一种基于协方差矩阵重构和EMP的宽带波束形成算法

在宽带波束形成中,若干扰信号从主瓣方向进入,会引起主瓣畸变、旁瓣电平抬高,从而使波束性能严重恶化。为了解决波束形成中的这些问题,研究了一种基于协方差矩阵重构和特征投影预处理（EMP）的宽带波束形成算法。该算法首先通过EMP算法求取阻塞矩阵,对接收信号进行干扰相消预处理阻塞掉主瓣干扰;然后通过相干信号子空间（CSM）方法、协方差矩阵重构求取合理的协方差矩阵;最后进行波束形成。在主瓣干扰、旁瓣干扰同时存在的情况下,该算法能够自适应地阻塞主瓣干扰、抑制旁瓣干扰,解决了存在主瓣干扰情况下宽带波束形成的波形畸变问题。计算机仿真验证了该算法有效性。     

基于子带广义旁瓣相消器的麦克风阵列语音增强*

为了加快基于广义旁瓣相消器的麦克风阵列语音增强系统的收敛速度,将其自适应模块的输入信号分解到子带以进行处理,并将多通道维纳滤波器引入广义旁瓣相消器的非自适应支路,以更有效地抑制非相干噪声。实际测试结果表明,相对于基于全带广义旁瓣相消器的麦克风阵列语音增强系统,采用该子带广义旁瓣相消器结构的语音增强系统具有更快的收敛速度和更高的输出信噪比。     

融合改进GCS算法的语音增强技术对同声传译设备的优化研究

针对同声传译过程中的语音特征识别失真问题，提出了一种以广义旁瓣消除(Generalized Sidelobe Cancelling, GCS)算法架构为基础，融合自适应滤波器的改进式语音增强模型，该模型通过控制信号的相干性和能量比来实现自适应噪声相消器(Adaptive Noise Canceller, ANC)模块的更新。同时研究为避免期望信号在ANC模块的对消现象，通过联合判定因子来控制ANC模块的更新。研究结果显示，随着信噪比输入的增加，研究设计的模型的客观语音质量评估(Perceptual Evaluation Of Speech Quality, PESQ)数值呈现出前期迅速，后期缓慢的增长趋势，增长区间为1.8到2.6。同时在四种不同的噪声干扰环境下，研究设计模型的PESQ均值、频域分段信噪比均值均大于对比模型。不同干扰角度与期望信号距离下模型的PESQ均值同样都更高。由此可见研究设计的模型更具性能优势，更有能力保证语音信息不失真。     

北斗导航接收机旁瓣对消技术研究

北斗导航信号数字化处理技术的研究和发展越来越受到人们的关注,自适应天线旁瓣对消技术在北斗导航接收机中得到了广泛应用。分析了自适应天线旁瓣对消的基本原理,给出了在相对带宽较宽的干扰下按照最小均方(LMS)准则求解最优权值的计算过程以及基于Cholesky分解求取干扰信号自相关矩阵逆阵的方法。最后通过MATLAB对所设计的自适应天线旁瓣对消系统进行仿真分析,其结果表明自适应旁瓣对消技术可有效对抗宽带干扰。     

知识辅助的机载MIMO雷达降秩STAP算法

研究机载平台下的MIMO雷达空时自适应处理技术(STAP),基于广义旁瓣相消结构的多级维纳滤波器,提出了一种利用先验知识约束的MIMO雷达降秩STAP算法。通过利用干扰方向知识以及基于扁长椭球波函数估计的杂波子空间知识,在保证杂波抑制性能的基础上,大大降低了机载MIMO雷达STAP算法的运算量和样本需求量。同时,考虑了知识不匹配情况下,知识辅助对算法收敛性能的影响。仿真结果表明,当知识存在一定误差时,该算法仍能有效地改善STAP算法的收敛性能。     

基于子空间跟踪的盲自适应多用户检测技术研究

研究了一种基于子空间跟踪的盲自适应多用户检测的算法,提出了一种改进的PASTd算法和卡尔曼滤波算法相结合的盲自适应多用户检测算法。把改进的PASTd算法和卡尔曼滤波器结合,提出了一种新的盲自适应多用户检测器并且能够实现在高信噪比和远近效应情况下得到稳定的跟踪性能。仿真结果表明,该检测器可以迅速地跟踪维数变化了的信号子空间,从而提高检测器的性能,实现稳定的跟踪并使输出具有良好的信干比。提出的盲自适应多用户检测算法虽然在计算量上较LMS算法略有提高,但其收敛性能却优于后者,与RLS算法相比,提出的算法具有更低的计算复杂度和更优的收敛性能。     

