏特性,采用GAMP-SBL估计脉冲噪声并进行抑制,然后再次利用GAMP-SBL实现水声信道估计.基于第九次北极科考冰下脉冲噪声的两次仿真结果表明,所提出的方法在归一化均方误差上相对于未进行脉冲噪声抑制的GAMP-SBL最大分别降低了18.71%,6.61%,在信道解码前误码率上最大分别降低了1.66%,4.05%,并且相对于Clipping方法更加稳健。在信噪比为20 dB时,误码率可低于10-2。      

Joint fast time-varying channel estimation with noise elimination and ICI cancellation for LTE-V2X systems

Vehicle-to-everything (V2X) communication is essential for intelligent transportation systems (ITS) and critical technology to ensure traffic safety. Aiming at the problems of noise interference, time-varying, and inter-carrier interference (ICI) in the LTE-V2X channel, a joint fast time-varying channel estimation with noise elimination and ICI cancellation is proposed in this paper. Firstly, using the autocorrelation characteristics of the Zadoff Chu (ZC) pilot sequence, a modified discrete Fourier transform (M-DFT) channel estimation algorithm is proposed to eliminate the noise in cyclic prefix (CP). Secondly, a joint iterative direct decision (IDD) and time-varying channel fitting (CF), called IDD-CF channel estimation algorithm, is proposed to track the rapid changes of channels on different symbols and eliminate ICI. The system simulation results show that the proposed joint fast time-varying channel estimation algorithm can effectively eliminate the noise and ICI, improve the performance of channel estimation, and have better robustness under different Doppler frequency shifts than the representative channel estimation algorithm.     

OFDM水声通信CS限幅失真补偿与LS信道估计优化算法*

正交频分复用技术应用于水声通信系统时,会引起较高的峰均比,当采用限幅法对峰均比进行抑制时,会产生非线性失真。另外,系统采用最小二乘法进行信道估计受噪声的影响较大。针对以上问题,提出了一种基于压缩感知技术的补偿限幅非线性失真与最小二乘信道估计相组合的新算法,在接收端利用导频数据采用压缩感知算法对限幅失真进行补偿,同时对最小二乘信道估计进行优化运算,以减小噪声对其影响。理论分析和仿真结果均表明,新算法不但能够有效抑制限幅法造成的系统非线性失真问题,而且能够降低高斯白噪声对于信道估计的影响。     

单载波频域均衡中的水声信道频域响应与噪声估计

本文对单载波频域均衡(SC-FDE)中的信道和噪声估计进行研究,理论分析了形成误码率平台的可能原因,提出了基于Chu序列的联合信道时频域响应和噪声功率估计算法.利用水声信道响应的稀疏特性和门限确定信道能量集中区域,进行信道估计的去噪处理和噪声功率计算.借助于水声射线模型对所提出的算法进行了仿真,分析了噪声估计对SC-FDE性能的重要影响.仿真结果表明,所提出的信道和噪声估计算法可以有效减缓或消除SC-FDE中的误码率平台.     

部分耗尽结构绝缘体上硅器件的低频噪声特性

针对部分耗尽结构绝缘体上硅(silicon-on-insulator, SOI)器件低频噪声特性展开实验与理论研究. 实验结果表明, 器件低频噪声主要来源于SiO₂-Si界面附近缺陷态对载流子的俘获与释放过程; 基于此理论可提取前栅和背栅氧化层界面附近缺陷态密度分别为8×10¹⁷ eV^-1·cm^-3和2.76×10¹⁷ eV^-1·cm^-3. 基于电荷隧穿机理, 在考虑隧穿削弱因子、隧穿距离与时间常数之间关系的基础上, 提取了前、背栅氧化层内缺陷态密度随空间的分布情况. 此外, SOI器件沟道电流归一化噪声功率谱密度随沟道长度的增加而线性减小, 这表明器件低频噪声主要来源于沟道的闪烁噪声. 最后, 基于电荷耦合效应, 分析了背栅电压对前栅阈值电压、沟道电流以及沟道电流噪声功率谱密度的影响.     

Multiple coherence resonance induced by time-periodic coupling in stochastic Hodgkin-Huxley neuronal networks

In this paper, we study the effect of time-periodic coupling strength (TPCS) on the spiking coherence of Newman-Watts small-world networks of stochastic Hodgkin-Huxley (HH) neurons and investigate the relations between the coupling strength and channel noise when coherence resonance (CR) occurs. It is found that, when the amplitude of TPCS is varied, the spiking induced by channel noise can exhibit CR and coherence bi-resonance (CBR), and the CR moves to a smaller patch area (bigger channel noise) when the amplitude increases; when the frequency of TPCS is varied, the intrinsic spiking can exhibit CBR and multiple CR, and the CR always occurs when the frequency is equal to or multiple of the spiking period, manifesting as the locking between the frequencies of the intrinsic spiking and the coupling strength. These results show that TPCS can greatly enhance and optimize the intrinsic spiking coherence, and favors the spiking with bigger channel noise to exhibit CR. This implies that, compared to constant coupling strength, TPCS may play a more efficient role for improving the time precision of the information processing in stochastic neuronal networks.     

Effects of channel noise on firing coherence of small-world Hodgkin-Huxley neuronal networks

We investigate the effects of channel noise on firing coherence of Watts-Strogatz small-world networks consisting of biophysically realistic HH neurons having a fraction of blocked voltage-gated sodium and potassium ion channels embedded in their neuronal membranes. The intensity of channel noise is determined by the number of non-blocked ion channels, which depends on the fraction of working ion channels and the membrane patch size with the assumption of homogeneous ion channel density. We find that firing coherence of the neuronal network can be either enhanced or reduced depending on the source of channel noise. As shown in this paper, sodium channel noise reduces firing coherence of neuronal networks; in contrast, potassium channel noise enhances it. Furthermore, compared with potassium channel noise, sodium channel noise plays a dominant role in affecting firing coherence of the neuronal network. Moreover, we declare that the observed phenomena are independent of the rewiring probability.