航空发动机混叠振动信号的欠定盲源分离方法

针对传统欠定盲源分离方法难以有效处理具有时间延迟效应的发动机混叠振动信号分离问题,采用稀疏分量分析法研究了一种时间延迟混合信号的欠定盲源分离方法。该方法通过对混合信号的频域模值的线性聚类分析实现源数目及衰减矩阵的估计,并通过恢复混合信号的频域实部在混合空间的聚类性推断出时间延迟矩阵。实验结果表明,该方法在欠定条件下(传感器个数小于振动源个数)能够有效地将发动机混叠振动信号按照不同的激振源进行分离。     

基于复摆模型的多脉冲冲量耦合系数测量方法

在单脉冲冲量测量方法的基础上,增加激光脉冲提取和摆杆控制单元,提出了一种基于复摆模型的多脉冲冲量耦合系数测量方法。分析了多脉冲的两种测量模式及实现流程,解决了数据处理面临的新问题,并对该方法进行了检验,结果表明:所设计的激光脉冲提取和摆杆控制单元满足25Hz频率要求,可实现在40ms内提取多脉冲序列的任意一个脉冲;模拟多脉冲序列下测得两种模式15°锥形喷管的冲量耦合系数为371.0～375.3N/MW,具有很好的一致性。该方法可用于吸气式激光推进的多脉冲性能研究,并作为其他多脉冲研究方法的有效补充。     

火箭发动机装药包覆层厚度信号处理技术研究

用超声测量火箭发动机装药包覆层厚度时,当包覆层较薄时检测回波信号会出现时域混叠。基于时域混叠信号的特点,提出了一种时间延迟估计的新方法。该方法用维纳解卷积消除了检测始波对时间延迟估计的影响，并对剩余信号进行了三次能量倒谱分析，准确直观地估计出了信号延迟时间。该方法已在开发的超声探伤系统中得到了验证。实验结果表明，该方法能准确估计出时域混叠信号的延迟时间，提高了火箭发动机装药包覆层厚度的测量精度。     

X射线脉冲星导航的最优观测周期确定

最优观测周期的确定对脉冲星导航计算具有重要意义。首先推导了航天器处观测脉冲相位估计方差的理论下界，然后给出了观测脉冲相位估计误差与脉冲星观测周期之间的关系式，并以观测脉冲相位估计的均方误差最小为准则，给出了最优观测周期的近似计算公式，最后利用脉冲星PSR B0531+21的实测数据验证了该关系式的正确性。仿真结果表明所给最优观测周期计算公式对脉冲星PSR B0531+21的预测误差为44 s，证明了所给公式的正确性，为导航中脉冲星观测周期的确定提供了理论基础。     

基于张量正则分解的时频混叠信号欠定盲分离方法

针对时频同时混叠条件下的欠定盲源分离(UBSS)问题,提出了一种基于四阶累积量(FO)与张量正则分解相结合的算法。首先构建观测到的混合信号的四阶累积量,并利用高阶累积量的"半不变性"将其表示成四阶张量的形式,然后采用线性搜索迭代最小二乘算法对张量进行分解并获得混合矩阵的估计,最后根据估计出的混合矩阵,采用最小均方误差波束形成器算法,完成源信号的恢复。仿真结果表明该方法的有效性,与已有算法相比提高了信号盲分离的性能。     

基于稀疏表示的图像混合噪声抑制算法

中值滤波能有效地抑制脉冲椒盐噪声,但它对于图像中的高斯噪声的去除效果不佳;而简单地使用针对高斯噪声的方法,对混合噪声也不能起到较好的抑制效果。稀疏是图像的重要特性,是进行图像处理的重要先验。本文提出了基于稀疏表示的混合噪声抑制算法。实验表明,本文算法可以有效地滤除混合噪声,且较好地保护了图像细节特征。     

