一种改进的MUSIC算法及其参数选择问题

在基于特征值分解的MUSIC算法的基础上,从另一个角度出发,通过特殊的天线阵列模型,重构一个Toeplitz矩阵,使其秩只与信号的波达方向有关,而不受信号相关性的影响,从而达到去相关的目的,并对信号子空间和噪声子空间作出正确的估计;同时从理论上推导出天线距离大于信号源载频波长的一半时产生多值模糊的原因,并给出了多值之间的数学关系公式。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于脑电逆问题的研究及应用综述

自20世纪50年代以来,关于神经元电活动的研究一直是许多科研人员和临床医生关注的热点。大脑中的神经元组成分布式网络结构,不同的区域结构将处理视觉、感知觉、意识等不同的信息,且神经元活动随时间不断变化,因此需要一种能对大脑的时间和空间特征全面记录的方法。脑电图（Electroencephalography, EEG）由于具有无创、价格低廉和高时间分辨率的特性,自其被发现以来就已成为记录神经元活动应用最广泛的技术之一。然而EEG的空间分辨率较低,难以实现对神经元活动的精确定位。提升EEG的空间分辨率,需要从测量的头皮脑电中定位大脑的激活神经元,即解决脑电逆问题。由于电磁逆解具有不确定性,脑内不同的激活模式可能会在头皮产生相同的电位分布。近年来关于大脑的精确解剖结构、组织特性以及神经元电活动的传播规律等方面的研究为该技术提供了可靠的先验,有许多研究已经证实了该技术在定位大脑源活动中有显著的优势。脑电逆问题求解可以通过无创的手段实现对神经元电活动的空间定位,有助于了解神经网络结构和大脑信息传递过程。同时可以提升无创脑电信号的空间分辨率,拓展可用信息维度,在神经科学与技术、临床医学等领域均已有广...     

脑电逆问题的延时相关阵子空间分解算法

 根据头表观测电位反演脑电源的空间信息是脑电研究中的一个重要问题.本文提出了脑电逆问题的延时相关阵子空间分解算法.通过在三层同心球头模型上,与现行延时为零的相关阵子空间分解算法的对比研究表明,该方法能更好的压制空间相干噪音,显示了一定的应用前景.     

一种对修正MUSIC算法的改进测向方法

在相干信号存在的情况下,MUSIC算法失效,修正MUSIC算法却适用。但是,在角度间隔很小的情况下,修正MUSIC算法的测向性能会下降甚至失效。对修正MUSIC算法作出改进,通过利用接收信号的互相关矩阵信息,提高整个数据自相关矩阵的信息利用率。在角度间隔很近的情况下,该方法比修正MUSIC方法有更好的测向性能。最后,给...     

脑电计算问题应用平台的设计与实现

脑电正及脑电逆问题的研究一直是脑电研究领域的核心。文中针对脑电计算问题进行了算法研究和软件系统设计开发。首先对已有的脑电计算方法进行研究分析,选出适宜的计算方法嵌入到软件系统中;基于Visual C++6.0平台,设计开发了系统软件,脑电正系统可以以灰度图形式直观显示出脑电压大小的分布情况,脑电逆系统可由获取的脑电数据快速地计算出偶极子电偶极矩的大小并实时显示。该系统具有界面友好、操作简单、易于扩展等特点。     

基于时域平滑约束的脑磁时序信号逆问题求解方法

由脑磁时序信号重建脑内时序神经信号时,除了要保证重建信号位置和强度的准确性,还要避免重建源信号在时域上瞬变.针对这一问题,提出了一种基于时域平滑约束的脑磁时序信号逆问题求解方法.该方法不同于传统最小范数估计算法（Minimum Norm Estimate,MNE）,通过引入时域平滑正则算子构造双参数混合正则化,根据广义交叉验证（Generalized Cross-Validation,GCV）原则选取双正则化参数后,根据单正则项的解在源信号中的权重将其进行线性组合估算出源信号.仿真数据实验表明,本文方法比传统MNE方法的总体均方误差小,且各时刻均方误差基本稳定在同一水平;同时本文方法重建的源信号与仿真源信号变化趋势基本一致.真实数据实验发现,本文方法重建结果的曲率变化率为0.0640,而传统MNE方法重建结果的曲率变化率为0.1646.实验结果证明本文方法能重建出空域准确且时域平滑的脑内神经信号.     

阵列信号DOA估计MUSIC算法的DSP实现

阐述了阵列信号处理中广泛采用的用于来波方向(DOA)估计的多信号分类(MUSIC)算法原理及基于信息论准则的信源数目判别方法;介绍了数字信号处理器(DSP)ADSP21160的性能特点,给出了基于该DSP实现该测向算法的数字信号处理模块硬件系统组成框图及系统各部分功能;重点介绍了基于ADSP21160的系统初始化设置及采用MUSIC算法实现DOA估计的程序设计方法与过程,并给出该软件实现的程序流程.     

