基于二次相关的时延估计方法研究

以空间任意多元传感器阵列为模型,以被动定位算法为基础,针对传统时延估计方法中的互相关算法存在着估计精度不高的问题,提出了一种基于二次相关的时延估计方法。该方法首先对信号作自相关提高信噪比,再将自相关函数和互相关函数作相关处理得到时延值。理论和实验结果都表明:相对于传统的互相关时延估计方法,二次相关法可以明显的抑制噪声对信号时延估计的影响,提高时延估计的精度。     

基于二次相关水下声源定向(时延)研究

以三基元线列阵为例，介绍了利用两个互相关函数的再作互相关的时延估计方法（二次相关），并给出了它的快速计算方法。通过计算仿真结果证明这种方法对低信噪比下窄带和单频信号具有较高时延估计精度。     

基于单矢量水听器多途宽带信号的三维定位算法

针对多途环境下波形未知的近场宽带信号,提出了一种使用单矢量水听器进行三维定位的新算法。对声压与振速互相关函数的推导结果表明:当信号带宽大于直达波和海面一次反射波之间时延的倒数时,互相关函数的两副峰可与主峰分离;两副峰的峰值分别包含两路径的波达方向信息,而其位置对应两路径之间的时延差。仿真结果表明:当直达波和反射波在时域上重叠时,利用两副峰峰值仍然能够有效估计出直达波波达方向;通过构造"互相关峰锐化函数"锐化两幅峰,在低信噪比情况下可提高多途时延估计精度。最后,以多途时延与直达波波达方向为变量建立方程组,估计目标的距离和深度。该算法的定位精度通过Monte-Carlo仿真进行了分析,并深入讨论了其适用性,湖试结果进一步验证了该算法的可行性。     

矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法

矢量水听器阵列优化设计、性能分析和信号处理系统仿真中,需要知道阵列输出噪声的协方差矩阵等信息。分析了各向同性噪声场中矢量水听器的相关性,得出了矢量水听器的自相关和互相关函数的一般表达式。结合概率分析,给出了一种简单的各向同性噪声场的数值仿真方法。仿真结果表明,文中所给方法产生的矢量水听器噪声的相关性与理论值吻合良好,可为矢量水听器阵列的优化设计和矢量阵列信号处理系统的仿真分析提供准确的数值噪声。     

基于经验模式分解的广义互相关时延估计

提出一种基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的广义互相关时延估计方法,用来解决信号非稳态且采集信号的各个通道间存在相关性噪声的条件下如何提高时延估计精度的问题.利用EMD处理非稳态、非线性信号具有良好的自适应性的特点,将声信号分解为多个本征模态函数(Intrinsic ModeFunction,IMF),然后对相应的IMF进行互相关获得多尺度时延值.针对多个时延值不相等的问题,给出了选择精确时延的频谱一致性和时延矢量匹配两个准则,提高了该方法的实用性;并将这一理论应用于声阵列对声源的定位.试验证明:该方法能够在信号非稳态且采集信号的各个通道间存在相关性噪声条件下实现时延的精确估计,并提高了定位精度和时延估计的稳健性.     

基于多径时延估计的单水听器被动定位

水下目标定位是水声工程中的基本问题之一,一般的定位方法需要多个阵元组成基阵,通过较复杂的阵列处理方法对目标定向定位。研究了单个水听器对水下目标被动定位的方法,采用倒谱法估计水面与水底反射相对于直达波的多径时延,推导了通过水面与水底多径时延估计目标深度与距离的公式,并通过湖上试验进行了验证。试验结果表明:单个水听器能够在垂直面上对水下目标定位,其距离、深度估计结果与实际基本相符。     

基于仿生学算法的单矢量水听器DOA

由于矢量水听器可以同时获得声场中的声压和质点振速信息,所以利用矢量水听器的组合指向性,可以有效地抑制噪声干扰,提高信号增益。将单矢量水听器的声压与质点振速信息构成传感器阵列,根据平面波声场模型,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,即可实现目标方位估计。根据单矢量水听器MUSIC算法的定向原理,建立适应度函数,利用仿生学算法——粒子群算法对单矢量水听器方位估计算法进行优化。     

基于同态滤波技术的水下目标运动参数估计

针对测量平台空间有限条件下的近场目标运动分析问题,提出了一种基于浅海射线声学多途结构的单水听器水下目标运动分析(TMA)方法。通过构建匀速直线运动目标的三维多途时延模型,推导了以运动参数为变量的直达声和海面一次反射声时延差的非线性函数表达式;根据典型水声信道特征,推导了信道的倒谱表达式,进而利用同态滤波技术解卷积能力估计直达声和海面一次反射声时延差;结合Levenberg-Marquardt方法求解非线性方程的最优解;最后提出二次逼近校正方法,降低了实际水文条件对参数估计的影响。仿真结果证明了方法的正确性,参数估计精度满足实际应用需求。     

基于宽带MUSIC算法的舰船体积目标识别

窄带阵列信号处理算法不能识别真实舰船和声模拟器,基于某水下武器的作用距离和舰船尺度是可比拟的分析。在对单矢量水听器输出信号阵列建模的基础上,建立了频率分段宽带MUSIC算法,应用于舰船目标信号波达方位估计,来对舰船体积目标进行识别。仿真和实测数据计算结果验证了其可行性。     

基于子空间加权的多重信号分类时延估计算法

针对水下探测通信一体化干扰抑制中时延估计误差对主动干扰抑制性能的影响,以及常规多重信号分类(MUSIC)时延估计方法因数据长度有限、信噪比低使得信号与噪声子空间不完全正交,导致时延估计性能下降的问题,提出了基于子空间加权的MUSIC时延估计方法。该方法通过重构噪声子空间,并利用信号特征值与噪声功率构造加权值,对子空间进行加权,实现对MUSIC时延估计谱的修正。仿真结果表明,所提方法较互相关法、MUSIC算法和SSMUSIC算法具有更高的时延估计精度,以及更优的时延分辨率。     

