非线性滤波算法在水下导航定位技术中的应用分析

针对自主水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV)导航定位技术的发展需求,提出了水下目标的3种非线性滤波估计方法.首先,分别介绍了扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)、无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)和粒子滤波(particle filter, PF)的基本原理和实现步骤.其次,针对PF算法存在粒子退化现象,提出了重采样算法,并通过数值仿真验证该算法的有效性.然后,为了解决PF算法中粒子贫化现象,提出了一种基于萤火虫算法的粒子滤波算法(FA-PF).最后,在非线性环境下通过仿真实验对EKF、UKF、FA-PF算法的滤波性能进行对比分析,重点研究非线性强度及噪声特性对估计精度的影响.研究结果表明：重采样能够在一定程度上减轻粒子退化问题.在弱非线性高斯环境下,EKF、UKF、FA-PF算法的估计精度较为接近;在强非线性高斯环境下,UKF和FA-PF算法的跟踪性能明显优于EKF;在非线性非高斯环境下,FA-PF算法跟踪精度最高.     

基于最大似然估计和Kalman滤波的BPSK载波同步方法

针对低信噪比及大多普勒频率变化率情况下的载波同步问题,提出一种基于最大似然估计和Kalman滤波相结合的跟踪环结构.利用最大似然估计在低信噪比环境下准确估计载波频率和相位,并结合Kalman滤波对载波变化进行稳定跟踪.其中利用二分法搜索保证低计算复杂度的同时提高了估计精度.仿真结果表明了此载波跟踪环路良好的跟踪性能.     

基于正则化粒子滤波的说话人跟踪方法

针对噪声与混响环境下的说话人跟踪问题,提出一种基于正则化粒子滤波(RPF)的麦克风阵列声源定位与跟踪方法.该方法在正则化粒子滤波框架下,采用适应性较强的布朗运动模型,通过计算麦克风阵列波束形成器的输出能量来构建似然函数.实验结果表明,本文方法优于标准粒子滤波,有效提高了说话人声源跟踪系统的抗噪声与抗混响能力,即使在低信噪比(SNR=-5dB)情况下,也能有效跟踪.     

用于弹道目标跟踪的有限差分扩展卡尔曼滤波算法

针对目前常用的滤波算法不能同时做到精确和高效跟踪目标的缺点,提出一种有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)算法用于再入阶段的弹道目标跟踪.该算法应用有限差分运算得到滤波的验前、验后误差协方差矩阵,避免了非线性函数求导运算,以及Jacobian阵和Hessian阵的计算,降低了计算难度,扩大了应用范围,增强了滤波过程的收敛性.Mome Carlo 数值仿真表明,FDEKF算法与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和无味卡尔曼滤波(UKF)算法相比较,在跟踪精度上比EKF算法提高了约20%,与UKF算法相当,在计算复杂度上比EKF算法稍有增加,但比UKF算法低约39%.这说明FDEKF算法在计算量增加不多的情况下,滤波精度有显著提高.     

一种精确的前向散射雷达三维目标跟踪方法

针对一般测量精度下初始状态估计误差大,导致滤波易发散的问题,提出了一种基于解析推导和Leven-berg-Marquardt算法的初始状态估计方法,能够在目标参数测量精度不高的情况下获得比较精确的初始值;针对滤波过程计算量太大、收敛速度慢的问题,结合精确的初始状态估计值和扩展卡尔曼滤波(EKF)实现了前向散射雷达三维目标的精确跟踪.通过仿真和比较分析表明,EKF算法跟踪精度高,收敛速度快,且计算量小.     

基于信噪比的自适应门限判决PN码捕获算法

现有的自适应门限判决PN码捕获方法在低信噪比条件下的检测概率较低.针对这一问题,文中提出一种考虑噪声功率的改进算法.该算法首先通过参数设置对基于信噪比的门限进行调整,然后利用中值滤波平滑门限波形,减少了由于起伏波动引起的错误捕获,最后通过限幅滤波降低因毛刺造成的虚警概率.理论分析以及蒙特卡罗仿真表明,改进算法较现有算法能够获得更高的检测概率和更低的虚警概率,同时对窄带干扰有较强的抑制能力.     

