近场声源三维定位MUSIC算法研究

信号到达方向(DOA)估计是阵列信号处理的最主要目的之一,基于语音阵列的DOA估计与传统的窄带远场信号的DOA估计在信号模型和处理方法上有很大区别。本文把经典的MUSIC算法推广到语音阵列处理中,实现了声源三维定位。该算法的基本思想是把宽带语音信号通过短时傅立叶变换转换为独立离散频率点,利用MUSIC算法求出每个/部分频率点的空间谱矩阵,然后加权平均这些空间谱矩阵。通过搜索该平均空间谱矩阵,找到信号源的位置。最后,在16元均匀圆环阵的情况下,选用双语音信号源进行了仿真。仿真结果表明,该算法定位性能优良。

面向电力巡检的5G室内三维指纹定位算法

针对目前电力巡检机器人在室内环境中存在的三维定位成本高、精度低的问题,文章利用5G信号特征和多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法,提出面向电力巡检的5G室内三维指纹定位算法。首先构建三维信道模型,以降低多径干扰导致的定位信号参数偏差;其次提出多径定位信号优化算法,以克服随机噪声导致的定位信号相位偏移问题,以此降低定位决策的软硬件成本。仿真结果表明,本算法在三维室内定位精度和定位成本方面实现了较好的性能与平衡。

三维MUSIC近场噪声源识别算法仿真

为了识别三维空间内的噪声源,推导了三维MUSIC近场噪声源识别算法。在LabVIEW里进行三维MUSIC近场噪声源识别算法的仿真,仿真结果验证了该算法的有效性。针对三维MUSIC算法空间搜索计算量大的缺点,提出了改进的搜索方法:先设搜索半径为定值进行二维MUSIC谱搜索,得到噪声源的方向参数;然后确定2个方向参数进行一维MUSIC谱搜索,得到噪声源的半径参数;最后在前2次搜索确定的空间位置附近进行小范围的三维MUSIC谱搜索。改进的搜索方法使空间计算量大大减少的同时精度可以得到保证。

嵌套均匀线阵的近场声源三维定位算法

以提高定位精度、消除定位模糊为出发点,提出基于两次定位的嵌套均匀线阵结构。第一次粗定位采用的阵元间距不大于语音信号最小半波长,在此基础上,第二次采用阵元间距较大的阵列对相同的声源进行细定位。在使用近场声源高分辨率的三维MUSIC算法时,会带来较高的计算复杂度,采用宽带聚焦算法使其时延得到较大幅度的降低。仿真结果表明,该算法的定位效果优于非嵌套定位算法。

远近场情况下MUSIC算法浅述

作为阵列信号处理中的重要研究方向——波达方向(DOA)的参数估计越来越受到人们的关注,而且随着其应用日益广泛,对其参数估计算法的研究就显得尤为重要。本文主要讨论在远场及近场两种情况下的MUSIC算法,着重讨论后者。

基于传递矩阵修正的近场MUSIC算法研究

针对MUSIC谱估计算法在近场声源定位成像中出现的边沿放大问题,提出了一种阵列传递矩阵修正方法,该方法不考虑近场声压幅值衰减效应。实现了近场条件下的MUSIC算法声源定位成像的应用,并通过仿真与直接波束形成算法、去自谱波束形成算法进行了对比研究,检验了该算法的性能。仿真实验证明采用修正阵列传递矩阵后的MUSIC算法可以实现近场声源定位成像,可作为较近距离和较低频率条件下一种补充定位成像算法。

基于MUSIC算法的水下噪声源近场高分辨定位方法

针对舰艇辐射噪声的能量和线谱主要分布在低频段,而常规噪声源近场定位方法在低频段很难获得到比较理想的空间分辨率,无法满足舰艇低频辐射噪声源定位识别需求问题.在研究远场平面波模型下MUSIC算法基础上,建立了基于相位和幅度联合补偿的MUSIC近场噪声源定位算法,通过仿真计算和湖试试验研究了该算法的噪声源定位性能,结果表明该算法可以有效地提高基阵在低频段的空间分辨率,而且可以在一定程度上抑制高频段的空间混叠,具有较高的工程应用价值.

