基于广义互功率谱相位法的声源定位技术

研究如何在复杂噪声和严重混响的室内环境下,提高声源定位系统的性能.首先分析室内麦克风阵列的信号模型,确立一种合适的阵列拓扑结构;其次在复倒谱域对滤波器的各项参数进行仿真比较,得出滤波器参数的最佳值;然后提出一种广义互功率谱相位法,改进了峰值不明显等问题.在Matlab中对多种加权函数进行了仿真比较,进一步改善声源定位结果的准确性.最后对提出的算法进行验证,结果表明,当改进后算法的角度误差和距离误差分别为±10°和±15 cm时,定位成功率能达到80%左右.

改进的互功率谱相位时延估计方法

互功率谱相位是一种常用的时延估计方法,该方法在弱噪声和中度以下混响的环境下,可以获 得比较精确的时廷估计值;但在低信噪比和强混响的环境下,该方法的性能急剧下降,针对这一问题,本文 提出了一种改进的互功率谱相位时延估计方法。计算机模拟结果表明,改进后的方法即使在低信噪比和强混 响的环境下,也可以获得令人满意的时延估计值。

基于广义互功率谱的温度检测方法

声温法是基于声波与CT技术相结合的非接触测温法,声波信号飞渡时间的精确测量是温度场检测的关键环节,在低信噪比、复杂混响的背景环境下,传统相关算法无法准确计算出声信号的时延。采用广义互功率谱相位分析算法来克服背景环境中乘积性干扰和卷积性干扰,通过对采样信号进行白化处理,并随信噪比的变化调整互功率谱的权值,来提高时延估计算法的抗噪声与抗混响能力。理论推导和实验结果分析证明,与传统相关函数分析算法和互功率谱相位时延算法进行比较,新互谱算法能有效克服噪声和混响干扰,锐化峰值,准确估计出声信号的时延。

改进的互功率谱相位法在雷声声源定位中的应用

互相关函数法是一种常用的时延估计方法,但在低信噪比和闪电存在多分叉的情况下,该方法的效果不理想。针对这一问题,该文选取广州地区2009年8月24日19:08:04和2012年5月5日08:01:00的两次闪电过程的雷声记录,结合高速摄像资料,比较了互相关函数法和改进的互功率谱相位法在雷声声源定位中的应用效果。首先,利用互相关函数法和改进的互功率谱相位法计算声源点的方向信息,定位结果与高速摄像照片对比具有较好的一致性,证明了定位方法的可靠性,对比结果表明:在低信噪比环境和多分叉闪电情况下,改进的互功率谱相位法能够获得比互相关函数法更好的定位效果。最后给出了综合利用改进的互功率谱相位法计算得到的方向信息和声源点与观测点的距离信息得到的雷声声源三维定位结果。

基于互功率谱相位谱的混凝土结构中应力波波速的估计

在应用冲击反射法进行无损估计时 ,应力波波速测量是一项非常重要的工作。本文研究了时间延迟估计方法中用互功率谱的相位谱进行时间延迟估计的算法 ,并将其应用到波速估计中 。

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。

基于广义互相关算法的时延估计

在无线电定位技术中,AOA、TOA、TDOA是目前最有发展潜力的蜂窝系统移动台定位技术。定位中对时间差估计的精度要求非常高,测量精度越高,由其引入的定位误差就会越小。传统的广义互相关算法在实际的噪声环境中产生的时延估计误差较高。在此基础上,对时延估计采用了基于周期互谱密度和互功率谱的广义互相关算法进行研究,改进了传统的广义互相关算法。仿真结果表明改进的时延估计算法在恶劣信道环境影响下表现出了相对较好的鲁棒性。

基于广义互相关算法的时延估计研究

声源定位通常是利用传声器阵列的到达时间差实现,时延估计算法的精度和鲁棒性对于定位结果非常重要。对时延估计中最常用的广义互相关法进行了详细研究,取不同的加权函数进行仿真,比较分析了仿真结果,并引入语音增强中的谱减法作为预处理环节,对传统的广义互相关法进行了改进。结果表明,新方法能满足噪声环境下的要求。

