基于LabVIEW的固体相干激光雷达多普勒测速的信号处理

建立了固体相干激光雷达对运动目标速度的测量系统.雷达发射源为种子注入Nd∶YAG脉冲激光器,回波通过光纤耦合器与本振合束,利用泰克示波器采集外差信号,使用LabVIEW进行信号处理.利用测量多普勒频移测量运动目标的速度,使用放大镜式的快速傅里叶变换提高频谱的频率分辨率,从而提高了测量速度的精度.     

基于频移迭代的微波多普勒谱中心频率估计算法

为了准确估计回波多普勒谱的中心频率,提出了一种基于频移迭代的中心频率估计方法.该方法以谱矩法估计频移为初值,逐次改变积分区间,在每次迭代中都利用谱矩法估计其频移,直至估计的频移结果收敛,并将该结果作为中心频率.仿真结果表明:相比于目前常用的谱矩法和最小二乘多项式拟合法,频移迭代法估计中心频率效果更佳,其平均绝对误差和均方根误差均更小,且该方法估计精度不受频率分辨率约束.将该方法应用于微波多普勒测波雷达中,并得到了海浪参数.实验结果证实:利用频移迭代法估计中心频率,可以探测得到更准确的有效浪高和平均浪周期.     

全相位DFT抑制谱泄漏原理及其在频谱校正中的应用

为精确估计噪声环境中的信号频率和幅值,数学证明了全相位DFT优良的抑制频谱泄漏的性质.理论分析了基于全相位DFT的双谱线法的频谱校正原理.仿真结果表明,相比于传统能量重心法,该方法的频率估计精度可获得0.01~0.001级频率分辨率的改善,并且适用于传统方法无法校正的密集频谱分布和存在强干扰频率的场合.此外,该方法的抗噪性能好.     

基于Burg改进算法的风切变风速估计

在对风切变风速进行估计时,基于频域的风速估计方法可以获得更多的谱特征参数估计值,但经典的频域谱估计的频率分辨率低、方差大.针对传统的基于频域谱估计方法存在的问题,提出一种基于Burg改进算法的风切变风速估计方法.Burg谱估计的频率分辨率高于经典谱估计,但当雷达回波周期数较少即短序列条件下会出现谱峰分裂和偏移产生谱估计误差.分析表明,Burg算法估计AR模型系数的误差是导致频谱分裂和偏移的主要原因.改进Burg算法中,多段回波数据积累和原Burg算法联合估计AR模型系数,减小系数误差,提高谱估计精度.该算法继承了原Burg算法能够获得高的频率分辨率和小方差的优点.仿真结果表明,在模型阶数选取适当的情况下,对短序列回波信号进行风速估计,相比于经典的FFT算法和Burg算法,改进谱估计方法达到了Burg谱估计的分辨率和FFT谱估计的准确性.     

基于惯导及原始数据的多普勒参数估计

为了解决平台存在高速俯冲运动时合成孔径雷达(SAR)的杂波锁定问题,提出一种基于惯导及原始数据的改进多普勒中心估计方法.该方法通过高精度惯导提供的姿态及速度信息来估计出多普勒模糊数,并结合原始回波数据对多普勒中心频率的小数部分进行精确估计,在两者的共同作用下可以估计出高速俯冲运动下SAR的多普勒中心频率偏移.仿真结果表明,在惯导数据存在一定误差时,该方法估计得到的多普勒中心频率精度优于直接用惯导数据的估计结果,计算量优于仅依据原始回波数据的估计方法.     

频谱校正中频率-幅值估计的一种新方法

指出了导致频谱误差的根本原因是标准DFT计算中的频率初始点为零,并由此提出一类新的频谱校正方法——初始频率扫描法,包括单频率估计方法和全频段估计方法.该方法以幅值最大为判据准则,以一个频率分辨力为寻优区间,通过调整DFT计算的初始频率点实现对频率和幅值的最优估计.验证结果表明,该方法估计精度较高,能够稳定保持在10-3数量级,且估计精度对信号点数的要求不高,同时,噪声的强烈程度对估计精度影响并不显著,说明该方法具有很强的实用性.     

