岭型主成分估计的最小方差和

讨论了岭型主成分估计在一类降维估计中的方差性质，证明了在一定条件下岭型主成分估计的方差和最小．文［１］的结果是本文的特例．

基于改进最小方差无失真响应角度谱算法的气体泄漏定位方法

针对噪声环境下微小气体泄漏难以准确定位的问题,提出了一种基于改进最小方差无失真响应角度谱算法的气体泄漏定位方法。该算法通过引入信噪比追踪加权的方式,提取受噪声影响较小且单个声源能量占优的时频支撑域,并通过Softplus激活函数自适应地调整不同频率分量对角度谱函数的贡献,增加泄漏声源占优的时频域权重;此外,引入基于时频稀疏性的分频带处理,使各子频带内存在一个主导声源能量占优,抑制低频段噪声能量的积累同时避免高频混叠现象。通过软件仿真计算以及实验验证算法的性能,结果表明改进最小方差无失真响应角度谱算法可以实现气体泄漏源的精准定位,定位结果的最大误差在3.5°以内。相比传统算法,该方法在低信噪比和低采样点数下有更高的稳定性、抗噪能力及准确率,可为气体泄漏定位的实际应用提供一定的参考价值。

基于改进最小方差波束成形的心磁信号的源重建

由于冠心病患者的心磁图在信噪比较低时,最小方差波束成形(MV)方法的源重建效果不理想,提出一种基于改进最小方差波束成形(IMV)方法,在MV方法的基础上,使用导联矩阵和磁场信号二阶特征矩阵组成约束矩阵,构造新的空间滤波器的权矩阵,从而降低输出噪声功率增益。利用点扩散函数理论比较IMV方法和MV方法的空间谱估计的单源分辨率;利用3个电流偶极子产生36通道磁场仿真数据,采用IMV方法和MV方法在低信噪比下对仿真数据进行源重建;最后对3名冠心病患者的36通道心磁图的R波峰和T波峰时刻数据进行源重建。结果表明,IMV方法的单源分辨率更高,对仿真数据及冠心病患者心磁数据的重建精度更好。

最小方差霍夫曼编码设计及应用研究

随着云存储和云计算的发展,大量数据被上传及存储在服务器端。针对传统霍夫曼编码设计存在码字长度分布不均匀、码方差偏大、“字符—概率—码字”唯一对应难,引起储存空间占用大、解码误码率高的问题,文章基于“极小量扰动”思想提出一种最小方差霍夫曼编码设计方法。仿真结果表明,该文设计的最小方差霍夫曼编码码字长度分布更均匀,码方差更小,且所得编码能与符号对应;进行文本压缩实验时,压缩率分别为69.6%、65.9%、49.3%,能有效提升编码质量,降低冗余度。

基于稀疏约束的最小方差无偏自适应荷载估计

提出了一种基于稀疏约束的最小方差无偏自适应荷载估计算法,该算法是对传统的最小方差无偏估计算法的改进。利用大部分结构荷载在空间稀疏的特点,通过PM(pseudo-measurement)技术对荷载向量施加了一个稀疏约束,最终无约束的最小二乘估计转换为了基于l 1范数的稀疏约束,在这样的改进下,传统算法在加速度观测下的荷载漂移问题被有效地解决,同时提高了算法荷载估计的鲁棒性。此外,对于噪声估计传统做法都是通过经验进行手动设置,在工程应用中极大不便。基于此,引入了自适应估计算法,实现了测量噪声协方差自适应估计。最后,通过1个10自由度弹簧阻尼系统和一个3层框架试验结构验证了算法的有效性。

