1 中电科技集团重庆声光电有限公司, 重庆 401332
2 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
3 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
温度测量在航空航天、公共安全、智能制造及智能家居等方面具有重要意义。基于超声波原理的测温技术是近年来发展起来的一种新型温度测量方式, 超声波测温技术具有非接触式, 温度测量范围广, 响应速度快和测量准确度高等特点, 在航空发动机、微波干燥等领域表现出了良好性能。该文面向三维球体空间温度场测量的需求背景, 基于超声波飞行速度与介质温度相关原理, 采用收发同体式超声波换能器, 设计了针对二维圆形平面的8换能器结构和针对三维球体空间的26换能器结构, 提出了分时轮训超声波换能器接收控制策略, 建立了基于径向基函数的空间温度重构算法, 并基于Matlab平台对测温方法进行仿真。仿真结果表明, 对于构建的对角偏斜和中心对称二维圆形平面温度场模型, 以及中心对称三维球体温度场模型均具有良好的重建效果, 同时在超声飞行时间的测量中还叠加了标准差分别为0.02%、0.03%和0.05%的三类高斯白噪声, 进一步验证了该文提出的对射式超声波温度场测量方法具有较好的鲁棒性。
超声换能器 温度测量 三维 球体 高斯白噪声 ultrasonic transducer temperature measurement three dimension sphere Gaussian white noise
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 江西省交通高级技工学校, 江西 南昌 330105
激光器是现代光学中一种常用的光源, 分析其谱宽特性对于激光的研究具有重要意义。 由于高性能窄线宽激光的半高全宽通常在几十MHz以内, 难以直接满足宽光谱领域的应用需求, 因而无法发挥其在成本和性能方面的优势, 这在一定程度上限制了激光的发展。 如果在激光内部直接进行调制实现线宽展宽, 又会导致频率的严重漂移, 破坏稳频特性。 为了在激光器波长稳定性不变的前提下得到宽光谱, 提出了一种以高斯白噪声为驱动电信号的外部相位调制方法。 以激光相位噪声和光谱特征之间的关系为基础, 通过理论计算阐明了相位噪声对于光谱的展宽效应, 并基于OptiSystem光仿真软件和数值仿真分析了在不同白噪声参数下的光谱演变过程, 明确了要得到好的展宽和载波抑制效果需要高功率、 大带宽的噪声信号源。 搭建的外部相位调制系统采用10 GHz带宽的信号源, 通过两个前置预放大器以及一个高饱和输出功率放大器将噪声信号由-17 dBm最高提升至28 dBm, 以此驱动半波电压3.7 V的铌酸锂电光相位调制器, 并在放大链路中加入低通滤波器和可调衰减器调节信号参数。 研究对象为初始线宽20 kHz的分布式反馈半导体激光器, 通过光谱分析仪观测和对比调制前后的激光光谱, 得到了与理论及仿真相吻合的结果, 并拟合计算出展宽分量最高可达65 GHz, 且载波也得以明显地抑制; 此外, 基于扫描式法布里-珀罗共焦腔评估了激光频率的漂移情况, 证明外部调制并未对激光的波长稳定性造成影响, 综合论证了高斯白噪声的相位调制方案能够实现优越的光谱展宽效果。 由于调制后的光谱无边带和次峰, 且能实现数倍于调制带宽的展宽, 因此相较于正弦函数和伪随机编码等其他信号而言, 高斯白噪声具有明显的优势。 该调制方法不依赖于激光器的本征线宽, 具有广泛的应用前景, 为相位调制和光谱展宽的相关研究提供了参考依据。
激光器线宽 相位调制 光谱展宽 高斯白噪声 Laser linewidth Phase modulation Spectrum broadening Gaussian white noise
河北科技大学 信息科学与工程学院，河北 石家庄 050000
近年来全球导航卫星系统(GNSS)抗干扰技术逐渐成为研究热点，在抗干扰研究中，宽带干扰背景下的多阵元卫星导航信号模拟发挥着至关重要的作用。为了提高抗干扰研究效率，通过Matlab模拟的方法研究了卫星导航软件接收机入口数字中频信号的模拟问题。根据信干噪比进行功率控制，分别对卫星导航信号、干扰信号和噪声信号进行建模，计算阵列天线带来的延时，最后模拟了宽带干扰背景下阵列天线的卫星信号并设计了图形用户(GUI)界面。在模拟完成后，将信号输入到抗干扰算法的研究系统进行测试，解决了抗干扰研究中复杂的干扰信号源模拟问题，提高了抗干扰研究的工作效率，同时验证了本研究的实用性和正确性。
导航信号模拟 高斯白噪声 干扰信号 多阵元 信噪比 navigation signal simulation Gaussian white noise interference signal multiple array elements signal to noise ratio 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 208
南充职业技术学院 电子信息工程系, 四川 南充 637000
实现数字图像中噪声参数的精确估计对提高图像处理的质量有重要意义。对被高斯白噪声所污染的图像进行稀疏主成分分析时, 其部分主成分的负载向量的均值与高斯白噪声标准差呈现一定的线性关系。基于此特征, 本文提出了一种快速精确的图像噪声估计方法。在该方法中, 通过对高斯白噪声污染图像添加多种已知标准差等级的新的高斯白噪声以产生多幅新图像, 然后对每幅图像进行稀疏主成分分析, 并求取多个主成分负载向量均值。最后, 通过求解一个超定方程组实现图像高斯噪声标准差等级的精确估计。实验结果表明, 本方法在低噪声(δ0=5)到高噪声(δ0=70)条件下均具有较高的估计精度和较强的鲁棒性, 在实际工程中具有一定的实用价值。
稀疏主成分分析 高斯白噪声 图像噪声估计 sparse principal component Gaussian white noise image noise estimation
宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
针对传感器模式噪声易受CFA插值噪声和JPEG压缩噪声污染，提出一种基于空域平滑滤波的传感器模式噪声预处理方法，去除干扰噪声，从而提高数字照片图像来源检测准确率.假设传感器模式噪声是一种类似高斯白噪声的随机信号，其在频域具有与高斯白噪声相似的平坦频谱; 基于此，在空域采用高斯白噪声对传感器模式噪声进行引导滤波，其空域平滑效果使传感器模式噪声在保持自身性质的同时，拥有与高斯白噪声相似的特性.手机相机照片图像库的评估实验结果表明，与现有预处理方法相比，所提算法在图像来源检测准确度上Kappa统计系数提高了0.026以上，同时算法对JPEG压缩的鲁棒性也明显优于其他算法.
