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基于通信载荷声纹特征的身份认证方法

水下无人系统学报 2024年第1期32卷 97-104页

作者：陈露赵德鑫王俊高虹陈迎亮国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心北京100071 中国船舶集团有限公司第705研究所陕西西安710077

水声通信网络安全是水下通信进行信息共享和协同作业的重要保障,现有技术主要研究认证协议和数据加密,注重提高网络的安全性,忽略了网络的效率和能耗问题。为避免上述方法带来的网络拥堵,受移动智能设备等领域研究启发,提出将声纹认证... 详细信息

水声通信网络安全是水下通信进行信息共享和协同作业的重要保障,现有技术主要研究认证协议和数据加密,注重提高网络的安全性,忽略了网络的效率和能耗问题。为避免上述方法带来的网络拥堵,受移动智能设备等领域研究启发,提出将声纹认证融入水下通信网络的身份认证系统,设计了一种基于通信载荷声纹特征的识别方法。利用注意力机制,融合非线性倒谱和相位谱特征,以降低复杂海洋环境噪声的影响,并通过AlexNet网络进行目标识别。为验证该方法的有效性,通过采集多种水声通信信号,检验文中声纹特征识别的差异性和有效性,论证了文中方法的可行性和可靠性。文中研究可为解决水声通信网络的身份认证问题提供新思路,对增强水声通信网络的安全、实现高质量的信息共享和高效率的协同控制提供一定参考。

关键词：水声通信声纹特征身份认证目标识别

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同一人声纹特征历时性变化研究

警察技术 2024年第2期 51-55页

作者：宫筱杰王虹胡越中国刑事警察学院

对同一人语音声纹特征的历时性变化进行研究,旨在为法庭科学中的语音同一认定、声纹自动识别中的特征选择等提供参考。利用PRAAT、语音工作站分析语音频谱特征,结合专业听辨人的听觉检验,对同一人不同时期语音的声纹特征进行研究。研究... 详细信息

对同一人语音声纹特征的历时性变化进行研究,旨在为法庭科学中的语音同一认定、声纹自动识别中的特征选择等提供参考。利用PRAAT、语音工作站分析语音频谱特征,结合专业听辨人的听觉检验,对同一人不同时期语音的声纹特征进行研究。研究发现,同一人不同时期的语音在听觉上总体相似,语音听觉特征历时性变化较小,频谱特征中的共振峰频率、高阶共振峰形态、发音时长以及声韵时长比例等特征变化较明显,基频曲线、振幅曲线等特征较稳定。

关键词：声纹特征历时性频谱分析听觉检验变化规律

流化床反应器结块故障的声纹特征提取及监测技术

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化工学报 2012年第9期63卷 2851-2858页

作者：林伟国张鹏陈磊赵众北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

流化床反应器的物料结块故障不仅影响产品质量,严重的还会影响生产。为了监测流化床反应器的物料结块故障,提出了一种基于压电声波传感器和声纹特征提取的故障监测方法。在流化床外壁粘贴压电陶瓷声波传感器,采用长屏蔽电缆电荷传输和... 详细信息

流化床反应器的物料结块故障不仅影响产品质量,严重的还会影响生产。为了监测流化床反应器的物料结块故障,提出了一种基于压电声波传感器和声纹特征提取的故障监测方法。在流化床外壁粘贴压电陶瓷声波传感器,采用长屏蔽电缆电荷传输和音频采样方式,监测流化床内物料撞击床壁的声波信号。分析了正常颗粒物料和物料结块情况下声波信号的时域波形、功率谱和声纹特征,重点比较了正常信号和故障信号声纹特征的稳定性和可区分度。通过提取声纹特征,运用神经网络模型实现了对物料结块故障的准确监测。用不同位置声波传感器的感测信号验证故障监测模型的结果验证了这种方法具有较高的时空域鲁棒性。用不同信号抽取率对原始信号进行了重采样,对重采样数据分别进行了声纹特征提取、监测模型的训练和检验,结果表明适当降低信号采样率不影响流化床物料结块的监测结果。为流化床物料结块故障监测问题提供了一种新的系统结构和实现方法。

关键词：流化床结块故障低频声波电荷传输声纹特征

基于声纹特征和集成学习的变压器缺陷诊断方法

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电力工程技术 2023年第5期42卷 46-55页

作者：陆云才廖才波李群王同磊邵剑张一国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211102 南昌大学信息工程学院江西南昌330031 南京土星视界科技有限公司江苏南京210019

