基于Hilbert-Huang变换的基音周期提取方法

提出了一种基于Hilbert-Huang变换的语音信号基音周期提取方法。该方法无须对语音信号进行分帧截断。语音信号直接进行Hilbert-Huang变换后,通过基音频率搜索处理得到基音频率及其随时间的变化。实验结果表明,与传统的基音周期提取方法相比,该方法既能真实描述语音信号的非平稳非线性特性,又能提高基音周期提取的准确性和分辨率。     

基音同步特征波形内插语音编码算法

研究了在特征波形语音编码算法中的特征波形分解算法,提出了一种基于基音同步的特征波形内插语音编码算法。特征波形的量化采用变维矢量量化(VDVQ)。通过实现的2.4kb/s的语音质量表明,这种语音压缩算法在低码率时能得到高通信质量的重建语音。     

改进LVAMDF及综合多因素基音检测算法

在对语音信号静音、清音、浊音划分的基础上,针对语音信号周期特征明显段分布随机性问题,提出改进的变长度平均幅度差函数LVAMDF及综合多因素基音检测算法,该算法对语音信号进行周期特征明显段和周期特征不明显段的聚类划分,同时,获取周期特征明显语音段的基音周期,针对少数基音周期划分倍频或半频问题,提出识别、修正方法,其识别、修正率极高。在对大量真实语音处理中,能够精确的检测出语音特征明显段的基音周期端点,基本没有倍频和半频划分,并且和AMDF、ACF算法作了对比。     

基频估计算法研究平均骨小梁间距

超声背散射信号能提供松质骨微结构信息从而能有效的诊断骨质疏松,而平均骨小梁间距(MTBS)是表征松质骨微结构的重要参数之一。本文提出了一种基频估计的MTBS估计算法,对仿真信号和离体牛胫骨松质骨中的超声背散射信号分别进行分析处理,并和现有的两种算法(简易反向滤波跟踪(SIFT)算法和AR倒谱法)进行比较。实验结果表明基频估计算法对噪声和随机散射回波有更好的鲁棒性,在信噪比较低和随机散射回波幅度较大时估计值更加精确,且有很好的方差性能。充分说明了本文算法是一种有效的MTBS估计算法。     

提升小波加权自相关函数的基音检测算法*

随着计算机技术的发展,语音信号处理作为人机交互的重要渠道,其在复杂噪声环境下的特征值检测算法直接关系到计算机的运算效率。基音周期是语音特征值提取的重要参数之一。针对传统基音检测算法在噪声环境下检测精度低的问题,提出了一种基于自适应提升小波变换加权线性预测误差自相关函数的基音检测算法。该方法用多级提升小波近似系数加权求和的方法来弥补自相关函数随着时间延迟量的增加幅值衰减的缺陷;用线性预测误差自相关函数的方法来抑制共振峰的干扰,然后将两种方法结合来突出基音周期处的峰值。实验结果表明,与传统的自相关函数法和小波加权法相比,该方法能有效减弱共振峰的影响,突出基音周期处的峰值,提高基音周期检测精度,鲁棒性更好。     

基于周期图最大似然算法的相干激光测风多普勒频率估计

采用径向风速的估计不确定度和探测概率作为评价指标,研究了周期图最大似然(PML)算法的多普勒频率估计性能.基于大气分层激光回波模型,分别以PML和周期图最大值法(PM)对回波信号进行处理,验证了PML算法在相干激光测风中的可行性;分析比较不同信噪比条件下PML算法的风速估计不确定度与探测概率.仿真结果表明,在发射脉冲宽度为400ns、采样点数为128时,PML算法适合在中等信噪比条件下使用,且风速估计的不确定度整体小于PM算法的,在信噪比为-13dB时径向风速的估计不确定度为0.75m/s,探测概率在90%以上,该研究为后续的外场试验提供了指导.     

