基于圆形麦克风阵列的声源定位改进算法

针对波达方向估计中传统互功率谱法声源方位估计准确性差、方位模糊的问题,提出了一种基于圆形麦克风阵列的声源定位改进算法,并进行了实验验证。在该改进算法中,先设计了十二元圆形麦克风阵列,由麦克风对接收语音信号的时延与相位得到相位旋转因子,再将其引入到语音信号的互功率谱中,新定义了圆形集成互功率谱,由该功率谱进行声源方位估计。仿真与实测实验结果表明,本文的圆形集成互功率谱法对声源方位进行估计,估计的准确度高于传统互功率谱法。     

水下目标定向及遗传算法仿真

传统的水声定位需要一个庞大的声压水听器阵,技术复杂,耗费可观。矢量传感器是一种新型的水声传感器,仅用单个的矢量传感器就可以进行水下目标的方位估计。该文分析了矢量传感器声压梯度法和互谱声强法的定向原理,在互谱声强法仿真的基础上,将遗传算法引入水下目标定向中。通过构建适应度函数,根据信号适应度函数进行遗传选择,舍弃不稳定信号,对有用信号进行杂交,从而获得较高的定向精度。仿真结果表明,该算法可以有效地进行目标方位估计,进一步提高定向精度。     

MHD角速度传感器微弱信号频率估计的互高阶谱方法

MHD角速度传感器信号宽频带和低信噪比特性会降低微弱信号频率估计的分辨力、精度和稳定性。因此,本文通过实验采集传感器的本底噪声,计算噪声功率谱密度,分析了传感器的噪声特性。 然后,针对其高斯有色噪声的特点,采用四阶累积量与现代互谱相结合的互高阶谱方法,分析不同频段和信噪比条件下,对仿真和实验数据的频率估计分辨力、偏差、方差和信噪比。 结果表明互高阶谱算法对高斯有色噪声具有很好的抑制能力,频率估计分辨力<１Ｈｚ,信噪比提高了7ｄＢ~11ｄＢ。     

一种新的DOA估计的高分辨率算法

波达方向估计（DOA）在阵列信号处理中非常重要,而传统算法如多重信号分类算法（MUSIC）需要对阵列接收数据的协方差矩阵进行特征分解,并在全空域进行谱峰搜索,运算量巨大,尤其是二维DOA估计算法还存在稳健性较差的问题。提出了一种基于最小互熵谱分析的DOA算法,该算法只需要一次较少阵元的阵列采样（快拍）数据即可得到具有高分辨率的谱分析结果。进一步采用倒谱法,通过逆FFT变换提高了最小交叉熵谱分析算法的收敛速度。数值仿真结果表明,该算法较常规空间谱估计方法有更高的分辨力和更小的运算量,能够对阵列信号进行实时处理。算法不依赖于预先估计的信源数目,具有较好的宽容性,较高的分辨力以及极低的旁瓣电平。     

一种基于PCA的MPSK信号码元速率估计方法

针对MPSK信号的码元速率估计问题, 研究了有限数据条件下循环谱的谱线特征受到背景色噪声干扰的现象, 提出了一种基于主分量分析(PCA)的循环谱特征码元速率估计方法。PCA变换抑制了信号循环谱中的背景色噪声, 提高了估计精度, 减小了估计方差。仿真表明, 该方法在有限数据条件下具有良好的估计性能, 适用于不同成形滤波系数的MPSK信号。     

基于三角多项式插值的频率和相位联合估计算法

目前,低信噪比下的通信业务在不断发展,为了使其载波同步系统在低信噪比下能获得运算复杂度和同步精度的双重最佳性能,本文提出了一种新的频率和相位联合估计算法,该算法在FFT运算的基础上,进一步对谱线进行三角多项式插值运算,并通过求解最大值,获得精确的频率和相位估计;通过设计算法的实现方案,减小了运算量。仿真表明,该算法估计误差逼近CRB界,且具有很低的信噪比门限;与Rife、Quinn相比,算法的复杂度与其基本相当,但估计精度显著提高;与三线幅度法相比,算法的运算量仅约为其一半,且性能更好;与迭代类载波估计算法相比,虽然精度基本相当,但运算量和处理延迟要显著减小。     

短时互谱法目标尺度识别技术研究

讨论了基于水下高频 ( 2 0～ 3 5 k Hz)目标回波亮点的分裂波束目标尺度识别方法。提出了利用分裂波束双通道短时互谱算法提取水下目标亮点回波方位特征的算法 ,给出了目标回波方位走向的线性拟合估计及目标视在空间张角的估计方法 ,推导了目标视在张角估计方差 ,并进行了计算机仿真。仿真结果表明 :对于目标长度为1 0 0 m、发射信号 ( CW)的脉宽为 40～ 5 0 ms、舷角为 2 0～ 40°、信噪比为 1 0 d B时 ,分裂波束短时互谱法目标尺度识别性能良好     