一种广义旁瓣抵消器结构的语音增强改进算法

当广义旁瓣抵消器（Generalized sidelobe canceller,GSC）结构的语音增强算法对语音信号的入射方向角估计不准确时,阻塞矩阵（Blocking matrix,BM）不能完全阻塞目标语音,使得部分语音通过阻塞矩阵,在后期多输入抵消器（Multiple-input canceller,MC）模块中和参考信号相抵消,造成目标语音的损失。针对广义旁瓣抵消器因信号到达方向（Direction of arrival,DOA）估计误差而导致语音泄漏的问题,本文提出了一种麦克风阵列语音增强的优化算法,先对经过时延补偿的信号进行频谱调整,再利用MC模块输出与BM模块输出存在相关性的特点,对阻塞矩阵进行自适应调整,使方向估计参数更趋近于真实目标语音方向,以减少阻塞矩阵中目标语音的泄漏。仿真结果表明,该算法 可以有效减少阻塞矩阵中目标语音的泄漏、增强系统的鲁棒性以及提高语音增强效果。     

抗交串自适应噪声对消系统的算法实现

针对一般的自适应噪声对消系统性能上存在的不足,引入了抗交串自适应噪声对消系统.抗交串自适应噪声对消系统在形式上由两个典型的自适应噪声对消模块串接而成.抗交串自适应噪声对消系统无须预先知道信号和噪声的特征,却能够相当好地抑制噪声的影响,又使有用信号不产生畸变.该文叙述了该系统的算法实现.计算机仿真结果表明,在强噪声环境背景下,该算法将功率信噪比提高了50db左右,而且运算速度快.该算法对某些特定采样信号的分析和处理有重要意义.     

民航卫星导航干扰信号多径抑制算法仿真

针对日益严重的卫星信号多径干扰问题,提出一种有效的民航卫星导航干扰信号多径抑制算法,在多径干扰卫星信号数据模型基础上,通过空间平滑技术采用损失天线阵列孔径方法实现多径卫星信号的解相干处理,得到不同阵列子阵数据协方差矩阵;再采用豪斯霍尔德变换的广义旁瓣相消技术,根据广义旁瓣相消器输出的多径和噪声功率以及不同阵列子阵数据协方差矩阵,计算直达信号最佳权重矢量,采用低复杂度自适应度算法迭代计算最佳权重矢量,获取最终旁瓣相消器多径抑制后的直达卫星信号,实现民航卫星导航干扰信号的多径抑制。仿真结果表明,所提算法在任意载噪比环境下的码相位跟踪误差均较小,对民航卫星导航干扰信号的多径抑制性能较强;且算法多径抑制耗时短、民航卫星导航的定位精度高。     

基于子空间投影的波束形成算法性能分析

全球导航卫星系统(GNSS)接收机采用自适应天线阵进行抗干扰时,传统的自适应算法形成的旁瓣增益较大,干扰信号方向零陷较宽,会滤除部分有用信号。针对传统自适应算法的不足,分析了基于子空间投影的抗干扰波束形成算法,先采用正交子空间投影技术消除接收信号中的强干扰信号,再通过一种加权准则提高信号质量,可避免传统自适应算法的缺点。仿真结果表明,与单一的加权准则、子空间投影技术与线性约束最小方差准则相结合的算法相比,子空间投影技术与最大化信噪比准则相结合的算法能够得到近似相等的信噪比,且在干扰方向形成较窄的零陷,从而提高系统抗干扰性能。     

基于状态集员估计的主动故障检测

对于现代复杂控制系统, 微小故障往往很难发现. 在系统过程干扰和测量噪声未知但有界的前提下, 提出了一种新的基于状态集员估计的主动故障检测方法. 首先设计全对称多胞形卡尔曼滤波器对系统状态进行估计, 并利用全对称多胞形对受未知干扰影响的状态集合进行描述, 然后设计辅助输入信号使得加入辅助输入信号后正常模型的状态集合与故障模型的状态集合交集为空, 从而实现主动故障检测. 为了使得所设计的辅助输入信号对原系统影响最小, 需要求得最小的辅助输入信号, 本文将最优化问题转化为混合整数二次规划问题进行求解. 最后, 与基于输出集合的辅助输入信号设计方法对比, 仿真验证本文所提出的基于状态集合的主动故障检测方法由于未受下一时刻测量噪声的影响, 所求得的辅助输入信号更小, 保守性更低.     

基于微磁检测和交替最小二乘法的钢轨裂纹定量估计

针对钢轨裂纹定量估计的问题,提出了一种基于弱磁检测和交替最小二乘法的钢轨裂纹定量估计方法。该方法使用弱磁检测的钢轨裂纹信号,提取弱磁信号特征,再利用交替最小二乘法解出钢轨裂纹的深度、宽度、水平角和垂直角的估计值。针对交替最小二乘分解大矩阵速度慢的问题,提出了优化初值的方法,减少交替最小二乘迭代次数,缩短计算时间。基于实测数据的研究结果表明,深度和垂直角估计精度较高,而宽度和水平角误差较大,从而提出将其他三个裂纹参数混入混合矩阵中,再去拟合深度、水平角和垂直角,估计精度将会明显提高。     

