插值方法在TDOA估计中的研究与应用

TDOA时延估计中,互相关法是最经典方法之一,其所能估计时延的最大精度为系统采样周期.为了将估算精度推进到亚采样周期级别,对原始信号数据进行点内插值预处理,通过算法间接实现提高系统采样率,在此基础上,运用广义互相关及多项式拟合对时延进行估计,尝试提升时延估计的最大精度.通过Matlab仿真及实测数据分析,结果表明,在数据预处理中进行插值处理,可大大提升时延估算精度,时延估算累计误差能够明显收敛,且该算法复杂度低,易于投入工程实测中使用.     

基于奇异值分解的广义互相关时延估计

广义互相关法是TDOA时延估计中的一种经典方法,为了进一步提升广义互相关时延估计算法在低信噪比下的时延估值准确度,在广义互相关法的基础上,对接收到的信号进行奇异值分解,提升信号的信噪比.仿真结果表明,基于奇异值分解的广义互相关时延估计算法极大地提升了时延估计精度,具有明显的性能优势.     

基于BP神经网络拟合的二次相关时延估计

在TDOA无源时差定位中,外界噪声对定位时延估值精度的影响很大.二次相关时延估计算法虽然具有良好的抗噪能力,但随着信噪比的降低,抗噪性也会下降.将BP神经网络引入二次相关时延估计,基于BP神经网络拟合二次相关时域函数曲线,以提升二次相关时延估计的准确度.仿真结果表明,基于BP神经网络拟合的二次相关时延估计算法在低信噪比条件下具有较高的时延估值精度.     

广义相关时延估计算法在汽车去噪系统中的应用

针对汽车环境中麦克风阵列语音去噪系统的应用,对广义相关时延估计方法进行了仿真,并与基于高阶累积量的时延估计方法作了比较分析.给出了两种方法在不同信号模型中的仿真结果,结果表明:广义相关法时延估计更适用于汽车去噪系统.     

广义相关时延估计算法在汽车去噪系统中的应用

针对汽车环境中麦克风阵列语音去噪系统的应用,对广义相关时延估计方法进行了仿真,并与基于高阶累积量的时延估计方法作了比较分析.给出了两种方法在不同信号模型中的仿真结果,结果表明:广义相关法时延估计更适用于汽车去噪系统.     

基于稀疏傅里叶变换的TDOA时延估计方法

在基于到达时间差(TDOA)的无源定位研究中,利用互相关算法估计站间时延被广泛采用.相关算法计算量较大,算法复杂度为O(N~2).随着研究深入,有学者提出了基于傅里叶变换的互相关算法,由于使用快速傅里叶变换(FFT)算法,处理速度得到较大提升,算法复杂度由平方级降低至亚线性级,即O(N·log N).在一些实时性较强的环境,当采样点数较大时,传统FFT算法仍很难满足要求.本文借鉴稀疏傅里叶变换(SFT)算法,引入稀疏信号的映射和重构思想,优化互相关计算过程,以进一步提高时延估计的速度,改进算法的算法复杂度为O(N),从亚线性级降低至线性级.实测数据表明,测量精度满足工程应用的要求,可为实时性较高的无源时差定位提供技术参考.     

基于三次相关的时延估计算法

针对无源定位中时延估计在低信噪比时估值准确度低的问题,在研究传统互相关法及自相关性质的基础上,提出了一种基于三次相关的时延估计算法.算法以传统互相关法为基础,利用两路输入信号的自相关功率谱函数与传统互相关功率谱函数做互相关,使三次相关功率谱函数中信号频点处的幅值呈现指数倍增长,进而弱化与其他细小尖峰幅值间的关系,达到时延估计取值所需要的互相关功率谱函数的理想效果.实验结果表明,与传统互相关及二次相关法相比,基于三次相关的时延估计算法在信噪比较低的条件下可以得到更为准确的时延值.     