改进周期图法功率谱估计中的窗函数仿真分析

周期图法是功率谱估计的一种基本方法,但该方法不满足一致性估计条件,谱估计的分辨力和方差都很难满足实际应用需要.因此采用其改进方法(即Welch法)估计信号功率谱,并结合该方法对四种典型窗函数的谱估计性能进行了具体的仿真,就其中的频率分辨率、采样信号的数据长度与窗函数的特性等因素之间的关系,进行了详细的讨论,重点分析了窗函数对谱估计的影响,指出了它们的优缺点,得出了不同数据类型与估计方式下的功率谱标准方差的均值.最后,根据实验结果并结合窗函数的评价指标,指出了选取合适的窗函数应注意的一般原则,具有一定的实际指导意义.     

基于语音建立信号的ROTH加权时延估计方法

给出了一种适合混响环境的语音建立信号ROTH加权时延估计方法.该方法首先通过房间混响模型和快速傅里叶变换提取语音建立信号;然后用语音建立信号来估计语音信号的互功率谱,并进行互功率谱的平滑处理;最后采用ROTH加权方法进行时延估计.仿真结果表明了该方法的有效性.     

移动机器人语音定向算法及其实现

研究在光线比较差或者有障碍物的复杂环境下对感兴趣的声源进行定位,由于存在外部噪声,引起对目标声源进行跟踪误差大。传统的语音定向方法无法有效减小声源定位的误差,从而定向的精度比较低,且多集中在理论研究。为提高移动机器人语音定向的精度,利用麦克风阵列拾取声源信号,采用PC/104的SEM/ADT800多通道数据采集卡对语音信号进行采集和处理。运用改进的广义互相关时延估计算法计算麦克风阵元间的时间差值,采用四元十字阵形的几何定位方法计算声源信号的目标位置和方向,并对系统的定向效果进行实验,得出实验结果,进行误差分析。经实验证明,相对于传统的语音定向方法,麦克风阵列的移动机器人语音定向系统实际可用,具有较好的性能,能够把系统定向误差控制在要求的范围内。     

A derivative based sensitivity measure of failure probability in the presence of epistemic and aleatory uncertainties

In order to analyze the effect of the epistemic uncertainty of random variables’ distribution parameters on the safety of the structure system, a novel sensitivity measure of the failure probability is constructed by integrating the derivative of failure probability in the parameter space. Compared with the variance based sensitivity index, the new derivative based sensitivity measure can be evaluated with less computational cost. It is noticed that the ranking of the new derivative based sensitivity measure is the same as that of the variance based one. For the problem of the variance based sensitivity index with large computational cost, the standard Sobol’s method is employed, and the quasi-Monte Carlo method and double-loop point estimate method are then utilized to compute the derivative based sensitivity measure for comparison. Four examples are employed to demonstrate the reasonability of the proposed sensitivity measure and the efficiency of the proposed method.     

基于FPGA模糊变步长的在线盲源分离算法的实现

针对变步长的在线盲分离的扩展Infomax算法,提出了模糊变步长在线盲分离的扩展Infomax算法,以MATLAB仿真为理论依据,即当信号逐渐被分离,峭度方差逐渐递减,而步长因子随峭度方差和峭度方差变化率的递减而平滑地减小。并以FPGA查找表来实现模糊变步长更新算法,用每一次FPGA内部串行的步长调整量来选通多路选择器的端口数据,以达到迭代步长更新的目的。通过仿真结果表明这种设计方法具有很强的实时性,可实时跟踪峭度方差曲线,从而能较好地实现超高斯和亚高新信号混合情况的盲分离,提高变步长的在线盲分离的收敛速度和精度。     

基于强跟踪滤波的传感器故障诊断的改进方法

针对基于强跟踪卡尔曼滤波的传感器故障诊断方法中存在的滤波稳定性差、估计精度低的缺点,提出了双滤波器的方法。一个滤波器的量测噪声方差和系统噪声方差均大于实际值,它对故障的估计精度较低,但跟踪速度较快;另一个滤波器的算法中的量测噪声方差大于实际值,它对故障的估计精度较高,但跟踪速度较慢,正好与前者形成互补,然后用第一个滤波器实现故障的及时检测,用第二个滤波器实现对故障幅值的精确估计。仿真实验表明,该方法较好地兼顾了滤波稳定性、估计精度及速度。     

一种指纹图像规格化期望值自动估计方法

图像规格化中的期望均值和方差值的选取,直接影响图像规格化后的质量和后续图像的处理。通过求取一组图像中少部分指纹图像的灰度边界值,对图像的期望均值和方差进行估计,并应用于该组中的其他指纹图像,可以使指纹图像获得较大的动态范围,而不至于使图像灰度受到限幅,从而实现对图像期望值的自动估计。实验结果表明,该方法简单可靠,能在不降低对比度情况下,保持图像的灰度层次。该方法鲁棒性好,能适应各种不同图像,是图像规格化的实用方法。采用该方法对图像的期望值进行自动估计,有利于自动指纹识别算法的改进以及采集设备无关性的相关研究。     