基于重构观测样本的时变MIMO信道估计

在假设信道为连续平坦衰落的条件下,提出两种基于重构观测样本的MIMO信道估计方法,一种是基于累加观测样本序列AONSS(Accumulative Observed Noisy Signal Sequence)的方法,另一种是基于级联观测样本序列CONSS(Reconnected Obserred Noisy signal Sequence)的方法。仿真结果表明:在信道时变情况下,本文提出的基于重构观测样本的信道估计方法是切实可行的,为深入研究MIMO通信系统下的基于重构观测样本的信道估计提供了一种新的思路和途径。     

基于PN序列信道估计的回波抵消研究

针对估计序列影响信道估计精度并影响回波抵消效果的问题,从回波抵消基本原理出发,分析了PN序列作用信道估计的机理及其相关性对信道估计参数的影响,并与采用输入信号自身作估计序列的回波抵消方式进行了比较。对输入OFDM信号进行了仿真和实际运行。结果表明,采用PN序列估计信道,能有效提高估计的精度,改善回波抵消效果。     

集成电路芯片信息泄漏旁路分析模型

旁路分析可以绕过对加解密算法的繁琐的分析,通过分析泄漏的信号而获取芯片密码信息。其关键问题在于掌握芯片运行过程中泄漏信息的机理,进而建立统计分析泄漏信号的信息泄漏模型。本文研究讨论集成电路芯片物理信息泄漏的机理,并据此建立了信息泄漏旁路分析模型。     

一种基于改进的暗通道先验的运动模糊核估计方法

传统的暗通道先验已成功地运用于单一图像去模糊问题,但是,当模糊图像具有显著噪声时,暗通道先验无法对模糊核估计起到作用.因此,得益于分数阶计算能够有效地抑制信号的噪声并对信号的低频部分进行增强,将分数阶计算理论与模糊图像的暗通道先验相结合,提出一种基于改进的暗通道先验的运动模糊核估计方法.首先,结合最大后验估计算法与分数阶暗通道先验,构建出运动模糊图像的核估计模型;其次,利用半二次方分裂法解决模型的非凸问题;最后,根据粗糙-精细的策略,利用多尺度迭代框架估计出准确图像的模糊核,进而利用非盲去模糊的方法求解清晰图像.实验结果表明:在有无显著噪声的模糊图像中,所提出的算法虽然所需计算时间较长,但是能够获得较为准确的模糊核,并且能够减少图像噪声以及振铃伪影,提高清晰图像估计的质量;此外,对于不同类型的模糊图像,所提出的算法也同样适用.     

改进DSB方法的语音信号多声源定位

延迟求和波束形成（DSB）在麦克风阵列信号到达角估计上有着广泛应用,然而在语音信号源下由于栅瓣等问题使得该方法对多个语音信号源方位估计不理想,此外,在实际复杂环境下,该方法受噪声混响影响,方位识别更加困难。针对这些问题,提出一种改进的DSB方法,联合信号频率及麦克风阵列间距对子段内的频点进行选择,之后对数据协方差矩阵加权处理。同时在仿真及实际环境下进行实验,结果表明,与未改进DSB方法相比,该方法计算量降低为原来的18.37%,有效地降低了运算量;仿真实验中在不同反射系数0.2、0.4、0.6下,平均角度定位偏差分别降低了27.3%、21.4%、36%;实际环境实验方位角度估计偏差最大值为9°、最低为1.35°,要低于未改进算法的12.1°和3°。     

OFDM系统稀疏信道估计研究

由于许多通信系统的信道具有稀疏多径的特性,因此可以将信道估计问题归结为稀疏信号的恢复问题。提出一种新的基于压缩感知理论的正交频分复用系统信道估计方法,采用稀疏度自适应匹配追踪压缩感知算法对OFDM信道时域脉冲响应进行估计。克服了现有基于压缩感知理论的信道估计方法需要预先知道信道冲激响应稀疏度才能重构信道参数的不足,在信道稀疏度等信道先验知识未知情况下可得到较好的信道估计性能,降低系统复杂度。     

基于盲辨识和盲均衡的直扩信号伪码估计方法

为了解决多径信道下直接序列扩频信号的伪码盲估计问题,在直扩信号等效联合信道模型的基础上,提出一种信道盲辨识与数据重用盲均衡相结合的伪码盲估计方法。该方法利用信道盲辨识方法估计得到等效联合信道,通过数据重用盲均衡进一步估计出伪码。理论分析与仿真验证表明,该方法在低信噪比条件下仍然可实现对多径直扩信号伪码序列的准确盲估计,并且对于m、Gold、M序列等不同伪码具有广泛适应性。     

基于盲波束形成的CDMA信号伪码估计

为解决低信噪比(SNR)条件下CDMA信号伪码盲估计问题,提出结合盲波束形成和奇异值分解的盲估计方法。在信号波达方向和信道同步信息未知的情况下,估计各用户的扩频序列,完成多用户检测,并给出高斯噪声下盲多用户检测的完整数学表达式。理论分析和仿真结果表明,该方法通过天线阵列的分集和扩频增益能在低SNR下完成伪码估计,且其多用户检测性能相对传统单天线检测算法有较大提高。