粒子模拟中的一种高频噪声抑制算法

对粒子模拟中的高频噪声的产生机理进行分析,并给出一种既能对高频数值噪声进行过滤又能满足Q值较高的相对论型微波器件计算要求的时域有限差分(FDTD)算法——High_Q FDTD算法.在中心差分FDTD算法和时偏FDTD算法的基础上,给出High_Q算法的计算公式,并着重分析算法的稳定性与收敛性.通过对相对论返波管(RBWO)的计算,将计算结果与中心差分和时偏FDTD算法的计算结果比较,验证算法有较好的滤波特性和计算精度.     

粒子模拟中的时偏FDTD算法

给出一种能自动对高频噪声进行过滤的时域有限差分(FDTD)算法,称为时偏FDTD算法.在中心差分FDTD算法的基础上,引入时间偏置和松弛迭代处理,得到该算法的计算公式,并进行稳定性与收敛性分析.通过对相对论磁控管的计算,与中心差分FDTD算法比较,验证了该算法的滤波特性.     

基于系统辨识的平面光波导谐振腔滤波器仿真实验研究

分别用时域有限差分仿真算法和系统辨识算法对GaAlAs/GaAs单环谐振腔滤波器的滤波特性进行了仿真计算并进行了对比.结果表明：两种算法获得的滤波器的滤波特性基本一致,系统辨识算法比时域有限差分算法可节省一定的计算时间.以仿真模拟为基础,设计、制作了GaAlAs/GaAs平面光波导单环谐振腔滤波器.仿真计算的滤波器滤波特性与实际器件测试结果吻合较好,通带半宽约为13 nm.     

Φ-OTDR光纤预警系统的周界安防入侵定位

由于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR,Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometer)光纤预警系统高灵敏度的特性,使其对于环境中的声波及瞬时高频噪声也异常敏感,如何提高信噪比,使有用信号在众多噪声中显现出来,实现精确定位,成为该领域研究的关键问题。分析了Φ-OTDR分布式光纤系统的工作原理,介绍了分离平均与差分、滑动平均与差分以及小波阈值去噪三种常用的定位算法。利用连续小波变换分析了挖掘信号的功率谱分布随距离传播的变化规律,并提出了一种利用小波高频分量进行定位的算法方案。实验证明小波高频分量定位算法具有更高的定位精度,信噪比为9.6033dB。     

高品质因数谐振腔的储能过程和泄能过程

为了计算高品质因数谐振腔的储能过程和泄能过程,将高品质因数谐振腔的输入膜片和输出结构分别建模为一个二端口网络和一个三端口网络,根据高品质因数谐振腔的信号流图,提出了一种基于递推的数值计算方法。用该方法设计了一个工作在2.92 GHz附近的基于BJ32波导的高品质因数谐振腔,给出了谐振腔的储能过程和泄能过程。当输入膜片开口宽度取20 mm、输出膜片开口宽度取60 mm时,计算得出的谐振频率为2.9198 GHz,饱和储能时间为2.6 μs,输出脉冲宽度6.82 ns,输出峰值增益为129.6,能量效率为0.169。     

一种用于主动降噪耳机的权重滤波误差信号滤波-x最小均方算法*

针对传统FxLMS算法前馈自适应主动降噪耳机系统因果性条件不足时在宽带噪声环境中产生的高频噪声抬升问题,该文引入权重滤波误差信号FxLMS算法用于抑制高频噪声的抬升,但该算法带来了低频降噪量不足问题。因此,进一步提出将固定系数混合控制器与权重滤波误差信号FxLMS算法结合,在解决高频噪声抬升问题的同时,保证了良好的低频降噪量。基于DSP平台实现了提出的主动降噪耳机方案。实验证明,该方案针对宽带和单频等噪声都取得了较好的降噪效果。     

波前解卷积方法中的高频噪声抑制

 介绍了一种波前解卷积中噪声抑制规整化的新方法，并将此方法应用于室内模拟点源实验中。该方法通过在图像复原算法中增加针对图像高频部分的限制条件来抑制高频噪声，以达到对图像复原问题病态特性的规整化。实验结果表明：该规整化方法可以有效地抑制解卷积过程中高频噪声的影响，恢复出达到理论衍射极限分辨率的图像。对于噪声水平较高的降质图像，通过这种解卷积方法可以有效地提高信噪比。同维纳逆滤波方法相比，该方法可以在有效抑制导致病态的高频噪声的基础上充分保持图像的低频；与基于贝叶斯估计的近视解卷积算法相比，该方法不需要知道噪声水平或噪声类型等先验知识，只是从噪声本质出发，通过抑制降质图像高频部分，有效地解决了病态特性问题。     