改进庞加莱截面基音检测方法研究

评述了Kubin等人提出的基于庞加莱截面的基音检测方法,指出其存在周期点筛选难、初始点选择方法不完善、要求时域波形具有明显的周期性等问题,导致其实用性不强。在此基础上,提出了变邻域和变初始点的改进算法,并与归一化互相关方法相结合,解决了上述问题。实验结果表明,改进后的基于庞加莱截面的基音检测方法具有时间分辨率高、误判率低、实用性强等优点。     

均匀度估计的噪声源盲分离算法研究

盲信号分离技术是源输入未知时识别噪声源的一种有力手段。源的独立性常是应用盲分离算法的一个基本要求。但由于概率密度函数一般未知且估计繁琐,传统盲分离算法对源信号的独立性较难检验。为此,从信号独立性分析出发,理论上推导了随机变量的独立性和其概率分布函数的联合分布之间的关系,提出了一种独立性度量指标均匀度的估计算法,并给出了相应的盲分离算法。利用电机和海水泵的振动信号分离试验对方法进行了验证,并与现有的半熵盲分离算法进行比较,结果表明在分离效果和计算时间方面均优于现有的方法。充分说明了本文算法的有效性。     

一种脉冲星周期的时域估计新方法

脉冲星信号的周期估计在脉冲星搜索、观测以及定时研究中具有重要作用.在分析脉冲星周期频域识别方法的基础上,基于脉冲星观测信号的二阶循环平稳模型,提出了一种周期估计的时域新方法-----最大相关方差搜索法.通过对观测信号按假定周期(可变)分组,计算分组后不同时刻的相关系数,进一步得到系数的方差,然后寻找不同周期下的方差最大值,即可得到脉冲星的辐射周期估计.分别对单峰脉冲星(PSRJ0437-4715)的实测信号、双峰脉冲星(PSRB1821-24)的仿真信号以及ATNFEPN数据库中的多颗脉冲星数据进行了周期估计,均得到了令人满意的结果.对众多脉冲星的计算结果表明,与傅里叶频谱法相比,该时域方法对噪声不敏感,尤其在低信噪比情况下仍表现出较优越的性能;与双谱相干统计量方法^[6]相比,运算复杂度更低;尽管其在处理非连续观测数据时能力不足,但仍然可为微弱脉冲星的实时周期估计提供有力参考.     

相关测速声呐阵元坐标估计算法研究

针对相关声呐接收阵元实际坐标与设计坐标不一致引起的测速误差,提出阵元坐标估计算法,以提高相关声呐的测速准确度。基于混响时空相关函数模型,对相关测速声呐时空相关函数特性进行了理论分析,提出了选择用延时0处的数据空间相关函数与理论空间相关函数进行阵元坐标估计的局域最小二乘拟合算法,并采用序列二次规划法解决了阵元坐标估计算法的最优化问题。海上试验数据的处理结果表明,该算法可以对阵元坐标进行有效估计,使用估计的阵元坐标后,相关测速声呐测速准确度提高了67%。     

动态图像序列运动矢量估计算法的研究

运动估计在电子稳像系统中起重要的作用。介绍和比较了几种运动矢量估计算法。为了提高电子稳像系统的性能,提出了在设计电子稳像系统时选取运动矢量估计算法的原则。通过比较应用在航摄图像序列中的投影算法和匹配算法的性能,说明了如何应用运动矢量估计算法的原则。仿真结果表明,根据此原则选取的运动矢量估计算法应用于电子稳像系统是可行的。     

