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同源微震信号广义互相关时差估计算法性能研究

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中国新通信 2016年第12期18卷 35-35页

作者：宋培培矫丰霞山东科技大学信息科学与工程学院

利用时间到达差进行震源定位最重要的一步就是进行时差估计,时差估计的精度直接影响定位的精度。广义互相关算法是目前时差估计最常用的算法。本文首先对广义互相关算法的原理进行概述,然后分类论述广义互相关的几种加权函数,进而对这... 详细信息

利用时间到达差进行震源定位最重要的一步就是进行时差估计,时差估计的精度直接影响定位的精度。广义互相关算法是目前时差估计最常用的算法。本文首先对广义互相关算法的原理进行概述,然后分类论述广义互相关的几种加权函数,进而对这几种加权函数进行仿真,最后通过实验结果比较得出几种加权函数的优劣。

关键词：定位时差估计广义互相关算法加权函数

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面向声源定位的改进广义互相关时延估计方法

导航定位与授时 2021年第6期8卷 118-124页

作者：屈顺彪俞华芦竹茂申冲韩钰王晨光中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 国网山西省电力公司电力科学研究院太原030001 中北大学信息与通信工程学院太原030051 中北大学仪器与电子学院太原030051

面向以数字微机电系统(MEMS)麦克风作为声传感器的声源定位阵列,完成了前端麦克风阵列的电路设计和以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的数据采集系统的开发,并对麦克风输出的脉冲密度调制信号进行了降采样处理。针对传统的广义互相关... 详细信息

面向以数字微机电系统(MEMS)麦克风作为声传感器的声源定位阵列,完成了前端麦克风阵列的电路设计和以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的数据采集系统的开发,并对麦克风输出的脉冲密度调制信号进行了降采样处理。针对传统的广义互相关算法在低信噪比下时延估计误差较大的问题,提出了一种改进PHAT加权函数的方法。在同等条件下对基于不同加权函数的广义互相关算法进行了MATLAB仿真验证,实验结果表明,在低信噪比条件下该方法相较于传统的广义互相关算法,时延估计误差更小且抗噪性能更强。

关键词： MEMS麦克风 FPGA 广义互相关算法时延估计加权函数

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基于改进MUSIC的声源定位方法

电子测量与仪器学报 2021年第8期35卷 212-219页

作者：李蜀丰徐永绍刘秉政李鹏威李宜鑫尚浩天中核检修有限公司深圳分公司技术部深圳518116 中核检修有限公司深圳分公司深圳518116 东北电力大学自动化工程学院吉林132012

为设计更有效的声源定位方法,深入研究了传统MUSIC算法,并针对其分辨率低且在麦克风数目较少时波达方向(direction of arrival,DOA)估计精度较差等问题,对传统MUSIC算法进行了优化,利用广义互相关算法估计出声源信号到达各麦克风之间的... 详细信息

为设计更有效的声源定位方法,深入研究了传统MUSIC算法,并针对其分辨率低且在麦克风数目较少时波达方向(direction of arrival,DOA)估计精度较差等问题,对传统MUSIC算法进行了优化,利用广义互相关算法估计出声源信号到达各麦克风之间的时间差,并据此构建出对应的矢量信号,最后通过计算谱函数确定DOA估计值。仿真和实验结果表明,优化后的MUSIC算法可以得到更加尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,并且能使方位角的定位精度达到±4°,俯仰角的定位精度达到±5°。

关键词：声源定位 MUSIC算法广义互相关算法均匀圆阵

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基于LPC残差的语音定位算法设计

电子器件 2018年第6期41卷 1612-1617页

作者：李瑶天汤剑张霞刘丽娜胡剑凌苏州大学电子信息学院江苏苏州215006

主要采用TDOA算法,重点研究了基于麦克风阵列的声源定位技术。在对广义互相关时延估计算法分析的基础上,通过引入基于C_0复杂度的端点检测技术、线性预测和IIR平滑滤波,设计了基于线性预测残差的广义互相关算法。同时给出了平面四元十... 详细信息

主要采用TDOA算法,重点研究了基于麦克风阵列的声源定位技术。在对广义互相关时延估计算法分析的基础上,通过引入基于C_0复杂度的端点检测技术、线性预测和IIR平滑滤波,设计了基于线性预测残差的广义互相关算法。同时给出了平面四元十字麦克风阵列的设计及定位原理,完成了基于DM368的嵌入式语音定位系统设计。测试结果表明,所设计的系统有效改进了时延估计的准确性,提升了噪声环境下的定位性能。