一种新的高动态直扩接收机快速码捕获方法

针对接收信号存在大频偏的高动态直扩接收机伪码捕获时间长的问题,分析了高动态环境下匹配滤波检测器相关长度与相关后输出信噪比的关系,比较了相关后的几种检测算法的性能,分析了FFT校频技术的性能.在此基础上提出一种在高动态环境下的码捕获新方法,该方法采用分段匹配滤波相关、最大选择检测算法和二次内插的FFT校频技术.根据新方法设计了捕获电路模块.Matlab系统仿真结果表明,新的捕获方法可以容忍校正更大的频率动态范围,在较低信噪比下快速完成码捕获功能.     

随机共振技术的水声微弱信号提取算法

随机共振技术作为一种新兴的弱信号检测算法,与传统线性滤波的方法相比,它可以检测到更低信噪比的信号.为此尝试将其应用到高频水声通信系统中,结合尺度变换和参数调节两种方法,在低信噪比下取得了一定的性能增益,并讨论了系统与信号达到最佳匹配时共振参数的变化情况.     

一种基于EKF的WSN目标跟踪改进算法

在目标跟踪领域,无线传感器网络有着广泛的应用。针对EKF算法非线性目标跟踪中存在的问题,在EKF算法的基础上引入RSSI测距加权质心算法,从而提出了一种新的非线性目标跟踪算法,将节点的观测值与RSSI测距加权质心算法对目标的定位值有效的结合运用于EKF算法中,有效地提高了目标跟踪的精度,减小了跟踪误差。通过算法仿真可知,与几种定位算法及非线性滤波算法相比,改进算法在各方面均取得了良好的效果,并且具有较高的实时性。     

一种限定记忆的自适应扩展Kalman滤波器

为解决扩展卡尔曼滤波器(EKF)鲁棒性差,且无法实时精确跟踪系统突变状态的问题,研究一种基于限定记忆滤波的自适应EKF算法。算法将EKF与限定记忆滤波器相融合,减小旧量测数据对滤波效果的影响,提高估计精度;引入自适应因子与渐消因子,通过实时调节新旧滤波增益阵以及预测状态值,精确地跟踪系统突变状态。仿真实例表明,强跟踪算法与经典EKF算法相比,自适应EKF算法鲁棒性好,滤波精度高,能够有效地跟踪系统突变状态。     

火灾探测的能量模型及其应用

从传感器信号及信号处理角度深入分析了受探系统的能量释放特点，建立了火灾信号检测的能量模型，提供了计算火灾探测的误报警率和漏报警率的理论公式和一种解决误报警问题的火灾信号处理方法。     

改进包络滤波算法及在电路信号中的应用

分析多次采样取平均值和经典的包络均值方法,指出这两种方法的优缺点.提出改进的增量包络均值滤波(I-EMF)算法:先将采样信号递归平均重建,以削弱幅值过高的噪声信号点;然后在实时提取的重建信号上下包络中引入合理的衰减量;最后计算包络均值作为真实信号的估计值.通过仿真分析和实验验证,该算法具有较好的信号处理与去噪性能.     

周期和冲击混合特征信号的自适应波形分解

导出了一种适合于分解机械动态信号的基元函数，它与提出的自适应信号分解方法相结合，能够将机械动态信号分解为正弦波和冲击响应的线性展开，因此不仅可以从信号中提取平稳的周期波形，而且还可以提取非平稳的冲击响应波形，特别是当信号中同时含有2种特征波形时，可以将其分别提取出来。转子冲击实验结果也证明了所推导的基元函数的有效性，并与Gabor基元函数进行了比较，表明应用提出的基元函数能够更有效地提取信号中的冲击响应波形。     

