高斯色噪声下混合信号二维DOA估计方法

针对色高斯噪声环境下混合信号二维波达方向(two-dimensional direction of arrival, 2D-DOA)估计问题,提出四阶累积量与斜投影算子相结合的混合信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计算法。首先利用接收数据构造四阶累积量矩阵切片替代传统协方差矩阵来抑制高斯色噪声,并通过传播算子方法(propagator method,PM)估计非相干信号的仰角与方位角。然后采用正交三角(orthogonal triangular,QR)分解构造特定的斜投影算子,使接收信号中仅包含相干信号信息。将矩阵重构与PM相结合来解相干并估计相干信号的仰角与方位角。可以实现高斯色噪声背景下混合信号的2D-DOA估计,且估计信号的方位角和仰角能够实现自动配对,仿真实验证明了算法的有效性。     

LFM信号基于自适应预白化处理的GLRT检测器

针对有色混响噪声背景下线性调频(LFM)信号的检测,提出了基于自适应预白化处理的广义似然比检测GLRT(generalized likelihood ratio test)改进算法。改进算法根据前一段的混响噪声数据估计AR模型参数,利用估计参数构成的白化器对当前段混响噪声数据进行滤波,并对滤波后数据进行单变量的GLRT检测。与双变量的GLRT算法相比,改进算法有效降低了运算量。最后通过蒙特卡罗仿真给出了改进算法的检测性能分析。     

基于自适应预白化的水下动目标LFM回波联合检测

有色混响噪声背景以及水下动目标径向速度造成的回波和样本失配导致匹配滤波器对于线性调频LFM(linear frequency modulation)回波检测性能下降。基于自适应预白化处理的广义似然比GLRT(generalized likelihood ratio test)方法利用混响噪声背景的自回归AR(autoregressive)模型构建白化滤波器来抑制混响噪声,但回波和混响噪声的混叠会造成AR模型偏差。结合匹配滤波的回波定位特性和基于自适应预白化处理GLRT方法的混响噪声背景抑制特性,提出结合这两种方法的联合检测算法。仿真和实验数据测试表明联合检测算法对于水下动目标LFM回波检测性能优于单纯的零速样本匹配滤波和GLRT方法。     

基于协方差矩阵对角加载的信源数估计方法

针对基于信息论准则的信源数估计方法在白噪声背景下具有良好的估计性能,但在色噪声背景下,利用信息论准则进行信源数估计时,会得到真实信源数目过估计的问题。为了将信息论准则推广应用到色噪声背景下,提出了一种改善色噪声背景下噪声特征值发散的特征值校正算法,首先采用对角加载技术平滑色噪声背景下的噪声特征值,然后对平滑后的特征值利用信息论准则估计信源数。仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于去特征处理的信源数估计算法

在实际测向系统中,由于阵列中各阵元的相互干扰,阵列接收的噪声为空域相关色噪声,由于系统热噪声和散弹噪声的存在,导致阵列接收的噪声同时包含空域相关色噪声与白噪声。传统针对空域相关色噪声的信源数估计算法在白噪声背景下的估计性能往往下降。针对这一问题,提出了一种基于去特征处理的信源数估计方法。该方法对数据协方差矩阵进行去特征处理,得到一组与特征值相对应的新数据协方差矩阵,利用新数据协方差矩阵在信号和噪声子空间上的投影矩阵构造判决函数,进而实现信源数估计。仿真实验及对比数据表明该方法在包含有白噪声成分的色噪声背景下能够有效进行信源数估计,其突出优势表现在小快拍数、低信噪比条件下仍能准确估计信源数,而没有明显增加算法的运算量。     

色噪声背景下基于特征空间的信源估计新方法

准确估计信源数目是很多高分辨算法得以实现的前提条件。传统的信源估计方法大多是在白噪声背景下,以数据协方差矩阵的特征值序列作为研究对象,按照某种标准设定门限来进行判决估计信源数目。而在实际情况中白噪声很难满足,从降一维特征空间的投影矩阵角度出发,获得数据协方差矩阵的局部数据的投影差值序列,从而有效避开了噪声主要能量的影响,对空间色噪声也有一定的抑制效果。仿真结果表明在色噪声背景下,利用该方法可以在多信源情况下准确估计信源数目。     