关键词：麦克风阵列声源定位 TDOA算法广义互相关算法线性预测

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基于BP神经网络的超声波流量计的设计

现代电子技术 2016年第16期39卷 6-9页

作者：高正中张晓燕龚群英宋森森张政山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590

基于控制器STM32,设计一款以时差法测量管道流量的超声波流量计,为了提高环境适应性和流量测量精度,时差测量采用基于BP神经网络滤波的广义互相关时延估计算法。该算法通过对多个具有特定统计规律的预滤波器的组合优化来对混合噪声进行... 详细信息

基于控制器STM32,设计一款以时差法测量管道流量的超声波流量计,为了提高环境适应性和流量测量精度,时差测量采用基于BP神经网络滤波的广义互相关时延估计算法。该算法通过对多个具有特定统计规律的预滤波器的组合优化来对混合噪声进行滤波,其具有自学习调整能力,能够适应动态变化的环境。主要介绍流量测量基本原理、硬件结构以及软件设计,最后通过多种环境下的测试和结果分析,证明了该流量计适应性强、精确度高。

关键词： STM32 神经网络时差法广义互相关算法

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火电厂锅炉声学高温计的设计与系统研究

火电厂锅炉声学高温计的设计与系统研究

作者：杜海峰辽宁石油化工大学

学位级别：硕士

在大型燃煤火电厂中,炉膛内局部温度过高会导致炉膛结焦、炉膛爆炸等重大运行事故,因此,锅炉温度场的实时温度监测对于锅炉的安全稳定运行非常重要。声学测温法在测温的过程中可以做到连续监测且实时迅速,非常适用于火电厂锅炉中的温度... 详细信息

在大型燃煤火电厂中,炉膛内局部温度过高会导致炉膛结焦、炉膛爆炸等重大运行事故,因此,锅炉温度场的实时温度监测对于锅炉的安全稳定运行非常重要。声学测温法在测温的过程中可以做到连续监测且实时迅速,非常适用于火电厂锅炉中的温度测量。得到的测量数据也会为火电厂锅炉的优化改造、燃烧的充分程度及高效率运行提供参考依据。本文对几种传统的测温方法进行比较分析之后选择了声学测温法,声学测温法的首要目标是选择出合适的声波发射信号并对此声波的飞渡时间进行测量,通过研究声学测温的基本原理并进行分析后决定使用500-1500Hz的白噪声信号并通过互相关算法来进行时延计算,推导出温度和声波运动速度的函数关系从而得到炉膛温度。为了实验的精确性本文进行了硬件电路的设计,并且具体介绍及分析了各个所选元件。因为火电厂的炉膛会产生很大的噪音,为了不使声波信号被噪音淹没,所以在硬件设计中,采用了大功率的放大芯片,这是本文的一个创新点,此芯片可以使得声波发射装置所产生的特定声波信号可以放大到有足够强度的功率而不至于低于背景噪音,确保了所发出声波信号的有效性。在声波接收的同时,麦克风会接收到大量的杂音,所以对时延估计算法进行了改进,确定了广义互相关的算法。在此基础上,为了使时延误差更小,又创新的应用了谱减法来增强语音信号使接收到的声波信号更加纯净。谱减法利用了声波发射器的不断开启与关断,通过带噪音声波功率谱与纯噪音功率谱相减,实现对信噪比的提高,以此来增强接收到的声波信号。最后,通过Lab VIEW软件进行设计,然后在实验室对本实验进行全面剖析,确定出本实验所需要的参数数值,并验证本系统的可行性。

关键词：飞渡时间时延估计算法广义互相关算法谱减法

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时差定位方法及其工程化实现

时差定位方法及其工程化实现

作者：徐克辉电子科技大学

学位级别：硕士

随着信号处理技术的发展,无源定位技术的研究和应用越来越广泛,其应用领域涉及航海、航空、航天和电子战。与有源定位系统相比,无源定位可增强系统在电子战环境下的反侦察、抗干扰、抗软硬杀伤等能力,同时它还具有一定对隐身目标和低空... 详细信息

