Tide variation monitoring based improved GNSS-MR by empirical mode decomposition

Global Navigation Satellite System multipath reflectometry (GNSS-MR) technology has great potential for monitoring tide level changes. GNSS-MR techniques usually extract signal-to-noise ratio (SNR) residual sequences using quadratic polynomials; however, such algorithms are affected considerably by satellite elevation angles. To improve the stability and accuracy of an SNR residual sequence, this study proposed an SNR signal decomposition method based on empirical mode decomposition (EMD). First, the SNR signal is decomposed by EMD, following which the SNR residual sequence is obtained by combining the corresponding intrinsic mode function with the frequency range of the coherent signal. Second, the Lomb–Scargle spectrum is analyzed to obtain the frequency of the SNR residual sequence. Finally, the SNR frequency is converted into the tide height. To verify the validity of the SNR residual sequence obtained by EMD, the algorithm performance was assessed using multigroup satellite elevation angle intervals with measured data from two station, SC02 in the United States and RSBY in Australia. Experimental results demonstrated that the accuracy of the improved algorithm was improved in the low-elevation range. The improved algorithm demonstrated high monitoring accuracy, and the effective number was not less than 80% of the total in SC02, which means it could effectively describe the trend of the tide with accuracy of approximately 10 cm, meanwhile, the RMS error of RSBY could be reduced by 30 cm, to the maximum extent. The EMD method effectively expands the range of available GNSS-MR elevations, avoids the loss of effective information, enhances considerably the utilization rate of GNSS data, and improves the accuracy of GNSS-MR tide level monitoring.     

直升机声疲劳源的诊断技术研究

首次开展直升机声疲劳源的诊断工作,基于小波变换原理,建立了直升机声疲劳源的诊断方法与技术,它包含小波分解与重构阶数的确定、噪声信号分解、分解信号重构以及分离信号的1/3倍频程计算等方面内容.该方法具有低频信号分辨率高和易于重构等特征,特别适合直升机的主、尾桨噪声信号进行分离.通过对模拟的主、尾桨信号进行分离,并将分离后的信号与原始信号相比,发现误差不超过2.3%,因此,验证了该法的有效性.另外,应用该法还对小松鼠直升机所记录的噪声信号进行主、尾桨噪声分离,所得结果表明:建立的直升机声疲劳源的诊断技术,能够处理直升机非平稳噪声信号,可以完成直升机主、尾桨噪声的分离.     

基于小波包和Elman神经网络的液压泵故障诊断

针对液压泵出口故障检测信号信噪比低、难以进行故障特征提取的特点,及 传统的BP网络进行故障诊断时网络学习具有收敛速度慢和学习、记忆不稳定的缺陷,提出了 一种将小波包变换和改进Elman神经网络相结合,进行液压泵故障诊断的新方法.利用具有 紧支结构的小波函数对信号进行分解,削减小波系数以滤除信号中的噪声;单支重构以有效 提取各频带的故障特征,并以频带能量作为识别故障的特征向量;应用改进的Elman神经网 络建立从特征向量到故障模式之间的映射,实现液压泵故障分类.试验结果表明,采用小波 包和改进Elman神经网络相结合的方法可有效的实现液压泵故障的诊断.      

小波变换与相位建模在瞬时频率估计中的应用

分析了利用小波变换测量窄带信号瞬时频率的原理,介绍了一种在小波变换的基础上,采用相位建模以提高精度的瞬时频率的估计方法。     

多径信道下图像的信源信道联合编码调制传输

针对多径衰落信道提出了一种基于小波变换并结合OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)自适应调制的图像传输方法和信源信道联合带宽功率优化分配算法.给出了编码传输方法结构,对有噪信道下基于小波变换的图像编码传输实现和失真估计问题及多误码率OFDM自适应调制比特功率优化分配问题进行了建模和分析,使得信源量化编码与OFDM调制能够方便地结合起来,并进一步得到了相应的信源信道联合优化带宽功率分配方法.仿真和分析表明,该方法实现了多径信道下图像的信源信道联合编码调制传输,编解码复杂度和延迟小,且信源信道联合优化的带宽功率分配可有效提高信道资源利用效率.     