超声成像中基于特征空间的前后向最小方差波束形成

针对最小方差(MV)波束形成在算法稳健性和超声成像对比度方面存在的缺点,提出一种将特征空间法和前后向空间平滑法融合用于最小方差波束形成的超声成像方法。首先用前后向空间平滑取代传统的前向空间平滑,得到更精确的协方差矩阵;然后计算最优加权向量,并将该向量投影到由协方差矩阵特征空间构造的信号子空间中;最后利用投影所获得的向量与阵元数据进行运算得到成像回波数据。为了验证算法的有效性,对医学成像中常用的点目标和斑目标进行了成像实验。仿真结果表明:所提出的方法不依赖于对角加载参数的选取,在保持MV算法高分辨率的同时,还有效提高图像的对比度和算法的稳健性。

一种改进的稀疏近似最小方差DOA估计算法研究

针对稀疏信号的超分辨方位估计问题,提出一种可变因子的稀疏近似最小方差算法(α-Sparse Asymptotic Minimum Variance,简记为SAMV-α)。该算法利用一个折衷参数进行最大似然估计值和稀疏性能的折衷处理,在迭代过程中改变稀疏近似最小方差算法(Sparse Asymptotic Minimum Variance,SAMV)的指数因子,得到强稀疏性能和超低旁瓣的方位谱图,实现邻近目标的超分辨方位估计和相干处理性能,且无需预估角度和信源数目等先验信息,并且折衷参数的取值为0到1之间,取值区间明确,避免了稀疏信号处理算法中正则因子选取困难的弊端。计算机仿真表明SAMV-α算法方位估计性能明显优于波束扫描类算法和子空间类算法,与同类型稀疏信号处理类算法相比仍具有较高的方位估计精度,同时对于邻近声源分辨能力,SAMV-α算法较SAMV-1算法性能提高约3dB。海上试验数据处理给出了分辨率更高的方位时间历程(Bering-Time Recording,BTR)图,有效验证了SAMV-α算法的性能。

基于子带分解的宽带波束域最小方差无畸变响应高分辨方位估计方法研究

针对最小方差无畸变响应法对宽带不适用、计算量较大和如何与实际声呐系统结合这三个问题,提出了基于子带分解的宽带波束域MVDR高分辨方位估计方法:它以子带分解的方法实现MVDR在宽带情形下的扩展;利用波束转换实现降维运算,大大减小运算量和提高算法的稳健性;并且提出了在声呐系统使用中的新思路:可将该方法与声呐的多波束系统结合,直接利用声呐多波束系统的输出,可省去从阵元域到波束域的转换,进一步减少运算量;可用于替代传统的分裂波束精测定向系统或单波束系统,提高整个声呐定向系统的性能。经过理论分析、仿真实验和湖试实验,证明了该方法是简单的、有效的、可行的。

基于最小方差估计的图像低秩去噪

自然图像通常表现出一定的自相似性,这种相似性意味着由相似图像块所构成的图像矩阵具有低秩性.基于图像的这种低秩性和最小方差估计理论,提出一种有效的迭代去噪方法.该方法通过构造图像相似块矩阵将图像去噪问题转化为低秩矩阵估计问题,并由最小方差估计理论导出低秩矩阵的估计值;在此基础上,对图像块的估计值进行加权平均即可重构出去噪后的图像;针对少量噪声残留问题,将去噪方法与反向投影方法相结合实现图像的迭代去噪,进一步抑制图像中残留的噪声.实验结果表明,采用文中方法产生的去噪图像不仅具有较高的峰值信噪比和特征相似度均值,而且具有很好的视觉效果.

改进的最小方差无畸变响应波束形成方法

提出一种改进的最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成方法,通过调节波束形成的权向量设计中的增强因子来改善其方位分辨力,并且不以牺牲信号与干扰+噪声比增益为代价.仿真结果表明,所提出的方法可以有效改善MVDR波束形成的方位分辨力,且不损失MVDR波束形成的信号与干扰+噪声比增益.

