基于FRFT域空间分形特征差异的海面弱目标检测

针对传统分形方法在海杂波研究中的局限性,为了有效检测海面弱小目标,本文提出一种分形理论与时频分析相结合的海面弱目标检测算法。首先通过分数阶Fourier变换(FRFT)将时域回波信号变换到时频联合域,在FRFT的最佳变换域,信号的能量得以聚集、信杂比得以提高。然后提取改进的空间分形特征差异作为检测统计量,将其作为目标检测的依据。利用IPIX雷达实测数据进行验证,实验表明本文的算法可以有效避免门限效应的影响,克服了传统方法中使用固定分数维门限检测效果不佳的缺陷,提高了海事雷达的弱目标检测性能。     

基于分数阶傅里叶变换的水下目标速度估计

在高斯白噪声背景下,匹配滤波器作为线性调频信号的最优检测器,在水声信号处理中被广泛应用。 当发射信号为线性调频信号时,由水下目标径向速度引起的多普勒频移会造成回波和样本之间失配, 使匹配滤波器的检测性能下降,增加了目标速度估计的难度。 利用分数阶傅里叶变换对于线性调频信号的聚焦特性,提出了应用分数阶傅里叶变换的水下运动目标线性调频回波检测算法,完成对目标速度的估计, 推导目标运动速度与分数阶傅里叶变换阶数之间的关系,并对测量结果进行误差分析。 仿真测试表明,该算法可有效地估计混响背景下的目标径向速度,且具有良好的估计性能。     

联合小波和NLM滤波的侧扫声纳回波信号降噪

为进一步降低侧扫声纳回波信号中非高斯分布的乘性噪声,获取更佳效果的侧扫声纳图像,提出了一种利用小波和NLM(nonlocal means)滤波的组合降噪方法。首先采用同态变换将侧扫声纳回波ping信号中的乘性噪声转换为加性噪声,然后利用小波阈值和NLM滤波对侧扫声纳每ping回波数据实施降噪处理,最后经过小波反变换和指数变换获取降噪后信号和图像。仿真实验和实测数据验证结果表明,该方法适用于侧扫声纳回波信号处理,可以获取较好的图像降噪效果。     

海洋测绘文摘

HC9933测深信息处理的最佳小波门限滤波法/徐卫明(大连舰艇学院海洋测绘系)…//测绘学报,—1999,28(2)。—131～138 针对测深数据在环境噪声处理中存在的问题,基于离散快速小波变换技术,根据信号检测中的Neyman-Peason准则,提出了从环境噪声污染的测深信号中重构海底地形信号的最佳小波门限滤波法,从而达到降低环境噪声对测深信息的影响。图7参11     

基于形态学-HHT算法的船载地磁三分量信号分析与预处理

在船载地磁三分量测量结果中存在脉冲和高频随机噪声干扰,会影响船磁校正精度。基于实测船载地磁三分量的总场数据构建了一种基于形态学 HHT算法的信号分析和预处理方法,用形态学滤波方法去除脉冲噪声,用希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)识别高频噪声分量,并通过自相关函数验证6阶以上的高阶分量包含有效地磁信号,截止频率在0.010~0.500 Hz之间。采用巴特沃斯滤波器(Butterworth filter)对该频率内含噪声地磁总场进行低通滤波处理,并与快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)滤波结果进行对比,计算2种滤波处理方法的均方根误差(RMSE),形态学-HHT方法的RMSE仅为194 nT,而FFT方法的约为600 nT,表明形态学-HHT的滤波效果优于FFT,可有效压制船载地磁三分量中的随机噪声干扰。     

基于二维小波变换的面波压制技术

鉴于常规的傅里叶变换滤波及f-k滤波等压制面波的局限性,基于小波基函数的特点,提出一种基于二维小波变换的低频噪音压制方法:在对比分析各类型小波的基础上,选择利于低频面波压制的小波基函数;通过二维小波分解将地震数据转换到时间、空间、频率、波数四维域中,对含面波成分的低频高波数部分进行高通滤波;重构地震数据,得到压制面波后的处理结果。经理论模拟记录的试算和低频采集资料的处理证明,本方法去噪效果好,且在面波压制过程中较好地保护了低频有效波。     

