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功率谱估计在宽带ADCP信号检测中的研究与应用

汪胜波  
【摘要】:我国的海域面积达300万平方公里,其中蕴藏着丰富的资源,具有巨大的经济意义。另外,海洋的战略地位也日益变得更加重要。但是获取海洋资源,掌握海洋的战略地位需要对海洋信息进行获取、处理和利用,其中宽带ADCP(多普勒流速剖面仪)发挥着非常重要的作用。在使用宽带ADCP获取海洋信息之后,需要对海洋信息进行处理。功率谱估计是信息处理的重要内容,因此,对宽带ADCP信号的功率谱估计也非常重要。 本文主要是对获取的宽带ADCP信号进行功率谱估计,主要包括中心频率估计和带宽估计。首先对获取的宽带ADCP信号进行滤波、归一化处理和中心化处理;然后再进行端点检测,提取信号段;再进行中心频率估计;最后求取宽带ADCP信号的带宽。主要工作包括: 1.使用滤波技术对宽带ADCP信号进行滤波。通过对IIR滤波器和FIR滤波器的比较,IIR滤波器的非线性相位特性可能使得滤波后的信号发生突变,所以选择具有良好线性相位特性的FIR滤波器对宽带ADCP信号进行滤波,以降低噪声对信号功率谱估计的影响。 2.对比几种常用的端点检测方法,并选择效果较好利于运算的短时能量法进行端点检测,识别出信号段和噪声段,并提取信号段。 3.对宽带ADCP信号的几种功率谱估计方法比较分析,选择精度较高的基于相关矩阵特征分解的MUSIC方法对信号进行中心频率估计,效果较好。同时,也对信号进行傅里叶分析。 4.结合MUSIC方法求得的中心频率和宽带ADCP的傅里叶频谱,在宽带ADCP信号的傅里叶频谱中以MUSIC算法求得的中心频率为中心,采取双边拓展的方式求解宽带ADCP信号的带宽。


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