时延估计的声源定位算法及MATLAB实现

概述评价了在机器人、视频会议、大型会议记录中等常用声源定位的时延估计和定位方法,包括广义互相关函数时延估计法、最小方差自适应时延估计法和角度距离定位算法、球形差值定位算法、线性差值法的声源定位方法.利用仿真软件Matlab对各种算法的仿真结果,综合考虑仿真中使用的信号和噪音的互相关性,并结合改进后的相位变换加权函数改进了广义互相关函数时延估计法.结果表明利用改进的广义互相关算法结合球形差值定位技术能够得到更有效、更精确地定位.     

基于声学无线传感器网络的目标跟踪系统研究

利用无线传感器网络对具有声音特性的目标进行跟踪的特点,研究了基于时延估计的声源定位方法.选择广义互相关法作为时延估计算法,并改进球形插值法用于声源定位,从而减小了算法复杂度;再利用IRIS节点设计了一个面向目标跟踪的声学无线传感器网络原型系统,并进行相应的实验.实验结果表明,利用所设计的原型系统能实现对移动目标跟踪,而...     

基于分频过零点探测的双耳声源定位

提出一种基于分频过零点探测的双耳声源定位的方法.为了估计ITD,通常方法是利用左右耳瞬间神经发放率的互相关运算求得.可是,这些方法由于涉及互相关运算需要高运算复杂性.而且在噪声多源环境下容易遭受ITD估计的不准确性.在提出的方法中,估计ITD值是通过在采样ITD直方图上加权SNR获得,其SNR估计值是由ITD采样的偏差计算出.因此该方法能提供声源方向的准确估计和噪声鲁棒性.为了证明该方法的有效性,在各种噪声环境下进行了声源定位仿真实验,其结果证实了声源方向估计的准确性和噪声鲁棒性,并且与通常的互相关法相比能够提供显著少的计算复杂性.     

基于声成像技术的GIS击穿放电点定位方法

针对常规检测方法在气体绝缘组合电器击穿点定位的局限性，采用基于波束形成的声成像技术对GIS击穿放电点进行定位。通过研究可控响应功率的波束形成技术，利用互相关函数进行延时估计，并结合相位加权算法进行滤波处理，从而得到了一种具有更强抗噪性和抗混响能力的击穿点定位方法。实验结果表明，所提方法对GIS击穿点的综合定位误差约为4.79%,具有更高的鲁棒性。在放电点位置和传感器位置发生变化的情况下，该方法的平均定位误差约为4.57%,定位精度高于95%。     

基于功率分配的空间耦合数据传输性能分析

通过研究功率分配对空间耦合数据传输的性能影响,在空间耦合数据流间干扰完全消除的情况下,利用密度进化与势能函数证明了等功率传输性能最优.为了以较少的性能损失为代价,减少等功率传输引起的高检测复杂度,提出了一种功率分配算法实现非等功率传输.外信息转换图分析和仿真结果证实了理论分析的正确性和所提算法的可行性.     

改进型OVSF码随机动态分配算法

针对WCDMA（Wideband Code—Division Multiple Access）系统下行链路随机动态码分配算法存在码阻塞概率大、进行最小代价分支搜索信令开销大的问题,提出了一种改进型动态码分配算法。该算法采用搜索最小代价函数值、以邻近原则进行码树重排、释放同级码字中具有最大代价函数值的码字策略。仿真结果表明,改进型动态码分配算法码阻塞概率低于随机动态码分配算法的码阻塞概率。在业务量为16Erl时,改进型动态码分配算法使系统码阻塞概率降低18．37％,同时该算法能有效降低系统的复杂度。     

改进的迭代STBC-OFDM系统信道估计与解码算法

提出一种针对空时块码正交频分复用系统在信道信息不确知情况下的低复杂度半盲联合信道估计与解码算法．与以往迭代最大似然接收机中通过搜索可能字符最大化代价函数的解码方法不同,新算法在每步迭代中首先解析地估计出信号值,然后利用有限字符性质将估计值量化为离散信号．此方法只包含简单的线性运算,同时充分利用了OFDM的信号特征和STBC的正交结构特征．对于采用两接收天线——Almouti STBC和8-PSK信号的系统,新算法复杂度仅为搜索算法的1／16,随系统复杂度增加,计算量的优势更为明显．仿真表明该算法与搜索算法相比性能只有少量损失．     

二维面阵子空间重构快速估计方法

针对当前进行二维面阵高精度波达方向估计时计算复杂度较高的问题,提出了一种适用于二维面阵的高精度低计算复杂度的快速估计方法。这种方法首先利用面阵子阵间的旋转不变关系完成二维角度预估;然后将预估角度作为先验信息,利用子阵的信号子空间重构面阵的信号子空间,并进行梯度搜索,实现对二维角度的精确估计。其中,利用子阵的信号子空间对面阵的信号子空间进行重构,有效地降低了进行子空间估计时的计算复杂度;采用梯度搜索的办法进行局部搜索,使得搜索时的计算复杂度大幅下降,获得了与经典二维MUSIC算法一致的估计精度。计算机仿真结果验证了所提算法的有效性。     

