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信号处理 2018年第07期杂志 文档列表

信号处理杂志论文与技术报告

多普勒耦合下的声呐系统TOA多目标跟踪757-765

摘要：在一些发射窄带信号的声呐系统中,由于多普勒维度的分辨率较低,因此该类系统无法提供性能较好的多普勒信息。而在此情况下可以获得精度较高的信号到达时间(Time of Arrival,TOA)估计。此外,在某些多普勒容错信号如线性调频信号中,往往会出现距离-多普勒耦合(Range-Doppler Coupling,RDC-TOA)现象。本文将距离-多普勒耦合现象建模至目标量测模型中,并且利用迭代的多目标多伯努利(Multi-object Multi-Bernoulli,MeMBer)滤波器完成多站被动声呐系统基于TOA量测的目标跟踪。仿真结果证明了本文所提出算法的性能。

概率隐含语义分析模型在行为识别中的编码与归一化方法研究766-775

摘要：在视频中的行为识别的语境下,为了提高概率隐含语义分析模型的识别性能,研究了不同编码方法结合归一化方法对于分类性能的影响;还考察了主成分分析预处理原始特征对于性能的影响,在显著降低特征维度进而降低计算量的同时,当特征包含较多噪声成分的情况下性能甚至会有所提升。在KTH和UT-interaction数据库上的实验表明,编码和归一化方法的适当组合可以显著提高模型的性能。在UT-interaction数据库的两个子集上识别精度分别达到了当前最好的结果96.44%、95%,其中在数据集1上采用稀疏的时空兴趣点特征,得到了94.24%的识别精度。

基于反幂法和卡尔曼滤波的自适应语音去混响方法776-786

摘要：噪声鲁棒的自适应语音信号去混响是现代语音信号处理的重要研究内容,其困难在于语音信号的非白性、非平稳性及房间的超长冲激响应特性。针对单输入多输出(SIMO)麦克风阵列系统获取的多路混响语音信号,提出了一种新的去混响算法。首先通过相关法时延估计对SIMO混响语音信号进行时延对齐;其次在保持SIMO系统输出信号间交叉关联关系(cross relation)基础上对混响语音信号进行预白化处理;最后把交叉关联关系、用于矩阵最小特征向量计算的反幂法与卡尔曼滤波解卷积方法有机结合,实现了SIMO混响语音信号的实时自适应去混响。仿真与实验研究表明,本方法对混响语音信号去混响效果明显,同时具有较好的抗噪声性能。

信道噪声实时产生算法及改进研究787-792

摘要：针对经典的逆变换和舍弃法模拟信道噪声硬件实现复杂的问题,开发了一种基于谐波叠加(Sum-of-Sinusoids,SoS)中心极限理论和Hadamard矩阵变换相结合的改进方法实时产生高斯噪声,推导了该方法输出随机变量幅值的理论分布,分析了利用可编程逻辑器件(Field-Programmable Gate Array,FPGA)硬件实现时,定点化位宽和查找表深度对输出精度和周期的影响。数值仿真表明,本文改进方法输出的幅值统计分布精度优于传统SoS方法,尾巴精确度有所提高,重复周期也大大扩展,可以满足实际中信道噪声硬件模拟的需求。

信号处理杂志算法研究

无线信道中的Polar码协商793-798

摘要：近年来,无线通信物理层安全逐渐成为一个研究热点,而密钥协商是物理层密码技术的关键部分。针对无线信道特征密钥提取技术中获得的信道特征不完全一致的问题,论文提出了一种基于Polar码的逆向密钥协商方案。合法用户(Alice和Bob)分别通过信道估计获得自已的原始密钥,然后Bob对原始密钥进行Polar码逆编码,并将冻结位信息传输给Alice。在冻结位及其位置信息的基础上,Alice进行Polar码译码后,再通过Polar的编码,获得与Bob一致的密钥序列。仿真结果表明基于Polar码的密钥协商协议,密钥的一致性得到显著提升,且与同等条件下的基于低密度奇偶校验码协商协议相比,可获得更高的纠错成功率。

