线列阵甚宽频带恒定束宽的数字实现方法

线性嵌套阵可以很好地在很宽的频率（N个倍频程，N=7）上实现恒定束宽。这种方法设计简单，又节省线阵阵元。本文给出了线性嵌套阵具体的数字化实现方法，解决了FIR滤波器设计，滤波器时间延迟等问题。由于数字化实现过程中使用了很多组FIR滤波器，计算量很大，文章采用了DSP信号处理板实现数字化算法，利用DSP处理板可以多任务同时处理优势，解决了计算量大的问题。经过实验验证，在DSP上实现的数字化的线性嵌套阵宽带恒定束宽方法满足了工程上实时处理的需要。     

圆阵宽带恒定束宽波束形成的实验研究

为了检验“任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法”(声学学报, 2001;26(1):55—58)一文中提出的方法是否在实际系统中可行,我们针对24元均匀圆阵进行了湖上实验。基于实验数据,在覆盖一个倍频程带宽的8个频率点上形成了恒定束宽波束。实验圆阵的实测阵列流形和理论阵列流形存在较大误差,这表明该文采用的可适用于任意结构阵列的宽带恒定束宽波束形成方法具有良好的宽容性。     

基于改进Mallat算法的倍频程分析方法研究

倍频程分析是噪声测量系统中的重要环节,针对传统倍频程分析方法中滤波器相对衰减值测量精度不高和声压级谱测量不准确的缺陷,本文提出了一种基于改进Mallat算法的倍频程分析方法。本文提出的改进Mallat算法:第一,对信号进行FFT运算,删除由于滤波器的非锐截止特性导致的频率混淆分量;第二,利用矩形窗函数与信号相乘,消除由于卷积运算时会导致的边界效应;最后,应用虚拟仪器软件开发平台Lab VIEW搭建了基于改进Mallat算法的倍频程分析系统。仿真对比实验结果验证了改进Mallat倍频程分析方法对噪声信号的相对衰减值测量精度更高,声压级谱显示更加准确。     

波束形成与独立分量分析融合的宽带高分辨方位估计方法

针对波束域高分辨方位估计存在方位估计偏差大等缺点,提出了将波束形成与独立分量分析融合的宽带高分辨方位估计方法:(1)阵元域数据转换到波束域后,对多波束数据利用基于二阶统计量的独立分量分析算法处理,(2)将波束域独立分量分析融合方法输出结果重构回阵元域信号,(3)对重构后的阵元域数据,使用约束最优化方法改进的MUSIC算法做高分辨方位估计。最后利用ICS (Interactre Circuts&System)声呐模拟器数据和海试数据对算法进行了验证。结果表明:本文方法在弱目标检测、观测区域外强干扰抑制、方位分辨率方面都优先于波束域MUSIC和波束MVDR方法。      

自适应惯性／天文器件级组合导航算法研究

在惯性／天文组合导航系统中,天文设备输出信息中所包含的噪声易受外界环境影响而发生变化,使得惯性／天文器件级组合导航数据融合精度受到制约。针对这一问题提出了基于自适应滤波的惯性／天文器件级数据融合算法,该算法在对导航参数误差、惯性器件误差进行滤波估计的同时,对天文量测信息噪声方差阵进行实时推算,从而优化滤波器对天文量测信息的处理,提高导航精度。经仿真试验可知,使用自适应滤波算法进行数据融合,导航位置精度可提高30％,具有理论价值与工程意义。     

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。      

基于能量损失率估计的传声器阵列语音增强

在延时相加波束形成和维纳滤波技术的基础上,提出了一种基于能量损失率估计的传声器阵列后滤波语音增强算法。该算法通过检测线性不等间距传声器阵列中各嵌套子阵在波束形成前后的能量变化来估计维纳滤波器的权系数,实现了语音增强的目标。在仿真数据集上的实验评估表明,相比原始语音,该算法增强后的语音在信噪比、对数谱距离和感知质量等指标上平均分别改善了17.1 dB,1.001和0.935,具有很好的应用前景。      

一种基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法

为了应对高动态卫星信号短时受遮挡的恶劣环境,研究了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法。首先介绍了BDS/INS紧组合滤波方程,然后详细推导了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法,并进行了相应的理论分析。最后利用惯性/卫星组合导航信号软件模拟器对基于序贯处理的BDS/INS紧组合导航系统的滤波性能进行了仿真分析。结果表明：提出的基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法在不损失滤波精度的情况下,有效地减小了系统的运算量,提高了计算效率,增强了惯性/卫星组合导航系统在高动态卫星信号短时受遮挡场景下的适用能力。     

