广义二次相关时延估计算法改进

在基于TDOA的声源定位算法中时延估计的精确度是关键,时延估计极小的误差也会导致定位结果的偏离,因此为了提高声源定位的精度,必须对时延进行准确的估计.传统的广义互相关时延估计方法是通过添加相应的加权函数来提高语音信号中的有效成分,从而提高时延估计的精度.然而现实中声学环境非常复杂,在较低信噪比的情况下,传统广义互相关时延估计法的性能开始下降,导致时延估计误差变大.针对这一问题提出了一种基于二次相关的广义互相关时延估计改进算法,该方法首先通过滤波器对接收到的音频信号进行滤波,再利用二次相关抑制了噪声对信号的干扰,然后对加权函数进行改进,提高时延估计精度.最后计算机仿真实验表明,无论在低信噪比还是在高信噪比甚至是弱混响的环境下,该方法都获得了较好的时延估计性能.     

基于改进时延估计的声源定位算法

针对强噪声和强混响条件下, 室内声源定位算法收敛速度慢和定位精度低等问题, 提出一种基于改进时延估计的声源定位方法. 该方法建立在单源多元混响模型下, 首先用四元十字型麦克风阵列估计时延; 然后在广义互相关时延估计算法的基础上, 引入二次相关法以削弱噪声干扰, 同时采用LMS(最小均方)自适应滤波算法弥补广义互相关方法的不足, 提高混响环境下的时延估计精度; 最后, 通过远场近似几何方法定位声源. 实验结果表明, 与相位变换加权广义互相关函数(GCC-PHAT)算法相比, 该方法具有较好的抗噪能力与抗混响能力, 能获得更准确的定位结果.     

提高时延估计精度的方法研究

该文在分析各种时延估计方法的优缺点的基础上,研究提高时延估计计算精度的方法。文中提出采用线性调频Ｚ变换的方法来提高时延估计的精度。结合采用广义互相关原理,采用线性调频Ｚ变换对直升机声音信号进行了仿真计算,在有一定相关噪声的条件下,时延估计误差的方差可达到５μｓ以内,优于其它的时延估计方法的计算结果。反映了该方法是一种较好的方法,具有实际意义。将该方法用于智能雷弹中,可以合轩弹对直升机的声定矩误差控     

网络传感器阵列目标定距定向的影响因素研究

基于声阵列信号时延估计、双曲线目标定位方法,推导了平面任意三元阵目标定向、定距计算公式,并采用该公式对声传感器阵列定位应用中的时延估计误差、阵列孔径大小、阵元布放误差等因素造成的目标定距、定向误差进行了计算和分析研究. 计算结果表明:在同样的初始误差条件下,采用大孔径阵列可以显著降低定距及定向误差,且定向精度的需求比较容易满足而定距精度的需求较难满足.      

基于互相关序列和BP网络的声源定位算法

在基于麦克风阵列的声源定位算法中,一种常用算法的基本思路是通过麦克风接收到信号的相关序列来计算信号之间的时延,进而再根据阵列的结构确定声源的位置。在分析传统的声源定位算法基础上,针对双五元十字阵模型,介绍传统的基于广义互相关相位变换加权(generalized cross correlation-phase transform, GCC-PHAT)时延估计的定位算法,并给出基于GCC-PHAT时延估计和反向传播(back propagation, BP)神经网络的定位算法、基于抛物线互相关时延估计和BP网络的定位算法,进而通过分析影响时延估计的主要因素,提出了基于互相关序列和BP网络的新定位算法,该算法将GCC-PHAT互相关序列最大值点的位置、最大值点及其左右各一点的相关值作为BP网络的输入,通过对BP网络进行训练来实现声源的三维定位。仿真实验表明：与传统的基于GCC-PHAT时延估计的定位算法相比,所提出的各个算法均具有较好的定位效果,后者均比前者的定位精度更高,而且提出的基于互相关序列和BP网络的新定位算法在低信噪比和高混响的条件下,也具有较好的定位效果。     

基于时延估计的麦克风阵列一致性分析

基于麦克风阵列的声源定位技术广泛应用于现场录音及会议通信等领域.常用的麦克风阵列声源定位技术中,时延估计是一种硬件成本低、计算量小且易于实现的算法.影响麦克风阵列时延估计的因素很多,麦克风阵列阵元的一致性性能是其中之一.基于相位变换的广义互相关算法,提出了一种新的麦克风阵列阵元一致性估计指标.构建3组阵元一致性指标不同的麦克风阵列,开展了对实际声源的角度估计.计算麦克风阵列对声源角度的估计时延和声源角度的理想时延之间的差值,建立了其与声源角度估计误差的方差关系,提出了基于时延估计误差的麦克风阵列阵元一致性估计指标,并验证了该指标在麦克风阵列阵元选择上的实际指导意义.     