基于广义尤拉-沃克方程的白化滤波器

α-稳定分布可以更好地描述实际应用中所遇到的具有显著脉冲特性的随机信号和噪声,α稳定分布没有统一闭式的概率密度函数,其二阶及二阶以上统计量均不存在。描述了稳定分布的谱表示,提出了一种不同于二阶过程功率谱的共变谱密度概念,得到一种基于共变谱的稳定分布白噪声的概念及其判断标准,对传统意义上的白噪声进行了广义化,提出了一种新的预测反卷积广义尤拉-沃克方程及白化滤波器模型。计算机模拟表明,这种算法是一种具有良好韧性的白化滤波方法,是对传统的二阶统计量基础上的白化滤波方法的改造与推广。     

基于噪声圆形特性的宽带相干信号DOA估计方法

针对色噪声下基于差分去噪的宽带相干信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法对相干信源数有限制的问题，提出一种基于噪声圆形特性去噪和Toeplitz矩阵重构的估计算法。首先，对接收到的信号求取协方差矩阵，利用噪声的圆形特性消除噪声。为达到对协方差矩阵进行Toeplitz矩阵重构的要求，通过协方差矩阵相乘来构造新的数据协方差矩阵。然后，通过Toeplitz矩阵重构来解相干。最后，利用旋转子空间算法准则构造聚焦矩阵，使用传播算子算法实现DOA估计。理论分析及仿真实验验证了该算法的有效性，该算法对相干信源数的奇偶没有限制，同时该算法也适用于高斯白噪声下宽带相干信号DOA估计的场景。     

基于同质性分割的图像滤波方法研究

针对图像中存在的噪声,在同质性分割基础上提出了一种新的图像滤波方法.该方法首先利用形态学算子描述图像的不连续性,重新定义同质性,提高了图像的抗噪性.然后利用统计得到的同质直方图,并通过峰值寻找算法得到波峰、波谷,进而对图像进行分割.最后计算不同子区域的灰度均值,对满足条件的子区域进行合并得到滤波图像.实验结果表明,与其它滤波方法相比,该方法在滤除噪声的同时更好地保留了图像的细节和边缘信息,而且对含有不同噪声密度的图像均能得到较好的滤波效果.     

传递对准滤波中机翼变形噪声的在线补偿算法

针对机翼变形噪声对传递对准滤波的显著影响,通过特性分析将其处理为时变多阶有色观测噪声,提出了一种在线补偿算法。该算法以标准卡尔曼滤波方程为基础,推导了不扩维情况下补偿多阶有色观测噪声的滤波方程。算法依据滤波过程的序列量测数据,结合模型估计残差的F检验法,在线递推估计机翼变形噪声的自回归阶数、系数及白噪声,构建补偿方程的量测量、量测矩阵和量测噪声进行补偿滤波。通过将该算法应用于速度+姿态对准匹配方案,并与将机翼变形噪声等效为注入量测白噪声和扩充为系统状态的方法比较。仿真结果表明,该算法对时变机翼变形噪声影响下的新息适应性强,收敛稳定,估计精度高,适用于复杂空中环境下机载导弹快速精确传递对准。     

Filtering of long-term dependent fractal noise in fiber optic gyroscope

Stochastic noises of fiber optic gyroscope (FOG) mainly contain white noise and fractal noise whose long-term dependent component causes FOG a rather slow drift. In order to eliminate this component, a two-step filtering methodology is proposed.Firstly, fractional differencing (FD) method is introduced to transform fractal noise into fractional white noise based on the estimation of Hurst exponent for long-term dependent fractal process, which together with the existing white noise make up of a generalized white noise. Further, an improved denoising algorithm of wavelet maxima is developed to suppress the generalized white noise. Experimental results show that the basic noise terms of FOG greatly decrease, and especially the slow drift is restrained effectively. The proposed methodology provides a promising approach for filtering long-term dependent fractal noise.     

