时空二维Kalman解卷绕与Φ-OTDR协同的水声多目标探测(特邀)

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作者 吴金懿 王照勇 +9 位作者 刘依凡 陈义赐 陈柏琦 宋菲菲 李璇 皮浩洋 叶青 高侃 蔡海文 瞿荣辉 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期315-325,共11页

水下多类型目标探测在海洋安全、海上救援、海洋生态保护和渔业发展等方面具有重要意义。在这项工作中,将基于频率分集的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统与悬浮布设的声敏缆相结合,检测和分析了多类型目标的水声信号。创新性地引入... 水下多类型目标探测在海洋安全、海上救援、海洋生态保护和渔业发展等方面具有重要意义。在这项工作中,将基于频率分集的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统与悬浮布设的声敏缆相结合,检测和分析了多类型目标的水声信号。创新性地引入了时空二维Kalman算法,充分利用Φ-OTDR探测数据的时间域和空间域的二维连续性,突破了相位卷绕特性对动态范围与系统重复频率的限制,确保了多类型目标信息的高保真探测。进一步地,通过非消声水池实验验证了时空二维Kalman算法的可行性,并分析了遥控潜水器(ROV)、仿生鱼和模拟潜水员等多类型目标的频谱特性。实验结果表明,ROV为连续信号,频率范围为200~1700 Hz,频谱图中存在等频率间隔排列(24 Hz)的线谱;仿生鱼的信号间隔为0.5 s,对应仿生鱼的鱼尾摆动周期,频率范围为1500~1700 Hz;模拟潜水员信号间隔为0.25 s,对应氧气瓶气泡喷吐周期,频率范围为150~400 Hz。该技术为多类型水声目标探测和鉴别提供了重要技术手段,有望推动水下目标探测与海洋监测的发展,拓展Φ-OTDR的应用领域。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 水下多类型目标探测 时空二维Kalma n算法 相位卷绕特性

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去除相位卷绕的一种简单而有效的方法 被引量：5

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作者 蒋立平 郭延芬 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1998年第4期325-328,共4页

相位信息的提取在信号处理中是一个重要方面，然而在相位信息提取中，常存在相位卷绕问题。该文介绍了一种简单而有效的去相位卷绕的方法，该方法采用差分原理，用共轭运算实现。该方法适用于诸如相位法时延估计、信号中瞬时频率的估计... 相位信息的提取在信号处理中是一个重要方面，然而在相位信息提取中，常存在相位卷绕问题。该文介绍了一种简单而有效的去相位卷绕的方法，该方法采用差分原理，用共轭运算实现。该方法适用于诸如相位法时延估计、信号中瞬时频率的估计等直接应用相位信息的问题中。配合简单的多段平均和稳健处理，就可去除很强的噪声和干扰，在信噪比为０ｄＢ甚至更低时也能可靠工作。 展开更多

关键词 差分 共轭 时延 互功率谱 相位卷绕 信号处理

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一种求取非卷绕相位的高阶“蓝色”反褶积方法 被引量：3

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作者 张华 李路路 +1 位作者 于强 陈爱萍 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2013年第6期42-46,62,共6页

在高分辨率地震资料处理过程中,为提取非卷绕的混合相位子波,使提高分辨率后的反射系数具有"蓝谱"特征,利用多路径平均求取高阶相位谱中非卷绕的相位主值,提取地震子波真实相位,通过重构地震子波进行确定性反褶积;利用测井资... 在高分辨率地震资料处理过程中,为提取非卷绕的混合相位子波,使提高分辨率后的反射系数具有"蓝谱"特征,利用多路径平均求取高阶相位谱中非卷绕的相位主值,提取地震子波真实相位,通过重构地震子波进行确定性反褶积;利用测井资料和谱拟合得到与研究区沉积特点相符合的地层反射系数谱的分布特征,进行谱的交互式"蓝色"补偿,提高地震资料的分辨率和保真性.资料处理结果表明:该方法能估算非卷绕的混合相位子波,进行交互式"蓝谱"补偿,处理后剖面分辨率较高、保真性较好,能够有效提高地震记录分辨率. 展开更多

关键词 地震记录 非卷绕相位 反褶积 交互式处理 测井资料 高阶谱 分辨率

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基于约束相位解卷绕的正弦信号高精度相位估计 被引量：1

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作者 陈勇 王芳 叶志清 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第2期503-506,共4页