基于Matlab 的风洞信号延迟时间计算方法

针对风洞试验中出现天平信号与迎角信号的同步性差异过大的问题,提出一种利用Matlab的计算信号间延迟时间的方法。分析了互相关函数的定义及3种求解互相关函数的方法,就如何应用互相关函数计算信号间的延迟时间做了简要介绍,并采用连续变迎角测力试验技术中的信号同步性进行了风洞试验分析。试验结果表明:该方法能够有效地对风洞信号的同步性进行定性、定量的分析,获得确定的信号延迟时间,为试验数据的修正和真实试验数据的获取提供了重要保证。     

基于互相关和MUSIC算法的时延估计

为了避免相位干涉仪测向技术中存在的模糊问题,提高宽带信号时延估计的测量精度,把互相关和多重信号分类算法结合,引入到频域时延估计领域,研究了互相关MUSIC算法.利用互相关技术可消除非相关噪声,检测概率增加,减小了运算量.仿真结果表明,该算法具有较高的估计精度,较强的抗噪性和较强的鲁棒性,适用于电子对抗领域中的时延估计.     

榴弹触发引信短延期性能的讨论

为了对小口径火炮榴弹触发引信延期性能论证与设计提供参考 ,分析了小口径榴弹机械触发引信短延期机构作用原理和设计问题 ,讨论了影响短延期性能的因素和短延期性能的判定标准 .     

一种基于三元阵的水下目标被动定位方法

提出了基于3个子阵接收信号间相关性度量的水下目标被动检测和定位方法,理论分析了该方法相对二元相关法在检测性能上的优势,并进行了检测性能和时延差估计精度方面的仿真检验。理论分析和仿真实验结果表明,与二元相关法相比,该方法在检测性能上具有不低于2 dB的优势,时延差估计精度有一定提高。     

时延估计软件包设计

基于时延估计的软件包,包括相关和广义相关、相关峰内插和自适应滤波算法、自适应内插、高阶累积量自适应时和双谱等8种典型时延估计算法.该软件包采用交互式人机对话,均可用输出图形方式表示计算结果,所采用的测试信号可方便替换.其数据长度、信噪比可手工输入设置,以便于在各种方法之间进行比较和评估.     

多通道海底混响线性预测方法研究

为了实现垂直分置结构接收换能器接收的多通道远程海底混响信号仿真,在多通道体积混响相关函数基础上,推导了多通道海底混响的相关函数。并且针对经典多通道混响预测方法计算复杂的问题,开发了一种新的AR模型预测方法。与经典预测方法相比,待估计系数数量由K×K×N降为K×K+N.最后,仿真试验了不同通道平稳混响信号的相关曲线。仿真结果显示:预测相关曲线与理论相关曲线能够较好的吻合,显示了新方法的有效性。     

大滞后系统的控制算法研究

针对目前随动系统（含程序控制系统）采用跟踪系统的设计方法,只强调共性而忽略个性的问题,提出了一种程序控制系统的新设计方法,该方法在跟踪系统基础上,将工艺参数随时间变化的规律作为程序控制系统的参考输入,由函数发生器产生,以保证程序控制系统的任务与跟踪系统完全相同,解决了程序控制系统中的大滞后问题,提高了系统的控制精度,文中给出了该方法的系统框图,研究了系统的控制算法,讨论了系统输入闭环传递函数W（S）、跟踪参考函数R（S）和输出函数C（S）不同特性对系统控制的影响,并以示例验证了该方法的可行性。     

基于时延矢量封闭准则的多传声器降噪方法

目前国内外提出的经验模式分解降噪方法大都在已知噪声类型的基础上针对单传声器信号进行研究,没有利用多传声器之间的融合信息。因此,提出基于时延矢量封闭准则的多传声器信号降噪方法。该方法首先将采集得到的信号进行EMD分解,将所得的对应IMF分量进行互相关,求取时延值,然后依据TDVCR进行时延矢量误差运算,得到IMF分量权重矩阵,最后根据IMFs及其对应的权重矩阵进行信号重构,得到去噪后的信号。试验表明:该方法有效利用了多传声器时延矢量匹配准则,在不增加任何先验信息的前提下降低了噪声,取得了满意的试验效果。     

确定性网络控制系统的多步预测控制器设计

由于网络诱地时延的随机性,所以网络控制系统是一随机系统。对这样的随机系统,在网络诱导时延服从某一确定分布且其统计特性已知的情况下可以设计其随机控制器,否则只能设计其确定性控制器。在一定的假设条件下,通过在网络控制系统的源节点和目标节点分别设置一定长度的缓冲器的方法将网络控制系统中的随机时延转化为确定性时延,从而将原随机的网络控制系统转化为确定性的网络控制系统。基于线性时不变的被控对象,设计了确定性网络控制系统的多步预测控制器,所得刭的闭环系统是可镇定的,并且其控制器和观测器满足分离原理。以不稳定的倒立摆为对象进行了仿真研究,仿真结果表明本文方法的有效性。     

自适应时延估计算法在被动声定位系统中的应用

在被动声定位系统中，定向精度受到时延估计精度、阵列间距大小和声波传播速度变化等的影响，特别是对时延估计精度的要求较高。分析了传统时延估计算法在时延估计上的局限性，采用自适应参量模型算法实现了低采样频率下的高精度时延估计。完成了算法仿真，编制了DSP处理程序，通过消声室缩比实验验证，表明估计精度和运算时间可满足实际使用的要求。