瑞利噪声环境中水下目标辐射信号增强算法

提出了基于高阶累积量广义函数迭代的自适应滤波算法，证明了该算法的收敛性，给出了广义函数的几种具体表示式。用该算法对瑞利噪声环境中水下目标辐射信号谱增强进行了仿真研究。结果表明：该算法具有很强的抑制瑞利(白或色)噪声的能力。因此，该算法在提高水下探测系统对水下目标的检测能力方面有重要的应用价值。     

基于距离-多普勒域的电离层杂波极化抑制方法

斜投影极化滤波是高频地波雷达(high frequency surface wave radar, HFSWR)抑制干扰的有效方法。分析了干扰估计误差对斜投影极化滤波器性能的影响,指出多普勒处理后的电离层杂波较处理之前具有更高的干噪比,在距离 多普勒域处理可获得更佳的估计精度和干扰抑制效果。提出一种基于距离 多普勒域的电离层杂波极化抑制方法,并使用实测数据对其处理效果进行验证。对某HFSWR实验系统实际录取的数据处理结果表明,电离层杂波干扰得到有效抑制,信干比改善可达15 dB以上。     

二阶自适应IIR陷波器复数算法的收敛性分析

针对背景噪声中复正弦信号的检测和估计问题,分析了自适应格型IIR陷波器的两种复数算法即梯度算法和简化的梯度算法的收敛性能,证明了输入白噪声方差的大小不影响收敛速度。并分析了由一阶自回归模型产生的有色噪声对算法的收敛性能的影响,为有色噪声中复正弦信号检测的自适应过程的参数的选取提供了理论依据。     

色噪声环境下基于约束Kalman波束形成算法

针对色噪声环境和低快拍数下波束形成器波形畸变的问题,提出了一种色噪声环境下基于约束Kalman的波束形成算法。该算法首先利用波束形成器的代价函数来构建状态和量测方程,其次对量测有色噪声进行一阶马尔可夫建模并对量测扩充得到新的量测方程,最后利用Kalman滤波方程来求解阵列权值矢量。所提算法是通过对色噪声白化来消除其对波束形成算法性能的影响。仿真结果显示,在色噪声环境和低快拍数下本算法具有更快的收敛速度和更高的输出信干噪比,并且波束图的旁瓣水平明显降低。     

结合运动补偿的球体双边滤波视频降噪算法

提出一种结合了运动补偿的球体双边滤波（motion compensated sphere bilateral filtering, MCSBF）视频图像降噪算法。在受噪视频图像中,首先利用视频序列中的当前帧和前后多帧图像,通过运动补偿得到当前帧的参考帧。在当前帧和参考帧构成的三维空间中,构建滤波窗为球体的双边滤波器,对当前帧像素进行三维双边滤波、实现降噪。算法能够充分利用视频图像中的空时相关性,在保持视频图像细节的同时、有效地去除噪声。实验结果表明,在提升受噪视频图像主观视觉质量和峰值信噪比（peak signal noise ratio, PSNR）等方面,算法优于空时联合滤波（spatial temporal joint filtering scheme, JNT）、空时转换滤波（spatial temporal varying filter, STVF）、多假设运动补偿滤波（multi-hypothesis motion compensated filter, MHMCF）等经典视频图像降噪算法。     

基于CS-Jounce模型的船摇滤波与预报方法

根据航天测量船船摇数据特性,提出了基于“当前”统计Jounce模型(“current” statistical Jounce model, CS Jounce)和最大相关熵卡尔曼滤波器的滤波及预报方法。在分析船摇数据周期特性的基础上,使用频域滤波方法分析了船摇数据噪声,得出其非高斯白噪声,指出去船摇数据四阶差分量周期性显著减弱。为克服船摇动力学建模复杂的问题,引入机动目标跟踪理论,针对目前模型阶数不够高的问题,结合“当前”统计的思想,推导了CS-Jounce模型。针对船摇数据噪声非高斯白噪声的问题,引入了最大相关熵卡尔曼滤波器。实测数据验证表明,该方法能很好地跟踪船摇数据,滤波精度较高,三步预报均方根误差小于5″。同时,该方法能较好地估计和预报船摇角度及角加速度数据。