近年来,利用稀疏阵列估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)已成为阵列信号处理领域的研究热点问题之一。相较于传统的均匀线阵,稀疏阵列凭借其大孔径、高自由度、低互耦率、低冗余度、低开销和布阵灵活等优良特性,吸引了学术...近年来,利用稀疏阵列估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)已成为阵列信号处理领域的研究热点问题之一。相较于传统的均匀线阵,稀疏阵列凭借其大孔径、高自由度、低互耦率、低冗余度、低开销和布阵灵活等优良特性,吸引了学术界广泛关注和系统性研究。同时,为充分发挥稀疏阵列的巨大优势,学者们已经从不同角度开发了一系列与之相适应的DOA估计算法,以进一步提高可分辨信源的数量和角度估计精度。本文在构建稀疏阵列信号模型和整理稀疏阵列相关术语的基础上,详细介绍了稀疏阵列结构设计及DOA估计算法的发展历程和代表性研究成果。在稀疏阵列结构设计方面,围绕自由度、互耦率和冗余度等核心指标,深入剖析了各类稀疏阵列结构的设计思想,并着重描述了嵌套和互质两类结构性稀疏阵列的连续自由度和自由度特征;在稀疏阵列DOA估计方面,根据信号参量构造原理的不同,阐述了基于物理阵列处理和虚拟阵列处理的两种测向理论,并分析了各自方法的适用条件和性能优势。此外,本文还回顾了稀疏阵列DOA估计的克拉美罗界(Cramér-Rao bound,CRB),为评估不同阵列和算法的优劣提供了重要依据。最后,通过梳理现有研究成果中存在的不足,对未来研究方向进行了展望,力图为稀疏阵列DOA估计的工程应用提供理论依据和技术支撑。展开更多
雷暴是一种短暂而剧烈的强对流天气,常伴有闪电、冰雹、强降水等危险天气,对民航飞机的飞行安全造成巨大威胁。机载气象雷达作为保证飞行器飞行安全必备的装备,用于探测与显示航路附近的实时气象信息,辅助机组人员规避危险气象。由于极...雷暴是一种短暂而剧烈的强对流天气,常伴有闪电、冰雹、强降水等危险天气,对民航飞机的飞行安全造成巨大威胁。机载气象雷达作为保证飞行器飞行安全必备的装备,用于探测与显示航路附近的实时气象信息,辅助机组人员规避危险气象。由于极化技术在气象探测方面的优势,双极化雷达成为机载气象雷达的发展方向。但是雷暴天气具有发展迅速、变化复杂,危险性高等特点,使得获取实测机载双极化气象雷达雷暴回波数据困难。为了解决这一问题,本文基于机载双极化气象雷达提出一种雷暴回波仿真方法并进行验证。方法首先利用数值预报模式WRF模式(Weather Research and Forecasting)对雷暴气象场景进行模拟;然后使用T-Matrix方法计算气象粒子的单个粒子散射振幅矩阵,同时结合场景内粒子的微物理特性,计算雷暴目标的反射率因子;最后应用雷达气象方程,基于机载气象雷达系统参数建立雷暴回波信号模型,实现机载双极化气象雷达雷暴回波信号仿真。最后,为检验方法的正确性和准确性,基于雷暴单体识别算法对回波仿真结果进行验证。通过仿真不同仰角下雷暴回波,实验结果表明,基于WRF模式的机载双极化气象雷暴回波仿真方法对雷暴天气具有良好的模拟能力,经单体识别算法验证,结果表明可准确体现雷暴单元的质心分布,结构属性和立体特征,对比实测数据,雷暴回波仿真结果与实测数据相吻合,实验结果具有真实性和准确性。展开更多
在非合作接收场景中,对于一些特殊信号,在输出目标数据时会产生脉冲分裂现象,使得无法及时掌握目标真实参数。这是由于脉冲内部的幅度存在起伏,当信号到达接收设备时,同一脉冲幅度高的位置超过了接收设备灵敏度,幅度低的位置未达到灵敏...在非合作接收场景中,对于一些特殊信号,在输出目标数据时会产生脉冲分裂现象,使得无法及时掌握目标真实参数。这是由于脉冲内部的幅度存在起伏,当信号到达接收设备时,同一脉冲幅度高的位置超过了接收设备灵敏度,幅度低的位置未达到灵敏度造成的。针对这一问题,本文以脉内线性调频的雷达信号为例,深入分析了雷达脉冲分裂信号的内在规律,并在此基础上提出了分选与参数估计方法。