太阳信息辅助的脉冲相位估计方法及导航应用

X射线脉冲星导航是一种新兴的航天器自主导航方法，脉冲相位是其基本测量量。然而，现有的在轨航天器脉冲相位估计方法计算量大，阻碍了X射线脉冲星导航的工程应用。为了减少脉冲相位估计的计算量，提出了一种基于太阳信息辅助的深空探测器脉冲相位估计方法。通过太阳信息粗略地消除航天器轨道运动的影响，并推导了对应的脉冲星相位计算公式。在此基础上，提出了一种X射线脉冲星/太阳信息深组合导航方法，并通过仿真验证了太阳信息辅助脉冲相位估计方法和组合导航方法的性能。仿真结果表明，所提出的脉冲相位估计方法在保证精度的前提下具有更小的计算量。此外，对于深空探测器，所提出的组合导航方法的位置误差相比于仅使用太阳信息导航的方法降低了70.1%。     

基于微波调控的离子推力器数字反馈控制研究

空间引力波探测卫星平台对微推力器提出了“快响应、低噪声、高稳定性”等多重性能指标,针对传统开环运行的推进系统难以满足高精度性能的问题,以推力估计准确度高、可控性强等主要特性的微型微波离子推力器为研究对象,采取微波调控策略,并通过模拟电路、数字控制技术相结合的精密反馈控制方法,实现了15ms快响应、10^-3～1Hz频段噪声小于0.1μN/Hz^1/2的推力输出指标。研究表明：与开环调节相比,反馈控制能有效抑制器件温漂及推力器复杂耦合等工作特性带来的各种噪声及扰动,且本文所采用的抗混叠滤波器方案能有效抑制数控过程中高频数据在低中频段的折叠,从而提升推力噪声指标。     

基于稀疏表示和近似l_0范数约束的宽带信号DOA估计

针对宽带信号的波达方向(DOA)估计问题,在稀疏框架下提出一种近似l_0范数约束的宽带信号DOA估计新算法。首先对宽带信号进行预处理,得到同一参考频率点下的接收数据,然后对其协方差矩阵元素进行加和平均运算,得到一个低维的观测向量,并在稀疏框架下进行稀疏表示,最后利用截断l_1函数设定权值,构造逼近l_0范数约束的稀疏重构方法,进而重构信号,获得宽带信号的DOA估计。仿真结果表明,相比于传统的宽带信号DOA估计算法,所提算法具有更高的分辨率和估计精度。     

基于盲源分离的Multi-Rate DS/CDMA信号 扩频序列盲估计

通过分析Multi-Rate DS/CDMA信号特性,建立的Multi-Rate DS/CDMA系统模型与线性混合的盲源分离模型一致,针对异、同步信号的不同特性,提出不同循环分段降维方法:对异步系统而言,采用2倍扩频周期为间隔对接收信号进行分割,利用Fast-ICA算法盲估计同一扩频周期用户的扩频序列,基于矢量2范数基础上估计各用户失步时间,并依此截取得到各用户的实际扩频序列,然后,循环至次大扩频周期进行盲估计,同时根据估计波形相似度归一化衡量函数消除最大周期分段序列,求解次大周期用户扩频序列,直至循环结束。对同步系统则以单倍最大扩频周期为间隔对接收信号进行分割,然后进行盲估计及降维处理。理论分析和仿真结果验证了本文方法的有效性。     

Doppler aliasing reduction in SAR imagery using stepped-frequency waveforms

A new technique for eliminating Doppler aliasing artifacts in synthetic aperture radar (SAR) imagery is presented. The technique uses continuous transmission of stepped-frequency (SF) waveforms to generate a simple, but effective, approximation of a two-dimensional |sinc|² ambiguity function. This approach ensures aliasing artifacts are placed at nulls in a Doppler filter, effectively removing them from the imagery. Various methods of generating SF waveforms are introduced and their performance is quantified. Finally, simulated SAR imagery shows elimination of more than 99% of the aliased energy     

