空间谱

摘要： 该文提出一种利用阵列划分的近场到达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计算法.首先,通过划分阵列和四阶累积量构造一个仅包含DOA信息的托普利兹矩阵;然后,由于多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法的空间谱在谱峰处是一个断点、且趋近较大值,因此,为得到高分辨率谱峰,该算法通过求解空间谱的一阶导数构造一个新“空间谱”;最后,通过一维MUSIC算法估计近场信源的距离.仿真结果表明,该算法在低信噪比下提高了DOA的估计精度,且不需要二维谱峰搜索,只需K+1次一维谱峰搜索.

摘要： 针对嵌套阵列下近场和远场混合源定位问题,本文通过构建和训练深度展开迭代收缩阈值算法(Iterative Shrinkage Thresholding Algorithm,ISTA)网络实现混合源的波达方向(direction of arrival,DOA)和距离参数估计。首先考虑到近场源协方差矩阵具有Hermitian矩阵形式,远场源协方差矩阵具有Hermitian和Toeplitz矩阵形式,通过将混合源协方差矩阵进行差分可以得到近场源差分向量,其中近场源差分向量转换到实数域,可以显著降低深度展开ISTA网络的计算复杂度。接着将不同参数下的近场源差分向量和近场源真实空间谱进行配对作为训练样本,对近场源深度展开ISTA网络进行训练,其中深度展开ISTA网络的隐藏层对应模型驱动ISTA方法的迭代步骤。然后利用估计出的近场源DOA和距离参数,通过子空间差分方法得到远场源协方差向量。最后将不同参数下的远场源协方差向量和远场源真实空间谱进行配对作为训练样本,对远场源深度展开ISTA网络进行训练,其中远场源协方差向量同样转换到实数域。在深度展开ISTA网络的训练过程中,损失函数只与重构误差和网络输出的稀疏性有关,不需要混合源的标签,可以认为是无监督学习。仿真实验表明所提出的深度展开ISTA网络能够实现混合源识别和定位。此外所提出的深度展开ISTA网络具有可解释参数,对近场和远场混合源的离网格参数估计具有泛化能力。相较于模型驱动ISTA方法,经过训练的深度展开ISTA网络的收敛速度更快,对近场和远场混合源定位的精度更高。

摘要： 针对应用于三正交电偶极子天线的传统MUSIC算法无法同时对包含空间角度和极化信息的回波信号进行四维谱峰搜索,提出一种基于三正交电偶极子天线的实虚部分离的MUSIC估计算法。利用三正交电偶极子天线导向矢量的特殊性,通过实虚部分离进行两次MUSIC谱峰估计,同时完成对波达方向和极化信息的估计。对算法可行性完成验证,详细仿真分析了信噪比、采样快拍数等对算法性能的影响。仿真结果表明,该算法能准确估计四维信息,将一次四维搜索(90×180×90×101)转换成一次三维搜索(90×180×90)和一次一维搜索(1×101),极大减小计算量,优化算法性能。

摘要： 针对自适应波束形成中的期望信号“自消”问题,就近年来提出的期望信号预减除类方法展开研究。该类方法首先使用波达方向(DOA)估计技术得到期望信号的波达方向;然后从协方差矩阵中估计干扰加噪声协方差矩阵,来消除釆样信号期望信号分量对算法的影响,避免产生期望信号“自消”问题,进一步修正假定的期望信号导向矢量来估计真实导向矢量;最后计算得到权矢量。理论分析给出了4种代表性方法的原理和算法的复杂度,并通过数值仿真验证,仿真结果表明,当存在阵列扰动的情况下,协方差适配重建方法在低信噪比(SNR)下获得更佳的性能。当存在指向误差的情况下,子空间重建方法在很大的输入信噪比范围内受的影响最小。文中总结了这些方法的综合性能优缺点,对于该类方法实际应用有一定指导意义。

摘要： 虽然真彩色实时全息显示技术在近几年已经取得了阶段性的发展,如何实现符合人眼视觉条件的理想三维显示是一项具有很有挑战性的工作.本文提出了基于随机场的局部平均采样理论,并借助光子波函数的四维傅里叶变换,搭建了以体像素和空间谱为基本抽样单位的三维空间信息的全息抽样框架,并进一步通过实例将这一新的数学模型成功应用于三维空间信息的离散采样、完整恢复与全息显示.最后借助商用4K平面显示器,结合小透镜阵列和全息功能屏,成功演示了人眼可分辨的典型完美全息三维场.