ARJ21客机降落阶段起落架噪声试验研究

为了测量ARJ21客机的起落架噪声,在飞行现场分别采用改进的频域波束形成和解卷积算法对降落阶段的起落架噪声进行了测量。通过比较两种算法发现,解卷积算法比改进的频域波束形成算法具有更好的声源识别能力。为了提高传声器的利用率,设计了多臂螺旋阵,并且利用线性插值消除了多普勒效应。根据主起落架和前起落架的分布位置不同,将声源识别区域划分为两部分,在140—800Hz范围内对不同频段的1/3倍频程的起落架噪声进行了测量。结果发现:在250 Hz以上频段,主起落架为主要噪声源,且在中心频率500 Hz的1/3倍频程内为唯一强声源;前起落架在中心频率630 Hz的1/3倍频程内为主要噪声源。通过试验得到了主起落架和前起落架噪声在不同频段的分布特点,为起落架降噪设计提供了支持。      

Legendre函数加权的声纳宽频带恒定束宽波束特性分析*

为了处理水声信号,声纳阵列通常需要形成宽频带恒定束宽的波束。采用两种阵元加权方法分析二维圆弧形恒定束宽换能器声纳阵列:球面Legendre函数加权方法和柱面Legendre函数加权方法。分别对球面阵、柱面阵和平面阵这三种几何结构的声纳阵列进行分析,并且计算波束宽度和波束方向。结果表明,在宽频带范围内,除了柱面Legendre函数加权的球面阵之外,其余Legendre函数加权的声纳阵列均能利用简单的、不随频率变化的阵元权重和阵元延时,形成恒定束宽的波束,并且具有较小的旁瓣,此外波束方向与预设方向也较为一致。相对于其他恒定束宽波束形成方法,Legendre函数加权方法能利用较低的计算复杂度来实现良好的宽频带恒定束宽的波束特性。     

基于改进确定采样型滤波的疲劳裂纹扩展预测

针对确定性采样滤波在进行状态估计预测时随维数增加时出现计算量增加且精度不高的问题,提出一种确定采样型滤波的算法并将其应用到疲劳裂纹扩展预测当中去。首先,阐述了确定采样型滤波器的基本原理;其次,从多维数值积分的角度出发,引入完全对称积分公式,根据不变容积法则选取容积节点作为基础采样点,计算积分节点、节点个数和权重;最后,将改进后的确定采样型滤波器应用到构件疲劳裂纹损伤扩展中去,并与无迹卡尔曼滤波算法、容积卡尔曼滤波算法进行比较,提升了裂纹扩展预测的精度,仿真分析验证了该方法的可行性和有效性。     

基于禁忌搜索的车联网蒙特卡洛定位算法

在蒙特卡洛定位算法中引入禁忌搜索算法以提高车联网中快速定位的性能。自组织车联网高速移动的车辆和快速变化的网络拓扑结构,使用传统的蒙特卡洛定位算法,不能迅速的收敛位置信息。在滤波阶段引入禁忌搜索算法对传统蒙特卡洛定位算法进行改进, 优化滤波排除可能性较小的位置点,获得近似最优估计位置采样集。仿真结果表明,改进后的算法在样本采集数、计算时间、定位精度等方面有了显著提升,改进后的算法能更好地解决车联网的定位问题。     

Development of High Performance Quantum Image Algorithm on Constrained Least Squares Filtering Computation

Recent development of computer technology may lead to the quantum image algorithms becoming a hotspot. Quantum information and computation give some advantages to our quantum image algorithms, which deal with the limited problems that cannot be solved by the original classical image algorithm. Image processing cry out for applications of quantum image. Most works on quantum images are theoretical or sometimes even unpolished, although real-world experiments in quantum computer have begun and are multiplying. However, just as the development of computer technology helped to drive the Technology Revolution, a new quantum image algorithm on constrained least squares filtering computation was proposed from quantum mechanics, quantum information, and extremely powerful computer. A quantum image representation model is introduced to construct an image model, which is then used for image processing. Prior knowledge is employed in order to reconstruct or estimate the point spread function, and a non-degenerate estimate is obtained based on the opposite processing. The fuzzy function against noises is solved using the optimal measure of smoothness. On the constraint condition, determine the minimum criterion function and estimate the original image function. For some motion blurs and some kinds of noise pollutions, such as Gaussian noises, the proposed algorithm is able to yield better recovery results. Additionally, it should be noted that, when there is a noise attack with very low noise intensity, the model based on the constrained least squares filtering can still deliver good recovery results, with strong robustness. Subsequently, discuss the simulation analysis of the complexity of implementing quantum circuits and image filtering, and demonstrate that the algorithm has a good effect on fuzzy recovery, when the noise density is small.     