在Tretter相位估计算法基础上,提出了一种基于约束相位解卷绕的相位估计方法。通过对观测相位进行适当的线性组合,将相位约束在较小的模糊相位集合之中,最后基于相位误差最小原则实现约束相位解卷绕。理论分析与Monte Carlo模拟结果显示... 在Tretter相位估计算法基础上,提出了一种基于约束相位解卷绕的相位估计方法。通过对观测相位进行适当的线性组合,将相位约束在较小的模糊相位集合之中,最后基于相位误差最小原则实现约束相位解卷绕。理论分析与Monte Carlo模拟结果显示,约束相位解卷绕的信噪比阈值低于常规解卷绕方法,且在高信噪比条件下相位估计均方根误差接近克拉美罗下限(CRLB),相位估计性能优于分段DFT相位差法以及全相位FFT测相法。在信噪比为5 dB、数据长度为1023的情况下,相位估计均方根误差约为0.9°。当信噪比为0 dB时,约束相位解卷绕的错误概率仅为10-3量级。 展开更多

关键词 相位估计 约束相位解卷绕 线性组合 克拉美罗下限

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干涉SAR相位解卷绕中斜坡畸变校正的迭代算法

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作者 马长征 张涛 +1 位作者 张群 张守宏 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期297-299,共3页

在干涉SAR中 ,对于一个卷绕的斜坡相位函数 ,基于最小二乘的方法由于不相干噪声的存在使得斜坡相位的恢复发生畸变 .利用迭代加光滑的方法使得每次对一个斜坡度较小的相位斜坡进行解卷绕 ,进而对畸变进行校正 。

关键词 相位解卷绕 迭代 合成孔径雷达 斜坡畸变校正

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相位敏感光时域反射系统相位模糊及解卷绕 被引量：7

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作者 于淼 孙铭阳 +2 位作者 张耀鲁 何禹潼 郑志丰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期221-228,共8页

对相位敏感光时域反射系统相位模糊问题和解卷绕进行了研究,推导了系统中扰动引入的相位变化的整个过程,分析了相位敏感光时域反射系统相位解调过程中产生相位模糊的原因。实验采用压电陶瓷作为扰动源,通过数字相干解调方法进行了相位... 对相位敏感光时域反射系统相位模糊问题和解卷绕进行了研究,推导了系统中扰动引入的相位变化的整个过程,分析了相位敏感光时域反射系统相位解调过程中产生相位模糊的原因。实验采用压电陶瓷作为扰动源,通过数字相干解调方法进行了相位解调。实验结果表明,相位模糊同时存在于每条相位解调曲线上和曲线之间,因此需要进行两次相位解卷绕消除相位模糊现象;同时,对实验中产生的相位错乱进行了分析,指出相位解卷绕阈值和扰动位置相位的剧烈变化导致了扰动位置相位解卷绕结果不准确,提出了采用相位差变化峰之后的临近位置处的相位变化来还原扰动。实验表明,这种方法能够正确还原扰动信号,能够对10 Hz~1.5 kHz范围内的扰动信号进行准确解调,可同时响应并解调光纤沿线多点扰动,且相位变化幅值与扰动强度具有良好的线性关系。 展开更多

关键词 光纤传感 相位敏感光时域反射系统 相位模糊 相位解卷绕

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基于GPU的并行相位解卷绕算法 被引量：1

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作者 毛飞龙 焦义文 +3 位作者 马宏 张宇翔 聂欣林 高泽夫 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期119-131,共13页

针对大量数据串行相位解卷绕实时性较差的问题,设计了基于GPU的并行相位解卷绕算法。首先分析了典型的串行解卷绕算法在GPU平台实现的可行性,之后设计了适合于GPU加速的并行解卷绕算法。最后对基于GPU的并行相位解卷绕算法进行了仿真验... 针对大量数据串行相位解卷绕实时性较差的问题,设计了基于GPU的并行相位解卷绕算法。首先分析了典型的串行解卷绕算法在GPU平台实现的可行性,之后设计了适合于GPU加速的并行解卷绕算法。最后对基于GPU的并行相位解卷绕算法进行了仿真验证,多次测试结果表明:在保证解卷绕正确性的基础上,基于GPU的并行相位解卷绕算法相比传统CPU串行解卷绕算法约有3.5倍的加速比,基于GPU的并行相位解卷绕算法相比GPU串行解卷绕算法有63倍的加速比。 展开更多

关键词 相位解卷绕 GPU 并行算法 实时处理 加速比

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基于相位差复指数变换的传声器多声源定位 被引量：1

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作者 赵小燕 汤捷 +1 位作者 周琳 吴镇扬 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期231-235,共5页

为了提高多声源定位的性能并且避免针对高频段相位差的去卷绕处理,提出了一种基于相位差复指数变换的传声器多声源定位算法.首先,挑选出信噪比较大的频点,以提高算法对噪声的鲁棒性,并对被挑选出的频点作相位差复指数变换;然后,基于语... 为了提高多声源定位的性能并且避免针对高频段相位差的去卷绕处理,提出了一种基于相位差复指数变换的传声器多声源定位算法.首先,挑选出信噪比较大的频点,以提高算法对噪声的鲁棒性,并对被挑选出的频点作相位差复指数变换;然后,基于语音信号在时-频域的稀疏性,将被挑选出的频点聚类至各声源;最后,利用各声源包含的频点构建代价函数,使得代价函数最小的假设时延差即为估计的声源时延差.仿真结果表明,该算法充分利用了高频段的相位信息,无需对高频段相位差进行去卷绕处理.相比广义硬聚类算法,该算法收敛速度更快,定位成功率更高,均方根误差更小. 展开更多

