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现代谱估计技术的研究应用与FPGA实现

现代谱估计技术的研究应用与FPGA实现

作者：刘金星电子科技大学

学位级别：硕士

在工程应用领域,分析信号的功率谱可以获得信号在各个频率上的能量分布,方便对于信号的后续处理。谱估计主要研究信号在频域中的各个参数,目的是提取被噪声淹没的有用信号,对于功率谱的估计方法可分为经典谱估计方法和现代谱估计方法。... 详细信息

在工程应用领域,分析信号的功率谱可以获得信号在各个频率上的能量分布,方便对于信号的后续处理。谱估计主要研究信号在频域中的各个参数,目的是提取被噪声淹没的有用信号,对于功率谱的估计方法可分为经典谱估计方法和现代谱估计方法。现代谱估计方法具有分辨率高的特点,且特别适用于短序列数据的谱估计,所以在通信、航空航天、雷达、语音和图像处理等多个领域有着大量的应用。本文首先研究了谱估计算法的发展历程及概况,分析了谱估计的研究意义。其次以经典谱估计算法为基础,进而研究了现代谱估计的一些算法,包括AR参数模型谱估计算法,MUSIC频谱估计算法,MVDR频谱估计算法和Burg谱估计算法。详细介绍了各个算法的性能以及优缺点,并对各个算法进行了软件仿真。其次,在详细研究已有算法的基础上,针对MVDR算法的计算复杂度高和Burg算法中估计精度差的特点,提出了改进的方法并进行了验证。然后,将现代谱估计方法在二维微波成像和噪声源识别处理的场景中进行了验证。在微波成像场景中,将这些算法扩展到二维雷达数据,并将图像数据用改进后的算法与改进前的算法进行了分析对比,以验证改进算法的有效性;在噪声源的识别场景中,通过对多个声源信号运用现代谱估计方法,估计出各个频率点上的噪声功率,分析出主要噪声源的源头及其能量分布和频率特性,从而为控制噪声提供了依据。最后,本文给出了改进算法在Virtex-5的FPGA开发板上实现方案的设计,在实现结构设计中对减小资源消耗量和提高处理速度的方面进行了优化。通过硬件实现与软件仿真结果的对比,验证了各个模块功能的正确性,说明了算法在硬件实现中的可行性。

关键词：现代谱估计 MVDR算法 Burg算法 FPGA

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现代谱估计在噪声源识别中的应用

现代谱估计在噪声源识别中的应用

作者：杜丽萍东北师范大学

学位级别：硕士

噪声控制的目的就是根据实际需要和可能性,用最经济的办法把噪声限制在某种合适的范围内。对噪声源加以控制是解决噪声危害的最根本方法,因此准确地找出噪声产生的根源是非常关键的。在实际生活和生产中,我们经常遇到的是多源噪声的情... 详细信息

噪声控制的目的就是根据实际需要和可能性,用最经济的办法把噪声限制在某种合适的范围内。对噪声源加以控制是解决噪声危害的最根本方法,因此准确地找出噪声产生的根源是非常关键的。在实际生活和生产中,我们经常遇到的是多源噪声的情况。这就需要鉴别多源噪声中各声源对总体噪声的贡献情况,以便有针对性地进行治理。我们可以称之为“声源诊断”。在噪声控制中,声源诊断是一项极为重要的工作,其重要之处在于噪声控制必须针对主要声源着手,如果主要声源得不到有效的控制,对次要声源采取再多的措施都是无济于事的。另一方面,噪声源诊断又是极其复杂的,同一噪声源区域大多存在多个声源,同一台机器大多存在多个声源点,而且声源之间相互干扰。噪声源诊断的目的就是要从复杂的声源系统中,通过采用科学合理的手段,找出主要声源的部位,能量分布,频率特性等,为噪声控制提供科学依据。具体说来噪声源识别方法大体上可分为两类:第一类是常规的声学测量与分析方法,包括分别运行法,分别覆盖法,近场测量法,表面速度测量法等。第二类是声信号处理方法,它是基于近代信号分析理论而发展起来的,象声强法,表面强度法,谱分析,倒频谱分析,互相关与互谱分析,相关分析等都属于这一类方法。在不同研究阶段可以根据声源的复杂程度与研究工作的要求选用不同的识别方法或将几种方法配合使用。由于在常规测量中对测量仪器及环境要求很高,故我们在实际中选择了声信号处理法。本文在介绍几种常见噪声源识别方法基础上,采用功率谱之间的相似性进行源噪声信号比重的分析,从而找出主要噪声源。我们以两个噪声源的情况为例,将现代谱估计应用于噪声源识别研究中,运用曲线相似度分析法和曲线关联度分析法两种方法确定功率谱之间的相似程度。实验结果表明,在matlab环境下,相对于曲线相似度,基于曲线关联度分析对噪声源功率谱识别结论具有单值性,更符合实际情况,具有准确度高,可行性好等优点。这为噪声治理提供了一种简单有效的方法。