利用辐射噪声对舰船进行定位

针对具有弹性海底环境中舰船目标的定位问题,本文利用辐射噪声对舰船目标进行定位研究。在匹配场定位原理的基础上,定义海洋波导频谱峰值对应的频率与接收信号的频谱峰值对应的频率差值为代价函数,当代价函数值最小时即为目标声源的深度与距离。在典型声速剖面环境下,无论辐射噪声功率谱是单纯的连续谱或是连续谱叠加线谱,仿真结果表明:本文定位方法均能有效估计目标距离,当辐射噪声功率谱叠加线谱时会降低方法的定位精度,但可以通过增大使用频段范围弥补方法定位精度的下降。将所提定位方法应用到舟山获取的的实验数据中,能够有效对舰船目标进行定位估计。     

基于平面波分解的封闭空间次级声源布局优化

封闭空间有源噪声控制系统的次级声源布局优化一般只关注离散点的降噪需求,导致空间区域降噪效果不理想,而且需要预先知道误差传感器布局信息。为解决该问题,提出一种面向空间降噪的代价函数。利用声场的平面波分解,获取初级声场平面波和各备选次级声源的单位次级声场平面波作为布局优化先验信息,以此构造波域有源控制代价函数,优化方法采用模拟退火搜索。以刚性壁矩形腔为对象,利用波域先验信息解析值与2种空间域布局优化方法结果做比较,表明所提方法在不依赖于误差点位置信息的情况下,能获得更优的空间声势能降噪效果;利用随机分布的传声器测量估计波域先验信息做布局优化,结果说明实际中所选布局能够达到比空间域方法更优的空间声势能降噪效果,但测量传声器位置对结果影响较大。     

Fast subpixel registration method for InSAR images

In conventional registration methods, image interpolation is used to extract subpixel offsets which lead to the limitation that the registration accuracy is restricted by the interpolation unit. Moreover, the computational burden is heavy when high accuracy is demanded. In order to reduce the computational load, we propose an efficient offset estimation method for interferometric synthetic aperture radar (InSAR) image subpixel registration. Firstly, a novel cost function continuously varying with offsets is established by integrating the empirical signal-to-noise ratio (SNR) and the interpolation operation. This suggests a more accurate registration since the accuracy of the estimated offsets does not depend on the interpolation unit. Secondly, an efficient bi-iterative algorithm is employed to solve the cost function in the continuous domain. The subpixel offsets associated with the maximum of the cost function can be exactly obtained with low computational complexity. Simulated and real data are tested to illustrate the good performance and computational efficiency of the proposed method.     

基于空间声学特征的说话人分类算法

针对先验信息缺失情况下的说话人分类问题,可以采用提取基于多距离麦克风的空间声学特征的方法进行说话人分类.为了解决由于空间声学特征维数随麦克风个数的增加而迅速增长带来的计算代价问题,需要对其进行降维处理.用一种基于空间声学特征的优化鉴别式保局投影说话人分类方法,实现了在保留空间声学特征流型结构的同时降低计算代价的效果.实验在多距离麦克风语音会议数据集上进行验证,得到在大部分数据集上本方法的分类误差率(diarization error rate,DER)得分低于传统方法的结果.结果表明:本方法的说话人分类性能比传统方法有所提高.     

考虑单相短路电流控制的特高压受端电网限流优化

随着特高压输电容量的不断提高,受端电网的短路电流超标问题,特别是单相短路电流超标问题越来越严重。分析单相短路电流的超标原因及其专门限制措施,并对各种限流措施的灵敏度和经济性进行统一的定义和描述。针对限流措施的配置对象定义对象灵敏度的概念,基于对象灵敏度筛选限流措施配置对象,以避免维数灾。以限流方案的经济性和电网结构紧密性为目标函数,以单相短路电流和三相短路电流同时满足要求为主要约束条件,建立了特高压受端电网的综合限流优化模型,采用自适应混合PSO算法进行求解。济宁220 kV规划电网的仿真结果表明,所得限流优化方案能同时有效限制单相和三相短路电流。     

空间网格体系下基于GJK的空域冲突检测算法

空域之间的冲突检测是保障各类用空活动有序展开的关键环节.针对传统空域冲突检测方法存在计算效率低、空间解算复杂的问题,在GeoSOT网格体系下,提出一种基于Gilbert-Johnson-Keerthi算法(简称GJK算法)的空域冲突检测方法.首先,利用网格在时空二值计算上的优势,将空域进行网格化表达;其次,结合空域最小...     