多波束测深数据趋势面滤波阶次选择算法研究

海底地形深度数据滤波常用的方法有:交互滤波、中值滤波、趋势面滤波等。基于粗大误差判别3σ准则,研究测深数据趋势面滤波的方法,提出了海底复杂地形分区和滤波阶次自动选择算法,解决了模型参数需经验设定而造成的滤波效果不确定问题。系统可以客观地检测和剔除粗差,得出较高精度的三维海底地形数据,对多波束测深数据滤波的应用具有一定参考价值。     

信号快速带通滤波方法在海洋信号分析中的应用

借助于离散"解析"信号提出了一种对信号进行快速滤波的方法.与传统方法比较,手续简单,快速有效,尤其适用复杂多变的海洋长信号的滤波.以2个典型信号的带通滤波为例,验证了快速滤波方法的有效性,2个复杂海洋信号的滤波结果表明,此滤波方法在海洋信号分析中有应用意义.     

基于正则化非平稳回归技术的自适应匹配相减在单道地震多次波压制中的应用

多次波压制日益成为单道地震资料处理的焦点,其关键技术之一是自适应匹配滤波。然而,传统匹配滤波算法不总适合描述随时间和空间非平稳变化的地震信号,针对这一问题正则化非平稳回归技术被提出。从基本原理出发,采用模型数据对正则化参数进行了试验,并获得了它们对处理效果的影响特性,最后将该技术用于实际资料的多次波预测减去过程中,取得了良好的多次波压制效果。通过实际应用对比,证实该技术较传统匹配滤波方法在去除多次波方面更具优势。     

一类带乘性噪声多通道非线性系统的平滑算法

在各通道乘性噪声不同的情况下,针对多通道带乘性噪声非线性系统的状态估计问题,提出1种状态平滑算法。该算法运用扩展卡尔曼滤波方法先根据全部观测数据对状态进行滤波估计,并存储一步预测估计值和一步预测估计误差的方差,利用存储的数据进行递推运算,得到状态的固定域平滑估计。仿真结果表明平滑算法较滤波算法精确性更高,稳定性更强。     

抗差Vondrak滤波方法在内孤立波提取中的应用研究

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是对海洋内波监测的有效手段,但受到仪器本身和复杂的海洋环境噪声等影响,走航式ADCP记录的海流数据存在大量噪声,且混有流速异常值。为了进一步提高海洋内孤立波的提取精度与准确性,本文针对走航式ADCP海流数据特点引入IGG3方法的权函数因子,设计了一种抗差Vondrak滤波器,并与快速傅里叶变换、小波分析和滑动平均3种传统滤波方法进行对比,以验证抗差Vondrak滤波方法的有效性与优越性。研究结果表明,抗差Vondrak滤波方法不仅可以有效地滤除流速噪声,还可以自适应剔除海流观测数据中的异常值,由其提取出的内孤立波准确且各层水平流速清晰。因此,与传统滤波方法相比,抗差Vondrak滤波方法在内孤立波提取方面具有一定的优越性。     

The TAP III beamforming system

The Three-Array Processor (TAP III) beamforming system incorporating both wide-band time-domain beamforming and narrow-band frequency-domain beamforming is described. This paper briefly develops the beamforming theory and shows how the fast Fourier transform (FFT) is applied to accomplish frequency-domain beamforming. The frequency-domain beamformer operates in the frequency domain to form beams and power spectrum data over narrow frequency bands of interest. A real-time digital filtering technique is used to extract the narrow bands of interest from the broad-band input signal. The frequency-domain beamformer accomplishes real-time digital filtering and beamforming by using a high-speed array processor to do the complex calculations and data handling required by the algorithm. The time-domain beamformer operates in parallel with the frequency-domain beamformer to form up to 16 broad-band beams in the time domain. A programmable all-pass digital filter is used to create the fine time delays required by the time-domain beamformer.     

