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应用加权子空间稀疏恢复的水声矢量阵测向方法

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声学学报 2025年第1期 86-96页

作者：梁国龙柳国龙李赢郝宇赵春鹏哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨工程大学水声工程学院

针对水下目标的高分辨方位估计问题,提出一种应用加权子空间稀疏恢复的水声矢量阵测向方法。通过估计声压通道和振速通道的噪声功率获得噪声归一化的水声矢量阵数据,利用加权子空间拟合和重加权L1范数最小化技术,精确估计目标方位。该... 详细信息

针对水下目标的高分辨方位估计问题,提出一种应用加权子空间稀疏恢复的水声矢量阵测向方法。通过估计声压通道和振速通道的噪声功率获得噪声归一化的水声矢量阵数据,利用加权子空间拟合和重加权L1范数最小化技术,精确估计目标方位。该方法通过噪声功率加权和加权子空间稀疏恢复来提高方位分辨能力。仿真结果表明,该方法的分辨能力和估计精度优于多重信号分类方法、基于增广子空间的多重信号分类方法和基于奇异值分解的稀疏重构方法（L1-SVD）。消声水池试验结果进一步验证,在一强一弱目标情况下,该方法的分辨能力优于另外3种方法。

关键词：测向重加权稀疏重构声矢量阵高分辨率

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时延服务质量约束下的高能效功率分配算法

东南大学学报（自然科学版） 2015年第4期45卷 635-640页

作者：左加阔赵力邹采荣东南大学教育部水声信号处理重点实验室南京210096

为了在保障系统Qo S的同时提高系统的能量效率,以有效容量与功耗的比值作为优化目标,研究了时延Qo S约束下认知OFDMA系统中的高能效功率分配问题.为了保护主用户传输不受次用户传输的影响,对次用户的发射功率和次用户对主用户的干扰进... 详细信息

为了在保障系统Qo S的同时提高系统的能量效率,以有效容量与功耗的比值作为优化目标,研究了时延Qo S约束下认知OFDMA系统中的高能效功率分配问题.为了保护主用户传输不受次用户传输的影响,对次用户的发射功率和次用户对主用户的干扰进行了约束.由于原优化问题为非线性分式规划问题,很难对其进行直接求解.为便于求解,首先通过引入变量将原优化问题转化为易于处理的一维优化问题和传统的有效容量最大化问题,然后采用黄金分割法对上述等效问题进行求解,最后提出了一种迭代的高能效功率分配算法.实验结果表明,与传统的有效容量最大化算法相比,提出的算法能够有效地提高系统的能量效率.

关键词：认知无线电功率分配能量效率有效容量

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应用改进混合蛙跳算法的实用语音情感识别

声学学报 2014年第2期39卷 271-280页

作者：张潇丹黄程韦赵力邹采荣东南大学水声信号处理教育部重点实验室南京210096

针对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的参数优化问题,提出了一种改进的混合蛙跳算法(Improved Shuffled Frog Leaping Algorithm,Im-SFLA),提高了其在实用语音情感识别中的学习能力。首先,我们在SFLA中引入了模拟退火(Simulated Annealing,SA)、免疫接种(Immune Vaccination,IV)、高斯变异和混沌扰动算子,平衡了搜索的高效性和种群的多样性;第二,利用Im-SFLA优化SVM的参数,提出了一种Im-SFLA-SVM方法;第三,分析了烦躁等实用语音情感的声学特征,重点分析了基音、短时能量、共振峰和混沌特征随情感类别的变化特性,构建出144维的情感特征向量并采用LDA降维到4维;最后,在实用语音情感数据库上测试了算法性能,将提出的算法与混合蛙跳算法(Shuffled Frog Leaping Algorithm,SFLA)优化SVM参数的方法(SFLA-SVM方法)、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化SVM参数的方法(PSO-SVM方法)、基本SVM方法、高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)方法和反向传播(Back Propagation,BP)神经网络法等进行对比。实验结果表明,采用Im-SFLA-SVM方法的平均识别率达到77.8%,分别高于SFLA-SVM方法、PSO-SVM方法、SVM方法、GMM方法和BP神经网络法各1.7%,2.7%,3.4%,4.7%,7.8%,并且对于烦躁这种实用情感的识别率提高效果最为明显,从而证实了Im-SFLA是一种有效的SVM参数选择方法,并且Im-SFLA-SVM方法能显著提升实用语音情感的识别率。

