噪声信号源超磁致伸缩换能器设计方法研究

针对以往噪声信号发射换能器在实际工作中,存在着诸多影响正常科研试验的问题,并根据噪声信号的技术要求,以及探测方式的技术特征,我们对噪声发射换能器进行了重新设计,从选用超磁致伸缩材料作为换能器的材料入手,结合国内外一些新的设计理念,从材料性能分析,到理论设计,最后到可靠性实施方法,都进行了周密细致的研究,并完成了设计全过程。测试结果和使用性能表明,达到了预期的目的,这也是该材料在国内首次应用于单只宽频水声换能器中,开创了稀土超磁致伸缩材料应用的又一个先列。     

顾及水陆差异的高分五号影像条带去除

高分五号搭载的可见光短波红外高光谱相机,能获取精细的地物光谱信息,具有十分广泛的应用前景。但高光谱卫星遥感数据往往无法避免条带噪声的干扰,进行条带去除是数据预处理中不可缺少的步骤。传统方法往往对地物的异质性与丰富的细节纹理考虑不足,导致条带不能被彻底地消除。为此,本文提出了一种顾及水陆差异的影像条带去除方法,采用水体与陆地区别统计的策略,解决条带噪声在异质区域的统计特征差异问题,并结合优化统计和一维变分滤波技术实现水陆区域参考统计特征的精确估计,最终基于矩匹配方法分别实现条带去除。实验结果表明:无论是真实实验还是模拟实验,本文提出的算法相较于传统条带去除算法,能更加稳健地去除数据条带噪声,还原地表真实辐射信息;在模拟实验中,本文算法处理结果的峰值信噪比(PSNR)达到46.58,且平均绝对误差(MAE)仅有11.56,均明显优于用于比较的3种传统算法,且算法执行效率也具备优势,能够更好地适用于高分五号大数据量的处理需求。     

一种基于Curvelet变换的合成孔径雷达海洋内波图像的斑点噪声抑制方法

合成孔径雷达是海洋内波研究中最重要的工具之一。雷达图像中的斑点噪声会严重降低图像的质量,这一问题在处理和分析信号较弱的二模态内波信号和上升型内波信号时极为明显。合成孔径雷达图像中的海洋内孤立波的信号具有明显的尺度性和方向性。同时,curvelet变换作为一种同时具备尺度分辨率和方向分辨率的数学变换,能够对一幅雷达图像在不同尺度、不同方向和不同位置上进行分析。本文给出了一个基于curvelet变换的合成孔径雷达海洋内孤立波图像的斑点噪声抑制方法。该方法可简述为：(1)对一幅合成孔径雷达海洋内孤立波图像进行curvelet变换,获得curvelet系数;(2)分别仅仅保留一个尺度的系数,将其它尺度的系数置为零,利用处理之后的系数分别重建图像,得到仅仅用一个尺度的系数重建的图像;(3)分别计算上一步中得到的图像的均方差,根据波浪理论,图像的方差代表能量,方差越大则能量越大,以此可以确定内波信息集中的尺度;(4)在每个尺度下,分别计算每个方向的curvelet系数矩阵的平均值,以此确定内孤立波信号集中的方向;(5)在上两步工作的基础上,仅仅保留内波信号集中的尺度和方向的系数,而将其它尺度和方向的系数置为0,得到一幅提取主波信息的图像;(6)将上一步得到的提取主波信息的图像加回到原始图像中,从而达到增强波浪信息并抑制斑点噪声的目的。大量的实验验证表明,该方法不仅能有效地压制斑点噪声,而且能有效地增强波浪信号。     

基于火箭发动机的脉冲信号检测

水下火箭发动机工作时,尾部会产生高强度、宽频带背景噪声。在分析火箭发动机噪声产生机理和物理特性的基础上,主要研究了火箭发动机噪声背景下脉冲信号的检测流程和方法。采用自适应消噪和滤波,减弱背景噪声强度并提高了信噪比,建立了火箭发动机噪声背景下脉冲信号的检测方法,解决了强背景噪声脉冲信号难以检测的问题,为火箭发动机水下应用提供了新的思路。     

小波变换阈值去噪法在GPS数据处理中的应用

在介绍小波变换阈值去噪法的特性及其有点的基础上,结合武汉某大学教学楼GPS变形监测数据,首先使用不同的小波函数及阈值策略分别对GPS观测数据的非差、单差相位观测值和伪距观测值进行阈值去噪处理,然后分别使用Bernese高精度数据处理和Trimble TG0软件对消噪前后的单差相位观测值、非差相位观测值和伪距观测值进行基线解算。最后,比较消噪前后基线解算结果,分析不同小波函数和阂值策略对基线解算精度的影响,探讨小波变换阅值去噪的合理方法。     

