基于亮点模型的典型水下目标回波信号仿真

本文对典型水下目标回波信号进行了仿真研究。此仿真基于声纳目标回波的亮点模型理论,通过成分及时序分析,针对具有球冠形头部和圆柱壳体的典型水下目标的结构特征,建立计算模型并仿真回波信号。仿真结果与湖海试实验结果的对比表明此仿真模型与实际情况基本一致,可以为声纳信号处理、目标识别等方面的研究提供支持。     

基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计

耦合Duffing振子在检测强噪声中的微弱脉冲信号时具有可检测信噪比低等优点,但目前检测模型还存在系统性能与初始状态有关、只能工作在倍周期分岔状态等缺陷.为此本文构建了一种能克服上述缺点的新的微弱脉冲信号检测模型,通过对两个Duffing振子同时施加较大的恢复力和阻尼力耦合,可使振子间产生广义的"阱内失同步"现象,基于这种现象可实现微弱脉冲信号的检测与恢复.以信噪比改善和波形相似度为衡量指标,研究了周期策动力幅值与周期、耦合系数、计算步长、阻尼系数等参量对模型信号检测与波形恢复效果的影响.对方波、双指数脉冲和高斯导数脉冲进行检测和恢复的实验结果表明,本文所构建的模型能够在较低信噪比条件下有效地检测并恢复出高斯白噪声背景中的微弱脉冲信号,进而改善了现有的Duffing振子对非周期脉冲信号的检测能力并扩展了其应用领域.     

波浪回声信号仿真

本文基于波浪观测谱的反变换,即采用线性迭加（傅利叶重构）法及解卷积滤法实现波浪仿真,在此基础上,进一步确定波浪脉中回声到达时间波浪声散射强度（平均回声级）及起伏规律,并由８０９８单片机硬件实现。     

水中目标回波亮点统计特征研究

礁石和海洋动物引起的混响是主动声纳最严重的干扰, 如何区分礁石、鱼群和水中目标一直是制约主动声纳识别技术的难点问题. 针对礁石与目标回波难以区分的问题, 从特征识别的应用角度, 研究水中复杂目标全方位回波亮点特征的有效表征和应用方式, 基于目标回波亮点模型, 提出拷贝相关器输出的目标散射函数估计方法, 给出对目标回波亮点相对关系进行定量分析的目标回波特征统计表征方式, 并基于湖上实验提取了物理机理明确的目标回波亮点统计特征, 使得目标时间-角度谱中所蕴含的目标特征信息能够很直接地转化为主动声纳易于应用的目标特征. 关键词： 水中目标 回波亮点 统计特征     

机载激光测深回波信号的处理和研究

对激光海洋测深信号特性进行了分析,采用变增益法预处理机载激光测深回波信号,可以压缩水面激光反射信号的光通量与水底目标返回信号光通量的动态范围,实验结果使其动态压缩范围达10³～10⁴量级,满足机载蓝绿激光测深的要求。     

星载单光子激光雷达海面回波信号模型

过去几十年中激光雷达的发展对于海洋监测有着重大意义,而星载单光子激光雷达以更高的分辨率和测量精度展现了其在海洋遥感中的优势地位.结合单光子探测器的响应特性,依据海面反射模型,提出了一个定量计算海面回波信号强度的理论模型.使用ICESat-2 (The Ice,Cloud,and land Elevation Satellite 2)对地观测激光测高卫星搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)的参数作为输入,采用ICESat-2获取的ATL03数据统计回波信号强度和全球风场数据验证模型,模型在菲律宾海域统计的多轨数据较好,在海面风速为4～10 m/s的情况下,其均值误差为0.0037个光子/脉冲,均方根误差为0.153个光子/脉冲.分析得出了星载单光予海洋测高仪回波强度和海平面上方平均风速的关系,该结论对海平面上方风速反演提供了重要的理论依据.     

基于高斯光束特性的Mie散射大气激光雷达回波近场信号校正研究

介绍一种基于高斯光束传输特性对Mie散射激光雷达回波信号校正的新方法.首先根据发射激光束的高斯光束特性，对大气激光雷达回波信号作高斯修正，然后在大气近似均匀假定下，对近场区经高斯修正的回波信号距离校正函数进行二次曲线拟合，实现对交叠面积影响的修正，实际计算表明，用此方法对Mie散射激光雷达回波近场信号进行处理，可获得与实际更为接近的反演结果. 关键词： 大气激光雷达 高斯光束 回波近场信号修正 大气消光系数     