联合波形重构的数字调制信号直接定位方法799-810

摘要：直接定位(Direct Position Determination,DPD)算法相比于传统两步定位法,在低信噪比和复杂环境下具备更高定位精度和更强鲁棒性。研究表明加入信号波形信息能够有效提升DPD算法定位精度,但在实际无源定位场景中信号波形往往难以先验已知,未知信号波形的DPD算法精度受限。针对这一问题,本文围绕无源定位系统中普遍存在的调制方式已知,但符号信息未知的数字调制信号,提出一种联合波形重构的数字调制信号直接定位(Direct Position Determination for digital Modulation signals,MDPD)方法。该方法依据最大似然准则,基于调制信号成型、接收阵列与辐射源位置几何关系,构建阵列接收信号关于信源符号和位置参数联合估计的代价函数,利用交替迭代降低信号高维搜索给参数联合估计带来的计算复杂度。仿真实验结果验证了联合波形重构的MDPD方法可行性,同时通过与已有两类定位方法的对比实验,得到本文MDPD可以达到更高定位精度,并在信噪比增加时收敛到渐进最优定位精度。

动态选择消息更新的SCMA多用户检测算法811-817

摘要：稀疏码多址接入(SCMA)是上行链路(UP)无线空口技术之一,消息传递算法(MPA)是SCMA多用户检测的主要方法。MPA算法迭代更新所有码字消息,所有消息概率收敛后迭代结束。因此,MPA算法复杂度较高。针对这一问题,本文利用各消息概率收敛速度不同的特点,提出了一种动态选择消息更新的SCMA多用户检测算法。在每次迭代中找出收敛最快的码字消息,由于这些消息已接近收敛值,剩余迭代将不再更新这些消息,从而减少了复杂度。从仿真结果看,选择合适的比重因子,本文算法误比特率(BER)性能与MPA算法基本相同,算法复杂度明显降低。

多基地雷达自适应CFAR检测融合算法818-823

摘要：文章针对多基地雷达的目标RCS在入射角分布起伏较大的问题,提出了基于目标入射角RCS分布未知的检测融合方法。由于目标RCS在入射电波观测角的起伏较大且未知,导致局部雷达站接收目标回波SNR(信噪比)无法确定,无法应用传统的贝叶斯方法获得最佳的融合检测性能。该方法是一种基于无信噪比信息的检测融合算法,通过传输其他雷达站接收信号的检验统计量来完成全局的CFAR检测。并且根据该方法设计了一种自适应门限的检测方法,其中本地雷达站的检测门限是基于其他雷达站接收信号的检验统计量生成。仿真结果表明,该检验方法的综合检测性能接近信噪比已知的融合检测性能。

存在检测开销与检测误差的抗跟踪干扰最优跳速设计824-832

摘要：跟踪干扰对跳频通信构成严重威胁。首先采用Stackelberg博弈模型对存在检测误差条件下的通信干扰与抗干扰进行建模,在该模型中,存在一个先行者和一个跟随者,其中,通信方作为先行者进行跳频通信,跟踪干扰方作为跟随者检测跳频通信信号并实施干扰。分别推导了通信方的最优跳速,以及干扰方最优检测时间与干扰时间的分配策略,证明了当信噪比小于门限4/TlnM时,干扰方的最优干扰策略是盲干扰,通信方的最优抗干扰策略是慢速跳频。最后,对理论分析结果进行了计算机仿真验证,并将所提算法与盲跳频和变速跳频进行了比较,结果表明,所提算法的抗跟踪干扰性能显著优于已有算法。

利用稀疏自编码器的调制样式识别算法833-842

摘要：针对传统调制样式识别算法对复杂幅相信号识别率低,所需特征参数多的问题,提出一种利用稀疏自编码器的调制样式识别算法。将稀疏自编码器和Softmax分类器级联构成识别系统,将两个高阶累积量特征参数的格雷码编码构成系统输入矢量,利用稀疏自编码器提取的深度特征作为Softmax分类器输入。在系统训练阶段,先训练稀疏自编码器,然后利用有监督算法训练分类层,接着利用有监督算法进行整体优化。对BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM、16APSK和32APSK等7种信号识别的仿真结果表明,在低信噪比时本文算法的平均正确识别率比对比算法高。

