一种新的二维 DOA 估计方法研究

针对高斯色噪声背景下均匀圆形阵列观测数据的相位模式激励变换结果，提出了一种 基于四阶累积量的 MUSIC 方法。该方法直接利用相位模式激励变换结果构造一种特殊的四阶累积量， 然后借助传统 MUSIC 方法的思想进行二维 DOA 估计。与传统 MUSIC 方法相比，该方法能完全抑制高 斯色噪声，从而得到很好的二维 DOA 估计，在高斯色噪声环境下估计性能明显好于传统的基于相关矩 阵的 MUSIC 方法。计算机仿真验证了算法的有效性。     

色噪声环境下单基地MIMO雷达分布式目标角度估计

针对传统的二阶统计量角度估计算法在高斯色噪声环境下估计性能急剧下降甚至失效的问题,该文提出一种基于四阶累积量的单基地MIMO雷达相干分布式目标角度估计算法。首先建立单基地MIMO雷达的相干分布式目标信号模型,求取信号的四阶累积量矩阵;利用特征值分解分离出相互正交的信号子空间与噪声子空间,根据多重信号分类(MUSIC)算法原理,获得阵列的空间谱函数,通过谱峰搜索得到分布式目标的中心波达方向。该算法充分利用了四阶累积量对高斯过程的不敏感性,能够很好地抑制高斯色噪声对角度估计的影响。仿真结果证明了该算法的正确性和有效性。     

基于四阶累积量的非圆信号测向方法

对通信系统中大量使用的BPSK等非圆信号测向,可以采用共轭扩展MUSIC(CE-MUSIC)算法,也可以采用基于四阶累积量的MUSIC-like算法。CE-MUSIC算法没有利用高阶信息,MUSIC-like算法没有利用信号的非圆信息,性能均受限。该文提出的四阶扩展MUSIC(FO-EMUSIC)算法利用了非圆信号在四阶累积量中的信息,分辨力和测角精度明显优于MUSIC-like算法,略优于CE-MUSIC算法,可测向阵元数大于CE-MUSIC算法和MUSIC-like算法。针对均布线阵,为减小计算量,还提出了FO-EMUSIC/ULA算法。仿真实验验证了FO-EMUSIC算法的优良性能。     

基于四阶累积量的DOA估计方法

从一个统一的角度来研究基于高阶累积量的高分辨阵列信号处理方法,用四阶累积量构造了一个较通用的累积量矩阵,该矩阵符合MUSIC算法的结构,从而可进行DOA(Direction ofArrival)估计。对于这种方法在阵列信号处理中的应用,通过计算机仿真与基于二阶矩的MU-SIC算法进行了较全面的比较。仿真结果表明,该方法在高斯噪声中具有良好的统计性能,是实现高分辨方位估计的有效方法。     

基于四阶累积量的DOA估计方法

从一个统一的角度来研究基于高阶累积量的高分辨阵列信号处理方法，用四阶累积量构造了一个较通用的累积量矩阵，该矩阵符合MUSIC算法的结构，从而可进行DOA（Directionof Arrival）估计。对于这种方法在阵列信号处理中的应用，通过计算机仿真与基于二阶矩的MU—SIC算法进行了较全面的比较。仿真结果表明，该方法在高斯噪声中具有良好的统计性能，是实现高分辨方位估计的有效方法，     

高斯色噪声下的相干信号 DOA 高分辨率估计*

针对高斯有色噪声下的DOA估计问题,提出一种基于高阶累积量稀疏表示的DOA估计方法。该方法利用四阶累积量矩阵中的第一列生成最小冗余向量,利用扩展阵列的最小冗余导向矢量构造过完备字典。然后利用L1范数作为稀疏约束条件,建立最小冗余向量的稀疏模型进行DOA估计。该方法将求解四阶累积量的次数从M4次降为M2-M+1次。同时又能充分利用四阶累积量的优点,对高斯有色噪声具有良好的抑制能力,并使阵列孔径得到了扩展,估计信号个数能大于阵元数目。仿真实验和理论分析验证了该方法比MUSIC-like和MUSIC算法具有更好的性能,不需要任何处理可以直接应用到相干信号。     

色噪声环境下MIMO雷达角度估计算法

针对色噪声环境下的MIMO雷达目标角度估计问题,提出一种基于四阶累积量切片的角度估计算法。算法利用MIMO雷达的接收数据计算出四阶累积量,构造出累积量切片矩阵,通过特征分解,结合ESPRIT算法实现了雷达目标的角度估计。同时进行了低复杂度改进,去掉了冗余信息,保留了MIMO雷达阵元扩展能力和目标分辨力,具有自动抑制加性高斯噪声和任意高斯色噪声的能力。最后计算机仿真结果证实了算法的有效性和可行性。     