数字图像取证 来源检测 平滑滤波 传感器模式噪声 高斯白噪声 Digital image forensics Source detection Smoothing filter Sensor pattern noise White Gaussian noise
为解决地气光对星敏感器星提取精度影响问题，采用微元法建立了地气光对星敏感器的辐照度影响模型，并对影响辐照度大小的各变量进行了分析。阐释了地气光的影响机理，通过不同方差的高斯白噪声来对不同辐射照度的地气光进行散焦模拟，并对不同时刻不同位置地气光影响条件下的星提取精度进行仿真对比。仿真结果表明：地气光会导致星提取过程中星提取精度降低。该结果可用来对星敏感器遮光罩的抗地球反照干扰性能进行评估。
星敏感器 地气光 高斯白噪声 星提取精度 star sensor earth and atmosphere radiation White Gaussian Noise (WGN) accuracy of star extraction
中国人民解放军理工大学通信工程学院，江苏 南京 210007
针对脉冲激光器峰值功率大、重复频率低和占空比受限等特性，对现有的无线光通信调制方案进行分析和改进，给出改进后调制方案的符号结构，在功率效率、带宽需求和传输容量等方面对其性能进行分析比较，并在理想的加性高斯白噪声干扰下分析其误包率。理论分析和仿真验证表明：脉冲宽度调制方案具有最大的传输容量，能在适应脉冲激光器特性限制的同时，获得较好的调制性能，在无线光通信系统中有一定的应用前景。
光通信 无线光通信 脉冲激光器 调制方案 加性高斯白噪声信道 误包率 中国激光
2015, 42(s1): s105001
广州海格通信集团股份有限公司, 广州 510663
提出了一种基于FPGA实现的高斯白噪声添加装置的算法和实现结构。利用易于硬件实现的矩阵变换和异或运算产生均匀分布随机数, 然后根据Box-Muller方法使用查找表法将产生的均匀随机数转换为高斯分布随机数, 最后使用自动搜索逼近算法实现对目标信号不同信噪比噪声的添加。仿真和实测结果表明, 该装置可用于对无线通信信号进行高斯白噪声的添加。
信号处理 信号源检验 高斯白噪声 矩阵变换 signal processing FPGA FPGA signal source inspection white Gaussian noise matrix transformation
中国人民解放军军械工程学院 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
结合成像模型,从数学角度分析了噪声对重构结果的影响,结合POCS算法,仿真了常见成像模型中噪声对重构结果的影响。通过MATLAB软件仿真获取低分辨率图像序列集,并对低分辨率图像施加噪声获取带有噪声的低分辨率图像集,再借助算法获取高分辨率图像。根据实际情况的不同,分别仿真分析了不同程度的高斯噪声和乘性噪声以及椒盐噪声对最终重构结果的影响。研究结果表明:不论何种噪声,其对重构结果的影响趋势基本一致,即较小噪声对于重构结果影响较小,但随着噪声的增加,图像质量严重退化,重构结果中信噪比相对于原始图像下降更快,图像质量更差;另一方面在相同的信噪比情况下,高斯噪声对于重构结果的影响最大。
超分辨率重构 高斯白噪声 乘性噪声 重构结果 super-resolution reconstruction Gaussian noise multiplicative noise reconstruction result
1 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 合肥 230031
2 解放军炮兵学院, 合肥 230031
半导体激光云高仪 APD探测器获取的大气气溶胶后向散射信号信噪比较低, 难以直接用于反演云高、垂直能见度等大气参数。针对后向散射信号的这种特点, 提出了一种半导体激光云高仪时序控制和信号处理实现方案, 在完成后向散射信号的高速采集、分段累积平均的同时实现整个系统发射、接收、维护、数据存储和上传等复杂时序控制。经对比实验验证, 该方案工作情况良好, 能够明显提高后向散射信号信噪比、帮助大气参数的反演。
半导体激光云高仪 高斯白噪声 分段累积平均 高速数据采集 laser diode ceilometer Gaussian white noise segmented cumulative average high-speed data acquisition