卷积线性混合模型下的复非高斯信号盲源提取

雷达信号的多径效应导致基于瞬时线性混合模型的盲源分离算法不再适用。为此，提出了一种基于FastICA的复非高斯信号盲源提取方法。该方法将混合系统建模为卷积线性混合模型，使得信号模型中不需要将每个多径信号都看作一个独立的源信号，既节约了接收通道数量，又降低了盲源分离过程的复杂度，利用待提取信号的非高斯性实现高斯背景下复非高斯信源的提取。实验结果表明：在信干比为-30 dB时，所提方法能够快速、有效地处理卷积线性混合模型下复非高斯信源的提取问题，为该场景下的微弱信号提取提供了一种新的方法。     

基于地面基站的定位系统构建和方案

针对大型、复杂、多功能建筑,其内部信号环境恶劣,卫星导航的信号衰减较大,较难稳定捕获跟踪,建筑内多径效应严重,短多径对定位精度的影响较大,直接使用卫星导航信号进行定位难度大的问题,提出了一种基于地面基站的大区域（建筑群）室内定位方案。根据频率与信号穿透性能和空间衰减之间的关系,选择甚高频频段作为信号载波,采用码伪距和载波伪距联合定位的方式,可同时兼顾覆盖性和定位性能。利用所提出的新型定位方式,搭建了一个基本测试系统,通过信号的产生、发射、无线传播,进行了信号的捕获、跟踪和伪距求差解算,初步验证了本文方法的可行性及覆盖能力。      

磁轴承PWM开关功放电流实时降噪

针对传统低通滤波器在脉冲宽度调制(PWM, Pulse Width Modulation)开关功放电流降噪过程中存在去噪效果与系统带宽难以兼顾的问题,提出了一种基于提升小波变换的功放电流实时降噪法.首先基于dB4提升小波算法,采用滑动数据窗、对称边界拓展和阈值法强制降噪等相结合的方案实现对功放电流的实时降噪.然后根据不同小波分解层数对系统截止频率的影响,确定合适的小波分解层数.实验证明,提升小波实时降噪算法既可以有效地滤除功放电流噪声,又对系统带宽和相角滞后影响较小,非常适用于对实时性和信噪比都有较高要求的磁悬浮高速转子系统.      

基于小波变换和神经网络的脑电信号分类方法

结合小波变换和神经网络对酒精中毒者和正常清醒者的脑电信号进行分类.通过分析脑电数据找出分类特征;采用一维离散小波变换提取含有分类特征的脑电信号频段,并以小波变换分解系数作为信号特征,实现数据序列长度压缩;对应3种刺激方式建立3个相同结构的学习向量量化(LVQ)神经网络,用于对脑电信号的预分类;根据判决规则得到最终分类结果.对真实脑电数据的分类正确率达到89%.     

Walsh变换对冲击信号序列特征提取的研究

提出使用Walsh变换和小波包相结合的方法,对滚动轴承故障产生的冲击信号序列提取故障特征, 并给出了计算的有效算法. 对滚动轴承故障特征分析和计算表明,用改进小波包分解、重构公式能有效地剔除冲击信号序列中高频共振信号和噪声, 使用快速Walsh变换(FWT)求取其功率谱,优于Fourier变换,可很好地提取故障特征,仿真和实际数据计算的结果,证实了上述方法的有效性.      

宽带LFM信号的线性度测量

介绍了一种采用微波延迟线鉴相的方法对宽带LFM信号的线性度进行测量的装置。在该装置中,使用光纤、电缆实现微波延时,在小波变换的基础上采用相位建模以提高瞬时频率的测频准确度,根据线性调频信号的调频形式建立数学模型,得出了线性度的数学表达式。     

极化通道扩展和盲源分离联合抗移频干扰技术

多次移频干扰是一种有效的对抗线性调频(LFM)脉冲压缩雷达的相干干扰样式,应用于自卫式干扰时,能够形成多个超前和滞后分布的假目标。提出利用盲源分离(BSS)的方法来分离回波和干扰信号,并通过频率补偿实现对干扰的抑制。首先分析了利用正交极化辅助天线扩展接收通道的可行性,其次建立了通道扩展后的雷达接收信号模型,讨论了回波与干扰信号的可分离性,最后研究了基于最大信噪比盲源分离和频率补偿的干扰抑制方法,并讨论了干扰机附加噪声对抗干扰效果的影响。仿真结果表明本文提出的方法在干信比为20 d B时,仍可以有效地从回波和干扰混叠信号中提取出目标回波信号,从而实现对主瓣移频干扰的对抗。     

Exploiting the Sentinel-3 tandem phase dataset and azimuth oversampling to better characterize the sensitivity of SAR altimeter sea surface height to long ocean waves

