相关噪声背景下加权高阶累积量的时延估计方法

时延估计是双基阵被动定位中的重要问题。在非相关噪声干扰下,应用广义互相关法进行时延估计可以取得良好的估计效果,但在相关噪声干扰情况下其估计性能严重下降。使用高阶累积量进行时延估计,可以有效地去除相关高斯噪声的干扰。采用类似广义互相关加权的方法对高阶累积量进行PHAT加权,进一步抑制噪声的影响,提高了高阶累积量法的估计性能。结果表明,在相关噪声背景下加权高阶累积量时延估计效果优于广义互相关法和高阶累积量法。     

基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道定位方法

针对直接互相关被动时延估计法定位管道异常振动事件存在噪声干扰影响定位精度的问题,提出了基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道异常事件定位方法。该方法对顺、反两路异常振动信号进行三阶自累积量和互累积量估计,抑制高斯相关噪声和对称分布噪声。然后利用自适应滤波时延估计算法对三阶自累积量和互累积量信号的时延进行迭代计算,在不依赖先验知识的情况下抑制非高斯相关噪声。经现场实验证明,该方法可以准确地对管道异常事件进行定位,对噪声具有很好的抑制作用,改善了直接互相关时延估计的性能。相对于直接互相关时延估计方法,相对定位误差由2.7%降低到0.6%,定位一致性提高了三倍,平均定位精度可达14m。     

基于高阶累积量的柴油发动机曲轴轴承故障特征提取

利用基于高阶累积量降维处理的1.5维谱、2.5维谱分析曲轴轴承不同磨损间隙下的发动机振动信号,提取曲轴轴承磨损故障的特征参数,有效地解决了高阶累积量计算量巨大,难以实现在线应用的缺点。试验时将振动加速度传感器放置在发动机缸体的5个不同的位置测取振动信号并分析,提取高阶谱降维处理后的特定频段内的频带能量作为特征值。结果表明,本文提出的方法能够有效地抑制噪声的干扰,提取出的特征参数能够较好地反映曲轴轴承的技术状态,且当发动机转速达1300r/min以上,振动加速度传感器置于油底壳与缸体接缝处的左右两侧时,采集的振动信号最能反映曲轴轴承的技术状况。     

基于高阶累积量自适应算法的列车轴承的故障诊断

论述三阶累积量递推最小二乘自适应算法（CDRLS）和三阶累积量最小均方误差自适应算法（CDEFWLMS），及其在列车轴承故障诊断中的应用。通过对列车滚动轴承的保持架断裂和滚子掉块典型故障信号分析，得出高阶累积量自适应算法具有良好的降噪性，CDEFWLMS算法比CDRLS算法处理后的特征频率更突出明显。研究表明：用高阶累积量自适应滤波算法提取信号特征，容易地分离正常轴承信号、保持架断裂和滚子掉块故障信号，从而验证了高阶累积量自适应滤波在故障诊断、检测中具有良好的应用特性。     

基于滤波器组和高阶累积量的信号特征检测

结合高阶累积具有对加性高斯和对称非高斯噪声不敏感的特性，提出了一种基于滤波器组和高阶累积量的特征检测方法。该方法既不需待检信号做高斯和平稳的假设，也不需要有信号的先验知识。其原理是首先通过滤波器组将检测信号在频域上进行分离，选取输出能量较大的一组子频带信号近似给出信号的时频描述；然后在各个选中的子频带内分别计算三阶累积量的短时估计，从而抑制有色噪声，将信号的特征检测出来。仿真信号和实验信号验证了该方法的有效性和适应性，即使信号特征完全淹没在噪声中，也能检测出来。     

用高阶累积量投影法检测红外弱小目标

为检测弱小红外运动目标,提出了一种基于高阶累积量投影的检测算法.红外图像序列经背景抑制后,首先计算时域数据的归一化三阶累积量,并将其投影到二维空间,然后在二维空间内对目标轨迹进行统计判决,以实现目标检测.推导出了目标和噪声在二维投影空间中的分布公式.通过与相关算法对比分析,该算法计算量小,检测率随目标信噪比增长较快.利用实际录制的图像序列进行了仿真实验,成功检测到了信噪比不小于2、像面运动速度为2帧/像素的目标,验证了算法的有效性.     

