基于Wigner-Ville分布的宽带回波瞬时多普勒估计方法

研究了基于 Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布的宽带回波瞬时多普勒估计方法。利用时频分析特有的时、频特征分离的特点，通过信号Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布的时频相关，进行回波信号瞬时多普勒的估计，并通过理论证明其等价与传统的多普勒估计方法；在此基础上，本文提出了一种基于互 Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布峰值估计的瞬时多普勒估计方法。通过仿真研究，发现基于互 Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布峰值估计的方法具有更低的估计信噪比门限，大大降低了运算量，有利于工程实时应用。     

基于Wigner-Ville分布用超声回波测量随机介质的特征

生物组织微结构具有随机介质的特性,文中构建了生物组织超声散射的一维随机介质模型,提出用Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布函数方法估计该随机仙擀的空间分布特征,仿真和实验结果表明这一方法具有良好的空间分辨率,能较好地检测出随机介质微小散射元的个数和空间分布同时能精确地保估出散射元平均间距,研究结果表明该方法还具有良好的抗噪声性等优良特性。     

进行子阵加权波束形成的波达方向估计

针对水声信道的多径效应以及海底散射信号信噪比低导致方位估计性能较差的问题,提出了一种基于子阵加权波束形成的UESPRIT算法(Weighted Beamspace UESPRIT Based on Subarrays,BS-BUESPRIT)。首先利用密集波束域转换矩阵估计回波信号的方位谱,进而估计同一时刻到达阵列的回波数目;之后将均匀线阵分为多个尺寸相同、相互重叠的子阵,利用加权波束形成对各子阵接收信号做指定方向的空域滤波;最后基于各子阵波束形成后的输出结果,利用UESPRIT算法实现回波方向的估计。仿真和湖试、海试试验结果表明,与UESPRIT算法相比,BS-BUESPRIT算法提高了信号波达方向估计性能,在多径和较低信噪比条件下有着更高的估计精度,应用于高分辨率测深侧扫声呐时有效地提高了声呐的测深性能。      

圆合成孔径声呐多点定位运动补偿

圆合成孔径声呐(CSAS)的成像性能受平台运动误差影响而下降,利用单侧回波可估计CSAS基阵的斜距误差,但单侧回波在小测绘带时无法估计升沉误差,针对此问题,提出了一种利用单侧回波信号的声呐平台三维运动估计和补偿方法。首先,对CSAS在不同观测角度的目标回波取极大值获得目标回波的到达时间;其次,基于多个点目标的到达时间建立CSAS三维定位模型;然后利用列文伯格-马夸尔特方法对声呐三维坐标进行估计;最后将位置估计结果与时域反投影成像方法结合实现对目标的成像.仿真结果表明:该方法能精确估计声呐平台运动误差,其空间坐标的估计误差小于仿真信号波长的1/8,从而精确补偿了CSAS在不同空间采样点上的阵元回波时间差,显著提高了目标成像质量。湖上试验结果表明,该算法能够实现对CSAS的运动误差补偿。仿真和试验结果均验证了方法的可行性和有效性。      

关于宽带和窄带超声血流速度测量方法的评价

本文对现有的几种超声血流速度测量方法做了细致的分析和计算机仿真研究，指出了各种方法的本质特点和他们之间的联系。理论分析和仿真的结果表明；脉冲多普勒方法和自相关法是本质上相同的两种窄带估计方法，由于它们对信号做的窄带假设与实际的信号有一定的差别，导致它们的估计性能较差；一方面不能充分利用多次回波的数据，另一方面还存在着严重的速度混叠现象，信号的频带愈宽，估计的效果愈差．时域互相关法、宽带极大似然法和二线傅氏变换法是三种宽带估计方法，其中时域互相关法和二维傅氏变换法结果上是完全相同的。宽带估计方法明显优于窄带方法，它们不仅有较高的速度分辨率并对速度混叠分量有很好的抑制作用，而且随着信号频带的增加和采样数据的延长，估计的质量还可以得到进一步的提高。     

