改进型最小均方算法的仿真比较及在语音提取中的应用

介绍噪声抵消的原理和从强背景噪声中自适应滤波提取有用信号的方法,并对基于Sigmoid函数的变步长LMS算法（SVSLMS）、基于箕舌线的变步长LMS算法和基于抽样函数的变步长LMS算法进行对比研究,并将这三种改进型变步长算法用于强背景噪声中语音信号的提取,使其能消除含噪语音信号中的背景噪声,达到提高语音信号质量的目的。计算机模拟仿真结果表明,这三种算法都能通过有效抑制各种干扰来提高强噪声背景中的语音信号的检测特性。相比之下,基于抽样函数的变步长算法具有良好的收敛性能,更小的权噪声,更大的抑噪能力。     

一种基于变步长LMS算法的语音增强方法

LMS算法在自适应滤波器中得到广泛应用，但这种方法具有收敛速度慢，对非平稳环境敏感性强，步长需要谨慎选择才能达到收敛和失调的折中等缺点。为了改善非平稳条件下FIR自适应滤波器的性能，文章介绍了一种变步长的LMS算法，这种算法迭代过程中步长在规定的上下限内是关于信噪比的递减函数，用于自适应噪声对消器中去除含噪语音信号中的加性噪声，以解决固定LMS算法中跟踪速度和失调的矛盾。对不同信噪比的含噪语音信号去噪，仿真结果证明该方法优于NLMS(Normalized Least Mean Square)算法，在提高收敛速度的情况下减小了剩余均方误差和失调，但需增加少量的运算量。     

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。     

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。     

OFDM削波噪声迭代消除算法

高峰均功率比(PAPR)的OFDM信号通过功率放大器的时候会产生非线性干扰,同时降低了放大器的工作效率。传统削波算法可以降低信号的PAPR,但是会带来较大的频谱扩展。作为一种新的削波算法,误差削波可以在降低OFDM信号PAPR值的同时不带来任何频谱扩展。但是这种削波会给信号带来更大的带内干扰噪声。提出了一种OFDM削波噪声迭代估计和消除算法,它能有效的消除由于误差削波带来的噪声。新方法通过建立削波噪声模型,在接收端根据该噪声模型用迭代的方法重新产生削波噪声。仿真结果表明,使用削波噪声消除算法后,使得系统的误码率性能接近未削波信号的水平。     

可变步长自适应时延估计方法研究

在介绍LMS自适应时延估计算法的基础上重点介绍了基于参数模型的自适应时延估计算法ETDGE，并给出了一种利用ETDGE的功率因子估值来估计噪声与信号功率的方法，从而实现加快收敛速率的变步长迭代算法。实验结果表明，基于可变步长的ETDGE算法具有更快的收敛速度和更小的稳态均方估计误差。     

供水管道泄漏声信号及其传播特性

相关仪利用供水管道泄漏时产生的泄漏声波对漏点定位。泄漏信号验证为高斯分布,泄漏声波主要是在管道里的水中传播,与管壁发生流固耦合作用,引起管壁振动。用FIR滤波器对管道系统建模,采用最小均方误差(LMS)自适应系统辨识方法得到管道的冲激响应函数,与线性相位FIR滤波器的冲激响应相比较,表明泄漏声波在传播过程中存在频散。泄漏声信号受各种噪声干扰,根据互谱相位谱信息估计泄漏信号的频带范围,对信号滤波后作时延估计,结果表明,提高了泄漏定位的置信度。     

一种自适应噪声抵消系统的仿真与设计

自适应噪声抵消系统是基于自适应滤波原理的一种扩展,它能从被噪声干扰的环境中检测和提取有用信号,抑制或衰减噪声干扰,提高信号传递和接收的信噪比质量。研究常用噪声消除算法,并仿真验证系统设计和所选自适应算法的可行性,最后应用DSP技术设计一个自适应噪声抵消系统,使其能消除含噪语音信号中的背景噪声,达到提高语音信号质量的目的。     

基于最大相关熵准则的水下生物脉冲噪声消除方法

近海生物噪声表现为脉冲噪声,这一类噪声显著降低了水声通信系统的性能。结合水声信道的稀疏特性,提出一种基于最大相关熵准则的级联滤波器算法,该算法实现了脉冲噪声的消除及稀疏信道估计。第一级自适应滤波器完成对噪声的消除工作,第二级滤波器对去噪后的信号进行稀疏信道估计。该方法的优势在于无需知道信号和噪声的相关信息。仿真结果表明,提出的方法比单一的滤波器结构和传统信道估计算法性能更加优越。     

自来水管网相关检漏技术中时延估计方法的选择与综合

管道相关检漏技术中时延估计方法的选择决定了漏点定位的准确性和精确性，本文分析讨论了几种典型的应用环境下时延估计的原理，包括：（１）不相关噪声中各种广义互相关技术和维纳滤波；（２）相关高斯噪声中用多谱技术进行时延估计的方法；（３）混响干扰环境中利用信号重构技术进行时延估计的原理，给出了在设计检漏系统和实际检测时，对时延估计方法进行选择和综合的一般性原则。     

