基于二次相关的语音信号时延估计改进算法

目前语音信号的时延估计研究,大部分采用的是广义互相关算法。然而,广义互相关时延估计算法易受噪声和混响环境影响。为此,本文提出了一种基于二次相关的语音信号时延估计改进算法,该算法对语音信号进行二次互相关运算,并结合Hilbert变换,对二次互相关峰值进行进一步的锐化处理,使得反映时延的峰值点检测更为准确。实验结果表明,改进的时延估计方法在非平稳的语音信号中能够有效地抑制噪声干扰,且在不同混响条件下时延估计具有更好的性能。     

广义互相关电晕放电辐射信号时延估计方法

电晕放电等辐射源定位多采用基于时延估计的时差定位方法实现的,在现场条件下,各种背景噪声和干扰对时延估计精度造成影响。在分析国内外研究动态的基础上,针对基本互相关时延估计存在的分辨率低、稳健性不高等局限性,研究基于广义互相关的时延估计算法,并且通过采用不同的权值函数进行仿真比较和实验验证,寻找适用于电晕放电辐射信号时延估计的方法。研究表明:基于Hassab-Boucher (HB)加权的广义互相关时延估计方法对实际测试环境中存在的周期性干扰具有较好的抑制效果,时延估计误差达4.5%,精度较高,在实际的工程应用中用于对电晕放电信号进行时延估计和远距离定位是可行的。     

频域盲源分离与波束形成结合抑制方向性强干扰方法

针对方向性强干扰严重影响无源声呐弱目标检测的问题,提出了频域盲源分离与波束形成结合的干扰抑制方法:以子带分解的方法实现宽带干扰抑制。对每个子带进行频域盲源分离,并估计出各分离信号的方位,将与给定强干扰方位匹配的分离信号置零,利用估计的解混矩阵和处理后的分离信号重构回阵元域信号并进行波束形成实现目标方位估计。声呐模拟器数据与海试数据验证结果表明,相对于传统零陷常规波束形成与零陷最小方差无失真响应波束形成方法有2 dB以上的增益,约6 dB的背景级降低,证明该方法在抑制方向性强干扰方面是有效的。      

基于动态阈值匹配追踪的主动声呐直达波抑制方法

双基地声呐中的直达波干扰可以通过重构抵消的方式进行抑制。这种方法需要对直达波信道进行估计，传统的正交匹配追踪算法的收敛速度慢，分步正交匹配追踪等算法在提高收敛速度时牺牲了信道估计精度，导致回波检测能力下降。本文提出一种动态阈值匹配追踪算法估计直达波的信道响应，在提高收敛速度的同时兼顾了信道估计精度。在仿真环境中，达到同样的直达波抑制效果，所提算法与传统正交匹配追踪算法相比，收敛速度显著提升，检测输出的回波强度比分步正交匹配追踪算法高4dB；海试数据处理结果中，所提方法迭代收敛速度较正交匹配追踪算法提升4倍；输出的回波强度比分步正交匹配追踪算法高2dB。     

浅海多径时延估计的功率谱加权自相关方法

针对浅海近距离时倒谱多径时延峰变弱难以提取的问题,提出了一种功率谱加权自相关多径时延估计方法。该方法采用FFT估计信号功率谱,对功率谱取1-α次幂(0<α<1),再进行IFFT变换,对其实部进行峰值检测获得多径时延估计。根据目标能量通过特性在正横前递增正横后递减的特点,在已检测时延前后一定区间内搜索下一个时延值,实现多径时延的自动提取.理论分析表明,多径时延估计的倒谱法与自相关法都可以看作功率谱加权自相关法的特例.海试数据处理与基于Bellhop射线模型的仿真计算表明,该方法在近距离时多径时延峰比倒谱法更清晰,输出信噪比提高了3~4 dB.采用该方法自动提取的海底反射多径时延用于单个水听器对目标距离的估计,与GPS测量距离基本相符,验证了方法的有效性.      

强噪声中的光散射通信信号检测

针对光散射通信存在严重的多径衰落及噪声干扰,提出了一种基于空间分集接收,并采用三阶累积量及互相关滤波的信号检测方法。该方法使用两路探测器同时接收信号,并分别计算采集信号的自三阶累积量对角切片,之后对两路信号进行互相关滤波。实验结果表明,在接收信号信噪比低至-25dB时,该方法仍可抑制噪声干扰,正确提取信号频率特征,且对设备要求不高,操作简便,能够实现强噪声中的实时光散射信号的检测。     

相关检测技术在单脉冲激光测距中的应用

采用雪崩光电二极管探测微弱激光脉冲回波信号,依据相关检测技术对微弱的激光回波进行处理,从而获得较高信噪比回波信号.首先通过软件仿真验证了该实验方法的可行性,并在实验中采用消光比测量法对激光测距机测距能力进行了测试,将信噪比为-2.1 dB原始信号经过相关检测后提升至10 dB,消光比从原始激光测距模式的30 dB提升至44 dB.实验结果表明采用相关检测方法可以提高激光测距机测距能力及精准度,具有一定实用价值.     