变压器运行过程中产生的振动噪声与其运行状态及内部缺陷情况直接相关,对其声纹信号开展特征分析,有助于进一步了解设备运行工况,保障电力系统安全稳定运行。文中以声纹特征分析为基础,兼顾诊断效率与准确性,提出一种基于卷积神经网络... 详细信息

变压器运行过程中产生的振动噪声与其运行状态及内部缺陷情况直接相关,对其声纹信号开展特征分析,有助于进一步了解设备运行工况,保障电力系统安全稳定运行。文中以声纹特征分析为基础,兼顾诊断效率与准确性,提出一种基于卷积神经网络及集成学习模型的变压器缺陷诊断方法。该方法以变压器声纹数据的时域及频域信号为多通道输入混合特征,构建了基于卷积神经网络模型和声纹特征分析法的集成学习模型,可实现变压器声纹特征的有效识别,并通过由多个基学习器组成的集成学习模型提高了变压器缺陷诊断的准确性。基于文中所构建的变压器声纹样本库,可得到该方法对变压器单一缺陷的识别准确率为99.2%,对变压器混合缺陷的识别准确率为99.7%。研究结果表明该方法可有效识别变压器的运行状态,为变压器运维检修提供技术参考。

关键词：变压器声纹特征缺陷诊断深度学习集成学习局部放电

对话、念读两种说话状态下声纹特征变化的实验研究

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实验技术与管理 2021年第1期38卷 82-87页

作者：黄颀涵陈维娜刘贻杰中国人民公安大学北京100038

在对话、念读两种说话状态下,对20位青年男性普通话语流中240个音段所包含的单元音[a]、[i]、[u]的共鸣方式、平均音高、音强等听觉特征,共振峰走向、强度、频率等频谱特征进行定性和定量分析。发现说话状态改变后个人的声纹特征有着不... 详细信息

在对话、念读两种说话状态下,对20位青年男性普通话语流中240个音段所包含的单元音[a]、[i]、[u]的共鸣方式、平均音高、音强等听觉特征,共振峰走向、强度、频率等频谱特征进行定性和定量分析。发现说话状态改变后个人的声纹特征有着不同程度的变化:听觉特征、共振峰强度特征的变化较大,共振峰走向和频率特征相对稳定。在被检测的音段中,40.0%的音段听感音高和音强发生了变化,45.3%的音段共振峰强度发生了变化;尽管有13.3%的音段共振峰走向存在差异,但共振峰频率变异系数的变化范围均在2.7%以内。由此可见,在对不同说话状态下的语音进行声纹鉴定时,应重点关注共振峰走向和频率,以判断涉案语音和嫌疑人样本语音是否同一。

关键词：声纹鉴定声纹特征对话语音念读语音

推进泵噪声的声纹特征分析及特征线谱提取方法研究

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推进泵噪声的声纹特征分析及特征线谱提取方法研究

作者：李倩浙江大学

学位级别：硕士

作为推进泵减振降噪与低噪声设计的基础前提,充分揭示推进泵辐射噪声的关键影响因素与形成机理具有重要意义。推进泵辐射噪声中线谱噪声辨识度强、对总体噪声贡献度高,可在一定程度上表征推进泵的工作状态和结构信息,是推进泵辐射噪声... 详细信息