基于参数修正灰色模型的时延估计

针对网络时延的估计问题,提出了基于参数修正灰色模型的时延预测方法.首先,建立传统灰色时延预测模型,将网络时延看成是一个非平稳的随机时间序列;通过传统灰色预测方法对参数α和u进行计算,并依据修正方法在线调整两个模型参数,进而通过修正处理的参数重新建立灰色预测模型,来提高时延的预测精度.仿真结果表明了该算法具有很好的预测精度和实时性.     

一种基于互相关的图像定位匹配算法研究及应用

提出了一种基于互相关的图像定位匹配算法，该算法利用互相关实现图像定位匹配，同时采用了金字塔分层来弥被互相关匹配带来的大运算量的不足，克服了以往图像中精度低的缺点，匹配精度可以达到亚像素甚至1／100像素极，通过在印刷质量自动化检测系统中的应用，验证了该算法的高精度与高速度特性。     

约束下考虑坐标分量误差相关性的直线拟合

直线拟合在曲线拟合研究及工程实践中受到广泛关注,常用的普通最小二乘和正交最小二乘忽略了坐标分量误差相关性的存在. 基于此,首先论证了在铁路线路整正中全站仪测量坐标点的纵横坐标间存在误差相关性,同时线路中直线的拟合受到相邻线元的约束;然后,基于极大似然估计及拉格朗日条件极值原理,推导出了顾及约束和坐标分量误差相关性的直线拟合通用模型,并给出了高斯-牛顿迭代算法搜索最优解;最后,采用了实测的数据进行了验证及测试. 试验结果表明:该方法能在任何误差分布情况下考虑约束估计直线参数及其精度;考虑坐标相关误差时,参数估计精度在约束及无约束下分别提高了9.2%和2.7%;高斯-牛顿算法在约束及无约束情况下分别仅6次及3次迭代就搜索出最优直线.      

一种基于多项式拟合的UWB SAR目标鉴别稳健性评估方法

在超宽带合成孔径雷达（UWBSAR）目标鉴别性能评估中,稳健性是其中一项重要的性能指标,但关于此方面目前尚未有系统可行的评估方法提出．为此,文中提出了一种基于多项式拟合的稳健性评估方法．该方法提出了分离度一指标来衡量单信杂比情况下算法的鉴别性能,利用多项式模型实现对多信杂比情况下鉴别性能量化值的曲线拟合,提出了弹性指数的定义,并由拟合多项式得到对应的弹性指数方程,通过对弹性指数方程进行积分来实现对待评估鉴别算法稳健性的评估．基于所提出方法针对3种鉴别算法进行了评估试验,试验结果验证了方法的合理性．     

对GPS高程拟合精度的探讨

全文分析了GPS高程系统与我国现行高程系统的区别与联系;叙述了GPS高程拟合常用方法(多项式曲面拟合).对影响GPS高程拟合精度的因素进行分析,提出了提高精度的方法.     

基于小波包去噪的周界入侵定位算法

针对非对称双马赫-曾德干涉型光纤传感的周界安防系统远距离定位受环境噪声影响大的问题,提出基于改进的小波包去噪和互相关运算的定位算法.首先,根据小波包分解系数的频率高低采用多阈值法则以避免过阈值处理;其次,采用基于三次Hermite插值的新阈值函数以弥补传统软硬阈值的缺点,并以此提高入侵信号的信噪比;最后,采用基于互相关运算的时延估计以得到外界入侵行为的识别定位.仿真实验表明,当光纤总长为75 km、采样频率为10 MHz时的定位精度为±7 m,说明该算法大大提高了系统外界入侵定位精度.     

基于参数自校正AR模型的网络时延估计

针对网络随机时延这一问题,提出了参数自校正AR模型的网络时延估计算法,并对其进行预测.首先兼顾预估精度和算法实时性的原则确定了模型的参数,建立了网络时延的AR模型;在此基础上,通过LMS算法对时延进行在线预测,并根据新的时延值在线调整模型的参数;通过仿真结果验证了该算法具有很好的预测精度和实时性,具有一定的应用价值.     