随着信号处理技术的发展,无源定位技术的研究和应用越来越广泛,其应用领域涉及航海、航空、航天和电子战。与有源定位系统相比,无源定位可增强系统在电子战环境下的反侦察、抗干扰、抗软硬杀伤等能力,同时它还具有一定对隐身目标和低空、超低空突防目标进行探测的能力,其在目标识别等方面可以较好地弥补有源雷达的不足。在越来越强调军事电子系统隐蔽攻击和硬杀伤功能的趋势下,无源定位技术在现代战争中已占据越来越重要的地位,同样,对辐射源目标的准确定位在民用系统中也具有重要作用。时差定位作为一种无源定位方法,由于其定位精度高、布站机动性强,对接收系统要求较低等优点,在近年来引起越来越多的关注。本文针对该需求,对时差估计的理论和方法、时差定位方法和定位性能展开了分析、研究,并依据相关理论研究,设计了一套时差定位系统软件,最后通过试验验证了该软件的实用性。具体研究内容包括如下几个方面:1)首先研究了国内时差定位的技术背景和研究现状;2)对基本的时差估计理论、定位方法和定位性能展开研究;3)依据时差定位基本理论,设计、实现了一套时差定位软件;4)结合具体实际装备对定位软件进行了试验验证;5)对本文研究内容了进行总结,并指出进一步研究的内容。通过本文的研究,对时差估计、时差定位的方法以及定位效能进行了较深入的研究和分析,给出了一种工程上较易实现的时差估计与定位方法,并进行了工程实现和验证。时差定位技术作为新型的无源探测方式与重要途径,将是今后发展的一个重要方向,具有广阔的应用前景。

关键词：时差估计时差定位广义互相关算法定位精度被动定位

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RFID时延估计算法的研究

RFID时延估计算法的研究

作者：艾中进南昌大学

学位级别：硕士

射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术,识别工作可自动完成无须人工干预,相关设备可工作于各种恶劣环境下。基于RFID的定位系统在国内外都有着广泛的应用,目前RFID... 详细信息

射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术,识别工作可自动完成无须人工干预,相关设备可工作于各种恶劣环境下。基于RFID的定位系统在国内外都有着广泛的应用,目前RFID定位系统常用的定位方法有场强定位和到达时间差定位,对到达信号的时延估计是进行到达时间差定位的前提。本文作者对目前几种常用的时延估计算法做了研究,建立了仿真模型分析其性能,并寻找提高算法性能的突破口。本文的主要研究工作如下：1、介绍了RFID定位系统的组成及其工作原理,国内外的发展现状和主要应用;同时分析了几种主要的无线定位技术的工作原理,以及影响定位精度的主要因素。2、分析了互相关算法的原理,对互相关算法、Roth脉冲响应处理器法、PHAT互功率谱处理器法和SCOT平滑相干变换器算法进行分析,并对四种时延估计方法做了仿真,仿真结果表明,加权的互相关算法时延估计的正确率高于互相关算法。3、对互相关算法采用了二次多项式最小二乘拟合法来改进,算法改进的思路是将时延估计分两步：先采用广义互相关算法对时延进行初步的估计,再在初步估计的基础上采用二次多项式最小二乘拟合法,对时延进行二次估计,以进一步提高时延估计的精度。

关键词： RFID 时延估计广义互相关算法最小二乘拟合

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基于DSP的超声波流量计的设计

基于DSP的超声波流量计的设计

作者：李文山东科技大学

学位级别：硕士

流量是工矿生产中需要测量的重要参数之一。超声波流量计是近几年逐渐得到重视的一种流量测量仪表,它通过测量超声波穿过待测流体的时间实现对流体流速和流量的测量,具有非接触测量、无压力损失、便于安装维护等优点,但是造价昂贵是目... 详细信息

流量是工矿生产中需要测量的重要参数之一。超声波流量计是近几年逐渐得到重视的一种流量测量仪表,它通过测量超声波穿过待测流体的时间实现对流体流速和流量的测量,具有非接触测量、无压力损失、便于安装维护等优点,但是造价昂贵是目前存在的主要问题之一,流量测量精度也有待进一步提高。本文系统地研究、分析了超声波流量计的相关理论,在此基础上,采用美国TI公司的高性能、低功耗16位定点DSP芯片TMS320VC5509A（以下简称VC5509A）设计了一种用于管道流量测量的超声波流量计。时差测量是超声流量计设计中的关键问题。本文采用基于SCOT加权的广义互相关时延估计算法获得时差,该方法能够获得明显突出的相关峰,保证了时差测量精度。硬件设计以VC5509A为核心,由VC5509A最小系统、超声波发射、接收电路,基于ADS805的高速信号采集电路等模块构成。软件主要由初始化模块、超声波脉冲发射、接收模块、广义互相关时延估计算法模块等组成。最后,在实验室搭建了试验台,进行了对比测试。实验结果表明,本论文设计的超声流量计具有测量速度快、准确性好、低成本、低功耗等优点。本文工作为超声流量检测技术的进一步发展和完善提供了有力支撑。

关键词：超声波流量 DSP 广义互相关算法