平稳随机过程的ZOOM-FFT分析

本文给出了提高某一窄频域带的分辨率的方法,此法称为ZOOM-FFT1,并在机上计算机上实现了它,肯定了该方法在解决提高分辨率方面的优越性,同时也在计算机上实现了用来提高整个频域带分辨率的方法ZOOM-FFT2,指出了它的适用范围。依据这两个方法编出的子程序,都能够用小容量的FFT处理器对大容量的输入数据进行处理,并能给出不同分辨率的谱线、功率谱函数与相关函数。     

水平层状各向异性介质中电磁场并矢Green函数的一种高效算法

利用高阶窗函数结合连分式展开等技术研究并建立一种水平层状各向异性介质中电磁场并矢Green函数的快速有效算法. 首先借助于高阶窗函数将构成并矢Green函数的Sommerfeld积分转化成广义快速下降路径上积分,并给出高阶窗函数Hankel变换的一种新的更高阶幂级数展开式以及严格的Lommel函数表达式,以满足在全空间上高精度计算并矢Green函数的要求. 在此基础上,用Bessel函数的零点将积分路径划分成一系列小区间并通过改进的自适应Gauss求积公式确定各个小区间上的积分值,然后引入连分式展开法对各个区间上的积分值求和,从而使整个积分的收敛效率得到大大提高. 最后通过数值结果验证本方法的有效性. 关键词： 高阶窗函数 连分式展开 并矢Green函数 层状各向异性介质     

空间变光学信息处理述评

一、引 言 近几年来国内外对空间变光学信息处理的研究已有若干进展. 1975年我们曾用一种非相干光方法,处理转动大模糊图象,实验和理论文章已发表[1].在文献[2,3]中论述了用平面光学元件列实现一般线性光学变换以及用迭代法求解.此后,我们对此类系统又做了一些讨论和具体计算. 正如大家所熟悉的,线性光学系统输出函数g(x,y),与输入函数f(x,y)的关系,由迭加积分表述:h(x,y;x',y')是光学系统的点扩展函数,它表示系统在输出平面上(x,y)点对于输入平面上(x',y')点δ函数的响应.当它具有h(x-x'.y-y')形式时,则此系统被称为“空间平移不变的”,或…     

非相干光实现的二维复数离散傅里叶变换

本文给出了用非相干光束来实现二维复数离散傅里叶交换的方法.建立了一个多成像光学系统.此系统充分利用了光的平行处理特性,二维数据可同时处理.光学上的复数表示可采用二种编码方法来实现.我们选取了N=6二维输入数据来验证上述方法,实验所获得的结果与计算机模拟相一致.     

高重频束流采集处理器原型样机的设计

为了实现对高重频硬X射线自由电子激光装置(SHINE)条带型BPM(Beam Position Monitor)系统信号的数字化采样和处理,研制了高重频束流采集处理器原型样机.处理器拥有四通道输入,最高达1 GSps的采样率,16 bit采样位数,采用XILINX公司带有嵌入式CPU(Central Processin...     

基于联合变换相关器的Dempster-Shafer理论计算

提出了用联合变换相关器(JTC)来实现证据理论概率分配函数正交和的光学计算,在理论上对于如何用联合变像相关器实现证据理论分配函数正交和作了详细的讨论,并作了相应的仿真测试,结果显示该方法是可行的。与John Caulfield提出的用声光器件矢量外积实现的正交和计算相比,在该结构中由于采用二进制编码的数值计算,因此其计算精度得到了提高,同时对联合变换相关器输入端二进制编码的数值空间位置的适当调整可以直接得到所需要的证据理论正交和矢量,在处理步骤上得到了简化。     

基于心音窗函数的心音图形化处理方法的研究

心音分析与识别目前主要局限在一维信号处理方面, 为了获得心音信号更直观特征表现形式, 提高分类识别效果, 拓展心音识别研究领域, 提出了一种将心音与图像处理技术相结合、基于心音窗函数的心音纹理图特征提取与识别算法. 本文首先给出心音的模型, 定义心音时频图和心音纹理图, 然后讨论如何利用心音窗函数和短时傅里叶变换获取二维心音时频图, 并且针对心音的特点, 重点研究了心音窗函数的构造原则和实现方法, 最后通过改进的脉冲耦合神经网络模型实现了对心音纹理图的特征提取与身份识别. 仿真实验表明, 心音窗函数与传统窗函数相比较, 所获得的心音时频图具有第一、第二心音纹理更加清晰, 噪声纹理得到较好抑制的优点, 并且改进的脉冲耦合神经网络模型具有更低的计算成本, 与3种典型识别方法相比较, 呈现更高的识别率, 因而基于图像处理技术对心音进行特征提取与身份识别是一种行之有效的方法.     

