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语音去噪算法的SOPC设计与实现

语音去噪算法的SOPC设计与实现

作者：慈国辉东北大学

学位级别：硕士

在语音信号处理过程中,会受到干扰噪声的影响,语音处理系统的性能会急剧下降。针对此问题,语音去噪算法能够尽可能从带噪语音中提取纯净的语音,提高信噪比,研究语音去噪算法在语音信号研究领域有着重要的意义。通过查阅大量相关国内外... 详细信息

在语音信号处理过程中,会受到干扰噪声的影响,语音处理系统的性能会急剧下降。针对此问题,语音去噪算法能够尽可能从带噪语音中提取纯净的语音,提高信噪比,研究语音去噪算法在语音信号研究领域有着重要的意义。通过查阅大量相关国内外文献期刊,传统的语音去噪方法如小波变换、滤波去噪算法等针对特定噪声效果明显且自适应性差,并且大部分算法侧重理论研究,耗时性大,未能在硬件平台实现。所以本文提出了基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和快速独立分量(Fast Independent Component Correlation Algorithm, FastICA)两种语音去噪算法的设计方案,并在FPGA平台上编写程序实现。本文完成的主要工作为：在算法仿真方面,首先在MATLAB开发环境下对EMD算法和FastICA算法进行仿真,采用TIMIT语音库和Noise-92噪声库作为测试集,将纯净语音和噪声信号以不同信噪比进行混合,通过对混合信号的处理结果来验证算法的正确性。在算法实现方面,FastICA算法在Quartus开发环境下采用Verilog硬件描述语言实现,采用标准测试集,在modelsim环境下做时序仿真验证。将其封装成IP核,添加到SOPC架构中。EMD算法在NIOS II IDE环境下利用C语言编写完成,针对一些耗时的步骤,采用浮点数定制指令集进行加速。在系统实现方面,以NIOS II处理器作为控制核心,以MIC接口采集语音数据,与存储在片上ROM的噪声数据以不同信噪比混合,分别采用EMD算法和FastICA算法进行处理,LTM液晶屏作为语音波形的输出。最后在友晶DE2-115开发平台验证实现。经测试证明,本系统完成了语音去噪的功能,达到了设计指标。在时钟50MHz下,FastICA算法处理1秒采样率8K的语音数据时间为10.08ms。EMD算法提高信噪比9.326dB,优于FastICA算法。其在语音编码、语音识别等方面有着广泛的应用背景。

关键词：经验模态分解独立分量分析 SOPC 语音去噪

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HIRFL高频相位与幅度稳定系统

原子核物理评论 2013年第4期30卷 425-429页

作者：李强林兴隆许哲王春晓李靖慈国辉高宜海中国电子科技集团公司第54研究所河北石家庄050081 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000

介绍了兰州重离子研究装置(HIRFL)主回旋加速器(SSC)高频系统高频电压的相位稳定与幅度稳定系统,重点介绍了设备的组成和稳定环路设计以及正交变换与稳定环路滤波器的设计方法。通过在SSC腔体上进行的长期的现场测试,得到了调制抑制度... 详细信息

介绍了兰州重离子研究装置(HIRFL)主回旋加速器(SSC)高频系统高频电压的相位稳定与幅度稳定系统,重点介绍了设备的组成和稳定环路设计以及正交变换与稳定环路滤波器的设计方法。通过在SSC腔体上进行的长期的现场测试,得到了调制抑制度与长期稳定度的测试方法,并对结果进行了分析。其中,设备的长期相位稳定度达到0.014°,长期幅度稳定度达到1.29×10-4,远高于改造前的指标。

关键词：相位稳定幅度稳定环路设计长期稳定度调制抑制度

采用Weltch谱估计法的宽带频谱监测系统设计

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无线电工程 2018年第1期48卷 25-28页

作者：慈国辉李慧勋张红涛中国电子科技集团公司第五十四研究所中国人民解放军32039部队

针对通信过程中异常信号干扰和频谱资源利用紧张的问题,设计了频谱监测系统,FPGA进行数字下变频(DDC)和傅里叶变换(FFT),OMAPL138进行数据的运算及显示。针对实时频谱带宽较窄的问题,采用扫频和FFT相结合的方式来实现宽带频谱的采集分... 详细信息