由已知幅度谱及部分采样点恢复信号与采样频率的关系

恢复信号所需的已知采样点数占信号总长度的比例Ｐ与采样频率有关，在一定条件 下，提高采样频率，可使Ｐ远小于三分之一。已知的采样点可不限于从信号的第一点开 始，也不限于是一段连续的采样点。本文的研究结果扩大了信号重构方法的应用范围。 试验例子的计算机计算结果与理论分析相符。     

合成肽脂与天然磷脂混合囊泡的制备及表征

将天然磷脂1,2-二-十四烷基磷脂酰乙醇胺(DMPE)与合成肽脂N,N-二-十六烷基-Nα-6-三甲胺基己酰基-L-甘氨酰胺混合,制得了混合双层膜囊泡,对制备过程中的超声条件进行了探讨.用透射电子显微照相、动态光散射及差示扫描量热等手段表征了混合囊泡的形态及粒径大小,确认了混合囊泡的稳定性.     

低频微弱信号高精度检测研究

复杂环境下高精度检测低频微弱信号非常重要,本文针对目前低频微弱信号检测系统精度低、检测方法繁琐、仪器价格昂贵等问题,设计了一种用于500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级低频微弱信号高精度检测系统.对实际环境中低频微弱信号测量的噪声源及抗干扰措施进行了理论分析;其根据低频微弱信号特点和抗干扰措施设计了一种低频微弱信号高精度检测系统;最后,通过调试实验和人体脉搏信号测试验证了检测系统的性能.测试结果表明,该检测系统能够实现500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级的低频微弱信号检测,检测误差低于0.5%;人体脉搏信号检测输出信噪比为（60±2） dB,均方根误差小于5×10-4,信号细节特征信息完整.由此得出,该检测系统具有精度高、抗干扰性强、稳定性好、实用性强、操作简单、价格低廉等特点.      

心电信号放大滤波电路的研究与设计

文章介绍了虚拟心电图仪的主要缺陷,提出了心电信号放大滤波电路的设计要求和总体设计方案,并给出了功能模块:前置放大电路、高通滤波电路、陷波器、主放大器以及低通滤波器的详细设计过程。该放大滤波电路较好地抑制了心电信号中的相关干扰,提高了虚拟心电图仪成像的质量。     

Y型交叉口信号控制方法设计与仿真

针对Y型交叉口的交通问题,以Y型交叉口为研究对象,提出了Y型交叉口交通信号控制方法.该方法对交叉口交通设施、信号控制参数进行设计,以避免各向左转车流之间的冲突.为验证该方法的可行性,采用VISSIM交通仿真软件对Y型交叉口实施信号控制前后进行了仿真分析.仿真结果表明,该信号控制方法能够减少车辆延误,提高了交叉口的通行能力.     

The universality and biological significance of signal molecules with intracellular-extracellular compatible functions

Generally, cell signal molecules are classified into the extracellular signal molecules (the first messengers) and the intracellular signal ones (the second messengers). Cyclic adenosine monophosphate (CAMP), calcium ions and calmodulin (CaM) are the traditional intracellular messengers, but they are also present in extracellular matrix (ECM). Some of them have been discovered to act as the first messengers through cell surface receptors. Other second messengers, such as cyclic guanosine monophosphate (cGMP), cyclic adenosine diphosphate ribose (cADPR) and annexin, are also found existing outside animal and plant cells. The existence of these messengers with intracellular-extracellular compatible functions in cells may be a regular biological phenomenon. These compatible messengers might be the communication factors between intracellular and extracellular regions or among the cell populations, and are also important in regulating cell development procedure.     

弧焊过程信号检测分析系统

研制了一种用于弧焊过程动态信号的检测分析系统,该系统主要由信号传感器、信号适配器、多路高速数据采集卡和微机信息处理系统等组成.以WINDOWS为操作平台,通过菜单调用数据采集、数据分析、数据存取和显示等模块,可方便快捷地获得焊接过程信号特征和规律分析结果.