一种改进加权函数的GCC时延估计方法研究

针对多站时差定位系统在低信噪比下无法获得准确的时延估计,进而影响时差定位的精度,提出一种改进加权函数的广义互相关(GCC)时延估计方法.通过分析和比较采用不同传统加权函数进行广义互相关时延估计的性能,对加权函数进行改进.改进的加权函数同时引入两路信号的自功率谱密度函数和互功率谱密度函数,使得加权函数的分子分母变化趋势相同,以适应不同强度的信号.在相同条件下,模拟分析不同加权函数的时延估计精度,结果表明,采用改进的加权函数进行广义互相关时延估计,在较低信噪比下能够获得较高的时延估计精度,同时对小功率信号也具有良好的时延估计效果.     

基于麦克风阵列的GCC时延估计算法分析

准确的时延估计（Time Delay Estimation,TDE）是基于到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）的声源定位技术的前提.在众多时延估计算法中,广义互相关（Generalized Cross Correlation,GCC）算法因其较低的运算复杂度和易于实现的特点得到了广泛的应用.针对不同的噪声情况,GCC时延估计算法利用不同的加权函数来抑制噪声干扰.本文在介绍麦克风阵列模型和GCC时延估计算法的基础上,针对GCC算法的弊端提出了一种改进算法,并在多种信噪比条件下,对部分加权函数的GCC时延估计算法进行了MATLAB仿真,通过比较其时延估计性能和声源定位精度,分析了这些加权函数各自的优劣性.     

一种改进的分数时延估计方法及应用

传统的分数时延估计算法对环境噪声和混响噪声比较敏感,在复杂的实际环境中,算法性能会严重下降。为进一步提高时延估计算法性能,提出一种基于广义互相关（Generalized cross correlation,GCC)改进算法的广义互相关 最大似然相位补偿（ GCC Maximum likelihood phase compensation,GCC MLP)分数延时估计算法。该算法改进了GCC频域加权函数,并将线性相位补偿应用于频域互相关谱,获得连续的分数时延估计值,进一步提高了分数时延估计的精确性。仿真结果表明,GCC MLP相位补偿分数时延估计算法增强了对环境噪声和混响噪声的鲁棒性,减小了时延估计误差,算法性能优于曲线拟合、Sinc插值等传统分数时延估计算法。     

通信测距复合系统中一种改进的时延估计算法

为了提高低信噪比条件下通信测距复合系统的时延估计精度,在广义互相关算法的基础上,提出一种改进的广义互相关时延估计算法。该方法将互相关函数做指数运算,再进行广义加权处理,抑制了噪声对信号的干扰,把经过傅里叶逆变换得到的相关函数进行高次方运算,增大主峰和次峰的相对值,让峰值更加突出。仿真结果表明,该系统可以完成测距任务与通信任务,并且在低信噪比下具有更好的时延估计性能。     

基于改进二次相关算法的TDOA时延估计

在TDOA时延估计中,二次相关算法能够较好地抑制噪声干扰,进而提高时延估值精度.为了进一步提升在较强噪声干扰的条件下二次相关算法的抗噪性能,在传统二次相关算法中的互相关函数部分加入SCOT加权函数,提出了基于改进二次相关算法的TDOA时延估计.算法对接收到的信号分别进行自相关以及SCOT加权互相关,再将所得到的相关函数进行二次广义相关,通过检测相关函数的谱峰得到估算的时延值.实验仿真以及对实测数据的验证均表明,在低信噪比时改进算法较传统算法具有较高的估值精度.     

基于麦克风阵列的声源定位系统

推导出声音传播的近场模型,采用相位变换(PHAT)作为加权函数的广义互相关算法（GCC）完成时延差估计,再采用基于数据关联的时延选择算法选择时延,最后使用到达时延差的算法估计声源方位,并在算法模型的基础上搭建了基于数字信号处理器（DSP）的声源定位硬件系统开发平台。实验结果表明,在声音传播的近场模型下该系统角度估计误差不大于3°。     

基于广义加权的AMDF时延估计方法研究

时延估计是声源定位常用的方法。多途效应严重影响声源信号时延估计性能,传统方法难以克服。提出一种基于广义加权的平均幅度差函数（Average Magnitude Difference Function,AMDF）时延估计方法,利用改进的AMDF方法提高对多途效应的抑制,通过广义加权方法降低算法的噪声敏感性。仿真及实验表明,对于窄带信号,该方法能够获得比传统广义互相关方法更高的时延估计性能,估计结果的误差减小,稳定性能提高。     

利用二次相关改进的广义互相关时延估计算法

为了提高传统广义互相关时延估计算法的性能,本文将二次相关时延估计算法与广义互相关时延估计算法相结合,提出了一种利用二次相关改进广义互相关的时延估计新算法。该算法先对信号进行二次相关处理,利用相关函数抑制了噪声的干扰,然后在相关函数序列上进行权重处理,进一步提高了算法的抗噪声性能与估算精度。仿真实验证明新算法较广义互相关算法性能有了明显的提升,对闪电辐射源定位资料的分析也验证了该算法的有效性。     

时延估计算法在乒乓球落点检测中的仿真研究

到达时间差(TDOA)是一种重要的信号发射源定位方法,它通过处理多个信号发射传感器采集到的信号到达时间测量数据来实现声发射源目标的定位,具有较高的定位精度。运用四种不同加权函数的广义互相关时延估计方法,来提高乒乓球辅助评价系统中关于乒乓球落点位置的精度。对广义互相关法的四种不同的加权函数进行介绍和阐述,将噪声信号加入原信号,使用Matlab进行实验仿真。实验结果表明:使用PHAT加权和SCOT加权可以提高时延估计的精度,从而达到更精准的估计出乒乓球落点位置的目的。     

基于自相关函数的前向载波频偏估计算法

为解决前向载波频偏估计中捕获范围和估计精度矛盾的问题,在最大似然准则的基础上,同时利用短时延自相关函数捕获范围广和长时延自相关函数估计精度高的优点,给出了一种捕获范围宽、估计精度高,计算复杂度低的频偏估计方法.该算法将不同时延情况下得到的粗略估计值进行加权求和以得出精确频偏估计值,兼顾了不同时延的优点,同时在不同的信噪比情况下可以设置不同的加权系数,使得算法更能适应不同的信噪比.计算机仿真结果表明了该算法估计精度高、捕获范围广和计算复杂度低的性能.