基于TOA信息的脉冲星信号周期估计方法

针对脉冲星信号周期估计需逐步搜索、计算量大等问题,提出脉冲星信号周期直接估计算法.根据周期不确定误差对时域上脉冲到达时间(Pulse Time of Arrival,TOA)估计方法的影响,推导了基于TOA信息的脉冲星信号周期估计方法的数学模型.该方法将一组观测到的脉冲光子到达时间序列(Photon Time of Arrivals,TOAs)进行等时间间隔分段,在时域上对每段TOAs进行相位估计获得相应的TOA信息,并根据建立的TOA信息与周期误差的关系采用最小二乘原理估计脉冲星信号周期.对周期准确性的评价不同于传统的依赖折叠轮廓的好坏,而是以TOA与时间图像的斜率作为依据,这一依据更直观、易于理解.理论分析与物理、计算机仿真数据结果表明,本文所提的周期估计方法能够根据短时间脉冲光子到达时间序列获得高精度和高分辨率的脉冲信号周期,有利于X射线脉冲星导航的工程应用.     

相关峰细化的精确时延估计快速算法研究

研究精确计算相关峰的方法,提高时延估计精度,改进传统的CZT算法,计算细化的频谱,降低了标准FFT计算带来的栅栏效应,利用互谱的前后两段计算相关函数的主峰波形,并建立了新的快速变换算法(FICP),相关峰可以任意“插值”而不增加计算量。采用该方法和模型,可以有针对性地利用有限范围频谱,抑制宽带噪声对时延估计的影响,提高相关峰的检测精度。     

一种新的快速运动估计算法

 数字化战场的发展使得红外图像信息的传输量迅速增加,因此必须对图像信息进行压缩处理,运动估计是图像压缩的关键部分。针对运动矢量的分布特点,提出了一种新的运动估计搜索算法,该算法先按照菱形搜索模板进行粗搜索,产生当前步的搜索点,并计算出各点的SAD值,根据最小SAD值是否在菱形搜索模板中心点,确定下一步的搜索方式,直到最小SAD值对应的点为菱形中心点,然后以方形搜索模板搜索,则最小SAD值对应的点即为最佳匹配点,最后得出运动矢量。测试结果表明,本算法比FS算法每帧的搜索速度提高了近20倍,与DS算法相比,搜索速度亦可以提高近20%,有效地节省了搜索时间,且基本上保持了全搜索FSA的性能,适合实时应用的要求。     

基于LASSO算法的恒星α元素丰度估计方法研究

主要研究了一种新的基于LASSO算法的恒星α元素丰度估计方法。海量恒星的α元素(O, Mg, Si, Ca 和Ti)丰度信息将有助于我们了解银河系的演化进程。但目前从中低分辨率光谱中确定α元素丰度的方法主要是模板匹配法,但该方法算法复杂,优化参数较为困难且对噪声敏感,因此有必要研究新的方法。实验结果显示,LASSO算法对ELODIE光谱的α丰度的估计精度为0.003(0.078)dex。为验证光谱分辨率变化对LASSO算法结果的影响,我们首先用ELODIE光谱通过高斯卷积得到了分辨率为42 000, 21 000, 10 500, 4 200和2 100的光谱,然后使用LASSO算法估计α元素丰度,精度分别为0.003 3(0.078)dex,-0.05(0.059)dex,-0.007(0.060)dex,0.008 0(0.069)dex和-0.004 5(0.067)dex。上述结果证明LASSO算法对分辨率变化不敏感。为验证LASSO算法对信噪比变化的鲁棒性,使用ELODIE光谱分别构造了信噪比为30, 25, 20, 15和5的光谱。LASSO算法在上述数据集上的精度分别为-0.002(0.076)dex, -0.09(0.073)dex, 0.003 6(0.075)dex, 0.007 6(0.078)dex 和-0.009(0.08)dex,因而LASSO算法对信噪比变化不敏感。因此,LASSO算法适用于低分辨率低信噪比的LAMOST和SDSS光谱。LASSO算法在SDSS光谱上的估计精度为0.003 7(0.097)dex,而在球状星团和疏散星团成员星上的结果显示LASSO算法给出的丰度与文献给出α丰度值误差在1σ以内。因此,LASSO算法能够用于估计恒星的α元素丰度。     