基于零阶贝塞尔函数加权的三角窗切趾函数

傅里叶变换是干涉图分析处理的常用方法,由于截断效应,对样本数据直接进行傅里叶变换时会发生频谱泄漏,常采用加切趾函数的方法减小泄漏。首先分析多种常见切趾函数的性能,研究切趾函数主瓣宽度与旁瓣衰减对频谱泄漏的影响;在此基础上,提出一种基于零阶贝塞尔函数加权的三角窗切趾函数,对三角窗函数加权,使其旁瓣衰减加快。实验结果表明:采用提出的改进的三角窗切趾函数能有效抑制频谱泄漏;相比于三角窗,改进的三角窗切趾函数平均峰-峰值信噪比提升了4.9%,方均根值信噪比提升了3.5%,优于常见窗中最优的布莱克曼窗。改进的三角窗切趾函数的主瓣宽度为0.043π,与汉宁窗接近,具有较高的频率分辨率。     

一种改进的短时平均幅度差函数算法

在语音信号分析中,对于基音周期的提取目前已有较多的分析和处理方法,在现有的短时平均幅度差函数(AMDF)的处理方法中,只需要加、减和取绝对值运算,运算量较之短时自相关函数大大下降。同时,AMDF函数的谷点提取基音周期比自相关函数的峰值更加尖锐,错判率相对较少,稳健性更高。然而,传统的AMDF算法对窗长的要求较为严格,窗长较短就会有较大的误差。本文针对该缺陷做出的改进算法,使之无论窗长多大均会有较为准确的结果,大大拓展了AMDF算法的适用空间。进一步,将其与同态处理结合,会有更好的效果。     

夫琅和费衍射颗粒粒度测量中的改进Chin-Shifrin反演算法

在基于线阵CCD的夫琅和费衍射颗粒粒度测量中,采用Chin-Shifrin积分变换反演算法使得反演的粒度分布出现假峰现象.为解决此问题,提出在该Chin-Shifrin积分变换反演算法中引入矩形窗函数,并在分析颗粒粒径与衍射光强导数最小值之间关系的基础上,确定矩形窗函数中心点位置及左右边界,利用该矩形窗函数对粒度分布进行截断处理,消除虚假峰,提高反演颗粒粒度分布的准确性.分别对两种标准颗粒进行了测量,并对不同算法的反演结果进行了对比.实验结果表明:引入矩形窗函数的改进Chin-Shifrin算法,能够有效排除粒度分布中的多假峰;粒度分布测量相对误差小于3%,重复性小于4%.     

由部分相干场驱动的吸收型光学系统的统计性质

本文讨论部分相干场驱动的吸收型光学系统的统计性质.指出当驱动场的相干分量较弱时,在一定条件下输出光的二阶关联函数有一个独立于双稳阈峰的涨落峰,它是由输入光的位相涨落引起的,其峰值远小于双稳阈峰.对于噪声很小的极限情况,利用高斯近似导出输出光的二阶关联函数双稳阈峰的位置及高度与输入场和腔的参数之间简单定量关系.在噪声很大的极限条件下,我们采用一定的近似方法得到了关于输出光二阶关联函数的简单解析表达式.最后给出输入场的相干分量与非相干分量及系统的协作参数一般取值的情况下输出场二阶关联函数的双稳阈峰的数值计算结果.     

一种面向信息带宽的频谱感知方法研究

本文利用频带宽度先验信息,提出一种面向信息带宽的自适应调制宽带转换器结构.该结构的总采样率为信号信息带宽的四倍,远小于信号的奈奎斯特采样频率,从而更有效利用采样资源,降低采样数据量,提高处理实时性.通过对该结构中随机波形函数周期的选择,可以实现对系统采样率和系统物理实现复杂度的权衡取舍,从而适应不同场合中的应用.本文通过理论分析给出了该结构实现信号精确重构的充分条件.引入多重信号分类算法,分析了该结构适用此算法的充分条件.本文通过仿真实验对上述分析进行了有效性验证.该系统可以应用于隐形装备的吸波材料的前端特性分析、认知无线电的频谱感知.     