时延估计方法的分析

对周内外时延估计的最新研究现状及各种算法进行研究,在研究了大量时延估计文献的基础上,分析了广义相关法、广义相位谱法、自适应算法及其改进算法,分析了各种算法之间的关系以及各自的特点。重点论述了现代信号处理算法与时延估计算法相结合的各种时延估计方法及其在非平稳信号中的应用,同时,分析了带宽对时延估计精度的影响及宽带信号的时延估计方法,指出了时延估计算法还需要进一步研究的方向。     

音频无人机定位的时延估计模拟分析

针对无人机非平稳音频信号时差定位中,广义互相关时延估计算法抗噪性差和时延估计值精度低等问题,文章采用了一种基于广义二次相关时延估计的改进算法。算法对叠加了实际噪声（如风声、雨声、汽车鸣笛声等）的无人机音频信号进行频谱细化的广义二次相关,有效抑制了噪声干扰,融合相关峰精确插值算法,提高了互相关函数的分辨率,使得时延峰值更加明显。仿真实验结果表明,改进的广义二次相关方法在不同信噪比时,比广义互相关和广义二次相关算法的时延估计精度更高,稳定性更好。改进的广义二次相关算法对无人机定位中的时延估计具有更好的性能优势,具有较强的实际应用性。     

EMD与高阶累积量在滚动轴承故障诊断中的应用

共振解调是滚动轴承故障诊断中最常用的方法之一,但由于滚动轴承的早期故障信号中含有强烈的背景噪声,诊断效果不够明显。为此,提出一种基于EMD（Empirical Mode Decomposition）与高阶累积量(HOC)的滚动轴承早期故障诊断新方法。该方法首先对故障信号进行EMD分解获得多个基本模式分量,然后对各分量进行高阶累积量分析,并进行重构,最后运用包络解调进行故障诊断。故障实例证明,该方法与传统共振解调方法相比,具有较大的优势。     

基于单比特量化的单频信号时延估计算法

提出了一种基于单比特量化的单频信号自适应时延估计算法,采用该算法在保持信号频谱特性不发生变化的基础上,极大地去除信号冗余量,对简化后的信号框架采用包络检测,估计时延.对接收信号进行单比特量化能够最大限度地降低数据量,同时量化结果又进一步简化了单频信号滤波器的输入响应函数结构,自适应算法则保证了时延估计的高分辨率.通过仿真实验表明,该算法在不造成频偏和频率衰减的同时,又很好保证了时延估计精度.最后利用湖上实验验证了算法的有效性和可靠性.     

时延差优选估计声源定向算法

基于时延差估计的定向方法因其抗干扰能力较强在被动声源探测中应用广泛。在此定向方法的基础上,结合实际应用中的实时性需要,通过对方位估计结果误差因素的定量分析,提出了一种时延差优选技术。该技术按照定向鲁棒性原则对时延差进行优选,然后利用优选的时延差估计结果完成声源定向,从而达到减少时延差估计数量且不降低定向精度的目的。计算机仿真结果表明：该方法运算量明显低于传统方法,且由于时延差选择合理,其定向精度也有一定的提高。     

基于时延方位估计的多基地模式轨迹解算算法

单基地模式的声呐探测系统存在工作方式固定、定位精度低的缺陷多基地定位声呐中 T-Rn 定位方式存在观测和测量缺失的问题。文章结合多基地系统在跟踪阶段中所获得的信号波达时间、接收信号幅度和信号来向角等多元先验信息,对基于波达时间及方位的定位算法进行了深入研究。文章提出了一种利用空间椭圆轨迹交汇的目标位置解算算法,并以空间反向投影算法辅助完成目标定位。该算法首先获取目标回波的相位关系,利用基于广义互相关的时延估计算法得到系统工作周期内的平均时延估计量。基阵的垂直方位观测量可通过接收信号的方位估计值获得,轨迹解算算法分别采用了椭圆轨迹交汇与几何定位法。最后给出了完整的算法流程,误差评估的仿真结果验证了交汇定位算法的有效性,该方式可有效保证多基地模式下的目标定位跟踪任务的执行效率,对实际工程应用中系统定位精度的评估有一定参考价值。     

