基于复数权值FIR滤波器的宽带波束形成方法

提出一种用于水声通信的宽带恒定束宽波束形成结构.该结构首先采用时间延迟线补偿各阵元接收信号间整数倍采样间隔时延.接着通过希尔伯特变换等方法将补偿后的实信号转换为复信号.最后将转换的复信号通过复数权FIR滤波器滤波对信号的幅度和分数间隔时延进行补偿.对提出的宽带波束形成结构进行了仿真验证.仿真中阵形为12元体积阵,通信频带为3k-7kHz.仿真结果表明:在设计的通信频带内,不同频率对应波束的旁瓣级为20dB左右,主瓣差别小于0.1dB.     

面向天线组阵信号处理的软件仿真研究

天线组阵是深空探测中用以提高微弱信号接收能力的重要方法之一。分析了天线组阵中信号处理的关键技术,利用Matlab软件对各种合成方案和相关算法进行了仿真比较。在统一考虑影响信号合成性能的各种因素的基础上,使用VS2008和QT工具开发了天线组阵分析和比较的综合仿真平台,可为天线组阵的建设提供建议和理论支持。     

SUMPLE算法的合成权值相位性能分析与仿真

SUMPLE算法是深空网天线组阵中信号合成的最重要方法之一。研究了合成权值的补偿相位估计性能,从参数估计角度分析了该算法具有较好的合成性能原因。同时,进一步利用SUMPLE算法合成权值之间相位差实现多天线信号间的相位差估计,并推导了估计算法的理论性能以及分析了天线数对算法性能的影响。理论分析与仿真结果表明,天线数越多,相位差估计性能越接近估计下界,较适合于低信噪比下多天线信号间的相位差估计。     

基于GPU的北斗B1宽带复合信号实时发生器设计

为了实现北斗B1C+B1I信号的联合生成,提出一种基于软件无线电和图形处理器(graphics processing unit, GPU)加速的北斗B1宽带复合信号的实时生成方法,该方法针对单边带复数二进制偏移载波(single-sideband complex binary offset carrier, SCBOC)调制方式的信号体制进行设计,系统根据用户配置的接收机运动轨迹和星历文件,生成中频信号并通过射频端发射。为了进一步提升GPU并行运算速度,从优化设备内存结构、设计并行线程架构和统一计算设备架构流(compute unified device architecture stream, CUDA)加速3个方面,设计了基于异步运算的加速采样点数据计算的CUDA优化实现方案。测试结果证明,优化后的算法可以基于SCBOC调制实时生成北斗B1I+B1C信号,基于GTX3060的GPU平台,信号90 M采样率下能实现8颗卫星复合信号的实时生成。     

基于超材料天线的超分辨关联成像的改进

近几年新型的超材料天线相比于传统的相控阵有着多方面的优势，但是由于超材料天线的正常工作必须要有变频信号的辅助，而目前的超分辨成像算法没有补偿由于频率变动产生的误差，导致成像质量严重下降甚至不能成像。此外，回波信号中频率的变动和不同的距离互相耦合，导致不能简单的直接补偿掉误差相位。因此，提出一种基于压缩感知的超分辨关联成像算法的改进方法，将基于压缩感知的超分辨关联成像算法和超材料天线结合在一起，实现了低系统复杂度、低成本、高分辨率的微波关联成像。通过设计仿真实验证实了所提方法的正确性，并且验证了此方法对于二维和三维成像均可以处理。     

基于流体模型和GPU加速的火焰实时仿真

针对目前基于物理模型模拟火焰的计算量大、复杂度高,很难进行实时模拟的问题,提出了一种基于流体模型和GPU加速的火焰实时模拟方法,该方法根据火焰的不可压缩、低密度、无粘性等特点,通过流体方程计算火焰的物理属性,并将其求解过程在GPU中并行加速,从而大幅度提高了算法的运算速度,实现了火焰的实时模拟,并取得了较真实的模拟效果。     

一种基于高阶累积量的自适应时延估计新方法

讨论了存在于相关高斯或对称分布噪声中的非高斯信号的时延估计问题。可通过采用基于高阶统计量的自适应方法估计出滤波器的权系数 ,根据权系数的最大值求得时延估计。为了能得到非整数采样间隔的时延 ,常用SINC函数对滤波器权系数进行插值。但为了得到精确的时延估计 ,该法需要足够长的滤波器权系数。提出了一种可在相关高斯噪声中 ,只要较少的滤波器权长就能对非高斯信号的时延进行估计的新方法 ,称为最小权值误差平方和法。它对整数或非整数采样间隔时延均能进行估计。理论分析和仿真均证明了该方法的正确性和有效性     

弹载相控阵天线“最小二乘法——伪Hadamard矩阵”联合校准

为了更加精确地校准弹道导弹导引头的相控阵天线,弥补目前旋转矢量法校准弹载相控阵天线的缺陷,提出了“最小二乘法——伪Hadamard矩阵”联合校准方法。该方法利用最小二乘法拟合算法解决移相器只能提供离散相位变化,不能准确获得使天线合成功率最大时的移相器相位变化值的问题。通过构造伪Hadamard矩阵对天线分组,每一组移相器同时旋转多个阵元相位,使被测信号变化明显。远场校准实验表明,该方法能够对弹载相控阵天线起到非常好的校准效果。     

天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析

为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式。仿真结果表明,子带划分数越多,频域合成方法合成性能越高,但硬件开销越大。以合成损失与硬件开销为评估指标,最佳子带划分数为128。     

天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析

为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式。仿真结果表明,子带划分数越多,频域合成方法合成性能越高,但硬件开销越大。以合成损失与硬件开销为评估指标,最佳子带划分数为128。     