基于无缝分区技术的似大地水准面精化方法

为提高似大地水准面模型的精度,改善常用二次多项式拟合模型的缺点,提出基于无缝分区技术和二次曲面拟合相结合的似大地水准面精化方法,并利用江苏省C级全球定位系统(global positioning system,GPS)水准网数据进行工程试验验证.结果表明:与二次多项式模型相比,该方法的精度提高了80％,证实了其在工程应...     

一种基于CARMA模型的鲁棒广义预测控制算法

本文基于CARMA模型提出了一种鲁棒广义预测控制算法。该算法在有色噪声情况下,不必 估计噪声多项式C,且只解一个Diophantine方程即可获得满意的控制效果,特别是与现有基 于CARMA模型的改进广义预测控制算法比较,它还具有能克服随机负载扰动的优点。各种 情况下的仿真结果表明,本算法控制效果好,鲁棒性强,计算量小。      

基于辨识理论的船舶时域运动快速计算

根据时域运动方程快速计算的需求, 采用4种基于辨识理论并适用于时延函数快速计算的方法, 建立替代卷积分项的状态空间模型, 同时满足时延函数性质与拟合质量; 以海洋石油286船为研究对象, 分别采用频域和时域辨识方法进行时延函数拟合结果的对比。计算结果表明: 当置信度为0.99时, 频域回归法和频域迭代法拟合结果与期望值整体趋势一致, 在频率为0.92~1.05rad·s-1时达到峰值, 然后逐渐衰减, 最后趋于0;在频率为0.05~0.50rad·s-1时, 频域回归法的拟合结果与期望值偏差约为20%, 准确度明显低于频域迭代法; 当置信度为0.99时, 脉冲响应曲线拟合法和实现理论法拟合结果与时延函数期望值趋势一致, 都是由初始峰值逐渐衰减到约3.5s达到最小值, 然后逐渐增大, 在约15s趋于0;在7~11s时, 脉冲响应曲线拟合法拟合精度低于实现理论法; 在考虑垂荡对纵摇方向影响时, 实现理论法在横荡、垂荡、纵摇方向拟合的状态空间模型阶数分别为4、3、3阶, 是4种方法中最小的; 在不考虑垂荡对纵摇方向影响时, 频域迭代法在横荡、垂荡、纵摇方向拟合的状态空间模型阶数分为3、2、2, 是4种方法中最小的; 采用脉冲响应曲线拟合法在考虑垂荡对纵摇方向影响去拟合状态空间模型时, 拟合纵摇所需的状态空间模型阶数是不考虑时的2倍, 而实现理论法阶数相同。      

多项式程序模型的互模拟等价

针对程序的行为等价性,提出多项式程序模型的互模拟等价,适用于代数程序模型描述的软件系统设计和验证分析．给出多项式程序模型互模拟等价概念,建立互模拟等价的符号计算方法,选取结构简单的模型,简化程序设计,缓解状态爆炸导致的形式化验证方法计算复杂度过高而难于实现的问题．最后给出并发程序的相关实例．     

对GPS高程拟合精度的探讨

全文分析了GPS高程系统与我国现行高程系统的区别与联系；叙述了GPS高程拟合常用方法(多项式曲面拟合)。对影响GPS高程拟合精度的因素进行分析，提出了提高精度的方法。     

基于FPGA的实时互相关运算器

以光纤传感系统空间定位问题的研究为背景,探讨了互相关算法在大规模现场可编程门阵列（FPGA）的实现方案,设计出流水线操作的互相关运算器,并应用VHDL语言实现了互相关运算器.该互相关运算器在64 MHz的时钟下,能够对二路监测信号进行互相关处理,实时完成128点探测距离的互相关运算,为光纤传感系统的后续空间准确定位奠定了基础.利用大规模的FPGA硬件资源丰富特点,用硬件电路实现互相关运算,有效提高了数据处理速度,实现了数据检测的实时性,有效解决光纤干涉仪传感系统中空间信息稳定实时提取的难题.