关键词 声源定位 稀疏性 相位差 相位卷绕 复指数变换

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组合复信号的相位差法频率估计 被引量：1

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作者 罗久飞 郑明轩 李靖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第19期129-135,共7页

在随机噪声的干扰下,传统的时移相位差校正算法的抗噪声性能可通过增大时移长度来提升;然而,随机噪声的影响、谱线定位错误以及过长的时移均可能引入相位绕卷问题,从而导致较大的估计误差,这大大限制了传统算法的估计精度。针对这一问题... 在随机噪声的干扰下,传统的时移相位差校正算法的抗噪声性能可通过增大时移长度来提升;然而,随机噪声的影响、谱线定位错误以及过长的时移均可能引入相位绕卷问题,从而导致较大的估计误差,这大大限制了传统算法的估计精度。针对这一问题,研究了造成相位绕卷的主要因素,并分析其对时移相位差法频率估计的影响;为进一步提高频率估计的精度,提出一种组合复信号的相位差校正法。仿真结果表明,与几种传统的相位差算法相比,组合复信号的相位差法可实现长时移下的频率估计,且具有良好的抗噪声性能。 展开更多

关键词 相位差法 相位绕卷 频率估计 时移系数

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海洋宽频地震数据瞬时相位梯度属性计算方法及优势分析 被引量：2

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作者 叶云飞 焦振华 陶杰 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期46-53,共8页

与常规地震数据相比,海洋宽频地震数据中子波的波形、相位和频率特征均发生了显著变化,在改善中深层地震成像精度、提高储层预测和油气检测准确性方面具有许多明显优势。对地震资料进行Hilbert变换后的“三瞬”属性提取技术在地震层序... 与常规地震数据相比,海洋宽频地震数据中子波的波形、相位和频率特征均发生了显著变化,在改善中深层地震成像精度、提高储层预测和油气检测准确性方面具有许多明显优势。对地震资料进行Hilbert变换后的“三瞬”属性提取技术在地震层序解释、勘探研究中得到了广泛应用,但并没有考虑瞬时相位的不连续性与层序界面之间的关系,而且在显示沉积层序界面位置时也往往不够直观。本文针对宽频地震数据提出了一种保留子波相位卷绕特征的瞬时相位梯度属性计算方法,通过模拟试验分析了常规子波和宽频子波的相位卷绕现象及在瞬时相位梯度计算中的差异,并通过正演模型剖析了宽频地震数据瞬时相位梯度属性优势及产生原因。南海深水区应用表明,利用本文方法所计算的瞬时相位梯度属性剖面可以很好地展示出水道分布形态,进而清晰地刻画出水道中沉积层序及其变化规律。 展开更多

关键词 宽频地震 相位卷绕 瞬时相位梯度 优势分析 深水区

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基于低相干光干涉的相位成像实验系统 被引量：2

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作者 刘扬 王毅 周红仙 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第9期83-86,共4页

设计了一种基于低相干光干涉的相位成像实验系统,系统主要包括低相干光光源、光纤迈克尔逊干涉仪和光谱仪。由光谱仪采集探测光和参考光的干涉光谱,对其进行傅里叶变换得到卷绕相位,分别用数值解卷绕、合成波长法及干涉光谱逼近法进行... 设计了一种基于低相干光干涉的相位成像实验系统,系统主要包括低相干光光源、光纤迈克尔逊干涉仪和光谱仪。由光谱仪采集探测光和参考光的干涉光谱,对其进行傅里叶变换得到卷绕相位,分别用数值解卷绕、合成波长法及干涉光谱逼近法进行解卷绕。对分辨率板和阶差规进行了相位成像,对比了数值解卷绕、合成波长法及干涉光谱逼近法的优缺点。实验结果显示,数值解卷绕和干涉光谱逼近法具有较高分辨率,干涉光谱逼近法适用于较大测量范围的相位解调。 展开更多

关键词 光学干涉 相位成像 相位卷绕

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FX型相关处理方案及野值剔除算法 被引量：8

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作者 路伟涛 杨文革 +1 位作者 洪家财 史学书 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期54-61,共8页