色噪声环境下GTD模型的参数估计

本文将能够精确描述高频电磁散射的GTD信号模型引入MUSIC算法,并对MUSIC算法做了相应改进。提出利用特征分析方法中信号与噪声子空间正交特性,使改进后的MUSIC算法既能够精确估计目标散射中心位置,又能估计散射中心类型。本文采用基于四阶累量的MUSIC算法,在一定程度上克服了高斯色噪声对MUSIC算法的影响,拓宽了GTD 模型参数求解的条件。     

基于TD-SCDMA无线定位虚拟线阵四阶累量修正MUSIC算法的研究

无线定位的圆-角定位技术中,DOA估计极其重要。本文针对基于TD-SCDMA智能天线预处理后的虚拟均匀线阵MUSIC算法带来的阵列孔径小,抗阵元误差扰动性差的不足,研究了基于模式空间虚拟均匀线阵四阶累量的MUSIC算法,由于虚拟线阵四阶累量MUSIC算法的应用范围局限于独立的信号源的DOA估计,不能用于相关信号源DOA估计,因而提出了基于模式空间虚拟均匀线阵四阶累量的修正MUSIC(FOC-MMUSIC)算法,有效地拓展了阵元孔径,改善了系统抗阵元误差扰动和算法对相关信号源DOA的估计性能。     

相干多径环境下信号空间特征及波达方向估计

以均匀直线阵和四阶累积量为基础,提出了一种新的空间特征盲估计算法.该算法首先利用阵列输出四阶累积量构造了一种空间特征矩阵,对其作特征分解可以得到各用户的空间特征估计.然后,在空间特征估计基础上,结合前向/共轭后向空间平滑技术进行了多径波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计.该方法突破了传统MUSIC、ESPRIT等算法的局限,可以利用M阵元估计2M2/3个DOA,且各DOA与信源自动配对.该算法不依赖于信号具体特征,适用于任意加性高斯噪声(如有色噪声)环境.理论分析和仿真结果说明了算法的有效性和鲁棒性.     

模拟家庭监护的非接触呼吸和心跳信号分离实验研究

该实验研究的目的是为了从雷达式生命参数监护系统的回波信号中分离出呼吸和心跳信号,提取呼吸、心跳的特征参数,为家庭监护及疾病预防提供依据。分析回波信号的特点,改进自适应滤波器的参考输入信号为呼吸信号的谐波组合。针对模拟家庭监护实验提出了基于LMS自适应谐波抵消算法进行自适应滤波。在模拟家庭监护的实验中可以有效地分离出呼吸和心跳信号。     

基于多相滤波器组的非线性回声抵消

在免提通话系统和移动通信设备中，扬声器常常工作在较高的音量下，容易发生过载现象，从而产生明显的非线性声学回声，这在小微型扬声器中更加常见。常用的线性AEC(Acoustic Echo Cancellation)算法无法消除此类非线性回声，因此通话质量受到严重影响。非线性回声主要表现为额外的高频谐波分量，这些分量使得全带系统不再满足线性关系，而通常的AEC算法都是基于最小化全带误差推导而来，因此性能很容易受到非线性失真的影响。本文提出了一种基于多相滤波器组的子带AEC算法，把全带误差变成了各个子带的误差，因而把谐波失真成分变成了某些子带内的加性噪声，这使得谐波失真较小的那些子带依然能够正常收敛。通过仿真和实测实验，当出现非线性失真时，新方法的ERLE(Echo Return Loss Enhancement)明显高于经典的全带时域和频域方法，对于非线性失真明显的语音信号，ERLE提升约10 dB。      

基于混沌脉冲位置调制的实时超声测距系统串扰抑制

 超声测距系统中各换能器之间存在的干扰(即串扰)会严重制约测距的准确性;为消除串扰,采用混沌脉冲位置调制构造每个超声换能器的短发射序列;相关分析法被用于识别回声序列.分析了超声串扰产生原因,并给出了脉冲占空比与各次谐波能量的对应关系.为获得最佳的相关效果,采用遗传算法对Logistic混沌满映射调制的短序列脉冲间隔做了优化.所提方法在DC-DC(直流－直流)激励的静电型超声测距系统中获得了验证.结果表明,在合理配置脉冲间隔的情况下,混沌脉冲位置调制可用于消除实时超声测距系统的串扰.     