无监督深度学习单目视觉里程计研究

针对传统单目视觉里程计存在的尺度漂移和尺度不一致问题，提出了一种基于无监督深度学习的单目视觉里程计。首先，联合使用空间几何约束和图像相似性约束，得到长序列尺度一致的深度估计网络和鲁棒的光流估计网络；然后，对密集光流进行采样，得到精确的稀疏对应关系，减少尺度漂移；最后，根据改进的ORB-SLAM初始化方法，选择最优跟踪方式，结合深度信息进行尺度对齐，从而得到全局尺度一致的视觉里程计。在KITTI数据集上进行大量实验，结果表明，相较于ORB-SLAM2和基于深度学习的端到端的视觉里程计系统，该算法在通用评估指标方面性能有明显提升，验证了该算法的有效性。     

基于BDS-2/BDS-3联合处理的北斗超快速钟差预报优化策略

针对北斗卫星导航系统(BDS)钟差预报产品无法满足高精度快速服务需求的现状，提出了一种基于BDS-2/BDS-3联合估计的超快速卫星钟差预报优化策略。区别于传统两步法预报模型，利用稀疏建模方法一步求解所有模型项，并通过BDS-2/BDS-3星间相关性实现了模型系数解的增强；为进一步降低模型残差的影响，基于残差序列时空相关性，利用半变异函数重构了模型估计的权阵。为验证提出的钟差预报模型，设计了12套对比方案，实验结果表明：基于稀疏建模的钟差模型参数一步估计可略微提高钟差预报精度；通过引入星间相关性对随机模型进行精化，钟差序列一步建模可分别将BDS-2与BDS-3卫星钟差18h预报精度提升28.6%与27.2%；基于半变异函数建模的模型残差相关性提取，可实现BDS-2与BDS-3预报钟差精度8.0%与11.1%的提升。因此，提出的优化策略对当前北斗超快速卫星钟差预报产品精化具有重要意义。     

横向脉冲喷流超声速燃烧流场数值模拟与分析

为了研究横向脉冲喷流对燃烧室流场结构及燃烧特性的影响,对带后台阶的超燃冲压发动机燃烧室横向氢气喷流超声速燃烧流场进行了数值模拟。采用有限体积法求解多组元Navier-Stokes (NS)方程,分别对定常喷流与两种脉冲喷流超声速燃烧流场进行了数值计算,对比分析了三种氢气喷注方案下的流场结构、氢气掺混燃烧特性及燃烧室总压恢复特性。研究表明:脉冲干扰仅对燃烧室内局部流场产生周期性影响,且有利于氢气的横向扩散;采用与定常喷注喷流参数相同的脉冲喷注方案时,可在脉冲干扰区内保持氢气掺混量与定常喷注基本相同,氢气燃烧量与总压恢复系数整体上与定常喷注基本一致;采用特征时间内喷出氢气质量流量与定常喷注相同的脉冲喷注方案时,在燃烧室出口处氢气掺混量和燃烧量较定常喷注分别提高了21.94%和32.24%,总压恢复系数仅减小4.17%。采用脉冲喷注方案增加了燃料与空气接触面面积,对燃料掺混及燃烧起促进作用。     

基于稀疏表示和近似(e)0范数约束的宽带信号DOA估计

针对宽带信号的波达方向(DOA)估计问题,在稀疏框架下提出一种近似(e)0范数约束的宽带信号DOA估计新算法.首先对宽带信号进行预处理,得到同一参考频率点下的接收数据,然后对其协方差矩阵元素进行加和平均运算,得到一个低维的观测向量,并在稀疏框架下进行稀疏表示,最后利用截断(e)1函数设定权值,构造逼近(e)0范数约束的稀疏重构方法,进而重构信号,获得宽带信号的DOA估计.仿真结果表明,相比于传统的宽带信号DOA估计算法,所提算法具有更高的分辨率和估计精度.     

A Quantitative Study of Pitfalls in the FFT

The effects of aliasing (including pseudoaliasing), picket-fence effect, and leakage in the fast Fourier transform (FFT) are presented. A computer program was written to perform the FFT analysis of known inputs. The program has the capability of detecting aliasing by calculating an "aliasing coefficient" (Q), and will increase the sampling frequency and the number of points in the input sequence if aliasing occurs. The term "pseudoaliasing" is a phenomenon which is similar to aliasing (or fold-over) but related to the effects of picket fence and leakage. The "leakage coefficient" (ri) is a quantitative measure of the deviation from the fundamental frequency component with respect to the sampling frequency, when the input sequence has only one frequency component.     