脉冲激光探测水下目标回波特性分析研究

海洋表层是水下生物以及水下目标的主要活动区域,对海洋表层中的目标进行高精度的探测是一个十分重要的课题。本文建立了半解析蒙特卡洛激光辐射传输仿真模型,能够对机载海洋雷达回波信号过程进行全链路仿真,并且讨论了不同形状(包括：平面形、圆锥形、球形和类球形)目标的最大回波辐射强度随着水下深度分布。基于此,本文分析了脉冲激光雷达回波过程中不同目标在相同场景下考虑的截止散射阶次对回波信号的能量占比贡献。最后,分别从脉冲激光回波半峰全宽(FHWM)以及海水后向散射信噪比(SNR)两个方面分析了不同形状的水下目标识别过程中海水的后向散射对脉冲激光回波的回波半宽增宽效应以及不同深度下的海水后向散射信噪比。     

基于改进强耦合振子的微弱脉冲信号检测方法

强耦合振子可用于微弱脉冲信号的检测和波形恢复,但其对微弱脉冲信号的检测频率会受到系统内置频率的限制.在系统内置频率固定的情况下,系统只能对一定频率范围内的脉冲信号进行有效检测和波形恢复,在检测更高频率的脉冲信号时会出现波形失真.本文分析了耦合振子内置频率和微弱脉冲信号检测频率之间的关系,提出两种改进强耦合振子结构以扩展微弱脉冲信号的频率检测范围.通过引入非线性恢复力耦合项,非线性恢复力强耦合振子可以有效保留信号的高频分量,在更高频率的脉冲信号输入时也能较好地保留信号特征.双振子强耦合系统通过引入Van der Pol-Duffing振子,加强了系统内部结构的稳定性,同样达到了扩展脉冲信号频率检测范围的效果.此外,基于变迭代步长和混沌检测的频率相关性,提出了一个未知频率脉冲信号检测方法,以改变迭代步长的方法代替改变系统内置频率来进行频率扫描,并且利用混沌检测的频率相关性,将接收信号和恢复信号的相关系数和纯噪声输入情况下的相关系数进行对比,根据两个相关系数之间的明显差异可以有效检测出脉冲信号.通过仿真实验进行验证,所提方法可以有效检测出未知频率的脉冲信号,并且所提的改进强耦合振子结构相对于...     

双频信号作用下耦合双稳系统的双共振特性

两个单一双稳系统经非线性耦合而成为耦合系统,将其中一个双稳系统当作参数固定的被控系统,而另一个则作为参数可调的控制系统,通过调节耦合系数和控制系统的参数能产生随机共振.给控制系统外加单一频率信号,改变其频率大小能使控制系统产生共振.由于耦合的作用,控制系统的共振将影响被控系统的随机共振,从而在耦合系统中形式双共振现象,实现了用一个共振去影响另一个共振,并能使被控系统的随机共振更加强烈.经计算机仿真证实了它的有效性. 关键词： 耦合系统 双频信号 随机共振 双共振     

基于FOA-LM算法的超声回波信号参数估计

在超声回波参数估计中,搜索莱文伯格一马夸特(Levenberg-Marquard,LM)算法的最优解会受到迭代初值与参数向量真实解接近程度的影响。针对LM算法对迭代初值敏感的问题,提出了果蝇优化算法(Fruit fly optimization algorithm,FOA)算法和LM算法结合的参数估计方法。该方法充分利用FOA算法善于进行全局搜索和LM算法善于进行局部快速搜索的优点,首先使用FOA算法求出超声回波信号的参数初值,然后利用这组初值进行LM法迭代搜索。仿真结果表明,基于FOA和LM算法相结合的方法,具有收敛速度快,精度高的特点。     

光纤光栅与受激布里渊信号的耦合特性

近年来,光纤布拉格光栅传感器与全分布式光纤传感器的融合技术受到了广泛关注,然而光纤布拉格光栅与布里渊信号之间的耦合特性鲜有报道。本文研究了光栅类型、波长、反射率及光纤的光致折射率对受激布里渊信号的影响规律,并探讨了空间分辨率对光纤布拉格光栅定位功能的影响。实验结果表明,在布里渊光时域分析系统中,光纤布拉格光栅处有尖锐的反射峰,而啁啾光栅、长周期光栅及光致折射率变化的光纤处均未出现尖锐的反射峰;光纤布拉格光栅反射率与受激布里渊散射功率谱无关;当光纤布拉格光栅的波长接近1 550 nm时,对受激布里渊频移测量的影响最大;在8 m的长度范围内,光纤布拉格光栅的定位误差约为4 cm,并且与空间分辨率无关。     

机载多脉冲激光雷达目标信号模拟器的研究

研究多脉冲激光雷达目标信号模拟器,用以评估回波数字信号处理算法及其实现平台的性能。结合信号能量与波形关系指出由激光雷达方程建立回波信号波形模型是不充分的。对空中目标回波脉冲展宽进行建模及数值仿真,得到不同倾角、目标距离及目标尺寸下的波形展宽时间数据。根据展宽前后能量保持不变的性质,利用高斯脉冲函数特征参数求解建立回波波形数学模型。基于目标距离误差及目标回波噪声统计特性建立回波仿真模型,提出了依信噪比发生回波观测信号的方法。对比两种模拟器的信噪比误差、最小模拟信噪比、连续工作时间等性能指标,总结了新型模拟器的优势。     