Noninvasive estimation of tissue temperature via high-resolution spectral analysis techniques

We address the noninvasive temperature estimation from pulse-echo radio frequency signals from standard diagnostic ultrasound imaging equipment. In particular, we investigate the use of a high-resolution spectral estimation method for tracking frequency shifts at two or more harmonic frequencies associated with temperature change. The new approach, employing generalized second-order statistics, is shown to produce superior frequency shift estimates when compared to conventional high-resolution spectral estimation methods Seip and Ebbini (1995). Furthermore, temperature estimates from the new algorithm are compared with results from the more commonly used echo shift method described in Simon et al. (1998).     

对海监视雷达杂波的建模及仿真

杂波是雷达回波信号的重要组成部分,研究中常用幅度概率分布模型和相关谱型来描述。采用零记忆非线性变换法(ZMNL)进行建模设计,生成同时满足幅度分布条件和相关特性的随机序列,并将模拟杂波数据的概率密度和功率谱与理论曲线对比,进一步验证 ZMNL 法杂波建模的有效性和准确性。最后针对海航大学对海探测的雷达回波实测数据,进行海杂波和云雨杂波回波的幅度概率分布和功率谱的分析。     

基于BLSTM神经网络的回声和噪声抑制算法

考虑到非线性回声和非平稳噪声对智能设备回声消除算法的影响，论文提出一种基于双向长短时记忆(Bidirectional Long Short-Term Memory，BLSTM)神经网络的回声和噪声抑制算法。该算法首先采用多目标预处理模型，同步估计出回声和噪声信号的幅度谱；然后将其作为回声和噪声抑制模型的输入特征，进而估计出目标语音信号的理想比例掩模；最后通过联合训练两个模型得到最优回声和噪声抑制模型。实验结果表明，在非线性回声和非平稳噪声的环境下，该算法均取得了较好的回声和噪声抑制效果，语音失真较小。      

An Adaptive-Step Sign Algorithm for Fast Convergence of a Data Echo Canceller

This paper proposes an echo cancellation algorithm that can be used for full-duplex digital data transmission over existing twisted-pair cables. The proposed algorithm is a form of the "sign algorithm." A new adaptation method is introduced to change the canceller step size according to the residual echo level by using the correlation between the echo and the error signal. The adaptation method can increase the echo canceller convergence speed by an order of magnitude over the conventional sign algorithm. An echo canceller utilizing the proposed algorithm is suitable for VLSI implementation, because it requires no multibits analog-to-digital converter. Theoretical analysis and parameter optimization are carried out. The rapid convergence property of the algorithm is verified by computer simulation as well as experiments.     

基于OMP算法的风轮机杂波滤除研究

针对雷达在探测目标过程中风电场杂波的抑制问题,提出了一种基于正交匹配追踪(OMP)的杂波抑制算法。首先,建立风轮机的回波模型,分析了回波时频域特征;然后,推导了多径回波模型下的风轮机回波,介绍了风电场回波的特点;最后,给出了OMP算法的理论基础和实现步骤。该算法中,通过建立一个回波字典矩阵,寻找矩阵中最匹配原子,从目标信号中减去最匹配原子,并通过循环操作滤除杂波。实验结果表明:该方法能够有效滤除风轮机杂波。     

基于小波变换的声学回波消除系统

声学回波消除技术一直是语音通信领域的研究热点。在声学回波消除系统中,通过估计回波路径中的固定时延区域来提高自适应滤波算法的收敛速度。提出了一种基于小波变换的固定时延估计算法以及基于小波变换的声学回波消除系统,解决传统时延估计算法在声学回波消除系统中估计误差大、抗干扰能力弱的问题。测试结果表明,算法稳健性、有效性等指标明显优于传统时延估计算法,基于小波变换的声学回波消除系统具有良好的消回波性能。     

一种新型的空间声回波消除器

空间声回波消除因回波通道冲激响应长达几百毫秒一直是信号处理领域的一个难题.本文设计了空间声回波消除器,提出了自正交轮流受限分段批处理频域LMS(PBFLMS)算法,可以达到收敛性能、失调性能、计算复杂度以及延时等性能之间的折衷,并结合空间声回波消除器的具体应用,改善了该算法。最后将空间声回波消除器在ATD-C30开发仿真系统中实现,得到了比较满意的结果.