基于虚拟仪器技术和互相关原理的相位测量仪

在比较目前几种常用相位测量方法的基础上,提出了基于互相关原理的相位测量方法。该方法利用待测两路信号的通道中信号与噪声之间、噪声与噪声之间不存在相关性,通过求两通道中信号的互相关函数方法得到相位差的测量结果。并对该方法具有强大抗干扰能力进行了理论分析,全面阐述了基于互相关原理虚拟相位测量仪的实现过程。给出了对应硬件和基于LabView编写的核心软件构成,把该仪器同李萨如图法进行对比验证,通过比较它们的测量结果,说明该方法的测量结果正确可靠,达到预期的设计目的。

互相关技术在直接数字采样相位噪声测试系统中的应用

文章简单介绍了互相关函数及其性质，介绍了互相关技术在直接数字采样相位噪声测试系统中的应用，对于从事相位噪声计量测试工作的人员有一定的帮助作用。

基于信息融合和广义循环互相关熵的电机轴承故障诊断

针对传统基于单路振动信号的故障识别可靠性较差和传统谱相关方法难以有效处理非高斯噪声的问题,该研究提出了一种基于多传感器振动信号信息融合和广义循环互相关熵谱的轴承故障诊断方法。首先推导了广义互相关熵、广义循环互相关熵和广义循环互相关熵谱密度的计算公式;然后给出了电机轴承故障诊断步骤;再利用轴承外圈故障仿真信号,分析了轴承故障振动信号的频谱特征,验证了广义相关熵的降噪性能,结果表明广义循环相关熵能有效处理高斯和非高斯噪声。最后将两路振动信号通过广义循环互相关熵进行融合,并应用于电机轴承故障诊断。试验结果表明,广义循环互相关熵能有效提取电机轴承内圈、外圈局部裂纹故障频谱特征,提高了故障诊断的准确性和可靠性,其性能优于传统的谱相关方法。

基于互功率谱法的多天线时延估计研究

针对天线组阵系统中的时延估计问题,在基本互相关算法的基础上提出一种基于互功率谱相位法的多天线时延估计方法。该算法具有互功率相位谱稳健,计算简洁的特点。同时结合各天线几何位置与时延关系,融合各天线的数据,使得该算法能够估计多天线的相对时延差。仿真结果表明该算法具有优越的参数估计性能。

一种互相关法测量相位噪声理论及仿真分析

相位噪声测量是无线电计测领域的重要研究内容,随着信号源等各种信号仪器设备的不断发展,相位噪声测量技术方面也产生了更高的要求。介绍了互相关法测量相位噪声的理论与仿真分析方法,通过理论推导阐释了互相关法抑制干扰噪声的原理,在推论的基础上建立了基于MATLAB的仿真分析模型,仿真验证了不同互相关次数下,系统噪声底部的改善程度,并进一步分析了双通道相关性对互相关运算结果的影响,得到了对应的仿真验证结果,为相关的工程设计提供参考。

基于倒谱预滤波的二次互相关算法

传统的广义互相关算法在噪声和混响的情况下效果不佳,而基于倒谱预滤波的时延估计算法尽管改善了广义互相关算法的抗混响效果,但其在噪声环境下性能仍然较差,针对这一缺点,引入二次互相关,同时对相位变换(PHAT)加权函数进行改进,提出了基于倒谱预滤波的二次互相关算法。仿真结果表明:基于倒谱预滤波的二次互相关算法在抗混响和抗噪声的能力上要优于倒谱预滤波时延估计算法和相位变换加权广义互相关(GCC-PHAT)算法,在低信噪比和强混响的条件下仍然可以得到较为准确的时延估计值。

