基于采样率变换与FFT的GPS系统C/A码捕获改进算法

针对全球定位系统民用粗码信号快速捕获算法速度慢、不易于硬件实现的不足,提出了基于采样率变换和FFT的GPS信号C/A码捕获算法。利用采样平均的方法把采样率为5Msps的输入信号降低为1.024Msps,然后利用FFT进行粗捕,得到粗略的伪码相位,最后对粗略的伪码相位周围的原始数据进行循环相关处理得到精确的伪码相位估计值,降低了对后续跟踪环的动态要求。仿真结果表明该算法运算量小可以快速实现C/A码的粗捕,得到高精度的捕获结果,同时该算法可以利用现有1024点的FFT处理核(IP),便于在硬件上实现。     

时延-多普勒频移对伪码捕获影响的性能分析

在扩频信号处理中，伪码的捕获一般通过相关来实现。以m序列为研究对象，首先针对一种典型的相关过程分析了其时延、多普勒频移对相关的联合影响，结论表明两者耦合影响非常小，几乎可忽略不计。在此基础上提出另一种利用FFT进行能量积累的伪码捕获方法，该方法相对一般相关可对多普勒进行补偿，并可得到时延-多普勒频移的联合二维估计。     

基于基2-FFT的伪码快速捕获实现新算法

讨论了基于基2-FFT的伪码快速捕获方法,论述了其中常见的数据内插处理算法并提出Sinc数据内插新方法。Sinc数据内插算法采用Sinc内插滤波器来实现数据的精确内插,以满足基2-FFT的数据点数需要。仿真表明,采用Sinc数据内插方法实现的基2-FFT伪码快速捕获系统,其捕获性能优于传统的补零法和线性内插法。Sinc内插算法更适合在低信噪比下工作和对捕获时间有严格要求的系统。     

一种弱相关非高斯信道下的伪码捕获方法

针对弱相关非高斯噪声环境提出了一种伪码捕获方法,将伪码捕获等价为假设检验问题,将弱相关非高斯噪声建模为一阶滑动平均SαS噪声模型,利用局部最佳检测算法推导出弱相关非高斯噪声环境下的伪码捕获检测统计量,得到弱相关噪声模型下伪码二维捕获结构及其简化形式,进行了性能仿真并与传统的伪码捕获方法对比。仿真结果表明该捕获方法在相关非高斯噪声环境下检测性能有较大幅度的提高。     

基于加窗PMF-FFT的扩频信号捕获算法研究

介绍了基于FFT的伪码捕获算法,分析了部分匹配滤波(partial matched filter,PMF)积分时间长度的选择依据.提出一种加窗PMF-FFT的伪码捕获改进算法,该算法在PMF过程中采用汉宁窗对数据加权后进行积分,然后做FFT谱分析.详细分析了改进算法的性能.理论分析和仿真结果表明,与原有的算法相比,改进算法在相同FFT峰值衰减时,能够有效增大PMF的积分时间长度,减少FFT运算量,而在相同PMF积分时间长度时,能够有效降低FFT输出的峰值衰减,减小频谱泄漏,从而提高捕获性能.     

大多普勒偏移下直接序列扩频信号捕获新方法

针对具有大多普勒偏移的直接序列扩频信号捕获问题,提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)的多普勒和伪码分别并行搜索的捕获新方法.该方法利用伪码二相调制特性,通过乘法消除伪码影响,得到多普勒估计值,在此基础上运用圆周相关法得到的伪码相位估计值.计算机仿真表明,它能更快、更高精度地完成多普勒频率一伪码相位的二维搜索,且捕获时间与多普勒偏移大小无关,尤其适用于大多普勒环境.     

基于正交特性的短码直扩信号伪码序列盲估计

在短码直扩信号伪码序列的估计中,当使用特征值分解(eigenvalue decomposition,EVD)算法、奇异值分解(singular value decomposition,SVD)算法和压缩投影逼近子空间跟踪(projection approximation subspace tracking with deflation,PASTd)算法来估计伪码序列时,存在着当最大特征值和次大特征值相近时最大特征向量会受到干扰,进而影响伪码序列估计的问题。针对此问题,提出了一种基于正交特性的伪码序列估计算法。在已知码片速率和伪码周期的前提下,该算法首先把接收信号划分成长度为两倍码元宽度、数据重叠50%的数据段,然后用SVD估计出最大特征向量和次大特征向量,由于最大特征向量和次大特征向量是相互正交的,可以利用两者的正交特性来估计扩频序列。该算法不但能在信号失步时间未知的情况下估计伪码序列,而且仿真结果表明该算法具有稳定性高,需要的数据量少和能在低信噪比下有较好的估计性能等优点。     