压缩感知在多载波EBPSK雷达中的应用

将压缩感知(CS)技术应用于多载波相位编码脉冲雷达中,分析了该雷达的目标时延和多普勒频率估计以及不同频点散射系数估计的性能.对比了在不同目标数条件下采用BCoSaMP重构算法时EBPSK与BPSK的目标时延和多普勒频率估计性能,并估计了雷达的目标散射系数.仿真结果表明:基于CS的密集多载波雷达的目标检测性能优于正交多载波雷达,而且在正交与密集多载波条件下,EBPSK调制的目标检测性能优于BPSK调制;目标散射系数估计精度与信噪比呈对数关系,在低信噪比时EBPSK调制的目标散射系数估计性能优于BPSK调制.理论分析与仿真结果表明了CS技术在降低信号的采样频率方面的有效性和可行性.     

基于连续波雷达的人体目标微多普勒频率估计方法

针对连续波多普勒雷达在频谱混叠区域目标信号难以识别以及传统维特比瞬时频率估计算法路径分叉的问题,本文将修正的维特比算法与指数平滑预测技术相结合,根据雷达回波的局部特性动态调整指数平滑法的平滑系数,并定义基于三次动态指数平滑预测的新型惩罚函数,提出一种从连续波雷达回波中估计人体特定散射部位微多普勒频率的新方法.研究结果表...     

线性调频连续波雷达速度模糊消除新方法

为解决线性调频连续波雷达动目标的速度模糊问题,提出了多普勒频率串(DFS)算法.该算法可直接从模糊速度估计中恢复目标的真实速度,并结合基于目标均方误差的配对算法,实现了多个运动目标.仿真结果表明,DFS算法较中国余数理论对速度估计的性能有了明显的提高,表明了DFS算法的有效性.     

基于压缩感知的外辐射源雷达目标参数估计方法

外辐射源雷达通过计算互模糊函数来估计目标的距离-多普勒信息,该方法存在弱目标被强目标高副瓣掩盖及分辨率低的问题.为此提出了一种基于压缩感知的外辐射源雷达目标参数估计方法.该方法提出了采用分布式压缩感知同步子空间追踪算法实现距离域稀疏重构,采用扩展正交匹配追踪算法实现多普勒域稀疏重构.仿真和实测数据验证表明,所提方法减少了互模糊函数副瓣的影响并提高了分辨率,同时避免了字典尺寸过大和时间复杂度过高的问题.     

振动速度传感器的动态性能改进的软件方法

以磁电式振动速度传感器的模型为基础,分析了传感器的动态性能,提出了一种利用现有磁电式振动速度传感器实现超低频振动测量的动态性能改进的软件补偿方法.其基本原理是基于零极点配置法构造出一个软件的补偿算法,并用数字滤波器实现,从而使磁电式振动速度传感器的输出信号经过运算后其动态性能得到改善,扩展了磁电式振动速度传感器的使用频带,这些在工程测试领域有重要的实用价值.     

压力波传递速度的测量方法

为准确地确定水管路系统管道内的压力波传递速度，在研究谐振频率测量法和时差域测量法的基础上，对水管路系统中的压力波传递速度进行实验测量。实验结果证明，测得的管路系统的压力波传递速度总是略小于自由场中的声速，且两种方法的测量结果相近、测量精度较高。     

无计算误差的速度测量计算方法

结合编码器自身特点,利用四倍频脉冲电路和相位检测及同步触发技术,采用非整数单位的闸门时间,实现速度测量的简化计算.对不同编码器,采用闸门时间可变的测量方法,给出相应的参数取值,将复杂的乘除运算变换为简单的乘法运算,减少计算工作量,彻底消除计算误差,缩短测量时间,提高速度测量和控制的精度.在石油测井工程车的闭环速度控制系统中获得成功应用.     