供水管道泄漏定位中基于互谱的时延估计

供水管道泄漏时产生泄漏声波,根据泄漏声波到达安装在管道上的2个传感器的时间差可以估计泄漏位置。减小时延估计的方差必须对信号滤波以提高信噪比,但泄漏信号所在的频带是不能预先确知的。互谱相位谱和相干函数在频域上反映了2个信号的相关性,根据它们估计泄漏信号的频带、设定滤波器截止频率,在较低信噪比的情况下提高滤波效果及检测结果的置信度。实际检测结果表明,该方法减小了泄漏定位的误差。

基于两道互相关模型的地震计自噪声测试分析

基于经典的两道互相关分析方法,采用Matlab软件编写加窗平均周期图法的地震计自噪声计算程序,在天津市蓟县地震台、北京市延庆县西拨子地震台对两台相同地震计进行自噪声观测实验。对比两个台站的地震计自噪声功率谱值结果,发现进行合理防护有助于得到真实的地震计自噪声功率谱值。

一种基于幅值加权的互相关时延估计新方法

针对无源时差定位中的互相关法时延估计在低信噪比条件下准确度低的问题,文中提出了一种新的幅值加权方法对互相关法进行改进。幅值加权是利用输入信号的幅频特性扩大互相关功率谱函数信号频点处的幅值,相对弱化信号频点外的功率谱小尖峰的影响,近似满足准确估计时延值所需的理想的互相关功率谱条件,进而提高时延估计的准确度。实验仿真表明,在信噪比较低时,与传统互相关法相比,采用幅值加权的互相关法能够更为准确地计算出时延值。该方法对时延估计研究具有一定参考价值。

基于自相关功率谱的生命迹象探测算法

在实际雷达生命迹象探测环境中,干扰噪声往往不是理想的高斯白噪声,而是非零均值、且具有相关性的高斯状色噪声。针对互功率谱算法在非理想高斯白噪声背景下提高信噪比能力有限这一问题,通过对其不足与缺陷的分析,提出一种在高斯状色噪声条件下,应用于步进频连续波生命探测雷达,基于自相关功率谱的生命迹象探测算法。该算法利用源目标回波信号的自相关性,对基带回波信号进行自相关处理,以此增强源目标信号功率谱密度,提高信噪比,提升探测性能。通过仿真,证明了该算法提升信噪比能力。同时利用步进频连续波生命探测雷达进行实际测试,统计、分析了探测环境中的噪声模型与数字特征,验证了自相关功率谱在实际探测环境中,具有更强的生命迹象检测性能。

采用最优峰值的相位相关红外图像配准方法

对数极坐标域下的图像配准方法常因相位相关互功率谱呈现多峰分布而影响匹配准确度,为此提出了一种基于区域最优峰值的相位相关红外图像配准方法。首先将待配准图像和参考图像转换到对数极坐标域,其次以自适应巴特沃斯高通滤波为预处理,最后结合归一化互相关和相位相关的相似性测度,在合理截断互功率谱半径轴低数值段的基础上,筛选出最优峰值实现自动配准,同时研究了对数极坐标变换尺寸对匹配性能的影响,给出了最优尺寸变换比。实验结果表明:该算法对噪声污染图像表现出较好的鲁棒性,对于存在平移、旋转和缩放的红外图像具有更高的配准精度。

奇异谱分解结合改进的广义相关法对时延估计的优化

针对模拟信号进行时延估计时相比解调过的信号更易受到噪声影响,导致出现误判点增多、正确峰值被掩盖等问题。本文提出采用奇异谱分解结合改进的广义相关法,降低高斯噪声对时延估计结果的影响。Simulink仿真实验表明,相比于解调信号时延估计法,该方法可在更低发射频率需求下得到同量级精度的故障类型和距离信息。在-5 dB高斯噪声环境下多次实验验证可得,相比二次相关法结果主峰值旁瓣比绝对值增加了0.6756 dB以上,误判峰值与故障点峰值比减少了0.2710以上,其他条件下亦有不同程度提升。