结合ICA预处理的麦克风阵列语音增强系统

在强背景噪声和强反射环境中,麦克风阵元接收的信号质量很差,从而影响麦克风阵列语音增强系统的性能.ICA能够仅从现测信号中提取出潜在的独立成分,基于此特性,本文将ICA引入麦克风阵列语音增强系统,利用ICA对麦克风阵元接收信号进行分析,从中提取出较纯净的目标语音作为系统的输入信号.ICA预处理可以有效抑制背景噪声和回声,提高输入信号的质量.真实环境中的实验表明,ICA预处理能够显著改善麦克风阵列语音增强系统的性能.     

基于时延估计的声源定位算法实验研究

麦克风阵列因其相对于单麦克风能够获取更多声源信息,在声源定位的应用上正日益得到人们的极大关注。均匀线阵中,针对信号入射方向靠近阵列的两端阵列分辨力将逐渐降低,利用基于时延估计的声源定位算法时,对不同的信号入射角度以相同的角度误差作为结果筛选的依据的做法,显然不合理。通过分析均匀线阵的特点,当信号以不同角度入射时,以时延点数误差作为不同角度估计结果的筛选门限,并通过实测数据实验,验证了方法的合理性。由于实验使用阵元数少且阵列长度较短,因此实验结果对阵列信号处理的实际工程应用具有一定的参考价值。     

基于多麦克风阵列的枪声定位算法研究

针对战场狙击手威胁日益增加的严峻现实,提出一种基于多麦克风阵列的枪声定位算法,利用空间上随意摆放的多个正四面体麦克风阵列,对爆破波到达各阵列阵元的时延差进行双加权最小二乘算法,对枪声位置进行初步估计,并用一致性算法对多个定位结果进行数据融合。该方法克服了TDOA定位算法无法剔除多径效应引起的错误时延估计的缺点。通过仿真证明算法具有较高的精度,且增大了测量范围。     

均匀线阵中幅相及位置误差的快速校正方法

着重研究了针对均匀线阵中由各阵元幅度相位不一致性及位置误差的综合影响引起的阵列流形误差的校正问题。该方法利用单信号源(可以为事先设置的校正源或某目标源)，无须准确知道信号源的波迭方向，只须在校正过程中将阵列天线以已知角度旋转两次．即可对各阵元的幅度、相位及位置因子作较精确的估计，从而估计出综合误差存在情况下的阵列流形，并可同时估计信号源的波达方向。该方法无需迭代．计算简单快速．且具有较高的估计精度。计算机模拟实验结果表明了本文方法的有效性。     

水听器一致性对材料声反射系数全息反演精度的影响

采用近场声全息（ NAH）法进行材料声反射系数测试时,一般采用水听器阵列进行全息数据采集。针对阵元通道之间的幅度和相位一致性对全息反演结果的影响,在不同扫描方式下进行了仿真分析。根据仿真结果,建议采用水听器阵单面隔行的扫描方式进行测量。利用耦合腔校准方法对水听器阵进行通道间幅值和相位不一致性校准,并在消声水池中进行了矩形钢板的声反射系数全息测试实验。数据处理结果表明：采用经耦合腔校准后的水听器阵进行材料声反射系数测试,全息反演精度有所提高。     

水下成像的稀疏阵列乘性处理

针对阵列传感器布阵设计中的冗余问题,提供了一种水下声学成像稀疏阵列的处理方法。采用稀疏阵列乘性处理方法可合成一个收发一体的虚拟阵列且虚拟阵元数目等于实际阵列发射阵元与接收阵元的乘积。依据相位中心近似的原理,对虚拟阵元的布阵位置进行了数学的解析表示,使用几种不同结构的稀疏阵列进行比较。实验结果得出,使用上述方法建立的稀疏阵列性能指标在三维声场、波束、导向矢量、主瓣宽度和峰值旁瓣级等方面与同等数量的收发一体Mills cross稀疏阵列一致。表明了乘性处理方法能有效解决阵元冗余问题,利用上述方法可得到一种优于Mills cross的新型稀疏阵列。     

宽阵元间距高分辨率MIMO雷达阵列设计与实现

针对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达传统阵列设计方法中方位分辨率受限于阵元数目,阵元之间耦合作用明显的问题,提出了一种基于宽阵元间距的高分辨率阵列设计方法.使用了平板定向天线作为阵列的基本收发单元,提高了阵列中阵元之间的隔离度,同时采用了宽阵元间距的等效阵列设计方法,扩展了阵列孔径长度,从而进一步提高了方位分辨率,最后用仿真分析结果验证了该方法的有效性.     

基于圆形麦克风阵列的声源定位改进算法

针对波达方向估计中传统互功率谱法声源方位估计准确性差、方位模糊的问题,提出了一种基于圆形麦克风阵列的声源定位改进算法,并进行了实验验证。在该改进算法中,先设计了十二元圆形麦克风阵列,由麦克风对接收语音信号的时延与相位得到相位旋转因子,再将其引入到语音信号的互功率谱中,新定义了圆形集成互功率谱,由该功率谱进行声源方位估计。仿真与实测实验结果表明,本文的圆形集成互功率谱法对声源方位进行估计,估计的准确度高于传统互功率谱法。     

基于遗传算法的圆柱阵列稀疏方法

由于共形阵列所具有的特性,使其正得到日益广泛的应用,但其耗用较多的阵元,方向图具有相对主瓣较高的旁瓣电平。为此,针对基本的共形阵列——圆柱阵列的天线阵元,应用经典遗传算法,以阵元的工作状态为优化参量,对其进行稀疏。减少了阵元数量,仿真结果表明,该方法能有效地降低圆柱阵列的旁瓣电平。     