不确实海洋中最小方差匹配场波束形成对环境参量失配的灵敏性分析

浅海环境背景下由于空-时采样不充分、介质的空时变化性,海洋环境参量通常是不确知的,由此驱动数值传播模型得到的拷贝声场也是不确实的,从而导致基于拷贝声场和测量声场作拷贝相关处理的最小方差匹配场波束形成性能下降.针对上述问题,利用NRL Workshop′93提供的典型浅海不确实海洋环境,以不确实情况下定位偏置、不确实时与确知时模糊度表面主瓣峰值比、主瓣背景比3个量为性能度量,量化分析了宽带最小方差匹配场波束形成的性能对水体声速、海深等8个环境参量不确实性的灵敏性.经对环境参量失配的全面量化分析,结果表明:海深、水体声速是最敏感参量,沉积层声速次之,其他参量的灵敏性最弱.

基于最小方差的动态综合评价方法及应用

利用时序加权平均(time order weight averaging operator,TOWA)算子和时序几何平均(time orderweighted geometric averaging operator,TOWGA)算子对时序立体数据进行降维处理,并给出了确定时间权重的最小方差法。在事先给定的时间度的情况下,尽可能地寻找一组最稳定的时间权重系数来集结样本值,即寻找一组时间权重系数使其波动最小。最后,运用该方法进行了算例分析,并且将算例结果与熵值规划法进行了比较分析,验证了方法的有效性,总结了最小方差法的特点。

基于最小方差温度预报的电缆接头故障预警系统

介绍了参数估计模型的最小二乘法和温度预报的方法,由上位管理机对多站各点的可测温度变量参数进行计算和预报,实现对电力电缆接头故障发生的提前报警。介绍了该系统的结构、原理、作用及单片机子系统和现场试验效果。该方法比单一参数限位值的传统做法在报警时间上提前,并提高了预报故障的准确性。

最小方差波束形成与广义相干系数融合的医学超声成像方法

为了在医学超声成像过程中提高分辨率并修正由生物组织的声速不均匀性引入的聚焦误差,提出了将最小波束形成与广义相干系数融合的高分辨率成像方法。首先对阵元数据进行延时聚焦处理,得到了聚焦后的多通道数据;然后对多通道数据进行最小方差波束形成,同时把阵元数据变换到波束域,计算广义相干系数;最后利用广义相干系数加权最小波束形成的结果,得到回波数据,送入成像系统进行成像。为了验证算法的有效性,对医学成像上常用的点目标和斑目标进行了成像实验。结果表明:本文方法可以通过调节参数来调节性能,在分辨率、对比度以及鲁棒性方面都优于传统的常规波束形成法和最小方差波束形成法。

特征空间和符号相干系数融合的最小方差超声波束形成

为了提高医学超声成像的空间分辨率,提出一种融合了特征空间最小方差与符号相干系数的波束形成方法。首先利用最小方差法计算回波数据的协方差矩阵和加权向量;然后对协方差矩阵进行特征分解得到信号子空间,并将加权向量投影到该空间上;最后计算符号相干系数,用于优化特征空间法得到的回波信号,最终获得超声成像数据。为验证算法的有效性,对医学超声成像中常用的点目标、斑目标进行仿真,对点目标仿体和人体颈动脉组织进行超声成像实验。结果表明:所提出的方法在分辨率、对比度以及稳健性等方面都优于传统的延时叠加算法、最小方差算法、特征空间最小方差法以及特征空间与相干系数融合的方法。

一种鲁棒性的最小方差无失真响应波束形成算法及其应用

理论上,自适应波束形成方法要比不依赖于输入数据的常规波束形成方法有更好的目标参数估计能力和干扰抑制能力。但在实际水声环境中,声传播模型、接收阵阵列流形以及信号统计特征等因素往往与实际情况存在一定的差异,导致传统的自适应波束形成方法性能下降。因此,提高自适应波束形成方法对上述因素的鲁棒性变得越来越重要。本文基于最差条件最优化的思想,改进MVDR(最小方差无失真响应)方法的约束条件提出了一种鲁棒性最小方差无失真响应自适应波束形成算法(R-MVDR),并对输入数据协方差矩阵和方向向量存在不确定性的情况进行了性能分析,推导给出了波束形成的加权向量和空间谱估计表达式,最后通过海上实验数据进行了验证。结果证明本文提出的算法在实际环境中有更好的方位分辨能力和干扰抑制能力。