利用结合局域优化的遗传算法求解脑磁逆问题

脑磁逆问题的求解是脑磁研究中的一个关键问题,其中对多电流偶极子源参数的推断一般采用非线性全局优化方法,但收敛速率较慢。为提高计算速率,该文采用结合局域优化的遗传算法,既克服了局域优化的局部极小问题,又可以加快收敛速率,基于真实头模型的仿真计算表明该方法是有效的。     

一种求解心电场逆问题的新方法用于心肌梗塞参数识别的研究

基于一种求解心电场逆问题的新方法,对心肌梗塞参数识别进行研究,仿真研究了心肌梗塞参数（部位和大小）与体表电位分布（Ｂｏｄｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｍａｐｐｉｎｇｓ,ＢＳＰＭ）特征参数之间的关系。用ＤＳＰＭ中对梗塞部位和大小的敏感特性参数构造了优化系统的数学模型,试验结果表明,该研究方法可以有效地识别梗塞部位和大小,梗塞部位的识别精度为一个心肌分区,梗塞大小的识别精度可达８５％以上。     

基于最小偶极子数解的脑磁定位方法

多偶极子定位是脑磁逆问题研究中的难点问题。本文基于最小偶极子数解,研究了一种多偶极子的脑磁源定位方法。以改进的模拟退火算法为优化策略,进行了仿真计算。结果表明,该方法可以达到多偶极子的定位目的,为多偶极子的源定位提供了有效途径。     

用MUSIC算法解决海杂波背景下相干源探测问题

强海杂波背景下进行相干源检测是舰载高频地波雷达(HFSWR)进行海上目标探测面临的一个主要问题.本文利用对称阵列法对阵列输出信号的协方差矩阵进行了重构,以解决相干源引起的降秩问题,在此基础上通过对背景噪声的预白化处理来抑制一、二阶海杂波.MUSIC算法对实录海杂波数据处理结果表明,这种方法可以从展宽的一阶海浪谱中分辨出各相干信号源的方位信息.     

欠估计下相干信号的修正MUSIC算法

针对基本MUSIC算法是在信源正确估计的条件下才能应用的情况,论述了一种在欠估计的情形下改进的MUSIC算法,并将此改进算法成功地用于相干信号中,扩展了改进算法的适用范围。仿真结果证明了这种扩展的有效性。     

利用波束MUSIC法做时延测量

提出一种波束域MUSIC时延测量法,该方法对参考信号与接收信号的互相关函数做离散傅里叶反变换,然后对反变换序列做重构处理,将多径信号到达时廷测量问题转换成谱估计问题.算法根据时延的时闻分布形成波束转换矩阵,让形成波束的主瓣覆盖时廷所在的时间区域,然后再用MUSIC算法做时廷测量.理论分析和仿真结果表明,与传统的MUSIC时延测量算法相比,新方法计算量更小,信噪比时延分辨率门限更低.     

基于差值映射的压缩感知MUSIC算法

多快拍(MMV)问题旨在恢复具有相同稀疏结构的多列信号。在传统阵列信号处理中MMV问题的求解通常采用多重信号分类(MUSIC)等确定性方法实现,但当快拍数不足或存在相干源时该类方法失效;而在压缩感知(CS)的概率求解模型下,即使信源相干也能得到恢复结果,但现有算法普遍性能不足。近期Kim等人的研究表明,将CS与MUSIC相结合可得到比二者更加优秀的性能和更为宽泛的使用条件,该方法被称作压缩感知 MUSIC或CS-MUSIC算法。作为一种投影型非凸优化算法,差值映射(DM)最早用于解决X射线晶体学中的相位恢复问题,并逐渐在其他非凸及压缩感知问题的求解中展示出优良性能。该文提出一种基于差值映射的CS-MUSIC算法,仿真结果表明该算法在MMV问题求解中十分有效,相比经典CS-MUSIC具有更高的恢复成功率。     

一种基于逐次搜索的快速MUSIC方法

MUSIC方法是一种经典的阵列波达方向(DOA)估计子空间方法,在高信噪比时,该方法有很好的性能,但随信噪比的降低,算法性能下降很快,特别是其分辨概率下降很快。其主要原因是低信噪比和DOA相邻较近时,信号源之间的空间相关性较强。逐次消除空间相关性并逐次搜索DOA的改进MUSIC方法,提高了分辨概率。为降低运算量,采用多级维纳滤波代替特征值分解过程。文中方法具有一般性,适合于基于子空间方法的一大类DOA估计。仿真结果证明了方法的有效性。     

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。     

一种基于MUSIC算法的目标分辨及跟踪方法

在MUSIC空间谱测向技术领域,针对如何从多个信号源测向中正确选择出目标测向角的问题,提出了一种通过重新构建阵列流形获取多个信号源的能量,从而分辨目标同时获取其测向角的方法;同时,进一步推导了MUSIC算法所测角应用于被动跟踪的角度转换公式。     

相干信号频率和到达角联合估计的算法

基于均匀圆阵和四阶累积量,提出了一种相干信号频率和到达角联合估计的新算法。首先,利用计算量较小的PRO-ESPRIT算法和beamspace-ESPRIT算法分别估计广义阵列响应矢量和信号的频率。然后,对广义阵列响应矢量进行模式空间变换,并利用改进的前后向线性预测方法估计出相干信号的到达角。该算法能在色噪声环境下,精确地估计出空间相干信号的频率和到达角,并且无需平滑技术和谱峰搜索,具有计算量小,参数自动配对的特点。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

阵元间距对MUSIC算法的影响

本文概述了MUSIC算法,当阵元间距不大于载波半波长时,通过分析得出MUSIC算法空间分辨率随阵元间距增大而提高,并推导阵元间距与MUSIC算法性能的定量关系;当阵元间距大于载波半波长时,讨论空间谱可能出现虚假谱峰的情况,并提出提取真实谱峰的方案.最后通过计算机模拟仿真验证文中结论.