光学元件波前梯度的数值计算方法

 惯性约束聚变系统中光学元件的波前梯度均方根是一个关键参数,对其数值计算涉及到的空域处理、频域滤波及梯度算法等关键技术进行了理论分析。分别采用最简单差分算法、中心差分算法、最小二乘拟合算法、“五点法”对实测波前数据进行了梯度均方根值计算。结果表明波前数据的空域处理采用Quad-flip技术较为合适;频域滤波器的选用上应着重考虑滤波的有效性。对于原始波前,4种算法计算梯度均方根值的差别小于0.01 λ/cm(λ=632.8 nm);而对于截止频率为0.0303 线/mm的低通滤波后波前,其差别小于0.001 λ/cm,该差别对计算结果的影响可以忽略。     

基于等离子体缺陷层的一维可调谐微波光子晶体滤波特性

等离子体填充到一维介质-真空微波光子晶体的缺陷层构成一种可调谐单通道滤波器.据等离子体的强色散特性,其等效折射率与电磁波频率及等离子体频率等参数有关,因而可以通过改变等离子参数,使一维微波光子晶体缺陷层的谐振频率发生偏移,实现微波光子晶体的可调谐滤波特性.介质层和等离子体层分别采用了时域有限差分（FDTD）算法及分段线性电流密度卷积时域有限差分（PLJERC-FDTD）算法.数值模拟表明,通过改变等离子体频率可以实现滤波通道在光子禁带内较大带宽范围的移动. 关键词： 等离子体 微波光子晶体 可调谐滤波     

基于Stiefel流形的粒子滤波器研究

为了解决粒子滤波的粒子退化和粒子多样性丧失问题,提出了一种基于Stiefel流形的粒子滤波算法.该算法将系统模型置于Stiefel流形上,用朗之万分布描述过程转移概率分布,用矩阵正态分布表示似然函数分布,在流形分布上进行粒子采样.在计算加权粒子的均值时,将流形嵌入到欧氏空间中,先计算欧氏空间中的粒子均值,再将计算结果投影到嵌套流形上,这就排除了噪声统计特性对粒子权重方差的影响,得到了一种受系统状态模型限制较少的重要性概率密度函数通用选择方案.仿真时选取单变量非静态增长模型,仿真结果验证了该算法的实时性、鲁棒性,滤波精度和滤波效率均比无味粒子滤波算法更好.     

全变分引导的双边滤波图像去噪方法

双边滤波是一种结合了图像空间邻近度和像素值相似度的非线性滤波方法。当噪声水平较小时,使用输入的待去噪图像来引导双边滤波核函数权重的计算较为可行,但当噪声水平变大时,噪声图像的结构信息被严重破坏,影响了双边滤波器中值域核函数权值的准确计算。提出了全变分引导的双边滤波图像去噪方法,给出其Split Bregman快速算法。利用全变分模型对噪声图像进行光滑,得到一幅包含清晰结构信息的图像,将图像作为双边滤波的引导图像进行计算,对上述过程进行迭代处理以提高算法的稳定性。实验表明,提出得算法不仅在主观视觉效果上优于双边滤波,客观评价指标PSNR值也较双边滤波提高了1.5dB左右;在较好去除噪声的同时较好地保持了边缘结构。     

高Q值跳频带通微波光子滤波器

提出一种基于Lyot-Sagnac滤波器和级联结构的高品质因数跳频带通微波光子滤波器.在该滤波系统中,利用宽带光源和Loyt-Sagnac滤波器原理实现波长间隔可变的连续光载波.利用相位调制器与单模光纤形成第一级单通带微波光子滤波器,光纤环形谐振器作为第二级滤波结构.经两级滤波器级联,实现高品质因数跳频单通带微波光子滤波器.在使用三段保偏光纤的情况下,通过调整偏振控制器的偏振状态,可实现滤波器中心频率在1.012 1GHz,1.214 5GHz,1.416 9GHz,1.619 3GHz,1.821 7GHz之间跳跃.由于采用了级联结构,所设计的滤波器继承了前后两级滤波器的共同优点,故滤波器的滤波特性良好,品质因数最高可达13 155.69;主旁瓣抑制比均在18dB以上,最高达25.51dB.且该装置结构简单,调谐便利.     

基于高斯函数假设的图像频谱恢复特性分析方法

为了对图像复原算法频谱恢复特性进行分析和评价,提出了一种基于高斯函数假设的分析新方法。该方法假设光学传递函数H和退化图像频谱函数G为高斯函数,采用方差以及提出的方差比作为频谱宽度指标,对图像复原算法的频谱恢复特性进行定量分析和评价。分析中对H和G曲线设定两组方差,分无噪声和有噪声两种情况,计算出约束最小平方滤波法(CLS)和最大似然法(PML)等图像复原算法复原的图像频谱曲线及其方差和方差比,采用计算结果对复原算法进行定量的分析和评价,获得良好的效果。分析指出,最大似然法的频谱外推能力和噪声抑制特性均明显好于约束最小平方滤波法。对两种算法的分析评价实验表明,高斯函数假设分析方法是一种简便有效的图像频谱恢复特性分析方法。     

一种改进的自适应中值滤波算法

针对椒盐噪声的特点,提出了一种改进的自适应中值滤波算法。该算法通过对小窗口内非噪声点的检测来决定是增大滤波窗口还是选择输出。新算法尽可能地减小了滤波窗口,使得图像细节得到更好的保持。数值试验结果表明,新算法能够在有效抑制噪声的同时更好地保持图像细节信息,尤其在高概率密度噪声条件（〉70%）下也能取得较好的结果,比传统自...     