基于分布式麦克风阵列的声源定位算法

为了提高相位变换加权的可控响应功率SRP-PHAT(Steered Response Power-Phase Transform)声源定位算法的性能,提出一种基于分布式麦克风阵列的改进算法。根据分布式麦克风阵列的特点,使用麦克风对接收信号的广义互相关GCC-PHAT(Generalized Cross-Correlation with Phase Transform weighting)函数的最大值来评价接收信号的质量。在传统SRP-PHAT算法的基础上,以该最大值为权重乘以每对麦克风接收信号的GCC-PHAT函数。该算法质量较高的麦克风对接收信号赋予了较大的权重,因而能提高定位性能。仿真结果表明,在信噪比低于10 dB,混响时间大于300 ms的条件下,改进算法的定位成功率比传统算法提高了2%~4%。     

相控阵雷达天线阵面记录回放系统

相控阵雷达广泛应用,其天线阵面对记录回放系统的数据速率要求提升。针对两种传统记录回放系统架构的不足,结合其优点,设计并实现了一种新型的基于FPGA的记录回放系统。该系统设计为板卡的形式,FPGA实现对硬盘的读写操作,采用自定义的文件系统对数据进行管理。经过测试,系统记录速度可以达到292 MB/s,回放速率为340 MB/s。实验结果表明,该记录回放系统性能稳定,通用性好,存储速率满足要求。     

线形超声相控阵换能器的阵列设计

超声相控阵检测技术是利用脉冲反射法对被检构件中是否存在缺陷(如裂纹、夹杂、气孔等)进行无损检测,阵列换能器是该检测技术中实现电-声转换的传感器件,其声场特性是能否获得并有效利用被检测部位或区域回波信息的决定因素,也是设计换能器阵的主要依据。从平面矩形活塞阵元的辐射声场出发,利用简便算法对阵元辐射声场、一维线阵辐射声场进行了仿真模拟,分析了影响阵列换能器性能的几个主要因素,提供了阵列换能器的设计思路,并对采用相控阵超声换能器与常规超声换能器探测人工缺陷时的扫查波形进行了比较。     

新的设计模式——数组工厂和数组原型模式

为了去除程序中的简单开关分支结构,提出了一种新的重构方法——"以数组取代类型码"重构手法。将这种新的重构方法用于重构简单工厂模式,就得到了一种新的软件设计模式——"数组工厂"模式。数组工厂模式适用于实例化某个具体类在软件执行流程的任意时刻只存在一个实体的对象;对于软件执行流程中可以同时存在多个实体的具体类对象的实例化工作,通过改造数组工厂模式,提出了"数组原型"模式。数组工厂和数组原型模式是两种结构优良的创建型设计模式,它们免除了简单工厂方法中的开关分支语句,具有优化代码结构、提高程序执行性能等优点,并且完全符合开放—封闭原则。     

Self-organizing learning array

A new machine learning concept-self-organizing learning array (SOLAR)-is presented. It is a sparsely connected, information theory-based learning machine, with a multilayer structure. It has reconfigurable processing units (neurons) and an evolvable system structure, which makes it an adaptive classification system for a variety of machine learning problems. Its multilayer structure can handle complex problems. Based on the entropy estimation, information theory-based learning is performed locally at each neuron. Neural parameters and connections that correspond to minimum entropy are adaptively set for each neuron. By choosing connections for each neuron, the system sets up its wiring and completes its self-organization. SOLAR classifies input data based on the weighted statistical information from all the neurons. The system classification ability has been simulated and experiments were conducted using test-bench data. Results show a very good performance compared to other classification methods. An important advantage of this structure is its scalability to a large system and ease of hardware implementation on regular arrays of cells.     

Practically efficient array initialization

Initialization of an array, out of which only a small initially unknown portion will eventually be used, is a frequent need in programming. A folklore solution for initializing an array of n entries in constant time uses 2n?log2n? extra bits to realize a stack of back pointers to the actually used entries of the array. Navarro has given a succinct version of this technique, which requires only n + o(n) bits of auxiliary storage. We describe, analyze, and experimentally compare these solutions and their space‐efficient but theoretically suboptimal alternatives based on a simple bitmap for keeping track of the array entries which have been assigned a value. Experimental results suggest that each of the methods has its niche of excellence, which are roughly as follows: the theoretically optimal solutions based on a stack of back pointers perform in general best on sparse arrays, whose access frequency is less than 1% of the number of their entries. Brute‐force initialization of the entire array seems generally to give the best overall performance for dense arrays whose access frequency is over 10% of their size. For the remaining cases of arrays with 1–10% access frequency, the methods which use a simple bitmap appear to give the best performance. The experiments show that the choice of a suitable implementation may yield substantial, up to hundreds of times speed‐ups in the performance of initializable array operations. Copyright © 2015 John Wiley & Sons Ltd.     

准最佳三进阵列偶

最佳二进阵列在通信领域中有着广泛的应用,但由于其存在体积的限制,制约了它的应用范围,针对这种现象,提出了一种新的最佳离散信号,即准最佳三进阵列偶,给出了准最佳三阵列偶的定义和变换性质,研究了它的组合允许条件,分析了它与准最佳二进阵列偶、准最佳屏蔽二进阵列偶以及最佳三进阵列偶之间的关系,并用计算机搜索出部分小体积的准最佳三进阵列偶。实验结果显示准最佳三进阵列偶的存在范围非常广泛,为通信工程的应用提供了更多的选择。