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基于小波变换微弱信号检测技术研究及DSP实现

作　者: 师家红
导　师: 娄淑琴
学　校: 北京交通大学
专　业: 光通信与移动通信
关键词: 微弱信号检测去噪小波变换阈值 DSP 优化软件流水线
分类号: TN911.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 277次
引　用: 1次
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内容摘要

在光谱学、物理、化学、医学、光通信、雷达、天文学等众多研究和应用领域,都涉及到微弱信号的精密检测。任何一个系统必然存在噪声,而当所测量的信号相当微弱时,如何把淹没于噪声中的有用信号高质量提取出来便成为微弱信号检测的关键环节,所以微弱信号检测技术的核心就是从大噪声背景中提取有用信号,探索新技术及新方法最大可能提高检测系统输出的信噪比。DSP因其高精度,高处理速度,低功耗等特点在信号处理中占据了及其重要的地位,在信号处理领域受到了极大推崇。鉴于DSP的诸多优势,本文深入地研究了基于小波变换的微弱信号探测理论、算法仿真及算法在DSP中的实现。在明确了微弱信号检测的核心任务就是信号去噪后,通过对传统去噪技术简要比较后提出了采用在时域,频域均有良好局部性的基于小波变换的去噪方法。针对基于小波变换的信号去噪方法本文进行了两方面的研究,一方面深入研究了小波变换的理论基础和Matlat算法,并利用Matlab编程仿真实现了基于小波变换的信号去噪方案,验证了该方案的正确性及可行性；另一方面以仿真实验为基础在TMS320C6416DSP环境中设计实现了相同的方案并经过反复优化及改进最终实现了信号的实时处理。其中,在仿真实验中还重点研究了基于小波变换的信号去噪所涉及到的关键技术,如小波基的选择,阈值的选择以及阈值函数的建立等。而DSP实验方案更多的是关注信号实时处理所面临的难题,如分时采样时的吉布斯效应,小波重构时的信号插值等。本文研究内容包括了微弱信号检测算法的理论分析建模并编程仿真,也包括了硬件平台的搭建并在此平台上实现设计方案并通过不断地优化改进最终实现信号的实时处理的过程。最后通过一些测试实验对系统的功能及性能进行了定性分析。另外,本文研究重点集中在微弱信号检测系统中的关键技术,设计中所实现的实时信号检测仅是系统雏形,若需应用到实际中仍需更加全面深入的研究。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究现状  11-12
  1.3 课题研究内容及意义  12-14
2 基于小波分析的微弱信号检测  14-38
  2.1 连续小波变换  14-15
  2.2 离散小波变换  15-16
  2.3 小波框架理论  16
  2.4 多分辨率分析及matlat算法  16-20
    2.4.1 多分辨率分析  16-18
    2.4.2 Matlat算法  18-20
  2.5 基于小波变换的去噪  20-37
    2.5.1 小波去噪的原理  21-22
    2.5.2 小波去噪步骤  22-37
  2.6 本章小结  37-38
3 基于DSP/BIOS的微弱信号检测系统及系统优化  38-55
  3.1 DSP硬件系统简介及其改进  38-42
    3.1.1 TMS320C6416DSP简介  38-39
    3.1.2 TMS320C6416DSK系统开发板及其改进  39-42
  3.2 基于DSP/BIOS的信号处理系统的开发  42-46
    3.2.1 DSP/BIOS简介  43-44
    3.2.2 基于DSP/BIOS的开发  44-46
  3.3 DSP系统的优化方案研究  46-54
    3.3.1 卷积的C程序  49-50
    3.3.2 汇编优化  50-51
    3.3.3 并行操作和时隙填充  51
    3.3.4 软件流水线  51-54
  3.4 本章小结  54-55
4 基于DSP/BIOS的微弱信号检测系统的测试与评估  55-63
  4.1 系统结构及功能说明  55
  4.2 几种常见信号的系统调试  55-59
    4.2.1 系统对信号的恢复情况  56-57
    4.2.2 系统的去噪能力  57-59
  4.3 信号实时处理中的一些重要技术  59-62
    4.3.1 数据分时采样处理的边缘效应—吉布斯现象  59-61
    4.3.2 小波重构时的信号插值  61
    4.3.3 阈值计算中的排序问题  61-62
  4.4 本章小结  62-63
5 总结与展望  63-65
  5.1 总结  63
  5.2 展望  63-65
参考文献  65-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69

基于小波变换微弱信号检测技术研究及DSP实现

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