基于倒谱分析的防混响时延估计算法

为了提高混响条件下时延估计算法的精度,对广义互相关时延估计算法进行分析后,介绍了倒谱分析在去混响处理中的作用,根据接收信号中各种成分在倒谱的分布情况,对基于同态滤波的时延估计方法提出改进方案。通过仿真实验对比传统时延估计算法和新算法的性能,并从误差角度分析时延估计的准确度。从仿真结果可以看出,本文提出的算法在混响比较严重的环境中做时延估计,其均方根误差比广义互相关时延估计算法(GCC)降低了20%左右,比改进前的基于同态滤波广义互相关算法(CEP-GCC-TDE)降低了8%左右,估计精度有了进一步提高,在室内声源定位中具有实用价值。     

基于PHAT-β广义互相关的变压器机器鱼避障时延估计仿真

针对变压器机器鱼避障过程中发射信号和回波信号时延信息难以准确估计的问题,提出一种基于相位变换加权(PHAT-β)广义互相关(GCC)算法的时延估计方法.区别于传统的基本互相关(BCC)算法,PHAT-β GCC算法可以根据信噪比在频城内对互功率谱进行灵活调节,提高了时延估计的抗噪性和准确性.首先对发射信号和回波信号进行快速傅里叶变换和共轭相乘得到互功率谱,然后对互功率谱进行PHAT-β加权、傅里叶逆变换得到广义互相关函数,最后通过峰值检测得到时延估计值.仿真分析和验证了不同类型发射信号(正弦信号、方波信号)、不同信噪比(20、10、0 dB)、不同指数调节因子的时延估计性能,结果表明所提算法相对于传统的BCC算法具有更好的抗噪性和更尖锐的时延估计峰值.     

基于TDE技术的声源定位算法

针对基本互相关法在估计时延时没有明显的峰值及实际环境中的噪声会减损峰值,甚至出现伪峰的问题,提出了一种基于广义互相关的改进时延估计方法,并结合麦克风阵列结构,实现了基于两步定位的声源定位.通过仿真实验验证了该方法在有噪声的环境下能准确测量声源的位置,定位的平均距离误差和平均方向角误差都低于5%,且方向角在30°～150°、距离在1.1～2.3m时定位成功率达80%以上.     

一种基于OFDM训练序列的精确时延估计方法

提出了一种适用于OFDM系统的基于训练序列的精确时延估计方法.该方法利用频域差分互相关法,精确提取小数时延;在频域补偿小数时延后,再将时域相关法与上升沿法相结合,得到整数时延.由复杂度分析结果可知,当搜索法中获取小数时延的搜索次数大于2时,该方法的小数时延估计计算复杂度与搜索法相比低很多.仿真结果显示,当采样频率为10 MHz、多普勒频移为222.22 Hz、子载波个数为1 024的情况下,根据该方法所实现的时延估计精度能够达到分米级,平均比搜索法高出10 dB;同时,在低信噪比时,该方法比传统的时域相关法具有更健壮的整数时延估计性能.     

PCSS通信测距复合系统中一种改进的映射方法

为了提高通信测距复合系统的信息传输速率,实现数据与序列的完全映射,将并行组合扩频技术（parallel combinatory spread spectrum,PCSS）应用于复合系统,提出了一种改进的r_组合数据序列映射方法。在发送端采用所提出的映射方法实现数据的扩频传输,在接收端采用改进的广义互相关算法进行时延估计和数据解扩,同时实现了信息传输和距离测量。仿真结果表明,改进的数据序列映射方法实现了映射的唯一性,提高了数据的映射效率,提升了PCSS通信测距复合系统的信息传输速率;改进的广义互相关算法在低信噪比下具有更好的时延估计性能。因此,所提方法能使PCSS通信测距复合系统更有效地完成测距任务和通信任务,可为通信测距复合系统的理论研究和工程应用提供参考。     