基于多模型混合最小方差控制的时变扰动控制系统性能评估

在实际工业过程中,控制系统经常会受到时变扰动的影响,致使针对单一扰动模型设计的最小方差控制准则不再适用于评估时变扰动控制系统的性能.当多个扰动信号同时出现时,采用常规多模型切换方法会发生间歇切换进而产生较大的暂态误差,不能准确评估系统当前性能.针对上述问题,本文提出了一种基于多模型混合最小方差控制准则的性能评估方法.首先根据每个扰动模型分别制定最小方差控制器,组成多模型最小方差控制器,然后在每个时间点混合多模型最小方差控制器,并将在其作用下的输出方差作为最终的性能评估基准,该方法既充分考虑到每个扰动的特性,又避免了常规多模型切换方法因间歇切换而产生的暂态误差对评估结果准确性带来的影响,实现了准确、可靠地评估时变扰动控制系统的性能.通过仿真,验证了基于多模型混合最小方差控制准则的性能评估方法的有效性.

匹配场定位强干扰抑制最小方差无畸变响应处理技术

针对强干扰条件下的弱目标定位问题,提出强干扰抑制最小方差无畸变响应匹配场处理技术。其原理是约束对所探测方位的响应为1,以及对强干扰方位的响应为0,同时使输出能量最小。建立了相应的最优化问题,推导得出处理器的闭式解。通过弱目标位于强干扰正下方的实例,验证了该方法的有效性。仿真结果表明,在低信干比情况下,该方法较常规处理器以及对角加载最小方差无畸变响应处理器有更高的目标探测性能,在信干比接近0时,可消除旁瓣所引起的虚假目标。

基于递归变窗最小方差法的电压暂降快速检测

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)是补偿电压暂降的一种有效电力电子装置,快速准确的电压检测是DVR精确补偿的重要前提。文中分析了现有检测算法,针对固定采样短数据窗最小方差(least error squares,LES)法的谐波敏感问题、固定采样长数据窗LES法的延迟问题,提出了一种基于递归变量可变数据窗最小方差法的暂降检测算法,采用短数据窗和长数据窗同时采样,两种方法的计算差值同时大于动作阀值时触发递归可变数据窗采样,以识别电压暂降。通过在线性和非线性负载、谐波、直流偏置等情况下进行实验分析,验证了可行性。结果表明,该方法计算量小、实现简单、实时性强,检测结果波动量小,电压暂降时相量检测时间可在5 ms内完成,且对谐波和直流偏置均不敏感,具有良好的动态响应。

改进的最小方差算法在超声成像中的应用

为了提高最小方差超声成像算法的分辨率、对比度以及对噪声的鲁棒性,提出一种改进的最小方差成像算法。该方法首先基于回波信号中期望信号与噪声信号的可分离性将信号划分为期望信号和噪声信号,然后根据最小方差原理,求出加权向量使期望信号功率最小,同时,为了增加算法对噪声的鲁棒性,对信号方向向量增加一对约束条件,进一步提高图像质量。在全发全收和合成孔径模式下对点目标和吸声斑进行仿真,结果表明所提算法在全发全收模式下,-6 dB处分辨率在最小方差基础上提高了1倍左右,在合成孔径模式下,对比度在特征空间最小方差算法基础上提高了8 dB,且远优于传统延时叠加算法。最后通过实验进一步表明改进的最小方差算法图像在分辨率、对比度及对噪声的鲁棒性等方面表现更优,可以有效的改善超声图像的质量。