基于衍射光栅的光纤光栅传感器解调系统研究

研究并实现了一种基于双衍射光栅的光纤布拉格光栅（FBG）传感器解调系统。该解调系统的光路由准直镜、衍射光栅、柱面反射镜和光电探测器等器件组成。通过准直镜后不同波长的平行光束经过衍射光栅后在空间展开,通过柱面反射镜聚焦在光电探测器成像面上。该光路通过采用两块衍射光栅的方法在减小解调系统尺寸的同时提高光学空间分辨力,采用线阵探测器替代扫描机构从而简化系统结构。从理论上分析了光束经过该系统后的空间光强分布,根据光强的高斯分布采用多项式拟合的方法实现了反射光谱峰值定位算法。通过与高精度光谱仪的测量结果对比表明,该解调方法具有较高的波长解调精度和稳定性。     

基于微型光谱仪的光纤压力高速解调技术

为解决高超声速飞行器中大气压力传感系统的多通道、高精度、强环境适应性等技术需求问题,具有耐高温、易组网、高灵敏度、抗电磁干扰等优点的光纤压力传感技术成为航空航天压力传感领域的重要研究方向。提出一种基于微型光谱仪的光纤压力高速解调技术,该技术采用基于体相位光栅和线阵光电探测器的微型光谱仪作为光谱探测单元、Actel公司的片上SoC电路系统作为智能信息处理单元,融合数字滤波、线性拟合、曲线寻峰、信号重构等数据处理算法,完成光纤压力传感器高速解调系统研制,并搭建压力检测实验平台。试验结果表明:系统的压力测量范围优于260kPa,测量精度接近0.1%F.S.,分辨率为10Pa,动态响应可达5kHz。     

基于光纤光栅变形光谱的疲劳裂纹扩展监测方法

为研究金属疲劳裂纹扩展的在线监测技术,基于改进传输矩阵的光谱模拟方法,建立反映光纤布拉格光栅（FBG）光谱变形机理的裂纹扩展在线监测方法。研制了疲劳裂纹扩展在线监测系统平台,提出基于平移不变量小波法的试验光谱去噪方法,解决试验光谱信号中非连续与快速变化点难以平滑的问题;提出仅与裂纹扩展状态相关的FBG光谱面积参数,克服了光谱中心波长、光谱带宽等传统特征参数仅适用于恒定外载与恒定温度或对裂纹不敏感的局限性,给出基于光谱面积曲线拐点的裂纹扩展状态判定依据。     

小标距光纤光栅监测孔边应变场技术研究

主要研究了小标距光纤布拉格光栅（FBG）在应力集中部位的应变场监测。通过对光纤光栅反射光谱的分析来获得应力集中部位的应变值,实现了对光纤光栅粘贴区域中应力集中最严重点的应变及应力集中系数的测量,试验结果与理论结果一致性较好,为应用小标距FBG监测结构应力集中部位应变场及塑性应变奠定技术基础。     

高超声速飞行器末段轨迹快速优化

利用高斯伪谱法求解具有路径约束和落角、落速等终端约束条件下的高超声速飞行器末段轨迹优化问题。分析了不同LG节点数目对该问题求解精度和计算时间的影响,以及不同LG节点的拟合多项式与实际积分结果之间的相对误差关系。根据精度需要,选择合适的LG节点进行优化,分析了状态变量与积分结果的相对误差传播情况。仿真结果表明,采用节点分析后的高斯伪谱法在求解该问题上具有较高的计算精度和计算效率。     

高超声速飞行器末段轨迹快速优化

利用高斯伪谱法求解具有路径约束和落角、落速等终端约束条件下的高超声速飞行器末段轨迹优化问题.分析了不同LG节点数目对该问题求解精度和计算时间的影响,以及不同LG节点的拟合多项式与实际积分结果之间的相对误差关系.根据精度需要,选择合适的LG节点进行优化,分析了状态变量与积分结果的相对误差传播情况.仿真结果表明,采用节点分析后的高斯伪谱法在求解该问题上具有较高的计算精度和计算效率.     

