《逼近理論性能界的寬頻調頻多參數超聲聯合探測技術》是依託華南理工大學，由曹燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：逼近理論性能界的寬頻調頻多參數超聲聯合探測技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曹燕
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超聲探測廣泛套用於醫療、水下及工業探測中，主要探測參數包括探測物的位置和運動狀態等。以往兩類探測採用不同的算法：位置參數主要利用回波時延估算距離，運動參數則是通過都卜勒頻移探測，存在時間上的不同步和參數估計的相互干擾。香農資訊理論和測不準原理表明寬頻探測信號有利於可靠地獲取探測物的動態參數。本項目針對位置和運動參數的聯合探測技術開展研究，採用寬頻調頻探測信號，將距離、速度、加速度等參數轉化為頻率的函式，研究性能逼近理論極限界的多參數聯合估計，包括：①適用於多參數聯合估計的探測信號設計；②不同套用下的寬頻調頻信號的解調算法；③調頻信號多參數估計的理論性能界研究；④逼近理論性能界的超聲調頻回波多參數聯合估計。申請人及項目組成員長期從事聲信號處理、參數估計算法及超聲探測的研究，完成了一系列高水平論文和超聲及探測方面的專利。項目成果可為實現靈活的多功能一體探測系統提供創新理論方法與技術。
結題摘要
超聲探測廣泛套用於醫療、水下及工業探測中，主要探測參數包括探測物的位置和運動狀態等。以往兩類探測採用不同的算法：位置參數主要利用回波時延估算距離，運動參數則是通過都卜勒頻移探測，存在時間上的不同步和參數估計的相互干擾。香農資訊理論和測不準原理表明寬頻探測信號有利於可靠地獲取探測物的動態參數。本項目針對位置和運動參數的聯合探測技術開展研究，採用寬頻調頻探測信號，將距離、速度等參數轉化為頻率的函式，研究性能逼近理論極限界的多參數聯合估計，主要研究成果包括： （1）針對目前超聲探頭不支持寬頻連續波的傳送，探測精度不高的缺點，設計和研製多款高精度寬頻仿生探頭，實現收發探頭功能的獨立分離和無線化。相關成果發表1篇EI會議論文，提交8項發明專利。（2）根據聲場傳播特性和寬頻調頻信號的特點研究設計探測發射信號，主要研究調頻變化模式和用數值最佳化算法來選擇最優調頻斜率。相關成果發表SCI論文1篇，並參加相關方面的國際會議，形成發明專利4項。（3）針對噪聲環境下多目標探測所涉及的多分量調頻信號的多參數估計，提出了基於維納-欣欽定理的參數估計算法和窄帶自相關頻率估計算法等，提高抗噪聲性能和速度。相關成果在IEICE trans on fundamentals等期刊發表論文3篇，形成發明專利1項。（4）針對探測目標處於近場中難以估計其距離參數以實現反射點定位，提出基於四階累積量和最小二乘法的三維空間反射點定位方法。在接收端無法得知傳送端相對速度及多徑結構的情況下，提出基於分數階Fourier 變換的距離估計方法。對探測得到的圖像進行處理、稀疏表示、重構和線上分類處理，提出相應的解決方法。相關成果在IET Signal Processing、IEEE Transactions on Signal Processing和Information Sciences等期刊上發表論文8篇。（5）搭建實驗演示驗證平台，對所研發的算法進行了有效性驗證。同時將理論和該實驗演示驗證平台套用於醫療診斷、濃度檢測、超聲清洗等多個領域，共提交10項發明專利。項目成果可為實現靈活的多功能一體探測系統提供創新理論方法與技術。
