1 安徽工程大学人工智能学院，安徽 芜湖 241000
2 安徽工程大学机械工程学院，安徽 芜湖 241000
为提升激光尘埃粒子计数器的计数准确率，基于匹配滤波器设计粒子计数器信号预处理方法。分析粒子信号的特征，通过归一化后累加的方法获得粒子的典型波形。以该典型信号作为匹配模板，将激光粒子尘埃计数的原始信号与匹配模板进行离散卷积操作，得到高信噪比的输出信号。试验结果表明，针对原始幅值在55~262 mV、噪声均方根值约为6.74 mV的粒子信号，经该匹配滤波方法后，信噪改善比均优于1.56。该方法对比数字滤波器方案，能更有效提升输出信号信噪比，为粒子的准确检测和识别提供良好基础。
激光粒子计数器 归一化 匹配滤波 信噪改善比 laser particle counter uniformization matched filter signal-to-noise improvement factor
河北科技大学信息科学与工程学院，河北石家庄050000
针对阵列信号处理中传统信源个数估计方法如基于Akaike 信息论准则方法(AIC)、最小描述长度准则方法(MDL)等特征值分解类算法计算量大，且在小快拍数、低信噪比时性能下降甚至无法正确估计的问题，提出了一种基于子空间分析的快速信源个数估计方法。该算法首先利用多级维纳滤波器(MWF)对信号进行快速的子空间估计，然后计算阵列信号协方差在子空间匹配滤波器中的投影值，通过分析其正交性来估计信源个数。研究结果表明，该算法不但在小快拍数、低信噪比时相较于传统特征值分解类算法具有更优异的性能，并且计算量大大降低。
阵列信号处理 信源个数估计 子空间估计 多级维纳滤波 空间匹配滤波器 array signal processing source number estimation subspace estimation Multi-stage Wiener Filter(MWF) spatial matched filter 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(4): 366
中国民航大学电子信息与自动化学院，天津 300300
建立了广播式自动相关监视信号S模式的数学模型，分析了到达时间（TOA）估计算法中上升沿测量算法、最优估计测量算法的实现过程和理论精确度。首先，推导验证了单脉冲差分匹配滤波器的理论实现，从脉冲积累角度分析了多脉冲差分匹配滤波器测量TOA的改进算法。然后，针对工程实际中硬件采样带来的估计点时间离散问题，采用多项式拟合算法减小TOA估计误差。最后，仿真分析了各算法的TOA估计性能，并结合定位算法验证了不同算法应用于多点定位系统的有效性。
探测器 多点定位 S模式信号 到达时间 多项式拟合 匹配滤波器 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1304002
红外与激光工程
2021, 50(10): 20210050
1 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
2 国家电网有限公司 信息通信分公司, 北京 100761
针对相干光纤通信系统中匹配滤波(如根升余弦滤波器)对系统的影响, 文章在不同光学带宽、残余色散以及非线性情况下, 对不同滚降因子Rf的系统特性进行了研究。文章分别仿真研究了256 Gbit/s偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)信号在光学带宽为33、50及100 GHz时的传输特性、残余色散在-300~300 ps/nm区间内的特性和注入功率为-3~4 dBm情况下传输1 200 km光纤链路的特性。仿真结果表明, 对于光学带宽受限的系统, Rf选取(1+Rf)B(B为信号波特率)与系统光学带宽相近的值为宜; 对于光学带宽接近两倍波特率的系统, 滚降因子Rf选取0.2~0.5为宜。
相干光通信 匹配滤波 根升余弦 单模光纤 coherent optical communications matched filter root raised cosine single mode fiber
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 火箭军装备部驻成都地区第四军事代表室, 成都 610000
为了减小漏脉冲和干扰脉冲对激光解码的影响、提高导引头解码器的实时性和准确性, 在分析伪随机编码原理和制导信号解码过程的基础上, 采用基于数字匹配滤波器的识别方法对制导信号进行搜索识别, 提出了一种自适应扩展实时波门技术实现对目标的锁定跟踪。解码器系统的硬件采用现场可编程门阵列来设计和实现, 并进行了仿真测试及系统实测验证。结果表明, 在接收到一组编码信号的当前周期内即可完成码型识别, 解码实时性好; 在正常波门宽度为5μs的自适应扩展实时波门下, 100kHz高重频干扰信号的干扰成功概率降低至50%, 有效提高了制导的抗干扰性。此研究有利于提高半主动激光制导**的命中精度和可靠性。
激光技术 激光解码 数字匹配滤波器 实时波门 laser technique laser decoding digital matched filter real-time gate
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200146
重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
针对啁啾(chirp)信号的频偏估计方法存在分辨率受限和估计精度不高的问题, 提出了一种基于匹配滤波插值的频偏估计(MFI-FOE)方法。首先, 将接收信号与相应的匹配信号进行匹配滤波;然后,对匹配滤波输出的波形进行峰值搜索;最后, 计算相对偏差, 在峰值和紧邻峰值的左侧点或右侧点之间进行插值, 从而得到精准的频偏估计值。仿真结果表明, 与传统的频偏估计方法相比, MFI-FOE方法的信噪比门限降低了2~4 dB, 在整个相对频偏估计范围内性能稳定, 频偏估计的归一化均方误差更接近于克拉美罗界限。所提的MFI-FOE方法在估计精度和抗噪声能力方面都有显著地提升, 验证了该方法的有效性。
啁啾信号 匹配滤波 插值 频偏估计 chirp signal matched filter interpolation frequency offset estimation
中国民航大学电子信息与自动化学院, 天津 300300
为提高定位系统的定位精确度,提出一种前导四脉冲信号差分匹配滤波器到达时间(TOA)估计算法。使用双脉冲和四脉冲信号评估差分匹配滤波器,该算法提高了前导脉冲信号TOA估计精度。从脉冲个数、信噪比(SNR)角度对差分匹配滤波器输出的方均根误差进行对比,得到四脉冲信号TOA估计精确度优于单脉冲信号的结论。在SNR为20 dB时,四脉冲信号的TOA估计精确度达3.8947 ns,远低于国际民航组织规定的时间误差精确度最大值25 ns。天津机场终端区设置的ADS-B接收机接收到的实时数据和同等条件下的仿真数据均验证了所提算法TOA估计的精确度和稳定性。
信号处理 差分匹配滤波器 前导脉冲信号 到达时间 精确度 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 210704
华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
针对可见光定位的信源在空间传输中抗干扰能力差、易失真,且接收信号的信噪比(SNR)会随传输距离的增加而显著降低等问题,设计了一款线性调频(LFM)信号同步检测的时域匹配滤波器。该匹配滤波器的特点是结合了过采样与互相关正交算法,将它应用在LFM信号的可见光定位中,可以有效地提高信号传输的距离。基于现场可编程门阵列器件完成了LFM时域匹配滤波器的逻辑设计与集成。在长距离可见光通信的同步检测实验中,在6 m通信距离内,该匹配滤波器同步检测的正确率超过99%,这为将来采用LFM信号进行可见光定位的应用奠定了基础。
光纤光学 可见光定位 低信噪比 匹配滤波器 现场可编程门阵列 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 190602