基于独立成分分析和小波变换处理两相流信号

为克服噪声信号给速度测量带来的影响,提供了一种基于独立成分分析(ICA)和小波变换处理两相流信号的方法。首先介绍独立成分分析(ICA)的基本原理及其实现方法,并利用此方法对两相流信号进行处理;根据傅立叶变换确定信号的频谱;然后介绍小波变换和空间滤波的基本原理,并利用小波变换确定信号的带宽;并根据带宽求出固体速度。最后给出仿真实验结果。结果表明:这种方法可以满足固体速度测量的需要。     

基于波叠加的噪声源识别方法

将波叠加方法引入了噪声源识别领域,结合基于传声器阵列的测量技术和可视化的结果表示方法,提出了一种新的噪声源识别方法,并通过仿真和实验验证了该方法的正确性.根据波叠加方法的原理,声源产生的空间声场可以用其内部的一系列虚源点来等效代替,而虚源源强可以通过匹配场点的声压来获得,进而由这些虚源重构任意场点的各种声学量.声压可通过阵列测量技术获得,计算结果可显示成等高线图、矢量图或动画,便于直观地判别出声源的位置、大小、传播路径.仿真和实验都取得了良好的分辨效果,表明该方法可对任意形状物体进行噪声源识别.     

测量爆炸冲击过程多普勒信号拾取技术

采用优化后的外差式纵向激光多普勒进行了光路测量,利用短时傅里叶变换最大主值频率法和小波变换模极大值法分析处理多普勒信号,有效地抑制了爆炸信号的噪声.系统测量距离4.5 m,测量速度范围-10 m/s~20 m/s,相对误差小于100/.试验证明,该方法能有效地拾取反映爆炸过程动态特性的多普勒信号,实现对爆炸容器高速动态形变参数的精确测量.     

流体饱和储层砂岩超声波纵波速度频散的定量预测

针对岩芯的实验室超声波测试速度由于频散误差而不能直接用于涠西南凹陷声波测井速度标定的问题,利用涠三段5块不同物性的储层砂岩,通过比较盐水和4种不同密度油作为孔隙流体时的饱和岩样超声波纵波速度变化,优化和完善速度频散机制分析流程,提出和验证样品被喷射流机制统治时的非弛豫湿骨架模量与高压情况下的干骨架模量相当的假设,并探索出一种BISQ理论特征喷射流长度(R)的估计方法。最后建立对涠三段储层砂岩的纵波速度频散进行全频带定量预测的方法,从而能够确定速度频散的机制和大小。通过提出的全频带速度频散预测公式,可将实验室的超声波测试速度校正到不同频率条件,在实际应用中满足测井(中频带)和勘探地震(低频带)的岩石物理分析需求,具有一定实践意义。     

高动态场景下GNSS信号自适应载波跟踪算法

相对于城市应用场景,在高速飞行器上搭载的GNSS导航接收机需要承受更大的载波频率动态范围,且测量实时性要求较高,对载波环路的高精度跟踪提出了更高挑战.为此,本文提出了一种自适应载波跟踪算法,在载波跟踪环路中引入模糊控制器,随载波的频率变化自适应调整环路参数,在保证动态适应性的同时提高了测速精度.所提算法利用载波跟踪环路测量值计算模糊控制器的输入变量,采用单输入单输出的Takagi-Sugeno模糊控制模型,实时计算环路滤波器调节系数,具有结构简单且易于实现的特点.本文分别在固定多普勒频率、线性多普勒频率和正弦多普勒频率的场景下进行了分析和仿真.结果表明,所提算法能够在飞行器和接收机间径向运动速度范围±10 km/s,加速度范围±30g,输入载噪比40 dB Hz的条件下,以1 kHz的频率输出径向速度测量值,且测量误差小于3 m/s(1σ).     

双枝模糊集的内、外积及相似性度量

给出了双枝模糊集内积、外积的概念并讨论了它们的性质，从双枝模糊集内积、外积出发定义了双枝模糊集的相似性度量，并进一步给出双枝模糊集相似度的几个公式.     

钻井液连续脉冲信号频域传输速度计算模型

在随钻测量系统中,连续脉冲信号传输方式为调相传输模式。考虑到传输系统粘性频率特性,适用于调幅传输模式的脉冲信号时域传输速度模型将不再适用。从瞬变流瞬时流动分析入手,结合传输线理论,引入复频率概念,建立了脉冲信号传输频域传输速度模型,得出了钻井液流体的特征阻抗和传播算子。并根据工程实际进行了线性摩擦假设,给出了钻井液脉冲传输过程频域模型的具体计算方法。