摘要： 空间谱与相关干涉仪测向体制是当前无线电测向中两种主流的制式.由于二者都是基于相位鉴别的测向体制,因此必然有诸多相似之处.又由于二者的系统框架结构不一样,导致了其功能及性能的差异.本文从算法理论及系统架构人手,细致分析了二者的异同点,希望能给无线电监测技术人员提供一些参考.

摘要： 本文从实用的角度,介绍了相关干涉仪、FFT+干涉仪、空间谱三类测向算法的特点,对各类算法的性能和功能进行了简介,并且通过实测实验,对其性能进行了对比验证.其中,空问谱算法最能适应实际的监测测向环境,从而达到最佳的效果.

摘要： 无线电测向是根据空间电磁波传播特性,测定无线电波来波方向,确定无线电发射设备的一种技术,其最终目的是要确定"辐射源的方向"或"辐射源的具体位置".随着无线电技术的发展,无线电测向技术也从简单的比幅式测向,发展到使用大规模数据处理的空间谱估计测向技术.本文将介绍空简谱估计测向技术的特点、理论基础,并通过一个实例说明空间谱估计测向设备的组成,以及使用中的改进方向.

摘要： 柔性拖曳阵需要阵形已知才能保证探测处理增益.拖船机动将导致拖曳阵形畸变、波束形成性能下降,增益降低.针对该问题,研究提出基于航向与声学数据的阵形与空间谱融合估计方法.首先,基于阵列动态运动模型,在粒子滤波框架下,由阵列航向传感器实时测量值预测阵形参数.然后,由阵列接收声学数据似然函数计算粒子权值,并进行粒子重采样获得阵形估计结果.最后,利用融合滤波估计的阵形计算波束形成输出能量,获得时变空间谱.利用某次海试数据对所提方法进行处理验证,结果表明,相较于拖曳阵阵形估计常规方法,所提方法能够更加准确估计阵形,获得更清晰连续的目标方位轨迹估计结果,有效提高了拖曳阵转弯机动过程对弱目标的检测能力和左右舷分辨能力.

摘要： 随着水下目标隐身技术的迅速发展，被动宽带检测系统弱信号检测能力的提高成为研究的重点。本文针对MVDR方法对弱信号检测能力差的缺点，提出了一种基于协方差矩阵重构的改进MVDR方法(RRMVDR)，该方法首先利用高分辨方法预估目标方位和个数，然后利用预估的目标个数和目标方位来重构信号协方差矩阵，从而得到新方法的权系数。仿真结果表明：新方法的最低检测信噪比相比传统MVDR方法提高了6dB，整个宽带内的阵增益稳定且空间谱的旁瓣低。

摘要： 在地形起伏较大的山地区域,星载SAR利用传统俯仰向数字波束形成(DBF)方法接收场景回波时,都会出现波束指向偏差的问题,这一偏差使得回波接收增益与信噪比降低.针对这一问题,本文提出了一种基于Capon空间谱估计的星载SAR自适应DBF方法.该方法首先通过有限的回波数据来准确地估计出各距离门内信源的波达角(AOA),而后利用这些信息来更新接收波束的加权矢量,从而能够在任何时刻都使接收波束准确地指向信源位置,以此来改善回波增益与信噪比.仿真实验结果表明,本文方法较传统的SCORE法有较大的性能改善,同时它还对系统及信源参数的变化有很强的鲁棒性.

摘要： 推导了基于水声矢量传感器阵的Bartlett和Capon空间谱的解析表达式,并与标量传感器阵的空间谱相比较,分析了基于矢量传感器阵的两种DOA估计方法对阵列定向性能的改善,并给出了数字算例.

摘要： 推导了基于水声矢量传感器阵的Bartlett和Capon空间谱的解析表达式,并与标量传感器阵的空间谱相比较,分析了基于矢量传感器阵的两种DOA估计方法对阵列定向性能的改善,并给出了数字算例.

摘要： 近年来,一种新型声传感器——矢量水听器引起了人们极大的关注.这种传感器不仅能获取声压这一声场的标准参数,而且能同时获取质点振速这一矢量参数,为完整地利用声场信息进行信号处理提供了充分的可能性.这里将单个矢量水听器理解为一个标量传感器阵列,根据平面波声场模型,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,构造了DOA估计算法,推导了算法原理,分析了算法的定向性能,并利用计算机仿真和海上试验数据对算法进行了验证.理论推导、仿真和试验结果均表明,该方法是一种有效的目标方位估计算法.

