机械波的多普勒频移公式中两个典型问题

本文从一般情形下的多普勒频移公式出发。提出了到目前为止尚无文献提及的相位时空线的概念;运用时间-位置图线等概念分析了机械波频移公式中,观测者相对波源以大于波速的速度背离时频率出现负值的问题,以及观测者相对波源运动与波源相对观测者运动频率变换公式不同的问题。     

多普勒频移对运动三能级原子稳态布居的影响

借助数值计算和图像法讨论了多普勒频移对运动Ξ型三能级原子在双色行波场中稳态布居的影响.结果表明,多普勒频移对共振位置有精细的影响,并且拉比频率越大多普勒频移更加明显.     

被动声目标定位与跟踪的实验研究

目的　研究被动声定位和跟踪的可行性。方法　设计被动声目标定位、跟踪的实验系统,并进行静目标定位实验与运动目标定位与跟踪实验。结果　实验系统对静目标测向精度较高,而测距精度很低;对恒速运动目标,采用测向信息和多普勒频移信息相融合的算法得到了目标运动速度、距离的精确估计。结论　将基于时延估计的被动声测向和线谱频率估计的多普勒频移信息融合可实现对恒速运动目标的跟踪。     

宽带压缩真空下运动梯型三能级原子的多普勒频移

通过分析原子的运动对稳态布居的影响,发现双光子共振时的多普勒频移发生在零双光子失谐附近;单光子共振时的多普勒频移发生在零单光子失谐附近;当原子被两束频率相同、传输方向相反的激光驱动时,在零双光子失谐附近双光子共振不产生多普勒频移。     

多普勒频率偏置LFM信号的模糊函数分析

线性调频（linear frequency modulation , LFM）信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用。由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,本文根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频（Doppler frequency shifted linear frequency modulation, DFS-LFM）信号的模糊函数以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析。分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关。当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求。     

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.     

卫星移动通信多普勒频移补偿研究

针对卫星通信系统中,多普勒频移过大对通信过程造成严重影响的问题。在传统多普勒频移补偿思想的基础上,通过分析信号传输过程中影响多普勒频移估计值的因素。提出了一种改进的多普勒频移补偿方案。该方案通过使用最大似然估计法对用户链路上的收发信号进行多普勒频移估计。并使用该方案对Iridium系统,GEO（geostationary earth orbit）系统的反向通信链路上的多普勒频移进行计算,得出频率补偿误差。仿真结果表明,当统计点数N=3500,信噪比SNR=8 dB时,经改进后,频率补偿方案在Iridium系统与GEO系统中的频率估计误差与传统频率补偿方案中的频率估计误差相比较,分别降低了50%与42%。因此,改进后的频率补偿方案与传统频率补偿方案相比,多普勒频率估计精度更高,更有利于卫星信号的精确跟踪和解调。     

多普勒频率偏置线性调频信号的模糊函数分析

线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用。由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频(Doppler frequency shifted linear frequency modulation,DFS-LFM)信号的模糊函数,以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析。分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关。当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求。     

高速无线通信高阶多普勒谱估计方法

移动终端的运动导致接收信号产生多普勒频移,增大了系统误码率,影响整个系统通信质量.接收端信号产生多普勒频移是由收发端之间相对径向运动产生的,通过多普勒频率估计和补偿可以解决由此导致的误码问题.研究了收发端相对高速运动时多普勒频移补偿尚存在的精确度不高和实时性不好的问题,期望有更好的补偿方法.研究结果表明高速运动中的横向运动分量会使多普勒展宽,形成线性调频信号效应,导致通信系统产生误码,且无法用常规频移方法补偿.进一步研究了高阶多普勒谱估计及其补偿方法.研究表明高阶谱主要是由横向运动和径向加速运动形成的,高阶谱补偿可以解决包括相对横向运动和径向加速运动的大部分运动对通信系统的影响.仿真结果表明结合常规多普勒谱估计和本文提出的高阶多普勒估计并对接收信号进行补偿能有效恢复信号并降低误码率.     