作为推进泵减振降噪与低噪声设计的基础前提,充分揭示推进泵辐射噪声的关键影响因素与形成机理具有重要意义。推进泵辐射噪声中线谱噪声辨识度强、对总体噪声贡献度高,可在一定程度上表征推进泵的工作状态和结构信息,是推进泵辐射噪声研究中所关注的重点。而在推进泵中,由于导叶、叶轮及其他构件间的相互影响,其线谱噪声产生机理更为复杂;并且在某些环境下,噪声信噪比低也致使线谱噪声的识别提取相对困难,给推进泵噪声机理分析带来难度。本文以推进泵的声纹特征及噪声特征线谱提取方法为中心展开研究,以某前置导叶推进泵与某双级推进泵为对象,重点研究了低信噪比条件下推进泵噪声特征线谱的提取方法、推进泵的主要声纹特征与特征线谱噪声模型,具体内容如下:（1）基于Lab VIEW的推进泵噪声测试与分析系统开发。其中涵盖了传感器、数据采集等硬件系统实现,以及信号分析、显示等软件模块的实现。该系统支持同步对多通道传感器信号实时采集,各通道信号同时分析、显示及存储,具有操作简单、经济高效等优势。基于系统的信号分析模块,可实现对噪声的频段能量分布特点、特征频段总声压量级、频谱特征等声纹特征分析。（2）基于空泡水洞试验平台的单级推进泵和双级推进泵辐射噪声测量与声纹特征分析。首先,开展了水洞背景噪声的试验研究,在此基础上,研究不同工况下推进泵噪声的声纹特征变化规律,以及工况特征参数与噪声主要特征的关联性。结果表明,推进泵噪声能量主要集中在中低频段。噪声各特征频段的声压级均随流速增长,并且流速变化对推进泵噪声能量分布和总声压级的影响主要体现在中低频段。（3）基于推进泵噪声试验数据进行推进泵声信号模型研究。结合推进泵声信号产生的机理和声信号特征,对声信号进行了组分分析。基于推进泵声信号的循环平稳特性和各组分的特点,对匀速运转工况下的无空化声信号建立了调幅调制信号模型,为研究特征提取方法奠定基础。采用循环平稳分析方法对多信噪比的仿真信号进行了特征提取分析,结果表明,循环平稳分析方法具有较高的提取精度和抗噪性能。（4）基于循环平稳分析算法的推进泵噪声特征线谱提取研究。首先,采用二阶循环平稳统计量,对两种推进泵噪声进行了特征线谱提取,提取了轴频和叶频及其谐频等低频线谱成分。为了进一步分析噪声调制特性以及验证循环平稳分析方法的提取效果,采用CFD数值模拟获得了推进泵脉动力特征,发现循环平稳分析方法提取出的低频线谱成分可以与非定常脉动力的特征线谱相对应,说明循环平稳分析方法是实现推进泵噪声特征线谱提取的有力工具。基于特征提取结果,研究推进泵噪声内隐含的调制关系,发现推进泵声信号具有强烈的调制特征,其中轴频和动叶叶频为主要的调制频率。随着流速的增大,动叶叶频的调制贡献度也将明显增大。本文研究了推进泵噪声的声纹特征,提出了低信噪比条件下推进泵噪声特征线谱的提取方法,可用于复杂环境干扰条件下的低频声特征提取,从而为推进泵的低噪声设计和目标识别等的研究和工程应用提供支撑。

关键词：推进泵水洞噪声试验声纹特征信号处理循环平稳信号特征提取

变压器内部电弧放电声光纤传感器研制及声纹特征研究

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变压器内部电弧放电声光纤传感器研制及声纹特征研究

作者：侯喆华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

电力变压器是电力系统的重要核心设备,对电网的安全稳定运行具有至关重要的作用。统计数据表明,绝缘问题是导致电力设备故障和事故的主要原因,而电弧放电是变压器绝缘劣化的重要表现形式及征兆。因此,及时有效地实现电弧放电缺陷的在线... 详细信息

电力变压器是电力系统的重要核心设备,对电网的安全稳定运行具有至关重要的作用。统计数据表明,绝缘问题是导致电力设备故障和事故的主要原因,而电弧放电是变压器绝缘劣化的重要表现形式及征兆。因此,及时有效地实现电弧放电缺陷的在线监测,对变压器实时状态监测并基于其进行故障分析具有重要意义。目前,主要采用光测法、气相色谱法、红外热像法等方法监测电弧放电,但这些方法存在易受电磁干扰且不能内置于变压器准确辨识电弧缺陷的问题。前期研究表明,变压器内部发生电弧放电时会伴随超声信号与可闻声信号,这为变压器内部电弧放电的监测与诊断提供了新的思路。针对上述问题,本文开展了基于光纤光栅的变压器内部电弧放电声光纤传感器研制及其声纹特征的试验研究,获得的主要结论如下:1)设计了基于光纤光栅的变压器内置式电弧放电声传感器结构,通过试验验证了变压器油与光纤具有良好的相容性;针对应力和温度交叉敏感影响传感器测量准确性的问题,提出了双光纤光栅温度补偿法,结果表明该传感器对温度的灵敏度降低至未补偿时的20%,并研制出兼具可闻声及低频超声的大测量范围、抗干扰性能优异的变压器内置式声传感器,测量频带范围为1～60 kHz。2)利用三种不同的声传感器在试验条件下对电弧放电的频率范围进行测量,并对所研制的光纤声传感器的测量范围进行试验验证。可闻声传感器感知到的声信号频带主要分布在20 Hz～8 kHz,SR40M超声传感器感知到的声信号频带主要分布在15～25 kHz和50～60 kHz,所研光纤声传感器感知到的声信号频带主要分布在2～10 kHz和50～60 kHz。3)基于所研光纤声传感器实测获得了真型变压器内部发生电弧放电时的声纹特征:在变压器油箱顶部感知到的声信号频带主要分布在1～8 kHz;在变压器高压侧感知到的声信号频带主要分布在1～10 kHz,超声频率为44 kHz。4)通过对变压器油箱顶部和高压侧感知的声信号频谱各频率区间能量对比可以发现,随着电弧放电的发生,其声学信号超声频段的能量占比呈现提高,可闻声频段的能量占比呈现下降的趋势,油箱顶部以及高压侧感知的可闻声能量占比分别下降至98%和70%左右。