关键词：语音情感识别高斯混合模型算法性能 BP神经网络法 SVM方法优化问题蛙应用

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舰船辐射噪声的响度和音色特征模型

东南大学学报（自然科学版） 2013年第2期43卷 241-246页

作者：曹红丽方世良东南大学水声信号处理教育部重点实验室南京210096

首先分析模拟舰船辐射噪声的归一化功率和Moore响度变化趋势,进一步用海试数据验证Moore响度的周期性变化特点,分析Moore响度周期性变化的原因,提取Moore响度均值作为一维特征.然后分析研究音色中有效的谱质心特征,根据谱质心的数学定... 详细信息

首先分析模拟舰船辐射噪声的归一化功率和Moore响度变化趋势,进一步用海试数据验证Moore响度的周期性变化特点,分析Moore响度周期性变化的原因,提取Moore响度均值作为一维特征.然后分析研究音色中有效的谱质心特征,根据谱质心的数学定义推导出谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度的数学公式,举例分析其物理含义,并提出基于六分段频带的谱质心、谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度共24维的音色特征模型.将Moore响度特征模型和音色特征模型相结合,从组合的25维特征的均值和方差分布可知特征具有一定的可区分性.最后设计3层BP神经网络分类器,海试数据表明基于Moore响度和音色的特征模型提取方法是有效的,且有利于提高分类识别率.

关键词： Moore响度谱质心谱质心带宽谱质心斜度谱质心峰度 BP神经网络

水声被动定位中的互相关峰模糊现象及解模糊算法研究

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电子与信息学报 2013年第12期35卷 2948-2953页

作者：安良陈励军方世良东南大学水声信号处理教育部重点实验室南京210096

为解决水声被动定位算法中由于互相关峰模糊导致的信号到达时间差估计错误问题,该文提出一种基于水声传播特性的解模糊算法。利用水声传播射线模型研究了互相关峰模糊现象的物理成因,得到了浅海信道条件下多路径传播形成的多个互相关峰... 详细信息

为解决水声被动定位算法中由于互相关峰模糊导致的信号到达时间差估计错误问题,该文提出一种基于水声传播特性的解模糊算法。利用水声传播射线模型研究了互相关峰模糊现象的物理成因,得到了浅海信道条件下多路径传播形成的多个互相关峰的分布规律。根据仿真得到的不同路径之间的相关峰幅度和时延特性,提出了基于互相关峰分辨及稳定相关峰跟踪的解模糊算法。对海上采集的试验数据进行了处理,结果表明该算法能够有效地纠正互相关峰模糊导致的到达时间差估计错误。

关键词：水声被动定位水声传播射线模型达到时间差估计相关峰模糊

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螺旋桨噪声中轴频的闭环检测方法

东南大学学报（自然科学版） 2013年第6期43卷 1168-1173页

作者：罗昕炜方世良东南大学水声信号处理教育部重点实验室南京210096

基于多元复合假设检验模型,将谐波信号的闭环检测和估计算法应用于DEMON线谱的提取,提出了一种基于联合检测与估计的DEMON算法(JDEMON).该算法设计了DEMON线谱检测和轴频估计之间的耦合机制,利用了DEMON线谱的谐波特性,构建了轴频的检... 详细信息

基于多元复合假设检验模型,将谐波信号的闭环检测和估计算法应用于DEMON线谱的提取,提出了一种基于联合检测与估计的DEMON算法(JDEMON).该算法设计了DEMON线谱检测和轴频估计之间的耦合机制,利用了DEMON线谱的谐波特性,构建了轴频的检测统计量.在JDEMON处理过程中,首先给出一个假设的轴频先验分布,然后基于谱分析进行线谱检测和轴频估计,最后利用估计器的输出结果对先验的轴频分布信息迭代修正,重复进行线谱检测和轴频估计,形成闭环检测,从而提高了线谱检测和轴频估计性能.仿真数据和实测螺旋桨噪声数据的分析表明,与传统的DEMON处理方法相比,该方法提高了对螺旋桨噪声的轴频估计精度和线谱检测概率.

