南京邮电大学 通信与信息工程学院, 南京 210003
为了在高动态、低信噪比的条件下实现对低轨物联网信号的快速捕获, 提出了一种用于快速捕获低轨物联网信号的部分匹配滤波-快速傅里叶变换(PMF-FFT)改进算法。首先, 利用星历信息预估多普勒频偏, 缩小频域搜索范围; 然后, 通过补零、加窗方法克服PMF-FFT算法的扇贝损失; 最后, 采用频域差分非相干累积提高低信噪比下的输出增益。仿真分析表明, 所提改进算法在信噪比为-25~-15 dB时能提高低轨物联网信号的检测概率, 搜索范围由15~35 kHz缩小为24.8~25.2 kHz。
低轨卫星物联网 多普勒频移估计 扇贝损失 部分匹配滤波-快速傅里叶变换 low-orbit satellite internet of things, Doppler fr
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
1 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北 武汉 430079
2 中国地质大学 (武汉) 地球物理与空间信息学院, 湖北 武汉 430074
3 生态环境部卫星环境应用中心, 北京 100094
4 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430079
5 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430079
煤矿开采是最重要的甲烷排放源, 然而其排放清单的准确性很低, 一个关键的原因在于缺乏精准识别和定位该类排放源的能力。近年来, 前沿研究表明可以利用卫星高光谱数据反演高分辨率的甲烷异常, 从而帮助识别排放源。但是, 在地表类型复杂地区该算法会完全失效。针对这一问题, 率先提出一种基于 L1 重加权和迭代收缩阈值算法 (ISTA) 匹配滤波器的算法。利用高分五号 (GF-5) 数据在山西地区的实验表明, 该方法性能显著优于现有的其他方法。实验中, 本方法识别出 23 个甲烷强点源, 这些点源全部位于 TROPOMI 的甲烷高值区内, 且高分辨遥感影像显示这些点源处存在典型的煤矿开采设施。该方法的提出为利用 GF-5 卫星数据在世界范围实现甲烷点源排查奠定了技术基础。
甲烷柱浓度异常探测 基于 L1 重加权和迭代收缩阈值算法的匹配滤波器算法 高分五号可见光短波红外高光谱相机数据 XCH 4 anomaly detection L1 reweighted iterative shrinkage thresholding alg GF-5 visible-shortwave infrared advanced hyperspec 大气与环境光学学报
2022, 17(6): 670
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
针对干涉仪接收通道间信号的相位差测量精度问题，指出了传统计算公式的局限性，通过采用信号能量信噪比替代信号带内功率信噪比，引出了干涉仪接收通道间信号的相位差测量误差的标准差的理论计算公式。从去调制与匹配滤波的角度证明了该计算公式的普适性，并通过各种调制信号与脉冲串信号的仿真验证了理论分析的正确性，揭示了干涉仪通道间相位差测量误差的标准差与信号能量信噪比的平方根成反比。这一理论分析结果为干涉仪测向工程应用的精度指标计算与论证分析提供了普适性的指导。
干涉仪测向 相位差测量 调相信号去调制 匹配滤波 相位估计 信号带内功率信噪比 信号能量信噪比 信号积累 direction finding by interferometer phase difference measurement demodulation for phased signal match filtering phase estimation SNR of signal in-band power SNR of signal energy signal accumulation 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(6): 996
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