一种基于广义互相关的水声直扩信号检测方法

直扩信号因其低功率谱密度特性使得检测十分困难,针对传统自相关法在低信噪比条件下检测性能急剧下降的问题,在分析了直扩信号自相关特性的前提下,提出一种基于广义互相关估计的直扩信号检测方法。首先对接收信号分段并对相邻信号段分别进行广义互相关估计,估计结果采用二阶矩非相干积累,提取相关峰获得检测统计量,将检测统计量与门限比较,判定信号是否存在。通过计算机仿真对比了改进自相关检测法与文中方法的检测性能,仿真结果表明：该方法相比于改进自相关检测法信噪比容限降低了5 dB,适用于低信噪比条件下的水声直扩信号检测。水池试验处理结果也验证了该方法的实用性。     

噪声相关条件下多传声器时延多尺度估计

提出一种基于小波分解的多尺度时延估计方法,解决非稳态、有色噪声且通道间噪声存在相关性的条件下提高时延估计精度问题,并把这一理论应用于声阵列对声源的定位.利用小波良好的时间-频率分解性能将非稳态信号分解为多个稳态信号,同一尺度内进行互相关获得多尺度时延值,并证明了小波分解不会改变信号之间的固有时延值.针对不同尺度内时延值不一致、无法识别出正确时延值这一问题,提出用三传声器之间时延匹配关系消除噪声相关性,来识别正确时延,从而实现非稳态、噪声相关条件下的时延估计.最后通过正四方形声阵列试验检验了该方法,试验证明:该方法不但提高了识别率、细化和突出了相关函数的波峰,还提高了时延估计的稳定性和精度.     

混响环境中突发声源定向方法及性能

针对突发性声源在混响条件下的定向技术进行了研究。基于传统广义互相关时延估计的定向方法,通过对互相关函数计算结果进行判别与约束、对数据帧采用滑动方式、对时延估计结果进行能量加权选举等措施,有效提高了声源定向结果的稳定性。实验结果表明,改进的算法在混响条件下能有效地对突发性声源进行可靠定向,可用于对枪声、爆炸声等突发性信号进行精确定向和定位。     

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。     

A deconvolution filter for improvement of time-delay estimation in elastography

In elastography, tissue under investigation is compressed, and the resulting strain is estimated from the gradient of displacement estimates. Therefore, it is important to accurately estimate the displacements (time-delay) for good quality elastograms. A principal source of error in time-delay estimation in elastography is the decorrelation of the echo signal due to tissue compression (decorrelation noise). Temporal stretching of the postcompression signals has been shown to reduce the decorrelation noise at small strains. In this article, we present a deconvolution filter that reduces the decorrelation even further when applied in conjunction with signal stretching. The performance of the proposed filter is evaluated using simulated data.     

盲源分离用于DOA估计研究

方位估计是水下目标定位、跟踪的前提。提出了一种复数域奇异值分解盲源分离方法,估计出了阵列流形,并利用阵列流形表现出的相位关系完成了目标方位估计。通过仿真实验与MUSIC高分辨方位估计方法和相关文献的方法进行了对比,结果表明该方法能很好地实现目标方位的实时估计,且性能更佳。     

强混响条件下基于广义互相关的声源定位算法改进

针对特定声场环境,提出了一种强混响条件下基于广义互相关的声源定位算法的改进措施,即利用混响成分中包含的声源位置信息,提高声源定位的正确率。混响与噪声是影响声源定位的两个主要因素。目前声源定位的主要方法都是以降低信号中混响与噪声成分为目标的,如波束成形、空间谱估计以及到达时间差法等。其中,基于广义互相关的声源定位算法属于到达时间法的常用方法,具有实时性强与高鲁棒性的优势。本文采用镜像源模型对室内环境进行建模,分析声源到双麦克风的传播路径,利用混响中存在的声源位置信息剔除错误定位结果,从而提高定位正确率。最后,利用蒙特卡洛法对本文提出的方法进行验证,结果表明:该算法提高了强混响低信噪比条件下的声源定位正确率。     

信道多途对定位系统时延估计的影响及抑制

基于水下声信道的特性,分析了界面反射对信号检测和时延估计的影响,论证了直达声和海面一次反射声时延差的变化规律。根据两信号叠加的特点,对常规的信号处理方法进行了改进。经仿真验证,改进的方法可提高“边沿”信号的检测能力,避免时延估计值的“跳变”现象,有效减小多途影响。     

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.     

Implementing guided wave mode control by use of a phased transducer array

A multichannel time-delay system has been built and applied to a transducer array for implementing guided wave mode control. The time-delay system has a capability of sending high energy controllable tone-burst signals from eight independent channels with arbitrary time delays from 0 to 30 μs with resolution of 0.025 μs. Software time delays are also provided for summing up received signals of each channel. Theoretical discussions indicate the impact of the time delay capability on the bandwidth and sensitivity improvement of a transducer array for guided wave generation. Determination of both physical and software time delay values is based on a knowledge of dispersion curves and element spacing. Based on reference signals, a non-knowledge-based automatic time-delay searching algorithm was introduced for guided wave mode selection. Experiments were conducted with a phased comb transducer array mounted on a carbon steel pipe. The experimental results show that signal to noise ratio has been greatly improved by use of the time-delay system. Some other benefits of the phased array, including unidirection generation and mode control flexibility, are discussed