LEO-GEO卫星间的多普勒频移估计

在相干光通信系统中,由于不同轨道的卫星间距离、速度的变化会产生较大的多普勒频移,所以需要预先通过精确的频偏估计,防止OPLL失锁,由开普勒定律可以得到卫星的位置矢量和速度矢量,然后采用ECI坐标系转化为ECEF坐标系的方法得到卫星的相对速度,并根据多普勒频移的原始定义进行计算,得到准确的多普勒频移范围大约为8 GHz。     

基于虚拟仪器的超声Doppler管道低流速测量

传统的超声Doppler流量计在管道流量测量中会遇到无法判断流速方向和低流速测量困难等问题。该文基于虚拟仪器平台,将Doppler信号解调到15kHz的中心频率,并运用Zoom-FFT算法对其进行高精度选带频谱分析,然后进行加权平均频率估计,得到被测流体的平均流速及方向,实现了一个新的超声Doppler流量测量系统。超声波探头外夹安装在充满流体介质的不锈钢管道上进行流量测量,实验结果表明该系统不仅可以正确分辨流速方向,还能测量低达0.02m/s的流速,在判断流速方向和低流速测量上比传统超声Doppler流量计更为有效。     

基于SGP4模型的卫星多普勒频移补偿方法研究

针对卫星与地面站进行通信时,地面站接收到的信号存在明显的多普勒频移现象,提出了一种基于SGP4模型的卫星多普勒频移补偿算法。首先,根据开普勒定律推导出多普勒频移公式;然后由卫星星历信息,基于SGP4模型预测出卫星的轨道,计算出卫星和地面站之间的相对位置和相对速度,得出多普勒频偏,在地面站分别进行预校正与补偿;最后,使用STK/HPOP生成标称轨道对SGP4模型生成的预测轨道进行误差分析和性能评估。仿真结果表明,对于工作在Ka频段、轨道高度200~1 000 km的低轨卫星,多普勒频偏估计精度优于50 Hz,精度高;随着轨道高度的增加,多普勒频偏估计更加精确。     

基于Keystone变换的宽带脉冲多普勒雷达目标运动补偿算法

针对由运动目标在步进频间不同频点引入的多普勒频率跨速度分辨单元走动问题,提出了基于Keystone变换的补偿方法,即通过时域的伸缩变换来补偿多普勒频率走动问题,并研究了基于多通道Keystone变换和基于装订信息的两种解速度模糊方法.仿真结果表明,该方法可以有效提高速度分辨率和信噪比,解决目标运动带来的峰值降低、波形发散等问题.     

分数维调制Z轴的声谱图及其包络的提取

在分形理论的基础上，对多普勒声谱图进行了分数维分析，首次提出了以多普勒信号的分数维为Ｚ轴调制的声谱图，并应用于提取多普勒信号中的最大频移（最大速度），对这种新方法的优缺点也进行了探讨。     

细水雾流场雾通量的APV测量研究

ＡＰＶ（ＡｄａｐｔｉｖｅＰｈａｓｅ／ＤｏｐｐｌｅｒＶｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ）系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理,可以自适应地进行微粒的材料识别、微粒的大小及速度测量．本文利用粒子散射理论对ＡＰＶ系统进行了合理地布局,讨论了细水雾流场雾通量的测量方法,并通过实验验证了该方法的可行性     

基于超声多普勒效应的浴室跌倒检测

提出了一种使用20 k Hz超声波检测浴室跌倒状况的方法,并进行了浴室环境中的测试.由于跌倒会造成失重,身体运动速度增大,导致产生多普勒效应,造成反射的超声频率的偏移.根据这一频移判断人是否跌倒,并采取相关措施,可以在保护隐私的前提下结合浴室的特点保护人们的健康和安全,为智能医疗的发展打下良好的基础.     

基于自适应形态学滤波器的布匹瑕疵检测算法

针对布匹瑕疵检测算法中运算量大、自适应差的问题,利用布匹纹理周期性变化特性,自适应地构建结构元素,实现形态学运算;采用基于像素面积的阈值选择
定位瑕疵位置。在不改变检测准确率的同时减少了运算时间。实验结果表明,该算法所确定的瑕疵位置与主观视觉吻合,相比经典算法,误检率、错误率均降低了4%。     

检验空间各向同性的新方法

Mansouri-Sexl和Robertson的检验理论以及经典以太论,都是由光速c各向异性的光程差推导出待测的相位差,推倒中又都用了光波的波长λ和频率ν均不随方向变化的前提条件,从而与c=λν相矛盾。用接收器相对优越坐标系绝对速度的Doppler效应的观点替代光程差的观点,可使检验理论自洽,并预期可观测效应为各方向反射回来的光波呈现频率的各向异性。在此基础上,提出了一种检验空间各向同性的新方法——抗共模干扰激光拍频法。用它检验光速各向同性的精度△c/c优于1×10^-18,它比传统的Michelson-Morley干涉仪法和目前的基于稳频技术的激光拍频法精度高于1000倍以上。