摘要： 近年来,一种新型声传感器——矢量水听器引起了人们极大的关注.这种传感器不仅能获取声压这一声场的标准参数,而且能同时获取质点振速这一矢量参数,为完整地利用声场信息进行信号处理提供了充分的可能性.这里将单个矢量水听器理解为一个标量传感器阵列,根据平面波声场模型,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,构造了DOA估计算法,推导了算法原理,分析了算法的定向性能,并利用计算机仿真和海上试验数据对算法进行了验证.理论推导、仿真和试验结果均表明,该方法是一种有效的目标方位估计算法.

摘要： 近年来,一种新型声传感器——矢量水听器引起了人们极大的关注.这种传感器不仅能获取声压这一声场的标准参数,而且能同时获取质点振速这一矢量参数,为完整地利用声场信息进行信号处理提供了充分的可能性.这里将单个矢量水听器理解为一个标量传感器阵列,根据平面波声场模型,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,构造了DOA估计算法,推导了算法原理,分析了算法的定向性能,并利用计算机仿真和海上试验数据对算法进行了验证.理论推导、仿真和试验结果均表明,该方法是一种有效的目标方位估计算法.

摘要： 近年来,一种新型声传感器——矢量水听器引起了人们极大的关注.这种传感器不仅能获取声压这一声场的标准参数,而且能同时获取质点振速这一矢量参数,为完整地利用声场信息进行信号处理提供了充分的可能性.这里将单个矢量水听器理解为一个标量传感器阵列,根据平面波声场模型,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,构造了DOA估计算法,推导了算法原理,分析了算法的定向性能,并利用计算机仿真和海上试验数据对算法进行了验证.理论推导、仿真和试验结果均表明,该方法是一种有效的目标方位估计算法.

摘要： 近年来,一种新型声传感器——矢量水听器引起了人们极大的关注.这种传感器不仅能获取声压这一声场的标准参数,而且能同时获取质点振速这一矢量参数,为完整地利用声场信息进行信号处理提供了充分的可能性.这里将单个矢量水听器理解为一个标量传感器阵列,根据平面波声场模型,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,构造了DOA估计算法,推导了算法原理,分析了算法的定向性能,并利用计算机仿真和海上试验数据对算法进行了验证.理论推导、仿真和试验结果均表明,该方法是一种有效的目标方位估计算法.

摘要： 本申请公开了一种用于捕获由生物材料形成的生物物质的空间分子分布谱的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供横切的生物团，例如肿瘤，所述横截面暴露所述团的至少一部分；b)提供其面积至少等于所述团的所述部分的面积的固体载体；c)将生物材料从所述团的该部分转移至所述载体，以在所述载体上提供存在于所述团的该部分的生物材料的二维印迹；和d)实施从印迹的不同的预定的位置转移的生物材料的生物测定，以确定所述团的该部分的空间分子分布谱。

摘要： 本发明公开了一种基于离散化空间能谱响应矩阵的精准中子能谱调控方法，首先建立中子调控响应矩阵库，在进行具体调控时，根据调控目标确定调控模块布置方案，基于响应矩阵库快速获取该方案下中子能谱分布情况，与调控目标进行对比，通过调整调控模块布置方案获取目标能谱分布；进行输运计算，得到精确的能谱分布，与调控目标进行对比，若相差较大，再次进行迭代设计，直到输运计算的精确能谱分布与调控目标差距小于预设值，获得该目标中子能谱所需的调控方案。本发明解决了传统调控方法依赖人工经验反复迭代试错，难以精准构建满足工程与实验要求中子能谱的问题，实现了中子能谱的高效精准定制，促进了先进核能系统研发及核技术交叉应用研究。

摘要： 本发明公开了一种基于离散化空间能谱响应矩阵的精准中子能谱调控方法，首先建立中子调控响应矩阵库，在进行具体调控时，根据调控目标确定调控模块布置方案，基于响应矩阵库快速获取该方案下中子能谱分布情况，与调控目标进行对比，通过调整调控模块布置方案获取目标能谱分布；进行输运计算，得到精确的能谱分布，与调控目标进行对比，若相差较大，再次进行迭代设计，直到输运计算的精确能谱分布与调控目标差距小于预设值，获得该目标中子能谱所需的调控方案。本发明解决了传统调控方法依赖人工经验反复迭代试错，难以精准构建满足工程与实验要求中子能谱的问题，实现了中子能谱的高效精准定制，促进了先进核能系统研发及核技术交叉应用研究。