基于两次谱分析的时延估计方法研究

时延估计是目标定位跟踪系统的关键技术之一,在水声、雷达、声探测等领域广泛应用。时延估计的基本方法是互相关法和相位谱法。互相关法时延估计分辨率与信号带宽近似成反比,因此很难估计多目标时延。相位谱时延估计只能估计单目标时延,并且存在相位解绕问题。本文提出了两次谱分析时延估计方法,即将互功率谱函数再次进行谱估计,二次谱峰值位置间距即为时延估计,这种方法既能够估计单目标时延,又能够估计多目标时延,并且不用相位解绕。仿真计算验证了两次谱时延估计方法的可行性。     

采用典型相关分析实现主动声纳直达波干扰抑制

海上多舰船编队作战条件下,来自于友舰的直达波干扰强度往往远大于期望目标回波的强度,使得主动声纳的目标探测性能大大降低。设计互相关性较小的发射信号虽然能够降低干信比,但是所获得的增益有限,而且限制了发射信号的选择空间。本文研究了一种基于信号结构特性的典型相关分析算法,大大降低了能量对于检测结果的影响。基于仿真结果进行了算法的可行性分析,结果表明它具有优秀的抗同频干扰能力。     

结合卷积神经网络的浅海有源探测信道匹配

信道匹配方法在有源探测领域是一种重要的提升检测信噪比的方法。针对非确知海底参数环境下的有源探测信道匹配问题,提出一种结合卷积神经网络进行信道匹配的算法。该算法基于海底参数扰动开展声场仿真生成卷积网络训练数据;首先通过分类网络将信号按照海底底质类型分类,在每个分类区间内采用单独的卷积网络反演海底参数;然后结合声场模型估计信道传递函数,进行信道匹配,从而在非确知环境下抑制多途影响,提升回波检测能力。仿真与实验结果表明,该算法能够在不确知海底环境条件下,有效估计信道传递函数,实现信道最优化匹配,在实验条件下可提高回波检测信噪比4 dB左右。相比传统方法,该算法可以在海底参数不确知条件下对低接收信噪比的信号实现信道匹配,同时不需要高信噪比的实验参考信号,有效提高了信道匹配方法的环境宽容性。      

一种利用高阶谱相位数据进行时延估计的新方法

本文提出了一种利用高阶谱相位数据进行时延估计的新方法。对于无噪声干扰或是不相关高斯噪声干扰的信号来说,互谱相位数据时延估计能给出较好的估计结果。但是若存在相关高斯噪声干扰时,利用高阶谱相位数据进行时延估计就有较突出的优点,其精度高于互谱相位数据时延估计法。在频域内经过适当加权,能更有效地提高估计精度。     

低复杂度数字辅助非线性自干扰光域模拟消除

在带内全双工（IBFD）多输入多输出（MIMO）通信系统中,通道间串扰、非线性失真及多径效应的共同作用使自干扰信号异常复杂。为在大带宽应用场景下消除此复杂自干扰信号,提出一种由最小二乘（LS）算法辅助的MIMO非线性自干扰光域消除方案,并将其与数字域消除相结合。该方案对IBFD MIMO系统中的复杂自干扰信号进行建模,并利用LS算法对模型参数进行估计,进而重建出模拟参考信号并用于实现光域模拟自干扰消除。此外,通过设置门限,在保证模拟消除深度的情况下忽略自干扰信号中功率较低的分量来降低LS算法阶数,提高参考重建速度。经实验验证,当MIMO多径自干扰信号的载波频率和波特率分别为1 GHz和0.5 Gbaud时,所提方案经过光域模拟和数字域自干扰消除后,可实现约35 dB的自干扰消除深度。     

基于特征分析的自适应干扰抑制

针对水声环境中真实目标常常被强干扰掩盖而无法识别的问题,提出了一种基于特征分析的自适应干扰抑制方法(EAAIS)。根据目标信号可能的方向范围,通过构造合适的判决因子来自适应地估计并抑制互谱密度矩阵特征空间中的非目标信号子空间,得到具有更高信干比和信噪比的目标信号,为更好地实现目标识别与跟踪提供技术基础。数值仿真和海试数据验证结果表明,EAAIS方法能够自适应地抑制目标信号可能方向范围之外的强干扰,显著提高接收目标信号的信噪比和信干比,并获得更可靠的目标方位参数。相对于其它干扰抑制方法,本文提出的方法表现出了更为稳健的干扰抑制能力,具有更宽的适用条件。      