一种基于T型传感器阵列的近场信源三维定位算法

基于传感器阵列来定位空间信源的技术在物联网、智能机器人、声学照相机、视频会议等领域中具有重要的应用价值和实用性,是阵列信号处理的热点研究内容。采用T型传感器阵列,基于阵列的对称性和经典的多重信号分类(MUSIC)算法,提出一种新的近场信源三维定位算法,相较于传统的多维MUSIC,只使用一维搜索,时间复杂度低并且定位精度也比较高。

近场雷达三维成像技术综述

随着恐怖袭击事件的不断增加,雷达成像系统不仅限于成像,还拓展到了对一些隐匿危险目标的探测领域。目前国内已投入商业化应用的安检系统多数是二维成像模式。相对于三维成像,二维成像是有很多局限性的,如空间模糊和阴影效应等。近场雷达成像技术逐渐向三维成像发展,该技术可应用于安检、穿墙探测等多种情景。首先叙述了近场雷达三维成像系统的国内外研究现状,包括毫米波近场三维成像系统、太赫兹三维成像系统以及穿墙三维成像系统,然后叙述了近场雷达三维成像算法的国内外研究现状,包括近场时域三维成像算法和近场频域三维成像算法,并对近场雷达三维成像技术存在问题进行了总结与展望。

一种三维调制信号的MUSIC解调方法

根据三维调制信号的特性,提出了一种三维调制信号的多重信号分类(MUSIC)解调方法,通过搜索接收信号的空间谱,来估计其极化辅助角与极化相位差等信息,从而恢复出基带信号。理论分析与仿真实验结果均表明,所提出的方法能够对三维极化幅度正交调制(PQAM)信号进行有效的接收,不仅具有很高的分辨率和精确度,而且在低信噪比条件下,可以获得更低的误码率和估计误差。

一种基于子空间方法的近场目标定位算法

针对近场目标参数估计中计算量大的问题,提出了一种结合主奇异向量模态分析(PUMA)技术以及一维多重信号分类(MUSIC)方法的近场目标定位算法。该算法首先利用PUMA技术估计近场目标角度参数,然后通过估计出的角度参数并结合一维MUSIC方法,估计出近场目标距离参数。通过计算机仿真实验表明,该方法能明显减少近场目标参数估计的计算量,并且具有较好的参数估计性能。

阵元非均匀高斯白噪声背景下的近场声源定位研究

为解决非均匀高斯白噪声背景下常规近场声源定位算法精度低的问题,提出一种基于噪声协方差矩阵估计的近场声源定位,预白化MUSIC算法,该方法首先从阵列输出数据中估计出噪声协方差矩阵,再利用估计出的噪声协方差矩阵预白化阵列协方差矩阵,从而提高常规算法的估计性能.仿真结果表明,在非均匀高斯白噪声背景下的近场声源定位中,预白化MUSIC算法定位性能高于常规MUSIC和Capon算法的估计性能.

一种三维调制信号快速解调新方法

根据三维调制信号的特性,提出了一种新的三维调制信号的快速解调方法。该方法基于MUSIC算法,首先利用单次快拍来建立阵列数据的协方差矩阵,然后根据调制信号的先验信息对所得信号空间谱进行判决,来估计其极化辅角与极化相位角等信息,从而恢复出基带信号。分析与仿真结果表明,所提方法不仅可以避免谱搜索,大大降低MUSIC方法的运算量,而且适用于瞬时信号和快速运动信号的解调。