直扩信号伪码周期及序列的估计算法

为了解决直扩信号伪码周期和序列估计的难题,提出了功率谱二次处理结合信号子空间分解的方法。该方法首先利用功率谱二次处理手段估计出直接序列扩频(DS-SS)信号的伪码周期,在此基础上采用信号子空间分解对DS-SS信号伪码序列进行盲估计。为了用信号子空间分解法对伪码序列实施精确估计,在其后加上了r1校正方法。计算机模拟结果表明,该方法在输入信噪比小于-14 dB时还能良好地工作。     

异步LC-DS-CDMA信号的盲解扩

针对低信噪比下异步长码直接序列码分多址(direct sequence-code division multiple access, DS-CDMA)信号伪码序列难以估计的问题,提出一种基于嵌套迭代最小二乘投影和库搜索算法相结合的盲解扩方法。该方法先将接收到的异步长码DS-CDMA信号建模成含有缺失数据的短码DS-CDMA信号,并使用重叠窗对信号进行分段构造观测数据矩阵。然后,使用最大似然理论对其进行数学建模,并用嵌套迭代最小二乘投影算法实现各用户伪码序列片段的粗提取。最后,将提取出来的伪码序列在有限长的生成多项式库中进行匹配搜索,从而得到该序列的生成多项式。仿真实验及理论分析验证了该方法对异步长码DS-CDMA信号伪码序列估计的有效性。     

软件GPS接收机信号搜索捕获的仿真实验研究

信号搜索捕获是基于软件无线电(SDR)技术的软件GPS接收机(SGR)的重要组成部分,同时也影响软件GPS接收机的工作性能指标。通过特定设计的硬件实验装置获取了真实GPS数字中频信号,利用Matlab分别在时域和频域范围对信号搜索捕获进行了算法仿真,同时对GPS信号中C/A码产生也进行了仿真。根据信号搜索捕获理论结合仿真试验结果,对时/频域两类处理方法进行了分析和比较,认为基于FFT的频域搜索捕获方法是软件GPS接收机工程实现的合理选择。     

知识发现领域的两大猜想

针对目前知识发现所面临的机遇和挑战,提出了知识发现"逆问题猜想"和知识发现"磁铁效应猜想"。这两个猜想构成相互关联的统一的有机体,本质上是围绕着要解决"海量"这一难题。讨论了猜想研究的基础,实现的可行性以及可能的研究内容。     

现场可靠性数据的变点分析

针对产品寿命分布规律在使用过程中的变点问题,提出了产品寿命分布变点检验和估计的Bayes方法。根据产品现场使用先验信息的结构特点,提出了变点先验分布的确定方法,并给出了变点Bayes估计的计算方法。利用所得到的变点估计可制定产品的最佳维修策略以及产品报废期。数值模拟表明Bayes方法具有较好的稳健性,适用于现场可靠性数据的变点分析。     

Novel magnetic field computation model in pattern classification

Field computation, an emerging computation technique, has inspired passion of intelligence science research. A novel field computation model based on the magnetic field theory is constructed. The proposed magnetic field computation （MFC） model consists of a field simulator, a non-derivative optimization algo- rithm and an auxiliary data processing unit. The mathematical model is deduced and proved that the MFC model is equivalent to a quadratic discriminant function. Furthermore, the finite element prototype is derived, and the simulator is developed, combining with particle swarm optimizer for the field configuration. Two benchmark classification experiments are studied in the numerical experiment, and one notable advantage is demonstrated that less training samples are required and a better generalization can be achieved.     