基于粒子滤波的INS／GPS组合导航滤波算法

针对INS／GPS组合导航系统中噪声统计特性不准确时,现有的卡尔曼滤波工作性能会降低的问题,提出了一种基于粒子滤波的INS／GPS组合导航滤波算法。仿真结果表明该算法能有效降低统计特性不准确对系统造成的不利影响。     

改进的傅里叶域小波域联合去模糊算法

傅里叶域与小波域的联合去模糊算法在低噪声时具有优越的恢复效果,但是这种联合去模糊算法并不适用于含噪声的模糊图像.为了解决这一问题,本文将先验约束分别引入傅里叶域的去模糊步骤和小波域的去噪步骤.在傅里叶域,用矩阵形式表示目标函数.对目标函数添加平滑约束并且通过噪声水平和模糊图像高频信息计算得到平滑约束项的滤波系数.同样方式,在小波域对小波域目标函数添加能量约束,实现小波域目标函数的正则化过程.分析傅里叶域的噪声放大程度,通过傅里叶域的滤波系数计算得到小波域能量约束的滤波系数.傅里叶域的平滑约束可以抑制滤波过程中噪声的产生,小波域的能量约束可以提高小波域滤波的鲁棒性.仿真实验表明,改进的算法相比于原始算法具有更好的鲁棒性,可以有效提高图像的恢复质量.对于噪声标准差为0.010.1的模糊图像,改进算法恢复图像峰值信噪比比原始算法恢复图像的峰值信噪比高1左右.并且改进算法对于高斯型点扩散函数误差具有鲁棒性,当点扩散函数估计方差与实际方差相差0.4时,改进算法的恢复效果仍优于原始算法.     

一种新的激光雷达距离像噪声抑制方法

主要针对激光雷达距离像的距离反常噪声抑制问题,阐述了激光雷达距离像的噪声原理,分析了应用传统中值滤波方法抑制距离反常噪声的缺陷,提出了基于包围准则的自适应中值滤波算法。该方法首先根据包围准则检测噪声,对5×5滤波窗口内的像素值进行排序差分;然后选择低于门限长度最长的连续差分值对应的像素值作为距离正常值;最后运用中值滤波和加权均值滤波进行噪声抑制。实验结果表明,该方法有效抑制了距离反常噪声,且较好地保护了距离图像中目标的边缘细节,均方根误差分别比3×3和5×5窗口中值滤波法减少了27.1%和9.1%。     

轴对称射流气动声场的数值模拟

构造了Kirchhoff积分和CFD计算相结合的算法,采用高精度差分格式对不同喷口马赫数的轴对称射流进行数值模拟,并以此作为近场声源,运用Kirchhoff积分方法研究远场气动噪声.数值结果表明,远场噪声具有方向性,噪声声压在离开对称轴20°处达到最大值.随着传播距离增大,噪声方向性逐渐减弱.     

原子钟噪声变化时改进的Kalman滤波时间尺度算法

Kalman滤波时间尺度算法是一种实时的原子钟状态估计方法,在时间保持工作中具有重要的实用价值.本文引入自适应因子改进Kalman滤波时间尺度算法,对Kalman滤波时间尺度算法中状态预测协方差矩阵引入自适应因子,利用统计量实时计算自适应因子的量值,控制状态预测协方差矩阵的增长,降低原子钟状态估计的扰动,从而提高时间尺度的准确度和稳定度.模拟数据和实测数据表明,原子钟噪声强度变化时或噪声强度估计存在误差时改进的Kalman滤波时间尺度算法有效地提高了时间尺度的准确度和长期稳定度.     

车内某高频噪声的分析和优化控制

针对某柴油皮卡车型在急加油门时出现的高频噪声,利用声学滤波技术确定其噪声能量主要分布在9000～1400 Hz频段。采用近场声学测试、声振频谱分析等方法锁定噪声源来自废气再循环冷却器。通过理论分析和计算流体动力学数值仿真技术,研究了该废气再循环冷却器波纹管处介质流场情况,流场的不均匀性和大涡流是辐射高频噪声的主要原因。仿真分析显示优化设计后该高频噪声得到明显改善,最后通过整车实验验证,结果显示优化效果良好。