光纤布拉格光栅应变传感特性研究

利用铝合金标准梁和复合材料标准梁的纯弯实验,标定了光纤布拉格光栅（FBG）的应变灵敏度系数,与理论灵敏度系数进行了对比,检验了布拉格光栅中心波长的变化与应变的线性关系及重复性。研究结果表明：布拉格光栅监测金属和复合材料的应变具有良好的重复性和线性关系,可以用于结构关键部位的应变监测。     

光电缆的分布式温度传感网络

提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起，用于监测电缆中的实时温度。采朋有限元分析方法，建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光作为系统光源，在一条光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅，即采用全同光栅作为系统的温度传感器，当光电缆线路中温度发生异常时，反射回来的光栅中心波长发生偏移，通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同，通过检测和计算光返回的不同时间，可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明，光栅的温度敏感性可以达到11．4pm／℃，光栅的测量温度与实际温度的误差在3％范围内。     

基于CCFHTLS算法的异步电动机转子故障检测

定子电流经低通滤波器处理后产生高斯有色噪声,限制了异步电机转子故障检测算法的辨识精度。针对该问题,提出一种抑制高斯有色噪声的异步电机故障检测技术。首先对采集到的定子电流进行预处理,利用逆同步旋转变换剔除基波,避免了直接检测时基波对故障辨识精度的影响。然后利用互相关函数(CCF)处理技术对高斯有色噪声的抑制作用,提出基于CCFHTLS算法的电机转子故障诊断技术。针对异步电机转子断条和偏心故障的识别进行试验,结果表明CCFHTLS算法可以有效抑制高斯有色噪声,并保留故障有用信息,显著地提高了故障检测的分辨率。     

一种改进的星图降噪算法研究

在星敏感器的使用过程中，由于外界环境的影响及传感器自身的限制，拍摄出来的星图不可避免地存在一些噪声，因此对星图进行去噪处理是一项非常重要的工作。针对传统高斯模板滤波存在的引入邻域噪声、无法自行根据星图特性修正等造成去噪效果不好的问题，提出了一种改进的星图降噪算法。该方法在滤波前先进行坏点剔除工作，并采用高斯低通滤波与高通滤波结合的方式对图像进行处理，在抑制噪声的同时有效地保留了星点信号。通过阐述星敏感器的工作原理，分析星图的噪声特性，对星图滤波去噪算法进行研究，并进行模拟星图影像提取星点坐标实验。结果表明：使用该算法进行滤波比传统的高斯滤波算法提取的质心坐标精确度更高，较传统方法横坐标提高0.00538个像素点，纵坐标提高0.0077个像素点，证实了图像处理算法的有效性。     

基于点集合并的修正Hough变换TBD算法

在低信噪比条件下,基于Hough变换的检测前跟踪算法是进行强杂波背景下目标航迹检测的一种手段。本文针对Hough变换后一个目标产生多条可能航迹以及航迹内可能存在杂波点的问题,提出了一种基于能量最大点和点集合并的修正Hough变换检测前跟踪算法。该算法利用量测点时序、能量信息及目标速度先验信息对Hough变换后点迹进行关联和剔除,能够有效的对目标原始航迹进行回溯。针对高斯噪声背景下的飞行目标,仿真结果表明该算法能够对微弱目标进行有效检测,在目标数目、杂波密度、信噪比发生变化的条件下仍能保持较高的检测概率。     

宽带信号角跟踪和四通道单脉冲方案

分析了宽带信号角跟踪的特殊问题及其实现方案。基于互相关函数的角误差检测方法,推导出了在非相关噪声及相关噪声背景下差路信号的输出信噪比及其角度随机误差的数学表达式,进而给出了带宽增益和最佳带宽的概念,以及提高输出信噪比的方法。为了在低载噪比（C/N）时获得角捕获所需要的和路信号以及差路的归一化信号,提出了四通道单脉冲方案。最后归纳出了低C/N时宽带信号角捕获和角跟踪的几种方法并提出了建议。     

非线性非高斯模型的高斯和PHD滤波算法(英文)

A new multi-target filtering algorithm, termed as the Gaussian sum probability hypothesis density （GSPHD） filter, is proposed for nonlinear non-Gaussian tracking models. Provided that the initial prior intensity of the states is Gaussian or can be identified as a Gaussian sum, the analytical results of the algorithm show that the posterior intensity at any subsequent time step remains a Gaussian sum under the assumption that the state noise, the measurement noise, target spawn intensity, new target birth intensity, target survival probability, and detection probability are all Gaussian sums. The analysis also shows that the existing Gaussian mixture probability hypothesis density （GMPHD） filter, which is unsuitable for handling the non-Gaussian noise cases, is no more than a special case of the proposed algorithm, which fills the shortage of incapability of treating non-Gaussian noise. The multi-target tracking simulation results verify the effectiveness of the proposed GSPHD.     