本方法首先基于脉冲流的到达时间差分(differenceoftimeofarrival,DTOA)、频率(radiofrequency,RF)和脉冲宽度(pulse width, PW),利用双向长短时记忆网络(bidirectional long short-term memory,BLSTM),学习信号复杂的内在规律,提取多个参数之间的耦合关系,进而将属于同一目标的分裂脉冲从脉冲流中分选出来;再结合波形设计原理,基于分选后脉冲流的到达时间(time of arrival, TOA)、RF和PW,通过聚类和类间估计结果共享,反演得到雷达信号真实参数。仿真结果表明,本文所提的分选方法对于脉内线性调频的雷达脉冲分裂信号,具有极佳的分选效果;本文的参数估计方法,基于分选后的脉冲流数据,对原始信号斜率、RF、PW和PRI都有理想的估计结果。展开更多
针对量子索引图像在量子计算机信息安全领域中的应用问题,本文提出一种基于分量和(sum of components,SoC)的量子索引图像信息隐藏算法。量子索引图像包括数据矩阵和调色板2种数据结构。基于SoC的量子索引图像信息隐藏算法首先根据颜色...针对量子索引图像在量子计算机信息安全领域中的应用问题,本文提出一种基于分量和(sum of components,SoC)的量子索引图像信息隐藏算法。量子索引图像包括数据矩阵和调色板2种数据结构。基于SoC的量子索引图像信息隐藏算法首先根据颜色值分量和的奇偶性(1或0)和颜色值距离,为量子调色板中每一个颜色匹配一个符合条件的颜色组成颜色对;嵌入消息时,根据颜色对和消息比特对量子数据矩阵的像素索引值进行更新;提取消息时,量子索引图像每个像素颜色值分量和的奇偶性即为嵌入的消息,属于盲提取算法。此方法可在未来量子计算机上执行。根据经典计算机上的仿真结果从视觉质量、嵌入容量、鲁棒性和安全性4个方面验证了该方法的有效性。展开更多
文摘近年来,利用稀疏阵列估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)已成为阵列信号处理领域的研究热点问题之一。相较于传统的均匀线阵,稀疏阵列凭借其大孔径、高自由度、低互耦率、低冗余度、低开销和布阵灵活等优良特性,吸引了学术界广泛关注和系统性研究。同时,为充分发挥稀疏阵列的巨大优势,学者们已经从不同角度开发了一系列与之相适应的DOA估计算法,以进一步提高可分辨信源的数量和角度估计精度。本文在构建稀疏阵列信号模型和整理稀疏阵列相关术语的基础上,详细介绍了稀疏阵列结构设计及DOA估计算法的发展历程和代表性研究成果。在稀疏阵列结构设计方面,围绕自由度、互耦率和冗余度等核心指标,深入剖析了各类稀疏阵列结构的设计思想,并着重描述了嵌套和互质两类结构性稀疏阵列的连续自由度和自由度特征;在稀疏阵列DOA估计方面,根据信号参量构造原理的不同,阐述了基于物理阵列处理和虚拟阵列处理的两种测向理论,并分析了各自方法的适用条件和性能优势。此外,本文还回顾了稀疏阵列DOA估计的克拉美罗界(Cramér-Rao bound,CRB),为评估不同阵列和算法的优劣提供了重要依据。最后,通过梳理现有研究成果中存在的不足,对未来研究方向进行了展望,力图为稀疏阵列DOA估计的工程应用提供理论依据和技术支撑。
文摘随着高分辨率对地观测要求的不断提高,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的应用将越来越广泛。针对高分辨率SAR成像存在数据量大、存储难度高、计算时间长等问题,目前常用的解决方法是在SAR成像模型中引入压缩感知(Compressed Sensing,CS)的方法降低采样率和数据量。通常使用单一的正则化作为约束条件,可以抑制点目标旁瓣,实现点目标特征增强,但是观测场景中可能存在多种目标类型,因此使用单一正则化约束难以满足多种特征增强的要求。本文提出了一种基于复合正则化的稀疏高分辨SAR成像方法,通过压缩感知降低数据量,并使用多种正则化的线性组合作为约束条件,增强观测场景中不同类型目标的特征,实现复杂场景中高分辨率对地观测的要求。