关键词：噪声源识别现代谱估计 AR参数模型曲线相似度灰色系统关联度

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基于混沌——现代谱估计正弦信号检测方法

仪器仪表学报 2004年第Z1期25卷 15-16页

作者：聂春燕石要武衣文索王有维吉林大学通信工程学院

介绍了测量正弦信号的频域方法——传统谱估计方法及现代谱估计方法。在此基础上提出了将现代谱估计方法与著名混沌系统(杜芬振子系统)构成混合检测系统,共同检测微弱正弦信号方案。给出仿真系统框图及仿真结果。结果表明用此方法在估... 详细信息

介绍了测量正弦信号的频域方法——传统谱估计方法及现代谱估计方法。在此基础上提出了将现代谱估计方法与著名混沌系统(杜芬振子系统)构成混合检测系统,共同检测微弱正弦信号方案。给出仿真系统框图及仿真结果。结果表明用此方法在估计正弦信号时,幅度测量精度被提高,此方法是进一步发展弱信号检测的有效途径之一。

关键词：正弦信号现代谱估计混沌

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基于现代谱估计的相关K杂波模拟

福州大学学报（自然科学版） 2008年第S1期36卷 83-87页

作者：胡居荣曹宁汪飞河海大学电子信息工程系江苏南京210098

针对相关K分布杂波仿真过程中具有指定功率谱的随机序列的产生,提出用现代谱估计进行相关随机序列产生的方法.该方法利用L-D算法求解自回归模型的Y-W方程以精确地模拟杂波的功率谱密度,以海杂波为例的仿真结果证明了方法的有效性.同时... 详细信息

针对相关K分布杂波仿真过程中具有指定功率谱的随机序列的产生,提出用现代谱估计进行相关随机序列产生的方法.该方法利用L-D算法求解自回归模型的Y-W方程以精确地模拟杂波的功率谱密度,以海杂波为例的仿真结果证明了方法的有效性.同时针对杂波仿真过程中自回归模型阶数的选择,对不同的K分布参数和功率谱宽度的杂波进行了仿真实验,通过对实验结果的分析给出一些有用的结论.

关键词：相关K杂波现代谱估计自回归模型递推算法仿真

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现代谱估计在引信信号处理中的应用

航空兵器 1996年第Z1期3卷 58-64页

作者：沈亮段世忠

本文分析了基于快速付立叶变换的经典谱估计在引信信号处理中应用时的缺点,提出一种应用现代谱估计技术处理引信信号的方法,并用TMS320C25 DSP芯片实现了这一方案。文中介绍了该方案的原理,软、硬件组成和应用前景。

关键词：现代谱估计最大熵引信DSP

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现代谱估计技术的一些新进展和存在问题

信号处理 1986年第1期 1-12页

作者：郭衍莹北京无线电计量测试研究所

近年来,现代谱估计技术取得一些新进展,但在实践中也暴露一些问题。木文结合第七届国际数字信号处理会议反映的情况,对这些新进展、存在的问题和发展动向作些评述。

关键词：现代谱估计新进展微分倒谱对数 ARMA 阶数自相关函数

基于现代谱估计理论的信噪分离方法及其应用研究

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基于现代谱估计理论的信噪分离方法及其应用研究

作者：刘志刚成都理工大学

学位级别：硕士

在许多工程信号问题中，功率谱的分析与估计是十分重要的，因为它能给出被分析的对象的能量随频率的分布情况。功率谱估计可分为经典(非参数)谱估计和现代(参数)谱估计法，本文中论述的现代(参数)谱估计主要是采用预测外推的方法，是以... 详细信息