Being the very first SAR mode altimeter tandem phase, the Sentinel-3 A/B tandem phase has provided an unprecedented opportunity to better characterize the sensitivity of SAR altimetry retrievals to high-frequency processes, such as long ocean waves. In this paper, we show that for some sea-state conditions, that are still to be precisely characterized, long ocean waves are responsible for high-frequency (spatial and temporal) coherent Sea Level Anomaly (SLA) signals. It is found that the peak wavelength corresponds to the dominant swell wavelength. Furthermore, the short time lag between S3-A and S3-B acquisitions allows performing cross-spectral analyses that reveal phase shifts consistent with waves travelling according to the wave dispersion relation. It is also demonstrated that the classical 20 Hz sampling frequency is insufficient to properly sample most swell-induced SLA signals and that aliasing can generate errors over the entire frequency spectrum, including at long wavelengths. These results advocate for the use of azimuth oversampling (40 Hz or 80 Hz). Low-pass filtering should be applied prior to any down-sampling to 20 Hz, in order to prevent long-wavelength errors induced by spectral leakage.     

TDI-CCD遥感图像条带噪声的消除

针对TDI-CCD遥感图像固有条带噪声的灰度值在原始信息中变化比较缓慢的特 点及小波变换对奇异点检测的优越性, 提出了一种快速傅里叶变换和小波变换 相结合的方法来确定条带噪声频率点所在的位置, 采用改进的陷波滤波器对条 带噪声的频率成分进行消除. 另外, 提出一种基于提升小波变换的改进阈值 函数法, 用以消除图像的条带噪声. 实验结果表明, 在消除条带噪声方面, 改 进的陷波法优于改进的阈值函数法, 而改进的阈值函数法优于硬阈值函数和软 阈值函数法. 利用改进的陷波法消除条带噪声后, 图像的质量得到提高, 其PSNR达到46.4181dB, NMSE减小到0.00007, 相对基于提升小波变换的 几种阈值函数法, PSNR提高了3～4dB, 而NMSE则减小了 0.00007～0.00011. 本文提出的方法能较好地消除遥感图像的条带噪声, 同时能够较好地保持原图像的特征, 具有可行性.      

回转误差测试中系统噪声分离技术

高精度主轴的回转误差和测试系统的噪声常处于同一水平，这极大地影响了用频域三点法测量主轴回转误差的准确性。针对同步误差（SEM），提出了对含噪声信号进行等角度采样重构、集合平均和小波滤波的组合降噪处理方法，提出了根据传感器和被测主轴直径定量确定小波分解层数的方法，经仿真实验证明其具有良好的去噪效果。针对异步误差（ASEM），提出了消除测试系统噪声的方法，研究了圈数对异步误差测试结果的影响规律。此外，搭建了测试系统，验证了所提方法的有效性。      

基于双耦合Duffing振子的气液两相流动特性分析

提出了双耦合Duffing振子仿真系统检测小通道气液两相流型信号的方法。搭建了双耦合Duffing振子仿真系统,针对流型信号的特征确定了3个关键参数:阻尼比、耦合系数和频率,并应用典型混沌信号Lorenz和R9ssler对该仿真系统进行了性能检测。在两相流型信号检测时,提取了振子振动的瞬时速度和位移2个特征值,并基于特征值对流型动力学特性及流型辨识进行了深入研究。结果表明:通过对典型混沌系统的检测验证,发现本文检测方法具有较好的抗噪能力,能够较好地表征典型信号的混沌特性。提取的2个特征值能够揭示出小通道气液两相流型转变过程中气液两相间的作用机理。系统的振子振动瞬时速度结合位移实现了小通道气液两相流典型流型的准确识别,有助于其他不同介质的多相流动特性分析与流型辨识。     

全相参捷变雷达频率合成器

较详细地介绍了航空航天部二院二○三所研制的10cm全相参捷变雷达频率合成器的设计方案。对设计中主要考虑的降低相位噪声,提高频率捷变速度,电磁兼容等问题进行了分析讨论。介绍对频综的频率捷变速度的测量方法。     

改进PCA在热波图像处理中的应用

针对飞机结构隐藏腐蚀热波成像检测中出现的热像仪中有用数据较少、图像序列中腐蚀区域与非腐蚀区域对比不明显、信噪比较低等问题,提出了基于小波变换的改进PCA(Principal Component Analysis)算法.该算法对热图像序列中的每帧图像进行二进制离散小波变换,提取出低频部分的系数;对低频系数进行改进PCA分析,通过固定点算法并引入Gram-Schmidt正交化过程求解特征向量;令高频系数为零,抑制图像的噪声.实验结果表明:该算法充分利用了热像仪的有用数据,提高了图像的质量和信噪比,且计算时间较短.