基于稀疏贝叶斯学习的字典失配杂波空时谱估计方法

杂波谱稀疏恢复空时自适应处理（STAP）是一种有效减少杂波样本数需求的机载雷达杂波抑制方法。然而,空时平面被离散地划分为若干个网格点来构建空时导向矢量字典,当字典在失配时,杂波脊不能准确落在预先离散化的网格点上,稀疏恢复STAP性能严重下降。提出了一种基于稀疏贝叶斯学习的字典失配杂波空时谱估计方法,首先利用二维泰勒级数建立空时动态字典模型,然后将字典失配误差作为待估超参数构建贝叶斯稀疏恢复模型,并利用失配误差估计值对空时导向矢量字典进行修正,最后利用修正后的空时导向矢量字典重构杂波协方差矩阵,进而计算杂波空时谱。实验证明,该方法能够有效提高字典失配情况下的杂波谱稀疏恢复精度,杂波抑制性能优于已有字典预先离散化的稀疏贝叶斯学习STAP方法。     

Trajectory Estimation with Multi-range-rate System Based on Sparse Representation and Spline Model Optimization

The classic state methods for trajectory estimation in boost phase with multi-range-rate system include method of point-by-point manner and that of spline-model-based manner. Both are deficient in terms of model-approximation accuracy and systematic error determination thus resulting in the estimation errors well beyond the requirements, especially, concerning the maneuvering trajectory. This article proposes a new high-precision estimation approach based on the residual error analysis. The residual error comprises three components, i. e. systematic error, model truncation error and random error. The approach realizes self-adaptive estimation of systematic errors in measurements following the theory of sparse representation of signals to minimize the low-frequency components of residual errors. By taking median- and high-frequency components as indexes, the spline model-approximation is improved by optimizing node sequence of the spline function and the weight selection for data fusion through iteration. Simulation has validated the performances of the proposed method.     

An anti-image interference quadrature IF architecture for satellite receivers

Since Global Navigation Satellite System（GNSS） signals span a wide range of frequency, wireless signals coming from other communication systems may be aliased and appear as image interference. In quadrature intermediate frequency（IF） receivers, image aliasing due to in-phase and quadrature（I/Q） channel mismatches is always a big problem. I/Q mismatches occur because of gain and phase imbalances between quadrature mixers and capacitor mismatches in analog-to-digital converters（ADC）. As a result, the dynamic range and performance of a receiver are severely degraded. In this paper, several popular receiver architectures are summarized and the image aliasing problem is investigated in detail. Based on this analysis, a low-IF architecture is proposed for a single-chip solution and a novel and feasible anti-image algorithm is investigated. With this anti-image digital processing, the image reject ratio（IRR） can reach approximately above50 dB, which relaxes image rejection specific in front-end circuit designs and allows cheap and highly flexible analog front-end solutions. Simulation and experimental data show that the antiimage algorithm can work effectively, robustly, and steadily.     

Feasibility,and Contribution to Ocean Circulation Studies,of Ocean Bottom Pressure Determination

An assessment is presented of the probable magnitude of ocean signals causing aliasing in ocean bottom pressure measurements from the GRACE satellite mission. Even after modelling as much of the high frequency signal as possible, variability between 1 mbar (in quiet ocean regions) and 10 mbar (on some shelves) is likely to remain. Interpretation of the resulting retrievals will therefore rely on the facts that the satellite sampling will average the aliasing signal to some extent, and that the spatial patterns of aliased signal and true signal will be different. To this end, a theoretical argument is given, and supported by model diagnostics, suggesting that observable bottom pressure signals will be strongly constrained by the shape of the ocean floor. The modelled magnitudes offer the prospect of significant detectable signals and, while the model accuracy can be called into question, there are hints from Earth rotation and satellite orbit measurements that significant mass redistributions occur in the ocean. It seems certain that we will learn something new about the oceans from GRACE. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.