水下目标弹性声散射信号分离

水下目标弹性声散射与其他声散射成分在时域和频域上均存在混叠, 现有信号处理方法受分辨力限制无法在混叠状态下识别目标弹性声散射特征. 针对这个问题, 提出了一种目标弹性声散射信号分离方法. 以目标回波亮点模型为基础, 分析了线性调频信号入射时目标声散射成分的信号特性, 提出了一种目标声散射成分向单频信号的映射方法, 并理论推导出了目标声散射结构与映射结果之间的线性对应关系, 实现了通过窄带滤波分离出目标弹性声散射成分. 仿真与消声水池实验数据处理结果表明, 该方法基本可以完全分离出目标回波信号中的弹性声散射成分, 分离出的弹性声散射具有与理论一致的信号特征, 验证了该分离方法的有效性.     

差分吸收激光雷达回波信号统计模型的研究

差分吸收激光雷达回波信号统计模型是研究差分吸收激光雷达系统的基础,但是现有的统计模型中均没有考虑大气湍流导致的激光闪烁对回波信号的影响。针对已有统计模型的缺陷和应用需要,综合考虑了大气湍流导致的激光闪烁、目标反射斑纹、接收噪声以及发射功率波动对回波信号统计特性的影响,提出了一种改进的长程差分吸收激光雷达回波信号统计模型,分析了该模型的统计特性。仿真结果表明大气湍流导致的激光闪烁对回波信号统计特性的影响十分显著,同时也验证了该统计模型比已有统计模型更精确、更符合实际。     

海底密度梯度对底回波信号空间相关特性的影响研究

研究了海底表层沉积物的垂直密度梯度对底回波空间相关特性强度的影响。底回波散射截面与空间相关特性间的关系为:随入射角的增大,回波散射截面下降得越快,底回波空间相关特性越强。因此,将密度-深度模型引入海底高频回波模型进行回波仿真,计算回波的空间相关函数,通过分析密度梯度对底回波散射截面大小的影响,考察其对底回波空间相关特性强度的影响。从仿真分析结果可以看出,海底表层沉积物密度梯度对空间相关特性的影响较为显著,随着密度梯度的增大,回波散射截面变大且随入射角的增大下降趋势变快,空间相关半径变长,空间相关特性变强。      

典型光电系统强电磁脉冲耦合分析与加固方法

随着电磁环境的日益复杂,电子设备面临的电磁威胁愈加严峻。光电系统作为高灵敏集成化电子设备,强电磁脉冲能量耦合进入系统内部,影响防护能力本就薄弱的光电系统的正常运行。为明晰典型光电系统强电磁耦合过程,通过仿真分析不同强电磁辐照条件下筒型、侧窗型和多窗口型三种典型光电系统的强电磁耦合情况,提取了光电系统强电磁耦合特征及其制约因素,验证了光电系统进行强电磁防护加固的必要性和紧迫性。为解决光电系统强电磁防护能力薄弱的问题,通过仿真分析,验证了透明电磁防护窗口的强电磁加固效能;开展了基于支撑台阶与导电侧壁的电磁缝隙防护加固方法研究,分析了透明防护窗口缝隙耦合泄露的关键安装结构参数,提出了一种非电接触式装配缝隙强电磁防护加固方法。经测试,当缝隙防护结构长度为6 mm时,在0.2～4 GHz频率范围光电系统平均强电磁防护效能提升4.51 dB。研究结果为光电系统强电磁防护能力提升提供了理论指导和具体解决方案。     

基于多重耦合映像格子的信号初值恢复研究

利用耦合映像格子恢复信号初值是信号处理研究中一个重要的问题.耦合映像格子具有混沌系统的初值敏感性，当初值受到噪声污染时将会影响到系统对其的恢复.提出了一种由多个一维耦合映像格子系统并列耦合而成的多重耦合映像格子系统，通过将多个一维系统耦合，使因受到噪声干扰而趋向于指数分离的混沌轨道相互靠近，以达到抑制噪声的目的.数值仿真表明，该系统具有较强的抗噪声能力和较高的鲁棒性.在耦合系数选取适当的情况下，即使初始信号受到噪声干扰，该多重耦合系统仍然能够很好地恢复信号初值的统计特性，且对单个初值的恢复情况及与初始信号 关键词： 耦合映像格子 恢复信号的统计特性 多重耦合     

非完全耦合互感电路对任意信号的响应

详细求解了非完全耦合互感电路对任意信号的响应，给出了响应的一般表示式及其应用实例。