针对通信过程中异常信号干扰和频谱资源利用紧张的问题,设计了频谱监测系统,FPGA进行数字下变频(DDC)和傅里叶变换(FFT),OMAPL138进行数据的运算及显示。针对实时频谱带宽较窄的问题,采用扫频和FFT相结合的方式来实现宽带频谱的采集分析。采用Weltch谱估计的方法,提高了在最小频率分辨率的频谱刷新速率。在FPGA硬件平台上进行仿真验证,测试结果表明,采用Weltch法的频谱刷新时间是直接FFT法的1/13。

关键词：频谱监测傅里叶变换 Welch谱估计宽带频谱

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基于FPGA的数字下变频器的设计

现代电子技术 2014年第15期37卷 73-75页

作者：张红涛宁晋哲慈国辉中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081

采用软件无线电思想,设计和实现了基于FPGA的数字下变频器,应用于数字中频接收机中,主要完成信号的下变频、多速率抽取和滤波等功能。采用自上向下的模块化设计方法,将数字下变频的功能划分为不同的模块,通过VHDL语言和IP核设计各功能... 详细信息

采用软件无线电思想,设计和实现了基于FPGA的数字下变频器,应用于数字中频接收机中,主要完成信号的下变频、多速率抽取和滤波等功能。采用自上向下的模块化设计方法,将数字下变频的功能划分为不同的模块,通过VHDL语言和IP核设计各功能模块。通过ISE和Matlab工具对数字下变频器进行了仿真设计,在FPGA硬件平台上进行了测试验证,结果表明:数字下变频器稳定可靠、通用性强、灵活性高,满足数字中频接收机的设计要求。

关键词：软件无线电数字下变频 FPGA 仿真设计

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基于双重距离的多目标粒子群优化算法

控制与决策 2024年第6期39卷 1801-1809页

作者：慈雨荣淼彭晨上海大学机电工程与自动化学院上海200444

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越... 详细信息

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越多,粒子的等级越大.当等级相同时,算法结合粒子的拥挤距离选择最优粒子,并更新外部归档集.此外,算法结合粒子的变异行为避免陷入局部最优.在对比实验中,该算法在收敛性和多样性上可取得较优结果.最后,将该算法应用到电力系统的环境/经济调度模型(environmental/economic dispatch,EED),也可获得性能较好的解集.

关键词：平均距离拥挤距离邻域信息多目标粒子群优化多目标问题环境/经济调度

数字协商民主治理有效的内在逻辑与优化路径——以Y市政协云平台为例

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探索 2024年第2期 44-57页

作者：詹国辉南京财经大学政府管理研究中心江苏南京210023

协商民主作为全过程人民民主在地化实践的重要一环,如何推动协商民主的数字化改革已成为全过程人民民主地方性治理实践的重要课题。面向数字化情景构建数字协商民主的分析框架,有助于从整体视角厘清全过程人民民主地方性实践的理论逻辑... 详细信息

协商民主作为全过程人民民主在地化实践的重要一环,如何推动协商民主的数字化改革已成为全过程人民民主地方性治理实践的重要课题。面向数字化情景构建数字协商民主的分析框架,有助于从整体视角厘清全过程人民民主地方性实践的理论逻辑,着力提升全过程人民民主的阐释效度。基于此,通过对Y市政协云平台的案例分析发现:Y市以“一网一微一端”、六大在线系统、三大特色版块架构出数字政协云平台,借助这一平台充分发挥数字赋能优势,扩大数字协商半径,推动深度协商;高效服务委员,促进充分表达;提供数据支撑,保障科学履职;数字热点采集,助力民主监督。这些构成了数字协商民主治理有效的内在逻辑。但在数字协商民主的地方性实践中仍面临数字素养阙如、协同机制受限、技术延伸不足、平台建设难以持续、法律制度建设不完善、公共伦理风险等多维治理实践困境,引致数字协商民主的治理限度。为此,通过重塑数字认知与意识、有序构建协同机制、夯实数字技术的保障效应、激发平台建设的新活力、健全法律制度以及重构伦理安全等多维路径,力图促成数字协商民主的有效治理,进一步推动全过程人民民主的高质量发展。

关键词：全过程人民民主数字协商民主数字赋能政协云平台

Oldroyd-B黏弹性液滴撞击弯曲壁面的数值研究

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力学学报 2024年第5期56卷 1342-1355页

作者：李国辉吴小雨王娴西安交通大学航天航空学院复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室陕西省先进飞行器服役环境与控制重点实验室西安710049