基于干涉条纹跟踪实现纳米级位移测量的方法研究

设计了一套干涉条纹图像实时采集处理系统。在分析迈克尔逊干涉条纹特征表象的基础上 ,给出了通过跟踪干涉条纹的移动量测量被测对象纳米级位移量的理论公式 ;提出了干涉条纹特征点的提取与跟踪算法 :分段线性变换、方形窗口中值滤波和门限化边缘提取 ,给出了基于统计学原理的通过计算多条干涉条纹移动量获得被测对象纳米级位移量的计算公式。实验结果表明了该方法的有效性和实用性     

Beamwidths of a diffracted laser using four proposed methods

The International Organization for Standardization has been preparing test methods for laser beamwidth and propagation factors. Several techniques have been proposed. The purpose of this paper is to compare the results of applying the various proposed definitions and measurement methods to the same diffracted beam. A heavily apertured laser beam is passed through a focusing lens; the beamwidth is measured at several locations on each side of the focus. The apparent beamwidth is calculated using the diameter that passes 86.5% of the light, the knife edge, the slit and the second moment methods of beamwidth measurement.An Invited Paper     

Digital Filtering Approach to Fast Simulation for Interferometric Gravitational Wave Detectors of Ring-Cavity Sagnac Topology

A digital filtering approach to fast simulation for interferometric gravitational wave detectors of Michelson topology involving dynamical coupled cavities was developed in a recent paper. The present paper describes its application to detectors which might be of Sagnac topology with ring-cavities in arms and thus would be characterised by a different and more complicated nature of coupling among fields in various constituent cavities. The simulation results show that digital filtering approach is successful in developing a fast and reasonably accurate algorithm for the computation of dynamical evolution of fields in such a detector.     

Fast reconstruction of multiple off-axis holograms based on a combination of complex encoding and digital spatial multiplexing

An algorithm is proposed for the fast reconstruction of off-axis digital holograms based on a combination of complex encoding(CE) and spatial multiplexing(SM). In this algorithm, every two off-axis holograms recorded in sequence are first assembled into a CE hologram using the CE method, and then four of the CE holograms are again encoded into one complex spatial multiplexing(CSM) hologram based on the SM algorithm. It is demonstrated that the eight holograms encoded into such one CSM hologram can be quickly reconstructed by performing a two-dimensional(2D) Fourier transform(FT) on the CSM hologram. Using this method, the eight 2D FTs required for the reconstruction of the eight holograms in the conventional spatial filtering methods can be simplified to a process with only one 2D FT, which can largely improve the computation efficiency with the     

基于红外鱼眼探测系统的运动目标模型

建立了适用于红外鱼眼系统的目标运动模型,在不影响精度的前提下减少计算量是达到实时稳定地跟踪红外目标的途径之一。分析了目标在该系统成像的运动特性,结合系统帧频采样率较高的特点,提出了一种改进的匀速运动模型,并从理论上与"当前"统计模型的跟踪精度进行了对比分析。结果表明,在红外鱼眼系统采样率较高的情况下,匀速运动模型可以达到与"当前"统计模型相当的跟踪精度;利用卡尔曼滤波对模拟轨迹进行跟踪实验,验证了上述分析结果的正确性。该模型结构简单、运算量少,对于红外鱼眼系统下目标实时跟踪具有重要的意义。     

数字全息技术中散斑噪声滤波算法比较

 在数字全息测量记录过程中,其所记录的全息图易受到散斑噪声的污染造成分辨率下降,同时也严重影响数字全息再现的效果,因此研究适用于数字全息技术中散斑滤波的算法具有重要的实用价值。介绍了中值滤波、Lee滤波、Kuan滤波和SUSAN滤波这四种常用的散斑滤波算法,并将它们运用于数字全息实验所记录图像和数字再现图像的散斑噪声滤波处理中,然后对这四种算法的处理结果进行评价。结果表明,在数字全息技术中使用SUSAN滤波算法进行处理,既明显抑制了散斑噪声,又有效保证了再现图像信息的完整性。