摘要： 本申请公开了一种用于捕获由生物材料形成的生物物质的空间分子分布谱的方法，所述方法包括以下步骤：a) 提供横切的生物团，例如肿瘤，所述横截面暴露所述团的至少一部分；b) 提供其面积至少等于所述团的所述部分的面积的固体载体；c) 将生物材料从所述团的该部分转移至所述载体，以在所述载体上提供存在于所述团的该部分的生物材料的二维印迹；和d) 实施从印迹的不同的预定的位置转移的生物材料的生物测定，以确定所述团的该部分的空间分子分布谱。

摘要： 本发明提供一种ECA‑CNN融合双通道RNN并行提取光子晶体空间透射谱时空特征的方法，所述方法包括：获取包含光子晶体空间透射谱和结构参量的训练数据集；构建基于ECA‑CNN融合双通道RNN的神经网络模型；利用获取的训练数据集对构建的神经网络模型进行训练，并采用优化算法提高模型特征提取和参数预测性能；再通过多种回归预测评价指标进行模型性能评估。其中，在训练过程中，将通过ECA‑CNN卷积模块提取的空间像素特征和双通道RNN提取的图像时序特征进行融合，根据融合后的特征对图像进行全面分析，完成光子晶体的结构设计。采用本发明，能够利用融合后更加全面的图像特征对图像进行分析，提高基于复杂图像的参量预测性能。

摘要： 本发明公开了一种适合工程实现的快速二维谱峰搜索方法，步骤为①对噪声子空间和天线阵列流型矢量构成的空间谱图进行二维粗搜索，得到粗搜索谱峰点；②在粗搜索谱峰点附近进行细搜索，得到谱峰候选点；③对所述谱峰候选点进行分类，找到对应于信号个数的真实谱峰点；④利用这些真实谱峰周围的虚假谱峰信息，最终用真实谱峰和其周围的虚假谱峰的加权值作为来波方向估计的值。针对运用2D MUSIC算法估计入射信号的波达方向时，二维谱峰搜索过程占用了整个算法的绝大多数时间，以至于不能实时或准实时获得信号波达方向这一问题，本发明基于空间谱图的特性分析，运用数据聚类和分级搜索方法来加快谱峰搜索过程并保证搜索结果的精度。

摘要： 一种空间谱谱峰搜索方法，其步骤包括：第一步，确定一个门限值G；第二步，进行多次大步进谱峰搜索，确定M个邻域；第三步，在每个邻域范围内，进行小步进搜索，每个邻域内谱峰对应搜索值就是信号波达方向估计值。方法适用于阵元个数为N的均匀线阵，信号个数M小于阵元个数，信号是远场窄带不相干的。新方法使用较少运算量的同时，保证了搜索精度。

摘要： 本发明公开了一种适合工程实现的快速二维谱峰搜索方法，步骤为①对噪声子空间和天线阵列流型矢量构成的空间谱图进行二维粗搜索，得到粗搜索谱峰点；②在粗搜索谱峰点附近进行细搜索，得到谱峰候选点；③对所述谱峰候选点进行分类，找到对应于信号个数的真实谱峰点；④利用这些真实谱峰周围的虚假谱峰信息，最终用真实谱峰和其周围的虚假谱峰的加权值作为来波方向估计的值。针对运用2D MUSIC算法估计入射信号的波达方向时，二维谱峰搜索过程占用了整个算法的绝大多数时间，以至于不能实时或准实时获得信号波达方向这一问题，本发明基于空间谱图的特性分析，运用数据聚类和分级搜索方法来加快谱峰搜索过程并保证搜索结果的精度。

摘要： 一种空间谱谱峰搜索方法，其步骤包括：第一步，确定一个门限值G；第二步，进行多次大步进谱峰搜索，确定M个邻域；第三步，在每个邻域范围内，进行小步进搜索，每个邻域内谱峰对应搜索值就是信号波达方向估计值。方法适用于阵元个数为N的均匀线阵，信号个数M小于阵元个数，信号是远场窄带不相干的。新方法使用较少运算量的同时，保证了搜索精度。

摘要： 本发明公开一种基于阵列空间谱的频谱感知方法，通过常规波束形成算法(Conventional Beamforming,CBF)得到信号的空间谱，通过空间谱的最大最小值之比构造检验统计量，并与阈值进行比较得出判决结果，若主用户信号存在，则输出空间谱最大值对应的来向角。此外，由于频谱感知是不断进行的，本发明提出将之前检测判断为信号不存在的空间谱保留下来，叠加到当前检测上，提高了低信噪比下的检测性能以及测角准确度。