一种提高脉冲雷达多普勒相位精度的方法

针对低信噪比条件下脉冲雷达模糊多普勒相位精度较低,可能导致相位测距时不能正确解相位模糊问题,基于EMD（Empirical Mode Decomposition,经验模式分解）区间阈值去噪方法,提出了一种新的提高多普勒相位精度的方法：利用EMD分解后各层信号的频率特性和能量特性,选取合适的阈值,并对各层信号进行区间阈值化处理,在提高信号信噪比的同时保持了信号的连续性.分别在回波信号噪声为高斯白噪声和AR（2）相关噪声的情况下,以及不同信噪比条件下,对该方法进行验证.仿真结果表明：在低信噪比条件下,当回波信号噪声为白噪声和相关噪声时,EMD区间阈值去噪方法能将回波信号信噪比提高5 dB,去噪性能优于小波阈值去噪方法,其对应多普勒相位精度能提高1倍以上.     

一种信道系数服从高斯分布的8PSK信号信噪比盲估计算法

信噪比（SNR,Signalto Noise Ratio）是衡量通信系统性能的重要指标。针对传统信噪比估计算法要求利用训练序列或一帧数据范周内信道系数恒定等问题,提出了一种8PSK信号在信道系数服从高斯分布的衰落信道下肯信噪比估计算法。该算法取接收信号实部或虚部数值运算构成中间观测量,理论分析8PSK信号经过衰落信道后...     

Maximun Posterion Probability Demodulation of Angle-Modulated Signals

An algorithm is presented for maximum posterior probability (MPP) demodulation of angle-modulated signals. A sampled data version of the problem is considered, in which additive Gaussian noise and Gaussian modulating signal are assumed. The algorithm is a numerical method for solving the nonlinear equations which are necessary conditions for MPP estimation. Results of a simulation of the algorithm are presented and discussed. Improvements in performance with respect to a phaselocked loop appear to stem from use of data before and after the time position of a phase estimate and from optimization of performance at low signal-to-noise ratio (SNR) as well as at high SNR.     

Interception Algorithm of S-cubed Signal Model in Stealth Radar Equipment

Radar equipment of stealth platforms such as aircraft have adopted the newest modern technology to design the signal waveforms. One of the important and effective methods is the hybrid waveform called spread spectrum stretch (S-cubed) which combines linear frequency modulation (LFM) and discrete phase code. In order to investigate the function of enemy’s stealth radar equipment, the interception algorithm of S-cubed is needed. In this paper, a novel detection and parameter estimation approach for the reconnaissance S-cubed radar signal is presented. First, the generalized time-frequency representation of Zhao, Atlas, and Marks (ZAM-GTFR) and Hough transforms (HT) are applied to detecting the signal, and then the initial frequency and modulation slope of LFM are estimated from the ZAM-GTFR. On the basis of LFM information, the reconstructing signal is generated. Finally, the code rate of discrete phase code is extracted from the negative peaks of the ZAM-GTFR. Simulation results show that the proposed algorithm has higher estimation accuracy when the signal to noise ratio (SNR) is above 3 dB.     

高速风扇噪声的频谱分析中带宽的影响

叶片通过频率分量是风扇噪声的主要成分,但在对噪声测量信号进行频谱分析中发现选择不同带宽可导致显著不同的叶片通过频率分量谱值.讨论了使用不同带宽对相同风扇噪声记录进行的快速傅里叶变换(FFT)分析过程,由于FFT分析得到的频谱声压级是带宽内谱能量和,当由于转速波动引起的叶片通过频率波动范围超过分析带宽时带宽的变化将引起声压级的差异,本文提出了获得确定声压级频谱的方法.     

一种变信噪比条件下的恒虚警野值检测方法

野值检测又称异常值检测,是模式识别、机器智能和知识发现等领域经常面临的一个问题。当出现环境失配,数据信噪比（SNR）发生变化时,测试样本和训练样本所含噪声会有不同方差,以往的野值检测方法在虚警控制方面将会失效。针对这一问题,提出一种基于归一化残差（NR）的野值检测方法。该方法首先根据所需虚警概率和噪声方差变化情况确定野值检测门限,其次基于训练样本计算待考查模式的NR值,再比较NR值与检测门限的相对大小,从而判断待考查模式是否为野值。这一方法所依赖的检测门限对所需虚警率和噪声方差变化具有适应能力,因此可以在变信噪比条件下实现恒虚警（CFAR）野值检测。仿真实验验证了所提方法在虚警控制和野值检测方面的优越性能。