在许多工程信号问题中，功率谱的分析与估计是十分重要的，因为它能给出被分析的对象的能量随频率的分布情况。功率谱估计可分为经典(非参数)谱估计和现代(参数)谱估计法，本文中论述的现代(参数)谱估计主要是采用预测外推的方法，是以统计估计理论为基础的。本文的目的是以现代数字信号处理的理论为基础，根据现代谱估计的统计理论，将现代谱估计应用到地震资料处理中，对信号与干扰频谱重叠的地震记录进行信噪分离，提高地震记录的信噪比，并可用现代谱估计方法，提高谱分析的分辨率，可从地震记录谱分析中提取有用的岩性信息，为提高地震勘探的有效性和可靠性提供保证。本文首先简要地介绍了现代谱估计的理论基础，讨论了几种主要的现代谱估计方法。由于AR模型谱估计是现代谱估计中最常用的一种方法，从而分析了AR模型谱估计的性质及阶次的选择，并较为系统地总结了几种AR模型谱估计参数提取的重要算法，分析了几种算法的优点及不足，论文针对Burg算法的不足提出了改进的Burg算法，使得谱线分裂及频率偏移现象得到较好地抑制。最后给出几种信噪比估算例子，通过对地震记录中的信噪比估算，利用AR模型谱估计算法估计出信号中的噪声的功率谱，消除噪声后，使地震记录信噪比提高。仿真实验和实际资料处理结果表明，文中的几种现代谱估计算法都能够较好地提高信噪比，并且处理后的信号保真性较好。

关键词：现代谱估计信噪分离地震资料信噪比相关系数

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电感耦合等离子体原子发射光谱的现代谱估计

光谱学与光谱分析 2000年第3期20卷 343-346页

作者：张卓勇贾琼刘思东郭黎平陈杭亭曾宪津东北师范大学化学系长春130024 中国科学院长春应用化学所国家电化学和光谱研究分析中心长春130022

用现代谱估计方法对电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP- AES)及其信号特性作了讨论。本工作用现代谱估计技术中的自回归模型 (AR)方法计算功率谱。采用 L evinson- Durbin递归算法计算 AR模型的参数 ,然后用这些参数计算功率谱。用实际... 详细信息

用现代谱估计方法对电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP- AES)及其信号特性作了讨论。本工作用现代谱估计技术中的自回归模型 (AR)方法计算功率谱。采用 L evinson- Durbin递归算法计算 AR模型的参数 ,然后用这些参数计算功率谱。用实际的 ICP- AES光谱和测量信号所得的结果表明 ,采用谱估计方法可以对 ICP- AES光谱的频率构成和分析特性作进一步深入的理解。

关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱分析现代谱估计

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现代谱估计在飞行器仿真模型验证中的应用

计算机仿真 2003年第9期20卷 48-49,144,145页

作者：张绍宁戴红缨中国航天科工集团第三研究院北京100074

仿真模型的正确与否决定着仿真的精度和置信度,而仿真模型验证是保证仿真模型正确的有效手段。现代谱估计方法对窗口以外的行为进行合理假设,克服了古典谱估计方法的缺点,相对于古典谱估计方法有优势。重点介绍了最大熵谱估计方法的基... 详细信息

仿真模型的正确与否决定着仿真的精度和置信度,而仿真模型验证是保证仿真模型正确的有效手段。现代谱估计方法对窗口以外的行为进行合理假设,克服了古典谱估计方法的缺点,相对于古典谱估计方法有优势。重点介绍了最大熵谱估计方法的基本原理以及在飞行器仿真模型验证中的应用,并举例予以说明。

关键词：飞行器仿真模型验证现代谱估计置信度飞行参数