基于小波变换的海洋地磁日变改正研究

基于现有地磁日变理论和改正方法,对国际公开地磁静日变数据进行傅里叶变换和一维连续小波变换综合分析,判断大于0.2 Hz频段为磁扰变化场在频域的体现,并利用一维离散小波变换将数据分离,完善了已有的地磁静日变改正方法。根据日变数据特征和一维离散小波分解特性,选定sym8小波作为基本小波对数据进行7尺度分解,将日变数据中长期变化和短期变化与磁扰部分在保证保真度条件下有效分离,并与傅里叶级数分解和低通滤波处理效果作对比验证,结果显示一维离散小波变换处理效果更佳。日变数据中短、长期变化与磁扰两部分数据的有效分离并分别改正可提高海洋地磁测量日变改正质量,降低海洋地磁数据处理过程中误差累积程度,提高了现行日变改正方法的科学性、准确性。     

Hartley变换在海洋工程中的应用研究

Hartley变换是一种基于谐函数的实变换,具有Fourier变换的特性,在海洋工程中使用Fourier变换的大部分应用都可以通过Hartley变换实现,并且快速Hartley变换的计算效率是快速Fourier变换的2倍,并易于实现,所以Hartley变换可以在许多应用中代替Fourier变换。详细介绍了Hartley变换在海洋工程领域的应用,包括:波谱分析、波浪分离、PIV(粒子图像测速法)技术和微分方程的Hartley域变换,举例说明了Hartley变换在节约计算空间和提高计算效率上具备的优越性。     

数字滤波技术在潮汐观测中的应用研究

潮汐是重要的海洋物理要素。瞬时变化的海面高度信息除了包含潮汐信息外,还包括波浪等高频干扰信息,因此需要对干扰信息进行滤除。如何从获取到的海面瞬时高度变化中提取出潮汐信息就成为一个关键问题。海洋学中通常是通过低通滤波来获取低频的潮汐信息。通过分析常用的3种低通数字滤波的方法,即滑动平均法、快速傅里叶变换法和小波变换法,对3种低通滤波方法应用于潮汐数据处理的效果进行了比较分析,得出滑动平均法在潮汐信息提取中具有较高应用价值的结论。     

The application of Hartley transform to ocean engineering

The Hartley transform is a real integral transform based on harmonic functions and hassome characteristics similar to the Fourier transform. Most applications in ocean engineering requiring the Fourier transform can also be performed by the Hartley transform. The fast Hartley transform is twice faster and more convenient to handle than the corresponding fast Fourier transform, so it is a real valued alternative to the complex Fourier transform in many applications. The use of the Hartley transform in ocean engineering is presented in detail in this paper, including wave spectral analysis, separation of waves, cross-correlation in PIV technique and expression of equation in the Hartley domain. The examples in the paper show deeply the advantage and efficiency of the Hartley transform over the Fourier transform.     

基于小波变换和高斯函数的影像去噪方法研究

提出了小波变换与高斯函数相结合进行影像去噪的方法，在去除高斯白噪声的同时能够有效去除椒盐噪声。此方法是在小波域内结合小波变换的特点对高频子带分别进行高斯低通滤波，将滤波后的小波系数经过反变换后即可得到经过去噪后的影像。实验表明该方法不仅对高斯噪声和椒盐噪声去噪效果明显，而且保留了影像的细节信息，其滤波效果优于中值滤波和小波软阈值法。     

Self-monitoring sonar transducer array with internal accelerometers

To achieve the maximum detection range for active sonars, it is desirable to maximize their acoustic power. In attempting to do so, there are two limitations which are caused by cavitation on the face of the transducer and an interaction effect between transducer elements of the array. To avoid these limitations, a method is proposed for driving the array elements in phase with a uniform velocity to yield the desired radiation. For this purpose, a sonar transducer array which has internal accelerometers for monitoring the motion of the transducer element is being developed. This paper presents an outline of this sonar array and a method of high-speed numerical calculation which was developed for the prediction of the radiation characteristics of the array using the fractional Fourier transform algorithm     

降雨条件下的导航X波段雷达海浪参数反演算法研究

X波段的电磁波受降雨影响容易产生衰减,这导致导航X波段雷达在降雨时无法用于海浪观测。本文提出了一种新的降低降雨影响的算法来反演海浪参数。首先,对X波段雷达图像做主成分分析,获得波浪变化的主成分,利用一维傅里叶变换得到波数谱,对其滤波减小降雨对雷达图像的影响;然后,选取JONSWAP(Joint North Sea Wave Project)谱作为理论谱,建立以观测谱与理论谱的最小化差异为目标函数的模型,求解该模型估算海浪的有效波高。与浮标测量的有效波高相比,该方法反演的有效波高的均方根误差是0.23 m,证明了该方法的可行性。