液滴撞击弯曲壁面现象广泛存在于冶金、化工和航空航天等领域,在某些场景下,液滴混入高分子聚合物后会表现黏弹性特性,为了进一步认识液滴黏弹性对撞击弯曲壁面的影响,对黏弹性液滴撞击弯曲壁面的过程进行数值模拟研究.研究基于相场方... 详细信息

液滴撞击弯曲壁面现象广泛存在于冶金、化工和航空航天等领域,在某些场景下,液滴混入高分子聚合物后会表现黏弹性特性,为了进一步认识液滴黏弹性对撞击弯曲壁面的影响,对黏弹性液滴撞击弯曲壁面的过程进行数值模拟研究.研究基于相场方法和格子玻尔兹曼(LBM)方法,采用应力场分布函数求解Oldroyd-B本构方程,并施加适用于弯曲壁面的接触角模型,发展了固-液-气三相黏弹性流体模拟方法,对Oldroyd-B黏弹性液滴撞击弯曲壁面问题进行数值模拟,主要研究了黏度比β、韦伯数We和壁面接触角θ对撞击过程的影响.结果表明:撞击过程主要包括4个阶段:运动阶段、铺展阶段、拉伸阶段和撕裂阶段.黏度比β越低,液滴在铺展拉伸阶段动能衰减越慢,转化的表面能更多,但更早进入撕裂阶段,液滴撞击弯曲壁面后,更容易脱离壁面.韦伯数We较小时,液滴主要在壁面处附着或反弹;We较大时,液滴会撕裂并脱离壁面,We越大,液滴在铺展拉伸阶段动能衰减越快,进入撕裂阶段更慢.壁面的亲疏水性会影响液滴最终的状态,疏水性越高,对铺展阶段的阻碍作用越强,液滴越容易发生撕裂和脱离.

关键词： Oldroyd-B流体液滴撞击相场方法 LBM 弯曲壁面

基于改进递归区间2型直觉FNN的时间序列预测

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统计与决策 2024年 61-66页

作者：陈孝慈谭章禄常州大学商学院中国矿业大学(北京)管理学院

文章针对时间序列预测中存在的高度随机性与不确定性，提出了一种改进递归区间2型直觉模糊神经网络预测模型。首先，借助直觉评估和系统的噪声容忍度，通过区间2型直觉模糊集来增强对不确定性的建模；其次，将每个模糊推理规则激发强度... 详细信息

文章针对时间序列预测中存在的高度随机性与不确定性，提出了一种改进递归区间2型直觉模糊神经网络预测模型。首先，借助直觉评估和系统的噪声容忍度，通过区间2型直觉模糊集来增强对不确定性的建模；其次，将每个模糊推理规则激发强度反馈给自身来建立本地内部反馈机制，从而充分挖掘数据之间的内在信息；然后，将改进的密度聚类算法与直觉模糊集触发强度相结合来确定模糊规则，使模型能够自适应地调整结构，从而适应时间序列数据的变化趋势；最后，通过噪声混沌序列、非线性系统辨识，以及高频金融时间序列预测实验，验证了所提方法具有更高的预测精度和泛化性能。

关键词：时间序列直觉模糊前馈神经网络自适应预测

农村土地流转过程中土地利用存在的问题及成因分析

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农业经济 2024年第3期 98-101页

作者：宋慈天津师范大学马克思主义学院天津300387

全面提升土地资源利用率,能够有效应对由于承包地“三权”分置及土地确权机制实施之后引发的规模经营难题,进而推动农村地区土地流转工作持续开展,为农业农村现代化发展创造条件。完善农地流转相关政策,提高农地流转信息透明化程度,能... 详细信息

全面提升土地资源利用率,能够有效应对由于承包地“三权”分置及土地确权机制实施之后引发的规模经营难题,进而推动农村地区土地流转工作持续开展,为农业农村现代化发展创造条件。完善农地流转相关政策,提高农地流转信息透明化程度,能够提升农村土地利用效率。本文梳理农村土地流转环节出现的土地利用问题,结合成因分析提出相应对策,以期能够促进乡村振兴工作开展。

关键词：土地流转土地利用承包地“三权”分置制度规模经营