生态学研究元数据的探讨与应用

农业生态研究是一个复杂的系统工程,它不仅与某一单项因素紧密相关,也和自然界中诸多生态环境、社会经济背景有着密切的关系和交互影响。因此,复杂的生态环境造成了数据的多重性、规律性差的特点。随着科技的进步,信息技术的发展使数据的积累不断增大,如何能管理好这些数据和信息,让他们能有效快捷地为人类的进步服务,为此,元数据的概念被引入到数据库管理系统。元数据和元数据管理系统,能够高效地管理海量信息和大型数据库、也能快捷地访问到所需的数据,而元数据标准的制定是实现数据共享和管理的关键。阐述了国内外近年来元数据的发展历史、基本定义,探讨了有关生态学元数据的标准。并通过实例,重点探讨了元数据管理系统的设计原理、开发工具和系统的建立以及系统所具有的功能。参7。     

基于耦合目标的近场双站散射测试方法

对于近场散射测试中存在多次耦合目标,从近场数据外推远场雷达散射截面时,需要完备的双站散射信息。传统的双站散射测试方法中,远场观测点的数目等于扫描面上的天线数目,测量所需时间成倍增加,难以工程化。因此,根据截断角域的选取原则,结合采样间隔设计了一种“一发多收结合转台旋转”的近场散射测试方法,用以验证“多发多收”双站模式的近远场外推方法的有效性和误差大小。通过在微波暗室对二面角进行测试,验证了该外推算法的正确性以及实验系统的可行性。     

基于现场可编程门阵列的图像调焦系统

数字图像自动调焦技术,不仅能提高调焦精度,而且能降低对成像系统加工和装配精度的要求。采用基于功率谱的评价函数对成像系统的聚焦位置进行识别,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动调焦系统实现方案,主要完成图像预处理、清晰度判别和对焦控制等功能。针对自动调焦算法计算量大、计算复杂等特点,采用中值滤波和灰度值线性变换的图像预处理方法,以及流水线作业、"乒乓"操作、双蝶形处理器复用、基-2 FFT算法相结合的工作模式。研究表明,利用FPGA强大的并行及高速数据处理能力,使得图像调焦算法不再成为复杂控制系统的速度瓶颈。     

自然场景图像的光流场估计

自然场景图像序列中,物体运动会造成部分背景区域的显露和遮挡,显露和遮挡区域的像素在连续相邻的图像中缺乏对应点,因而传统的光流方法常常在这些区域给出错误的光流估计。图像在采集、传输过程中可能会受到噪声污染,噪声干扰是进行光流场估计必须考虑的另外一个重要问题。为消除显露、遮挡和噪声干扰引起的光流估计误差,采用新的可视矩阵标记图像位置的遮挡、显露、可视三种状态,以此来引导光流场估计,并采用正态概率分布对图像噪声的分布状态进行近似,从而在Bayes框架下建立了自然场景图像光流场估计的数学模型,最后通过迭代方法获得了致密的光流场。采用CAVIAR视频数据对本文算法进行测试并与Negal光流法进行性能对比,结果表明,本文方法具有更好的光流场估计效果。     

基于改进人工势场法的无人机航迹规划

针对传统人工势场(traditional artificial potential field, TAPF)方法在无人机航迹规划时航迹摆动幅度较大且容易陷入局部极小值的问题, 提出了一种改进人工势场法。首先在TAPF方法的基础上, 引入角度与速度调节因子, 模拟更真实的无人机飞行轨迹; 然后再引入辅助避障力, 实现避障的同时平滑轨迹; 最后对改进航迹规划算法与TAPF方法进行仿真实验。结果表明, 相较于传统算法, 改进后的航迹规划算法在航迹平滑性上有显著提升, 并且有效地避开了局部最小值点。     

基于矢量传感器阵列的“矢量-空间”预处理算法

首先建立了位于反射界面附近的三维圆柱形矢量传感器阵列的数学模型;基于此阵列的“矢量-空间”域,提出了一种新的相干信号预处理算法,并分析了算法的性能。数值仿真验证了在不同的阵列参数下算法的有效性。理论推导和数值仿真表明此算法具有减少整个阵列空间孔径的损失,增加平滑相干信号的数目等优点。     

椭圆极化前馈抛物面天线的焦场分析

在大型反射面天线中,研究焦面场的分布对于合理设计与配置馈源或馈源阵列具有指导意义。采用物理光学法,推导了平面入射波为椭圆极化、斜入射时,前馈抛物面天线的焦平面、及与焦面平行的平面上的电场计算公式。并以我国计划建造的500 m口径球面反射天文望远镜(FAST)为实例,计算了其焦面场并得到结论:入射波的极化方式主要影响焦场的极化,而对场强分布影响不大。