On impulse and continuous observation control design in Kalman filtering problem

This paper develops the observation control method for refining the Kalman–Bucy estimates, which is based on impulsive modeling of the transition matrix in an observation equation, thus engaging discrete-continuous observations. The impulse observation control generates on-line computable jumps of the estimate variance from its current position towards zero and, as a result, enables us to instantaneously obtain the estimate, whose variance is closer to zero. The filtering equations over impulse-controlled observations are obtained in the Kalman–Bucy filtering problem. The method for feedback design of control of the estimate variance is developed. First, the pure impulse control is used, and, next, the combination of the impulse and continuous control components is employed. The considered examples allow us to compare the properties of these control and filtering methodologies.     

Spectral analysis of atmospheric radar signal using filter banks — polyphase approach

This paper proposes a new non-parametric method to estimate the power spectral density of atmospheric radar signals using uniform filter banks through polyphase approach. The performance of proposed method is investigated for a simulated broadband and narrowband signals. This method reduces the variance without affecting the resolution and improves the signal to noise ratio significantly when compared to the existing method (periodogram/modified periodogram). The variance reduction is observed to be more in case of narrowband signals. The method has the computational cost similar to modified periodogram approach. This method is tested for practical atmospheric data collected at NARL, Gadanki, India, through the mesosphere–stratosphere–troposphere (MST) radar, back scattered echoes, in particular from high altitudes, which has low signal to noise ratio. Results have been validated using simultaneous Global Positioning System (GPS) Sonde data.     

基于无源振动传感器标签的轴承故障在线诊断技术

提出了一种基于无源振动传感器标签的穿梭车轴承故障在线诊断技术.设计了一种无源射频识别(RFID)振动传感器标签结构,因其工作在无源模式下,减少了在线故障诊断的成本,同时可以实现对轴承故障的长期在线诊断.介绍了振动信号的处理方式,提出了基于奇异熵的奇异值分解信号降噪算法,依据信号的奇异熵自行定阶降噪,避免了人为预设参数所导致的误差,并提出了基于最小二乘支持向量回归(LS-SVR)的故障诊断算法.测试结果表明:设计的标签能够可靠地完成信号采集和传输,采用的算法能够快速而准确地定位故障,较传统故障诊断方法提高了实时性并降低了成本.     

干涉型光纤陀螺的性能评价

为了减少干涉型光纤陀螺(IFOG)的误差并提高其精度,需要首先对陀螺仪进行性能评估,了解内部影响其性能的各种误差源。Allan方差分析是一种评估IFOG性能的有效方法,能对陀螺的各种误差源进行辨识。分析了目前国内常用的光纤陀螺性能评价方法,对Allan方差法在光纤陀螺的性能分析中的原理与作用进行了深入研究,并且提出了基于Allan方差法的FCST(fastclustersamplingtechnique)快速算法。最后,通过对实际干涉型光纤陀螺的采样数据进行了不同分析方法的性能评价,得出了令人满意的结论。     

基于值函数估计的参数探索策略梯度算法

策略梯度估计方差大是策略梯度算法存在的普遍问题,基于参数探索的策略梯度算法（PGPE）通过使用确定性策略有效缓解了这一问题。然而,PGPE算法基于蒙特卡罗方法进行策略梯度的估计,需要大量学习样本才能保证梯度估计相对稳定,因此,梯度估计方差大阻碍了其在现实问题中的实际应用。为进一步减小PGPE算法策略梯度估计的方差,提出了基于值函数估计的参数探索策略梯度算法（PGPE-FA）,该算法在PGPE算法中引入Actor-Critic框架。具体地,提出的方法使用价值函数估计策略梯度,代替了PGPE方法使用轨迹样本估计策略梯度的方式,从而减小梯度估计方差。最后,通过实验验证了所提算法能够减小梯度估计的方差。     

A local stereo matching algorithm based on weighted guided image filtering for improving the generation of depth range images

Stereo matching is a challenging problem and highly accurate depth image is important in different applications. The main problem is to estimate the correspondence between two pixels in a stereo pair. To solve this problem, in the last decade, several cost aggregation methods aimed at improving the quality of stereo matching algorithms have been introduced. We propose a new cost aggregation method based on weighted guided image filtering (WGIF) for local stereo matching. The proposed algorithm solves multi-label problems in three steps. First, the cost volume is constructed using pixel-wise matching cost computation functions. Then, each slice of the cost volume is independently filtered using the WGIF, which substitutes for the smoothness term in the energy function. Finally, the disparity of any pixel is simply computed. The WGIF uses local weights based on a variance window of pixels in a guidance image for cost volume filtering. Experimental results using Middlebury stereo benchmark verify that the proposed method is effective due to a high quality cost volume filter.