非平稳水声混响过程的自适应谱估计

声多普勒流速剖面仪（ＡＤＣＰ）信号是一非平稳水声混响过程。我们用自适应格形滤波器估计它的谱。应用了三种程序，它们分别是随机梯度（ＳＧ）、快速卡尔曼滤波（ＦＫ）和递归最小二乘（ＲＬＳ）。在最佳参数的情况下给出了学习曲线。由这些学习曲线我们认为ＲＬＳ是最好的。它的收敛速度可与ＦＫ相比拟。但它的均方误差（ＭＳＥ）较小。用ＲＬＳ程序估计了ＡＤＣＰ信号的谱。随着运动介质非平稳性的增加，功率谱峰的数目可以是一、三或二，它们分别相应于介质运动的准平稳区、非平稳区或强非平稳区。这些与运动介质演化谱理论和Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ谱理论一致。在这些理论中，非平稳因子Ａ和特征宽度Ｂ两个都重要。当相应于散射体容积元的时间间隔Ｔ小于Ｂ时，可以设功率谱显示单峰特征，当Ｔ在Ｂ附近时，功率谱中有三个峰，当Ｔ大于Ｂ时，可以采用有两个峰的功率谱。     

浅海波导中水平接收阵被动时反混响抑制方法研究

使用基于射线简正波异地混响理论建立的水平接收阵接收海底混响模型,提出了水平阵被动时反混响抑制方法。以水平接收阵接收回波信号的某一时刻作为开始,分别对其前一时刻和后一时刻的回波信号做时反算子分解获得两个混响子空间,将这两个混响子空间的平均作为该时刻的混响子空间的一个估计,然后利用投影处理来抑制该时刻接收信号中的混响成分。该方法可以在一定程度上克服由于海底粗糙引起的局部时间(距离)段内接收回波信号的不平稳性,使得估计得到的混响子空间更加接近真实混响子空间。因此,利用其进行被动时反混响抑制可以增强回波信混比,提高对目标的检测和方位估计能力。针对典型浅海波导环境开展的仿真验证了本文方法的有效性。      

Wigner分布的模糊处理

针对Ｗｉｇｎｅｒ分布在应用中物理意义含混不清等特点，提出时频分布具有模糊性的观点。将模糊集的概念和方法引入对时频分析结果的理解和再处理，提出了模糊时频点的概念和对Ｗｉｇｎｅｒ分布进行模糊点处理的方法，将此方法用于实际信号的处理，效果良好。     

在地层探测中应用互补码脉冲压缩技术的研究

一个为海洋地层探测而设计的互补码信号发生和处理系统已经研制成功。其实施方案是:声源交替地发射一对互补码信号中的两个互补部份,接收机相应地进行回波信号的实时相关处理,然后再在时间上一一对应地把相继两次的相关处理输出实时相加,就得到无旁瓣的终端输出在地层探测图上显示。波浪起伏会对回波到达时间和信号码元间隔进行调制,由此产生的“去互补”和“去相关”效应会降低互补码信号处理的性能。本文着重研究了这个问题,并通过计算机模拟预测了在实际的海洋地层探测中应用互补码脉冲压缩技术的有效性。     

基于二次相关的语音信号时延估计改进算法

目前语音信号的时延估计研究,大部分采用的是广义互相关算法。然而,广义互相关时延估计算法易受噪声和混响环境影响。为此,本文提出了一种基于二次相关的语音信号时延估计改进算法,该算法对语音信号进行二次互相关运算,并结合Hilbert变换,对二次互相关峰值进行进一步的锐化处理,使得反映时延的峰值点检测更为准确。实验结果表明,改进的时延估计方法在非平稳的语音信号中能够有效地抑制噪声干扰,且在不同混响条件下时延估计具有更好的性能。