红外焦平面探测器信息获取与预处理电路设计

针对中国科学院上海技术物理研究所研制的1500元红外线列焦平面探测器的输出特性,提出了以低噪声运放为核心的信息获取电路和以FPGA(Field Programmable Gate Array)为核心的数据预处理的设计方案,实现了驱动电路和探测器的良好匹配,较好地发挥了探测器高灵敏度的特性.测试结果表明,该方案不仅对系统获得优于50 mK噪声等效温差的高灵敏度成像起到了重要作用,足够宽的量化设计还保证了系统的动态范围和图像的丰富层次.该设计方案已成功应用在一些其他类型的红外焦平面探测器中.     

变形信号与噪声的分离方法及其应用

在对变形体进行监测的时候会得到一系列不同时间的观测结果,比如对滑坡的位移监测,得到一系列的坐标,通过与首期观测数据的比较可获得变形量,然而测量中不可避免的含有误差,如何将变形信息和观测噪声分离是一个需要解决的问题。本文在变形是一个连续过程的假设下,以给定的验前方差为约束条件,通过三次连续逼近样条函数建立变形曲线,达到变形信号与噪声分离的目的,文中通过对某滑坡多年监测数据的分析验证了该方法的可行性。     

基于参考线圈和变步长自适应的磁共振信号噪声压制方法

核磁共振地下水探测仪的灵敏度高,接收到的纳伏级磁共振探测信号极易受到强工频谐波噪声的干扰,导致信号特征参数提取的准确度降低,影响反演解释的水文地质参数结果.为了解决这一难题,基于相关抵消的原理,针对全波磁共振信号,设计带有参考线圈的90°移相自适应噪声抵消系统,理论计算了参考线圈相对于探测线圈的距离,提出变步长LMS算法进行噪声压制.仿真结果表明,在不同的信号强度及不同的信噪比下,当信号与工频谐波干扰频谱不重合时,采用设计的自适应噪声抵消系统和变步长算法,信噪比可以提高到5.94 dB以上,初始振幅、弛豫时间特征参数的拟合误差在2.8%以内;当信号与工频谐波干扰频谱重合时,采用双向自适应滤波算法,信噪比可以达到5dB以上,初始振幅、弛豫时间特征参数的拟合误差在10%以内,可以满足实际应用的要求;实测数据处理进一步证明了方法的有效性.     

BDS3新试验卫星测距信号质量分析

中国的北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进,目前正处于第二代区域卫星导航系统向第三代全球卫星导航系统发展的关键时期。在郑州设置实验测站,实地采集BDS3新试验卫星的数据,分别从卫星可见数、信号频点、载噪比、伪距观测噪声值、多路径效应等方面分析BDS3试验卫星测距信号的质量。结果表明:对于相同频点,不同卫星的载噪比、伪距噪声、多路径效应变化略有不同,一般而言,倾斜同步轨道卫星(IGSO)的性能优于中轨道卫星(MEO)的性能;相同轨道类型的卫星,载噪比、伪距噪声、多路径效应水平相似,并且载噪比、伪距噪声、多路径效应在各个频点的相对大小关系基本一致。     

首都圈数字地震台网对微弱爆破信号的检测能力

利用首都圈数字地震台网接收人工地震信号,进行地下结构研究具有重要意义.但人工震源释放的能量小,激发的地震波以短周期为主,因此本文较全面地研究了地震台网对短周期微弱信号（1～20 Hz）的检测能力：(1) 分析了台网的背景噪声,结果表明基岩台址的地震台噪声比沉积盖层台址的地震台噪声低约13 dB,这相当于近1个震级的检测阈值;夜间的噪声比白天低约5 dB;噪声有逐年增高的趋势,2006年比2001年噪声提高约4 dB.(2 )分析了在台网内进行的药量为25 kg的陆地井下爆破实验,一次爆破相当于0.69级（M_L）的天然地震,有18个地震台可辨认爆炸产生的Pg、Pm或Pc波;离爆破点218 km的基岩台,仍可以接收到振幅只有1.6 nm 的Pm波,这个结果可为地震勘探实际工作提供参考.(3) 研究了台网外核爆试验的信号特征,2006年发生在朝鲜的地下核试验是一次检验台网检测微弱信号能力的好机会.波形记录经1～5Hz滤波后,台网中噪声小的18个基岩台可以清晰辨认核爆破产生的P波或Lg波,P波平均振幅为16 nm,计算的平均震级为m_b4.3,和NEIC给出的震级相同;分析还表明背景噪声是影响台站信号检测能力的主要因素之一.