WDA相关法时间延迟估计

相控阵超声检测中,相关法时间延迟估计是实现自适应聚焦的关键技术之一。为了消除噪声、模板窗口大小和缺陷特征等因素对相关法时间延迟估计的影响,结合检测超声回波信号的特点,提出了基于小波变换的相关法时间延迟估计方法。理论仿真和实验均证明该方法能有效抑制上述因素的影响,提高时间延迟估计精度。仿真计算表明:在可信度为0.95的情况下,信噪比提高了3.2dB,最小窗口大小从无穷大变成了3倍于探头中心频率对应周期,模板有效范围扩展了60%。     

宽带无线接入系统的上行定时算法改进

对基于IEEE 802.16e-OFDMA的宽带无线接入系统的上行定时算法进行改进.该算法采用了测距信号的时域叠加方法,增强其在频域的信噪比,提高在低信噪比情况下用户接入和时延估计的性能.仿真结果表明,在信噪比较低的情况下,该算法相对于原有算法在用户检测性能和时延估计性能方面均有改善,提高了小区边缘用户的上行随机接入性能.
     

改善被动声呐测距精度的研究

三元基阵水平方向被动测距的精度主要取决于噪声到达相邻阵元的相对时延估计的精确程度。本文从波束形成、相关系数的处理、采样频率确定等方面,探讨了提高时延估计精度的对策,并进行了仿真分析。     

一种基于Watterson模型的短波信号时延估计算法

基于TDOA的短波信源定位技术相比于传统的基于AOA的短波定位技术具有设备简单、成本较低且架构方便的优点。然而,对短波信号直接进行传统的TDOA估计并不能得到信号的时延信息。以Watterson短波信道模型构造短波信号,在研究对比基本相关与模值相关算法的基础上,提出了基于广义相关熵模值的时延估计算法。仿真实验表明,即使在较低信噪比下,该方法仍然保持着较高的时延估计性能,是一种适用于短波信号的新型时延估计算法。     

基于变步长最小均方误差自适应滤波器的变压器机器鱼避障时延仿真

为了解决变压器机器鱼避障过程中时延信息难以准确估计的问题,提出一种基于变步长LMS（最小均方误差）自适应滤波器的时延估计方法。不同于传统的互相关时延估计算法,变步长LMS自适应滤波器算法不需要信号和噪声的统计先验知识,具有更好的适用性。算法根据最小均方误差准则和最速下降法对滤波器的输出和权系数向量进行自适应调节,迭代过程中采用变步长代替传统的固定步长提高了收敛速度,然后对权系数向量进行Sinc函数插值获得时延估计结果。仿真分析了不同信噪比条件的时延估计性能,并且与传统互相关算法进行了比较,结果表明所提算法相对于传统互相关算法具有更好的抗噪性和更明显的时延估计峰值。     

基于单光子激光雷达远距离海上测距的实现

单光子激光雷达具有探测灵敏度高、响应速度快、测量精度高等优势,但在实际工作中易受到背景噪声等问题干扰。针对海面远距离平程目标测量,提出基于高速数字信号全通道实时处理(digital signal process,DSP)研究,通过分析海面上空大气溶胶对激光测量的影响,分析不同的海面能见度对测量系统造成影响的差别,对比相同海域条件下常规测距与单光子测距威力的差别,同时开展适应海面环境的单光子回波通道的数字处理算法研究。在良好天气条件下,对海岸线静止目标53 km大山(发射光学衰减10 dB)探测概率高于95%,对海上38 km运动渔船等小目标进行实时跟踪测量,获得到目标距离信息,且该系统工作稳定可靠。     

一种推广的非高斯相关噪声中高斯信号的时延估计方法

介绍了高阶统计量与互相关运算相混合的方法，在对非高斯相关噪声中，高斯信号进行时延估计中的应用。该方法首先计算出观测的四阶累积量，然后利用累积量投影公式计算二阶统计量，最后利用互相关方法确定信号的时延参数。仿真结果与二阶和三阶统计量相结合的混合方法进行了比较。结果表明该方法具有优越性。     

煤矿井下救援定位系统研究

为提高救援定位系统的定位精度, 设计了基于双Mach鄄Zehnder 干涉仪结构的煤矿井下救援定位系统,并分析了系统的结构及定位原理。结合小波阈值降噪特点, 给出了一种基于小波阈值降噪的互相关时延估计算法。仿真结果表明, 该算法可有效提高系统的定位精度。该系统定位方法容易实现, 具有无源、防燃防爆、
抗电磁干扰和远程控制等突出优点, 具有很大的实际应用价值。