关键词：变压器电弧放电光纤声传感器声纹特征

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说话人多维声纹特征参数提取平台设计

说话人多维声纹特征参数提取平台设计

作者：张冬梅齐齐哈尔大学

学位级别：硕士

随着技术的发展和社会不断进步,人们对生活的舒适度要求越来越高。语音作为人类文明的一大特征,在生活中的作用非常重要。目前,人们对于基于声音的应用的呼声越来越高,市场上也出现了一些基于声音的应用,例如声控开关、声音识别安防系... 详细信息

随着技术的发展和社会不断进步,人们对生活的舒适度要求越来越高。语音作为人类文明的一大特征,在生活中的作用非常重要。目前,人们对于基于声音的应用的呼声越来越高,市场上也出现了一些基于声音的应用,例如声控开关、声音识别安防系统、自主语音聊天系统、自主语音服务功能。这些功能的完美程度都取决于语音识别的准确率。声纹特征反映了声音信号的重要特征,声纹特征的准确提取非常重要。声纹识别是当今研究的热点问题,具有很大的发展空间。但是声纹识别的前提是对语音信号进行分析,提取声纹特征。只有准确的分析、提取声纹特征,才能为声纹识别提供良好的实验基础。在计算机网络技术以及通信技术等高端技术不断快速发展的21世纪,大多数的软件和电子的产物都变得越来越符合人类的使用,体积上更加轻便,技术也越来越先进化,正因为这个趋势,世界上大多是国家都把语音处理列为重点研究项目,首当其充的便是语音识别,重要的工作是声纹特征的提取。本设计提出多维声音信号提取,从那个不同的方向和角度提取声纹特征,具有一定的创新性。本设计搭建了9路语音信号采集系统,结合数据采集卡PCI-6221搭建了基于LabVIEW的语音声纹特征提取平台,LabVIEW功能强大,采集其内置信号、测量分析以及将采集的数据进行显示等功能,提供了较多的高级信号分析工具。该平台将LabVIEW和MATLAB结合起来,充分发挥了两者的优势使系统保持灵活性。实验验证表明,通过多维声音采集能够提供出更全面、更准确的声纹特征,具有一定的创新性和参考价值。

关键词：多通道声纹特征 MFCC LabVIEW

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声纹特征在音乐识别方法中的研究与应用

微型电脑应用 2020年第6期36卷 127-129,135页

作者：钱甜西安航空职业技术学院大学生艺术教育中心陕西西安710089

主要对声纹特征在音乐识别方法中的应用进行了研究,对音乐语音信号采用声纹特征提取方法完成分析和识别过程。在完成原始音频数据处理的基础上,通过信号重组和特征分解进一步处理提取出的音乐语音数据,然后将音乐语音信号通过经验模态... 详细信息

主要对声纹特征在音乐识别方法中的应用进行了研究,对音乐语音信号采用声纹特征提取方法完成分析和识别过程。在完成原始音频数据处理的基础上,通过信号重组和特征分解进一步处理提取出的音乐语音数据,然后将音乐语音信号通过经验模态分解方法的使用完成时频转换过程,再对语音信号经过降噪分离实现信息提纯和特征分解,将处理后的语音信号的声纹特征提取出来,并以提取结果为依据完成音乐的识别过程。仿真实验结果表明本文方法显著提高了识别过程的分辨力和准确性,具有一定的可行性。

关键词：声纹特征音乐信号识别方法实现路径