基于移动终端的MIMO阵列三维成像技术

第六代移动通信技术将具备互联感知能力,而移动终端作为6G移动通信的重要载体,将在终端感知成像方面具有广阔的应用前景。基于太赫兹波段的移动终端,提出了一种利用时分MIMO阵列的近场前视三维成像技术,它通过先相位补偿后距离压缩的方式克服孔径渡越效应问题,通过构建精确的近场导向矢量合成MIMO虚拟阵列,最后仿真结果验证了MIMO阵列的近场三维成像算法的有效性。

针对非稳定运动平台的毫米波雷达三维成像优化算法

随着毫米波雷达成像技术的发展,近场三维成像技术成为研究的热点之一。采用合成孔径平面扫描技术可实现毫米波雷达的三维成像,相比于二维成像,三维成像能够呈现物体的高程信息。然而,应用该技术进行三维成像过程中,平台需折返上升多次扫描,运动扫描平台的非稳定性将对毫米波雷达成像效果产生显著影响,此时,若仅采用距离徙动(Range migration algorithm,RMA)算法进行成像,扫描平台不稳定性引起的行间数据错位会导致图像模糊。为了减小非稳定运动平台对毫米波雷达三维成像的影响,本文提出了一种行间数据互相关校准方法,用于对齐行间错位的数据,以减小非稳定运动平台的不稳定性对成像结果造成的影响。结果表明:行间数据互相关校准法可显著提高非稳定运动平台的毫米波雷达成像质量。此外,文中还进一步采用最小熵法实现了未知距离目标的成像,通过现场成像实验检验了最小熵法的有效性。

用近场声学测量信息可视化多个三维障碍物的一种快速算法

提出了用点声源散射场的近场信息来可视化多个三维障碍物的一种简单快速算法 ,它是通过利用一个线性方程组的解的三维等值线图来实现这种可视化的 .这个算法的一个特别吸引人的性质是 ,它避开了迭代技术的应用 ,而且不需要关于障碍物的任何几何和物理的先验信息 .此外 ,它只需要散射场在测量表面的某个有限范围中若干个观测点处的近场测量信息 ,就能得到障碍物的一个很理想的可视化 .

一种强电磁设备低频辐射特性等效建模方法

随着高开关频率的新型电力电子器件广泛应用到舰船等平台上的强电磁设备中,强电磁设备产生的低频辐射会对平台上的敏感设备产生严重的影响,因此必须对强电磁设备的低频辐射特性进行准确建模表征,支撑开展强电磁设备低频场分布特征的量化预测,以便提升整个平台的电磁兼容性能。传统等效偶极子法在对大尺寸辐射源进行等效建模时,存在偶极子阵列所需的等效偶极子源数量多,高度、位置选择困难等问题。为解决上述问题,该文提出一种基于自适应差分进化算法的强电磁设备低频辐射特性等效偶极子建模的方法。该方法从强电磁设备附近的近场辐射特性测试数据出发,将强电磁设备低频辐射等效为分布在多个区域的偶极子阵列组合的分布式辐射源,并通过自适应差分进化算法优化各区域偶极子阵列的数量、位置以及高度等等效源参数,并通过试验和算例验证该方法可在满足一定精度条件下,能大幅度减小偶极子数量,得到强电磁设备最优的低频分布式等效源模型。

AE信号快速辨识

根据煤岩声发射监测特性以及声发射信号推断声发射源的技术,提出一种利用近场MUSIC算法快速识别煤岩声发射信号的方法。在煤矿AE信号监测中,利用该算法对声发射信号的空间位置进行估计,将该算法估计的结果与巷道形状及工作面相适配,可以基本定位声发射源的位置。仿真实验结果证明了该算法的有效性。

基于提高定位精度的圆形嵌套麦克风阵列结构研究

以提高定位精度为目的,同时从减少定位时延、消除定位模糊的角度出发,并且考虑到线阵定位角度范围的限制,提出了嵌套的均匀圆形麦克风阵列结构。由于在使用高分辨率的近场声源三维定位算法时会带来较高的计算复杂度,所以采用了宽带聚焦算法进行处理,使其时延得到较大幅度的降低。仿真结果表明,该方案取得了较好的定位效果。