该方法在稀疏SAR成像模型中引入非凸正则化和全变分(Total Variation,TV)正则化作为约束条件,减小稀疏重构误差、增强区域目标的特征,降低噪声对成像结果的影响,提高成像质量;采用改进的交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)实现复合正则化约束的求解,减少计算时间、快速重构图像;使用方位距离解耦算子代替观测矩阵及其共轭转置,进一步降低计算复杂度。仿真和实测数据实验表明,本文所提算法可以对点目标和区域目标进行特征增强,减小计算复杂度,提高收敛性能,实现快速高分辨的图像重构。
文摘雷暴是一种短暂而剧烈的强对流天气,常伴有闪电、冰雹、强降水等危险天气,对民航飞机的飞行安全造成巨大威胁。机载气象雷达作为保证飞行器飞行安全必备的装备,用于探测与显示航路附近的实时气象信息,辅助机组人员规避危险气象。由于极化技术在气象探测方面的优势,双极化雷达成为机载气象雷达的发展方向。但是雷暴天气具有发展迅速、变化复杂,危险性高等特点,使得获取实测机载双极化气象雷达雷暴回波数据困难。为了解决这一问题,本文基于机载双极化气象雷达提出一种雷暴回波仿真方法并进行验证。方法首先利用数值预报模式WRF模式(Weather Research and Forecasting)对雷暴气象场景进行模拟;然后使用T-Matrix方法计算气象粒子的单个粒子散射振幅矩阵,同时结合场景内粒子的微物理特性,计算雷暴目标的反射率因子;最后应用雷达气象方程,基于机载气象雷达系统参数建立雷暴回波信号模型,实现机载双极化气象雷达雷暴回波信号仿真。最后,为检验方法的正确性和准确性,基于雷暴单体识别算法对回波仿真结果进行验证。通过仿真不同仰角下雷暴回波,实验结果表明,基于WRF模式的机载双极化气象雷暴回波仿真方法对雷暴天气具有良好的模拟能力,经单体识别算法验证,结果表明可准确体现雷暴单元的质心分布,结构属性和立体特征,对比实测数据,雷暴回波仿真结果与实测数据相吻合,实验结果具有真实性和准确性。
文摘在非合作接收场景中,对于一些特殊信号,在输出目标数据时会产生脉冲分裂现象,使得无法及时掌握目标真实参数。这是由于脉冲内部的幅度存在起伏,当信号到达接收设备时,同一脉冲幅度高的位置超过了接收设备灵敏度,幅度低的位置未达到灵敏度造成的。针对这一问题,本文以脉内线性调频的雷达信号为例,深入分析了雷达脉冲分裂信号的内在规律,并在此基础上提出了分选与参数估计方法。本方法首先基于脉冲流的到达时间差分(differenceoftimeofarrival,DTOA)、频率(radiofrequency,RF)和脉冲宽度(pulse width, PW),利用双向长短时记忆网络(bidirectional long short-term memory,BLSTM),学习信号复杂的内在规律,提取多个参数之间的耦合关系,进而将属于同一目标的分裂脉冲从脉冲流中分选出来;再结合波形设计原理,基于分选后脉冲流的到达时间(time of arrival, TOA)、RF和PW,通过聚类和类间估计结果共享,反演得到雷达信号真实参数。仿真结果表明,本文所提的分选方法对于脉内线性调频的雷达脉冲分裂信号,具有极佳的分选效果;本文的参数估计方法,基于分选后的脉冲流数据,对原始信号斜率、RF、PW和PRI都有理想的估计结果。
文摘针对量子索引图像在量子计算机信息安全领域中的应用问题,本文提出一种基于分量和(sum of components,SoC)的量子索引图像信息隐藏算法。量子索引图像包括数据矩阵和调色板2种数据结构。基于SoC的量子索引图像信息隐藏算法首先根据颜色值分量和的奇偶性(1或0)和颜色值距离,为量子调色板中每一个颜色匹配一个符合条件的颜色组成颜色对;嵌入消息时,根据颜色对和消息比特对量子数据矩阵的像素索引值进行更新;提取消息时,量子索引图像每个像素颜色值分量和的奇偶性即为嵌入的消息,属于盲提取算法。此方法可在未来量子计算机上执行。根据经典计算机上的仿真结果从视觉质量、嵌入容量、鲁棒性和安全性4个方面验证了该方法的有效性。