一种真实感焰火实时模拟方法及其GPU实现

基于空气动力学和牛顿运动定律研究了焰火的形态建模、物理运动方程及其控制方法,同时分析了基于GPU的粒子系统的运行机制,给出了适用于GPU并行计算的双纹理缓存结构,并在此基础上提出了基于GPU的焰火粒子系统框架,实现了视景仿真应用中真实感焰火的实时模拟。基于GPU的粒子系统充分挖掘了GPU的并行计算能力,实验证明本方法可基于普通PC平台实现焰火运动和形态的实时逼真模拟。     

基于GPU的相位干涉仪FX鉴相算法

针对相位干涉仪测向系统对于大量高速实时信号的处理需求, 设计了基于图形处理单元(graphic processing unit, GPU)的频域互相关(简称为FX)鉴相算法, 完成了相应的并行程序设计, 进行了实时数据的测试验证。为充分发挥GPU强大的浮点运算能力和并行数据处理能力, 将涉及大量并行高速数据计算的核心鉴相算法加载在GPU中, 实现了高速并行数据的相关处理和相位提取; 利用中央处理器(central processing unit, CPU)完成了数据调度、分发和简单的数据处理功能。实验测试结果表明, 在较好地保证鉴相精度的条件下, 本文设计的基于GPU的鉴相算法, 其数据处理速度是基于CPU平台的140倍左右, 鉴相速度明显提升, 较为圆满地实现了实时性、可靠性和准确性的设计初衷。     

基于生物模型和GPU加速的实时鱼类运动仿真

针对目前鱼类运动实时模拟系统计算量大、复杂度高、很难在普通PC上进行实时模拟等问题,提出了一种基于生物模型和硬件加速的鱼类运动实时模拟方法,该方法在对鱼类生物模型和运动进行分析的基础上,对鱼类进行模块化建模,同时对鱼的运动进行分解并设计了统一的鱼类运动函数,通过GPU进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,实现了在普通PC上的鱼类实时运动模拟,并取得了较好的效果。     

MIMO-OFDM系统多基站协作传输的盲定时同步算法

提出了一种用于多基站协作传输多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）系统的分布式多天线盲定时同步算法,利用接收信号的循环平稳特性,根据天线间时延导致的接收信号循环自相关函数谱峰的偏移量得到天线间的时延差值。采用一种基于滑动窗的检测算法,得到各天线时延值。仿真结果表明,该算法在无须额外同步数据的情况下,能有效地解决分布式定时问题。     

CM/FM智能天线遥测系统仿真

智能天线技术在未来无线遥测系统中有很广阔的应用前景。对PCM/FM智能天线遥测系统进行了仿真分析,为未来智能天线无线遥测系统的设计提供了一定的理论基础。首先对PCM/FM系统建立了信号仿真模型,然后提出了一种基于RLS-CMA和MLMS-CMA算法的混合数字波束形成方案,最后在4阵元均匀线阵下对系统进行了仿真分析。结果表明,在无线遥测系统中采用智能天线技术,能够有效地提高系统的信噪比,改善系统的误码性能。     

自适应天线阵列研究综述

本文综述了近年来人们对自适应天线系统中天线阵的研究成果，其中包括：自适应天线阵列设计，自适应天线中阵元间互耦的校正和基于自适应天线理论的阵列方向图综合，最后指出了在自适应天线阵列研究方面几个值得进一步探索的问题。     

PCMA系统中干扰信号时延估计新算法

对PCMA系统中干扰信号的时延估计问题进行了研究,提出一种基于粒子滤波的干扰信号时延估计新算法.算法首先通过对接收PCMA信号进行动态状态空间建模,然后在贝叶斯估计框架下,利用粒子滤波方法估计干扰信号时延.另外,为说明该算法的有效性,利用Fisher信息阵推导了干扰信号时延估计的克拉美罗限.仿真结果表明该算法能够有效进行的时延估计.     

基于粒子系统和GPU加速的喷泉实时仿真

使用粒子系统实现的喷泉效果能够有效的增强三维场景的真实感,但传统的粒子系统在实时仿真中,粒子总数最多只能达到一万个左右,限制了喷泉规模和模拟效果.针对上述问题,提出了基于GPU加速的粒子系统喷泉模型,该方法将所有计算全部放在GPU中进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,能够对100万数量级的喷泉粒子进行实时绘制,同时还模拟了水滴运动的视觉图像残留效应,有效地提高了喷泉的真实感.     

基于位图掩码的GPU图像合成优化

重点对多GPU系统上图像合成优化方法进行研究,提出一种基于压缩掩码位图的图像合成优化方法。该方法以二进制位表征像素的有效性状态,实现了图像有效像素的编码压缩,并在压缩编码基础上定义了4种位运算操作,能够快速完成图像重叠区域的判别,实现了多GPU系统上高分辨率图像的快速合成。实验结果表明,与传统基于包围盒及RLE编码的图像合成优化方法相比,压缩位图编码方法能够有效提高图像合成速度近40%左右。     

CUDA加速的肝脏体纹理合成与映射方法研究

提出一种基于计算机统一设备架构加速(CUDA)的肝脏体纹理合成与映射方法,用于解决传统方法中合成肝脏体纹理耗时过长的问题.新方法消除了传统串行纹理合成中的关联性,采用基于CUDA构架的多线程并行处理来进行肝脏体纹理空间合成中的选块和布块工作,将映射计算中肝脏体模型表面网格节点着色、三角面片内部点集遍历的方法并行化,转移到GPU上进行计算.实验结果表明,该方法在保证肝脏体纹理真实感的同时,具有更高的合成速度.