广义互相关时延估计声定位算法研究

针对地面目标声定位因信噪比较低而定位精度差的现象,提出了基于广义互相关法的声定位系统,根据平面四元法目标定位计算式,研究了广义互相关算法在实际中的应用。环境噪声、军事目标声和民用目标声频谱范围大多集中,即出现目标声会与背景噪声高度重合的情况,发现一般加窗滤波法在降低噪声的同时亦会将目标声强度大大削弱,而广义互相关时延估计法是通过计算两路信号互相关函数的最大值而求得时延差,其精度高、稳定性好。通过计算机仿真得到在信噪比较低的情况下,加窗滤波因大大削弱目标声强度而造成定位精度较低,而利用广义互相关方法可得到较为精确的声定位坐标。     

基于时延估计的海底线阵阵形估计方法研究

阵形估计是水听器阵列应用中的关键问题,基于时延估计的阵形估计方法比基于传感器测量和基于匹配场处理的方法具有更强的适应性和较高的精度。针对浅海水听器阵列中水平长线阵存在的纵向相关振荡现象引起的不能简单以某一阵元为基准求相对时延的问题,充分利用了阵元信号的高相关性,提出了基于子阵时延的阵形估计方法,针对子阵间时延估计误差向阵端累积的问题,该方法以时延估计的克拉美罗界为依据提出了合理的子阵方式,在一定程度上减小了误差传递。对已有海试数据阵形估计处理的结果表明,相对于单源固定间距方法和未分子阵的双源时延估计方法,基于子阵时延的阵形估计方法满足阵元间距的约束,有较好的空间谱特性,减小了阵形估计误差,对长水听器阵列的应用及阵形估计具有较大应用价值。     

基于分数阶傅里叶变换的水声信道参数估计

准确估计水声信道参数,对提高通信系统的性能有着重要的意义。Chirp脉冲有良好的相关性,常被用作信道探测信号。鉴于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)对chirp类信号的处理特性,用chirp信号作为测量信号,FRFT作为后端处理技术,可以得到很好的处理效果。研究了基于FRFT的水声信道多途时延和多普勒频偏参数估计的原理和方法,该方法通过发射具有正、负调频斜率的组合线性调频信号,在接收端根据FRFT幅值输出的峰值位置估计信道参数。仿真结果表明,此方法计算量与FFT相当,且有较高的估计精度。     

同步信标在水下机动小目标轨迹测量中的高精度时延估计方法

研究了使用窄脉宽、短周期、高频率的单频同步信标信号在水下机动小目标轨迹测量中的高精度时延估计方法。利用MATLAB进行了不同信噪比下时延估计效果的仿真,得出时延估计精度在不同信噪比下的误差曲线;结果表明,信噪比在20dB以上时,利用包络检波器进行时延估计,其精度优于10μs;而利用自适应相位估计来补偿粗测时延,可以得到优于0.1μs的测时精度。     

Pattern时延差编码水声定位的时延估计研究

基于Pattern时延编码体制,针对水下超短基线定位系统设计了呼叫信号的正、负调频时延编码结构,并提出利用二次互相关技术进行时延估计。该方法在一定程度上能够提高呼叫方的可检测信噪比,同时在复杂环境下对信道中包括直达波在内的多径信号能量进行累加,能够准确地完成峰值检测,进而达到提高时延估计精度的目的。海试实验结果表明二次相关法在不同信噪比条件下能有效地抑制界面反射产生的多径干扰。