关键词： DEMON 谐波线谱检测闭环检测

结合数据场情感空间和混合蛙跳算法的连续语音情感变化趋势检测

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声学学报 2019年第1期44卷 12-19页

作者：张明阳查诚塔什甫拉提.尼扎木丁徐新洲赵力东南大学水声信号处理教育部重点实验室南京210096

针对现有的情感计算算法中存在着情感跟踪延迟的问题,且没有考虑到情感状态的连续性的情况,提出了一种结合数据场情感空间和混合蛙跳算法的连续语音情感变化趋势检测技术。首先构建数据场情感空间,利用情感特征量模拟数据场粒子,用势能... 详细信息

针对现有的情感计算算法中存在着情感跟踪延迟的问题,且没有考虑到情感状态的连续性的情况,提出了一种结合数据场情感空间和混合蛙跳算法的连续语音情感变化趋势检测技术。首先构建数据场情感空间,利用情感特征量模拟数据场粒子,用势能函数描述粒子之间的相互作用。然后运用混合蛙跳算法技术,用青蛙个体来模拟情感状态变化过程中的情感特征量,得到情感变化的趋势。通过对变化趋势的分析,可以达到情感预测的目的。经实验证明,该算法性能比现有算法有较大改进。

关键词：混合蛙跳算法情感空间连续语音数据场检测计算算法情感状态相互作用

基于子带信噪比估计和软判决的鲁棒双耳声源定位算法

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东南大学学报（自然科学版） 2015年第4期45卷 619-624页

作者：周琳赵小燕程旭李拟珺吴镇扬东南大学水声信号处理教育部重点实验室南京210096

为了提高噪声和混响环境下的双耳声源定位算法性能,提出了一种基于子带信噪比估计和软判决的双耳互功率谱和耳间时间差估计算法.首先根据每帧中每个子带双耳声信号的自相关矩阵估计子带信噪比;其次,将子带信噪比映射为软判决值,并对双... 详细信息

为了提高噪声和混响环境下的双耳声源定位算法性能,提出了一种基于子带信噪比估计和软判决的双耳互功率谱和耳间时间差估计算法.首先根据每帧中每个子带双耳声信号的自相关矩阵估计子带信噪比;其次,将子带信噪比映射为软判决值,并对双耳互功率谱进行加权;最后利用加权后的互功率谱估计耳间时间差,从而判断目标声源方位.仿真测试和实际环境测试均表明:与基于互相关函数、过零率的传统双耳声源定位算法相比,所提算法在噪声和混响的复杂声学环境下,显著提高了双耳声源定位性能.

关键词：双耳声源定位子带信噪比估计软判决耳间时间差

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有色噪声背景下的水声跳频信号参数估计

东南大学学报（自然科学版） 2014年第1期44卷 12-18页

作者：姚帅方世良王晓燕东南大学水声信号处理教育部重点实验室南京210096

针对现有跳频信号参数估计方法未考虑有色噪声的影响,且估计精度与速度难以兼得的问题,提出了一种有色噪声背景下的水声跳频信号参数估计方法.该方法首先根据水声信号有色噪声背景的特点,对有色噪声进行白化处理;然后,在详细推导分析跳... 详细信息

针对现有跳频信号参数估计方法未考虑有色噪声的影响,且估计精度与速度难以兼得的问题,提出了一种有色噪声背景下的水声跳频信号参数估计方法.该方法首先根据水声信号有色噪声背景的特点,对有色噪声进行白化处理;然后,在详细推导分析跳频信号短时傅里叶变换时频脊线的特征的基础上,给出了跳频信号跳周期和起跳时间的估计方法;最后,基于估计得到的跳周期和起跳时间,进一步估计跳频频率.理论分析和仿真结果表明,该方法计算量小,工程实用性强,在有色噪声背景下可以实现跳频信号参数的快速稳健估计.

关键词：有色噪声短时傅里叶变换时频脊线峰均功率比跳频信号