改善线性调频脉冲干扰自适应抵消效果的一种新方法

针对线性调频脉冲（ＬＦＭ）干扰自适应抵消的跟踪问题,提出了一种新的变采样率方法,根据ＬＭＳ算法响应ＬＦＭ输入的稳态权特性解释了变采样率能改善自适应算法跟踪能力的原因,并对相同情况下固定采样率和变采样率的性能进行了仿真比较．     

一种中子脉冲序列核信号高速相关函数计算方法

为解决基于PC机平台、高达1 GHz采样率下的相关函数计算的实时性需求,针对中子脉冲序列核信号本身所具有的结构特点,设计了高速、实时的相关函数计算方法,实现了采样率为1 GHz的中子脉冲序列核信号的实时相关函数计算。性能测试结果表明,算法达到了对中子脉冲序列核信号进行相关计算的时间在1 h以内的实时性要求,使得铀部件质量丰度的实时检测成为可能。     

升液过程中熔融铝合金液面的动态观察

用快速摄影拍摄了升液管中熔融铝合金液面的运动状态,发现在升液过程中,存在着沿液面切向的流动。这种流动具有撇除表面氧化膜、净化合金液的作用。为实现平稳充型和减少热损耗,设计了正弦速度函数。用实验方法确定了速度振幅。     

用于风场探测的非对称空间外差干涉数据处理方法研究

利用非对称空间外差光谱技术和多普勒效应,通过测量中高层大气气辉谱线的干涉图,采用傅里叶变换的方法求解相位,获得大气的风速信息。分析了干涉数据的处理方法,并针对干涉相位的求解进行推导。相比于传统观空间外差数据处理,不仅要考虑噪声和系统误差,而且要考虑用于光谱隔离的窗函数引入的相位误差。通过软件模拟了窗函数的类型和窗长度对干涉数据和风速误差曲线的影响;在此基础上选择合适的窗函数模拟了对干涉图添加噪声和平场因子情况下的风速反演误差。结果说明,虽然窗函数造成了干涉图和相位的畸变,但是使用汉宁窗在合适的光程差处能够使其引入的误差低于5%;同时,噪声的仿真说明,风速误差随着系统噪声的增加而增大,在实验过程中控制噪声以及实验数据预处理对于控制风速精度的必要性。数据处理方法的研究和相关的仿真,对于提高空间外差风速测量精度及系统设计提供了理论参考,具有一定的指导意义。     

基于指数再生窗Gabor框架的窄脉冲欠Nyquist采样与重构

基于Gabor框架的窄脉冲信号采样及重构效果已经得到验证, 其解决了有限新息率(finite rate of innovation, FRI)采样方法无法在波形未知的情况下重构出脉冲波形的问题.但是目前的Gabor框架采样系统的窗函数构造复杂且难以物理实现.本文将指数再生窗函数引入Gabor框架, 将窗函数序列调制部分简化为一阶巴特沃斯模拟滤波器, 构造了Gabor系数重构所需要的压缩感知(compressed sensing, CS)测量矩阵.为了使得测量矩阵满足信号精确重构所需的约束等距特性(restricted isometry property, RIP), 根据高阶指数样条函数能量聚集特性, 选择了最优的窗函数支撑宽度, 推导了信号重构所需的约束条件, 还对其鲁棒性进行了分析.本文通过仿真实验对上述分析进行了有效验证, 该系统可应用于测试仪器、状态监测、雷达及通信领域等多种背景下的窄脉冲信号采样与重构.     

10~45 GHz宽频段同轴输入窗设计

为满足微波管放大器对宽频段输入窗的需求,并保证馈源的真空密封需求,提出并设计了一种适用于宽频段微波放大器的同轴输入窗。该宽频段同轴输入窗采用渐变圆环形陶瓷,材料介电常数为9.3,窗片厚度为2.5 mm, 内径为2.14 mm,外径为5 mm,渐变段长度为6.5 mm。利用三维高频电磁仿真软件CST对其建模分析,并对同轴内外结构尺寸和陶瓷渐变结构进行优化仿真,得出该宽频带同轴输入窗能够在10～45 GHz频带内实现插入损耗小于0.5 dB。     

逆合成孔径成像激光雷达数据采样技术

逆合成孔径成像激光雷达能够实现对运动目标的高分辨实时成像,但激光信号的极大带宽和目标回波信号的微弱性给雷达回波数据的接收和处理带来了较大困难.针对这一问题,提出了基于光外差探测手段和压缩感知理论相结合的信号采样方法,首先通过光外差探测降低回波信号的有效带宽,再结合压缩感知理论实现对信号的稀疏化采样和重构.仿真结果证明了运用本文所提出的采样方法,在使用远低于奈奎斯特定理所规定的采样率时,仍然能够实现对目标的高质量成像.     

一级近似下的双模激光随机共振

将周期信号输入双模激光,对激光光强方程中的乘法噪声项取一级近似,用线性化近似方法计算相关函数和功率谱,结果发现:信噪比随抽运噪声强度、量子噪声强度及信号频率的变化均出现随机共振.