MIMO 雷达迭代降维稳健波束形成方法

Aiming at the transmitted and received steering vectors mismatch problem, an iterative dimension-reducing robust adaptive beamformer for MIMO radar is presented. The General Linear Combined(GLC) method is applied in MIMO radar to obtain the enhanced covariance matrix estimation, and the transmitted and received steering vectors mismatch model is established. The cost function is established based on the desired signal output power maximum principle to estimate the transmitted and received steering vectors. The bi-iteration method is proposed to solve the cost function and it is merely necessary to find out two low-dimensional convex quadratically constrained quadratic programming(QCQP) problems in per iteration. Simulation results show that the proposed method can obtain the higher output signal-to-noise-plus-interference(SINR) under the condition of severe steering vector mismatch than the conventional robust beamformers, and that the proposed method can converge fast so that it has the lower computational complexity.     

基于混合算法的自由曲面网格结构多目标优化

为有效提高自由曲面网格结构的性能,改进了自由曲面网格结构的多目标优化方法,基于NURBS技术生成自由曲面,以曲面控制点高度为优化变量,结构应变能为静力性能优化目标,提出了以综合考虑曲面相似性、流畅性以及网格规整性的几何综合量化指标为几何优化目标;将目标函数的敏感度与进化算法NSGA-II结合,提出了敏感度混合进化算法。进行了自由曲面索撑网壳与自由曲面空间网格结构的多目标优化。研究结果表明：与其他3种算法相比,敏感度混合进化算法不仅可获得精确性、均匀性更好的Pareto解集,而且明显提高了算法的优化效率;两个结构优化后的应变能分别下降了21.2%、60.9%,几何综合量化指标分别下降了15.4%、30.9%;优化后结构自身的力学性能有所提高,以综合量化指标为目标函数有效提高了自由曲面的相似性、网格流畅性以及网格规整性。     

空域抽样与相干因子融合的超声阵列自适应波束形成算法

针对超声成像中自适应波束形成算法计算效率低的问题,提出了一种基于空域抽样与相干因子融合的自适应波束形成算法。该方法通过分析阵列数据波束图,推导出不同阵元数目下的最大抽取因子,将阵列中所有阵元接收的数据按最大抽取因子进行空域等间隔抽样,得到阵元稀疏后的回波数据,减少了采集数据量。将空域抽样数据输入波束形成器,计算其协方差矩阵,再将协方差矩阵构造为Toeplitz矩阵,结合最小方差原理从构造的Toeplitz矩阵计算出抽样数据的自适应加权值,为了改善空域抽样数据自适应加权后成像质量下降的问题,引入相干因子对自适应加权值进行修正,以突出抽样数据中的有效信息,抑制干扰成份,从而提高了空域抽样数据的成像质量。该算法在保证成像质量的同时,减少了采集数据量,并降低了计算复杂度,有效提高了算法的时效性。通过在试块上对裂纹和横通孔缺陷仿真成像,结果表明该方法与常规最小方差波束形成方法相比,成像时间平均减少85%以上;与融合相干因子的最小方差波束形成算法相比成像运算时间平均减少86%以上。在相同的空域抽样条件下,该方法成像效果优于其他算法。     

旋翼桨尖气动/降噪综合优化设计研究

采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高遗传算法的优化效率,采用一种基于EI方法的Kriging模型代替费时的数值模拟过程。以AH-1G/OLS旋翼为基准,并以气动性能为约束,噪声峰值最小为目标,进行了旋翼桨尖的降噪优化设计。优化结果表明,文中多发展的优化方法是可行的。     

A novel deadline and budget constrained scheduling heuristics for computational grids

The conventional deadline and budget constrained (DBC) scheduling heuristics for economic-based computational grids does not take the inconsistency of grid heterogeneity into account, which can lead to decline of application completion ratios. Motivated by this fact, a novel DBC scheduling heuristics was proposed to deal with sequential workflow applications. In order to valuate the inconsistency, the relative cost (RC) metric was introduced, which was used to indicate the task-starving degree for resources. The new algorithm assigns tasks to resources, considering completion time, budget and RC together. The GridSim toolkit and the benchmark suites of the standard performance evaluation corporation (SPEC) were used to simulate the heterogeneous grid environment and applications. The experimental results show that the task and workflow completion ratios of the new heuristics are higher than those of the conventional heuristics.     

基于EM算法的联合调制识别与参数估计

针对低信噪比情况下单节点接收调制识别率低的问题,提出了一种基于多节点接收与混合最大似然的调制识别算法。多节点同步接收后将基带信号发送到融合中心,使用混合最大似然实现全局分类判决,通过空间分集提高低信噪比下调制识别的性能。为了解决联合似然函数中多维未知参数难以直接求解的问题,将未知发送符号序列表示成隐藏变量后采用EM算法实现未知参数的最大似然估计。给出的算法在平坦衰落信道下实现了BPSK、QPSK、8PSK、16QAM信号的调制识别与参数估计。与基于矩的算法相比,基于EM迭代的最大似然估计提高了未知参数的估计精度。仿真实验结果表明,当采用四节点同步接收,在信噪比大于-2dB时,平均正确识别率能够达到95%以上。