Kalman滤波下的多信号单通道盲源分离843-851

摘要：窄带物联网环境中,接收机收到的信号通常为多路混合信号,对单通道接收来说,利用常规盲源分离方法很难实现混合信号的分离和源信号提取。针对这一问题,本文提出了一种利用Kalman滤波算法进行信号估计,解决单通道盲源分离的方法。该方法利用信号间的时序结构,通过Kalman滤波算法对多信号混合中的源信号不断估计并迭代更新,最终得到分离信号。仿真实验结果表明,该方法能有效估计并分离出源信号。

利用全景图的视频稳像算法852-859

摘要：针对具有场景变换、景深变换较小的抖动视频,本文提出了一种利用全景图的视频稳像方法。不同于传统稳像方法,本文所提算法利用原始视频序列生成广角视图,通过后期抽取视频帧,以合成方式输出稳定视频。通过区域块的运动估计,获取相机的运动轨迹;在此基础上,为消除视频抖动导致的原始运动轨迹的非平滑问题,提出了一种基于运动矢量统计的相机运动模式判决方法,并以此选择相应的平滑方式。最后,通过平滑后的运动轨迹对全景图进行抽帧,合成平滑、稳定视频。实验结果表明,本文提出的稳像方法能有效去除较大抖动,同时避免了对视频宽度的裁剪等后处理,具有较好的稳像能力。

中段弹道目标微多普勒历程修复算法860-866

摘要：针对由于遮挡效应导致的中段弹道目标微多普勒历程缺失问题,该文提出一种基于压缩感知理论的微多普勒历程修复算法。首先,建立进动目标滑动散射中心模型,分析其微多普勒特性;然后,探究不同观测角度下各散射中心的有效散射性,分析遮挡效应对于散射中心微多普勒历程的影响;最后,根据观测到的缺失的微多普勒历程,设计压缩感知框架下的观测矩阵,采用SP(Subspace Pursuits)算法对为微多普勒历程进行修复。仿真结果验证了遮挡效应对微多普勒历程的影响,证明了该文提出的修复算法能够有效修复缺失的微多普勒历程,同时分析了该算法修复效果与微多普勒缺失率之间的关系。

信号处理杂志应用

自适应并行模型组合的鲁棒语音身份识别算法867-875

摘要：由于环境噪声的影响,实际应用中说话人识别系统性能会出现急剧下降。提出了一种基于高斯混合模型-通用背景模型和自适应并行模型组合的鲁棒性语音身份识别方法。自适应并行模型组合是一种噪声鲁棒性的特征补偿算法,能够有效减少训练环境与测试环境之间的不匹配现象,从而提高系统识别准确率和抗噪性能。首先,算法从测试语音中估计出噪声特征,然后用一个单高斯模型对噪声特征进行拟合得到噪声均值和协方差。最后,根据得出的噪声均值和协方差,调整训练好的高斯混合模型均值向量和协方差矩阵,使其尽可能地匹配测试环境。实验结果表明,该方法可以准确地重构干净语音的高斯混合模型参数,并且能够显著提高说话人识别的准确率,特别是在低信噪比情况下。

结合差分阵列与幅度谱减的双麦语音增强算法876-881

摘要：为了抑制小型语音通信设备中的方向性噪声干扰问题,提出了一种结合差分阵列与幅度谱减的双麦语音增强算法。该算法首先利用一阶差分阵列技术,对两麦克风采集到的带噪语音信号进行处理,得到语音通道信号和噪声通道信号。接着利用差分阵列处理后的两通道信号构造方程,求解语音通道信号的信噪比。最后将求得的信噪比用于幅度谱减,来消除语音通道信号中的残留噪声。针对语音通道信号信噪比估计方程的构造,本文给出了两种新的计算方法。客观评价指标表明,该算法有效的抑制了方向噪声,改善了语音的质量,去噪效果及语音质量均优于对比算法。