光四相相移键控传输系统中相位估计算法研究

在光四相相移键控系统中,相位噪声主要源于激光器的线宽、激光器的相位偏移、同相支路(I路)和正交支路(Q路)相位不匹配、90°混频器的相位不平衡以及光纤和器件等引起的相位变化。这些相位噪声对相干光通信系统性能影响很大。提出一种改进的相位估计算法,采用前向反馈方法对信号取n次方后再取对数。仿真结果显示该方案可以消除7.5 MHz的激光器线宽、30°激光器相位偏移、20°调制器I路/Q路的相位偏移或90°混频器的相位不平衡对系统误码率的影响,并能提高1 dB的光信噪比,显著改善了系统性能。     

平面阵的方位估计算法及其误差分析

提出了一种基于信号相位匹配原理的平面阵方位估计的奇异值分解(SVDSPM)算法。推导了方位搜索需要的时延计算的一般公式,仿真分析了几种典型平面阵的方位估计性能,仿真结果表明:SVDSPM方位估计算法的性能优于MUSIC算法;理论分析了目标距离、传声器位置误差和接收通道幅度和相位不一致性等对定向性能的影响;以十字平面阵为例,仿真分析了上述几种因素对方位估计精度的影响,仿真结果表明:当传感器安装误差小于10 mm,接收通道幅度不一致性小于1.5 dB,接收通道相位不一致性小于10°和目标初始俯仰角大于45°时,方位估计的标准差小于0.5°。     

基于马尔科夫链蒙特卡罗的时延估计算法

针对无源雷达中时延估计辐射源信号未知的情况,构建了一种新的时延最大似然估计模型.根据模型特点利用快速傅里叶变换(FFT)的计算方法实现时延估计.为了提高估计的精度,采用马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)抽样的方法估计时延值.该方法不需峰值检测,可直接给出时延估计结果.并推导了该模型下的时延估计的克拉美罗界(CRLB).仿真实验表明,MCMC算法可适用于窄带和宽带信号的时延估计;在样本相同的条件下,MCMC算法估计精度高于重要性采样(IS)算法和基于峰值检测的ML算法,计算复杂度低于IS算法,且MCMC算法可直接估计采样间隔非整数倍的时延.     

基于运动方向估计的管道滤波算法

管道滤波算法提出了从时域角度解决弱小目标检测问题的思路,对于红外强起伏天空背景中弱点目标的检测问题,管道内强噪音的干扰以及低信噪比的条件会导致检测概率降低的情况出现.本文提出了一种运动方向估计的管道滤波算法,分析了红外弱点目标的运动特性,依据弱点目标在相邻帧间位置具有连贯性的特征,建立了弱点目标的运动方向估计模型.在模型中利用弱点目标逐帧检测的先验位置信息,估计弱点目标的运动方向和轨迹,根据估计结果去除管道内噪音对弱点目标的干扰.仿真结果表明,该方法能够很好地抑制管道内噪音的影响,提高弱点目标的检测概率,增强弱点目标抗管道内噪音干扰的能力.     

一种改进的DVB-T信道估计算法

针对传统DVB-T系统信道估计算法估计精度低或复杂度高的问题,为了提高信道估计算法整体性能,提出了一种改进的DVB-T信道估计算法。该算法首先采用最小二乘法估计离散导频处频率响应估计值;进而,利用连续导频对信噪比进行估计;最后,将得到的信噪比估计值与预先设定的信噪比阈值进行比较,若估计值小于阈值,则先经过卡尔曼滤波处理,再在时频二维方向上用高斯插值得到全部子载波的频率响应值,否则直接在时域和频域上进行插值。此方法在信道条件较好时关闭卡尔曼滤波过程,从而有效减少滤波次数,提高算法整体运行速度。仿真结果表明,该方法能有效提高系统整体性能,减少在噪声影响较大时的干扰,同时也兼顾了算法整体运行速度。