分析了甚长基线干涉测量等干涉测量技术中FX型相关处理方案存在的问题,提出了一种新的FX相关处理方案。该方案经过两次整数比特时延补偿将两站接收信号相对时延缩小到1bit内,从而避免了相位卷绕现象的出现,同时省去了原方案中的小数比... 分析了甚长基线干涉测量等干涉测量技术中FX型相关处理方案存在的问题,提出了一种新的FX相关处理方案。该方案经过两次整数比特时延补偿将两站接收信号相对时延缩小到1bit内,从而避免了相位卷绕现象的出现,同时省去了原方案中的小数比特时延补偿,接着对新方案的计算量和相关长度做了深入的分析;改进了一种野值剔除算法,使剔除过程不受相位随频率变化趋势的影响。蒙特卡洛仿真和"嫦娥二号"实测数据处理结果验证了改进的准确性和有效性。 展开更多

关键词 干涉测量技术 相关处理 时延估计 相位卷绕 野值剔除 深空探测

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低信噪比下的高精度复正弦频率估计算法 被引量：5

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作者 李小捷 许录平 周雪松 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1010-1014,1020,共6页

MAP/ML频率估计算法由于同时利用了幅度和相位信息,在信噪比较高时可得到极高的估计精度,但在低信噪比下估计性能不佳.对此分析了形成原因,并提出了结合FFT确定相干积分长度及无卷绕序列的最大似然(ML)估计方法.利用FFT的粗估计值对信... MAP/ML频率估计算法由于同时利用了幅度和相位信息,在信噪比较高时可得到极高的估计精度,但在低信噪比下估计性能不佳.对此分析了形成原因,并提出了结合FFT确定相干积分长度及无卷绕序列的最大似然(ML)估计方法.利用FFT的粗估计值对信号进行频移,从而将信号的频率和序列的相位变化限制到了一定范围内,据此推导了不同相干积分长度下的克拉美罗界(CRLB),确定了相干积分数据分段的最佳长度,通过相干积分提高信噪比保持高估计精度.依据相移后相位方差选择估计序列的方法,避免了解卷绕过程,从而消除了解卷绕对低信噪比下算法性能的影响.Monte Carl仿真实验结果表明本频率估计可达到非常接近CRLB界的估计性能. 展开更多

关键词 频率估计 相干积分 克拉美罗界 相位解卷绕

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城市地下燃气管网泄漏定位研究 被引量：3

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作者 高华 王宝光 +1 位作者 杜振辉 刘会朴 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2084-2087,共4页

由于城市燃气管网泄漏极具危险性,而现有的检测定位手段不能有效地对泄漏点准确及时的发现与定位。根据互双谱延时估计理论,将双谱应用于地下中压燃气管网泄漏的定位,通过直接法得到互双谱和自双谱的估计值,由该估计值得到双谱的相位,... 由于城市燃气管网泄漏极具危险性,而现有的检测定位手段不能有效地对泄漏点准确及时的发现与定位。根据互双谱延时估计理论,将双谱应用于地下中压燃气管网泄漏的定位,通过直接法得到互双谱和自双谱的估计值,由该估计值得到双谱的相位,为了得到真正意义相位,对估计相位进行了解卷绕,得到最小二乘意义上的无卷绕相位,最后由互双谱和自双谱的无卷绕的相位差得到泄漏点的位置,并通过大量的泄漏定位实验证明了该方法的有效性。实验结果表明,该方法应用于城市中、低压管网的泄漏定位,在检测距离为30m的情况下,定位绝对误差小于2m。 展开更多

关键词 互双谱 地下燃气管网 泄漏定位 双谱相位解卷绕

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基于二次相关的甚长基线干涉测量相关处理方法

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作者 路伟涛 杨文革 +1 位作者 洪家财 王立彬 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期80-83,88,共5页

针对甚长基线干涉测量中FX相关处理方案存在对时延预测模型要求较高的问题,提出了基于二次相关的甚长基线干涉测量相关处理方法。该方法与原方法相比有两点不同:一是通过二次相关处理更新补偿整数比特延时,取代了原方案中的小数比特补偿... 针对甚长基线干涉测量中FX相关处理方案存在对时延预测模型要求较高的问题,提出了基于二次相关的甚长基线干涉测量相关处理方法。该方法与原方法相比有两点不同:一是通过二次相关处理更新补偿整数比特延时,取代了原方案中的小数比特补偿;二是通过增加一步"一次曲线拟合"改进了野点剔除算法。仿真表明:该方法经过两次整数比特时延补偿,将两站接收信号相对时延缩小到一个比特内,从而避免了相位卷绕现象;野点剔除过程不受相位随频率变化趋势的影响,使相位分布方差更小,在一定程度上提高了相关处理的噪声容限。新方法具有时延预测模型要求低、野点剔除效果好和时延估计精度高等优点。 展开更多

关键词 干涉测量 FX相关处理 时延估计 相位卷绕 野点剔除

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