浅海低频本地海底混响的波导不变性结构及抑制方法研究

根据浅海混响的射线简正波相干混响理论和可分离的海底散射模型,从理论上推导了浅海低频本地海底混响信号中存在的稳定的距离-频率干涉结构(波导不变性结构),并在此基础上基于谱相减的思想提出了一种基于波导不变性的本地海底混响预测对消方法。针对某个检测距离,其对应的中心频率上的海底混响强度可以根据波导不变性通过频移的方法在另一个与之相邻的距离上估计得到,利用该估计的混响强度可以对消检测距离对应的回波信号中的海底混响强度分量,增强回波信混比,提高目标检测能力。针对典型水平分层浅海波导环境,通过计算机仿真实验分析了低频海底混响存在的稳定波导不变性结构,验证了本文提出的基于波导不变性的混响预测对消方法的有效性。      

相关域双谱时延估计方法

提出了基于接收信号互相关数据的双谱时延估计新方法,为无源跟踪系统提供了一种高精度时延估计方法。实航数据处理结果表明,该方法时延估计误差只有广义互相关法的1/6。     

光子集成射频自干扰消除系统性能仿真分析

针对全双工通信系统设计了光子集成射频自干扰消除功能芯片.该芯片采用相位调制将射频信号转换至光域,在光域内进行光载射频信号的幅相调控以实现干扰对消功能.对功能芯片中主要功能单元进行优化设计后,延时调谐范围为0～10ps,30GHz带宽内的延时抖动小于0.1ps;滤波响应阻带抑制度为36.5dB,通带带宽为60.6GHz,边沿陡峭度为9.2dB/GHz.建立了光子集成芯片射频自干扰消除系统的理论模型,对功能芯片中可调光延时线、可调光衰减器及滤波器等引入的延时、幅度不匹配对系统消除性能的影响进行了仿真分析.结果表明,幅度失配量为0.02dB时,2GHz带宽信号下系统抑制度为-42.7dB;延时抖动为0.07ps时,2GHz带宽信号下系统的抑制度为-37dB.研究结果可为光子集成射频干扰抑制功能芯片的研制提供参考.     

基于集员估计的混沌通信窄带干扰抑制技术

基于混沌载波的有界性和最优定界椭球(OBE)准则,推导出了已知干扰信号模型参数的状态估计和未知干扰信号模型参数的自适应状态估计的干扰对消算法.与基于最小相空间体积(MPSV)的Kalman滤波和传统的递归最小二乘(RLS)算法相比,本算法具有选择更新特性,能在仅有少量数据参与更新的情况下达到与前者接近的性能,降低了计算量.该方法的性能通过在混沌参数调制(CPM)和差分混沌相移键控(DCSK)两种通信方式下对自回归(AR)型和单音两种窄带干扰的有效抑制得到了验证. 关键词： 最优定界椭球 混沌通信 干扰抑制 集员估计     

一种有源加性复合干扰的对抗算法研究

针对雷达有源加性复合干扰对抗的情况,传统的抗干扰算法只针对单一样式干扰进行抑制,很难做到有效权衡。由于有源复合干扰噪声功率高、欺骗性强的特点,为此提出了一种基于相位扰动的有源加性复合干扰对抗算法,该算法在斜变线性调频信号（SV LFM）信号的基础上,先对发射雷达信号的前后沿脉冲附加上一个扰动的相位,再通过与前一脉冲的匹配滤波,限幅处理和逆匹配,最后与当前脉冲进行匹配滤波处理,附加扰动的相位和限幅处理减弱了距离假目标信号的增益,而经过三次匹配滤波的作用,同样有效的削弱了大部分压制性干扰信号的成分,从而恢复出比较纯净的目标回波信号。通过实验仿真手段验证了相位扰动抗干扰算法的有效性,与传统直接匹配滤波的抗干扰算法相比,接收信号的信噪比提升了约25dB。     

脉冲串互相关方法在远程激光测距中的应用

基于单脉冲激光测距在远程激光测距中的局限性,提出了一种基于发射脉冲串与回波脉冲串互相关的信号处理方法。该方法将多个激光发射脉冲和回波脉冲作为一次连续信号同时数字化,然后进行互相关处理。采用激光强度与发射间隔可调的激光系统来模拟不同反射强度、不同距离的测距回波信号;通过处理不同信噪比的回波信号,来探究本方法对于回波信号信噪比的提升能力以及对于尖峰噪声的抑制能力。实验结果表明,该方法能够有效提高回波信号的信噪比,信噪比为0.11的弱回波信号经过处理后信噪比被提升到5.92,从而扩展了激光测距系统的测程,有效降低了探测系统的探测虚警率,提高了远程激光测距系统的弱回波探测能力。     

一种基于粒子滤波的雷达抗欺骗干扰方法

针对雷达的抗欺骗干扰问题,利用欺骗干扰信号强于目标信号的特点,基于粒子滤波进行了抗欺骗干扰研究。当存在欺骗干扰时,粒子滤波中各粒子的重要性权值会明显减小,据此可以检测干扰,并对受到干扰的数据点进行置零处理,使得欺骗干扰不再与匹配滤波器匹配,从而达到抑制干扰的目的。设计的粒子滤波算法不需要估计系统状态转移函数、系统量测噪声,从而使得算法更具实用性。仿真结果表明,该算法能有效地抑制欺骗干扰,且对干信比不敏感。