时延估计

摘要： 基于时延估计的TDOA方法广泛地应用于声学定位技术中,应用时引入的干扰会导致一定程度的幅值失真,从而影响时延估计的准确与稳定性.文中分析了不同干扰因素带来的影响,进而针对幅值失真问题,提出了一种新的基于信号过零点信息进行时延估计方法.该方法对需要进行时延估计的两路信号进行幅值归一化处理,得到仅含0、1两种特征值的稀疏化信号,在一定范围内将稀疏化信号错位相减得到误差系数函数,通过索引误差系数函数的最小值求得通道时延估计值.为了验证该方法的有效性,分别进行了数值模拟、耦合腔实验与室内混响定位实验,实验中采用广义互相关(GCC)时延估计方法作为对比,结果表明:对于模拟信号和耦合腔标准声源生成信号,该方法均有较好的抗干扰能力,在信噪比为-5 dB时依然可以准确进行时延估计计算;与GCC方法相比,可用于极端条件如信号削波时的时延估计;在低采样率实验中,该方法较GCC方法受采样率降低影响小,在低采样率的条件下依然保留一定时延估计能力;在室内混响条件下的近距离声源定位实验中,该方法受声源距离、混响影响小,并且较GCC方法具备更强的抗突发干扰能力.文中所提出的方法能很好地抑制信号削波、低采样率、混响干扰等因素导致的幅值失真带来的影响,提升复杂环境下时延估计的精度与稳定性,面对突发干扰也表现出了更好的抗干扰能力.同时该方法设计简单、计算量较小,可满足对数据实时处理的需求.

摘要： 低频天波传播时延的准确预测对其在远程导航授时中的应用潜力挖掘具有重要意义.为了获得地-电离层波导中低频多跳天波模式的传播时延特性,同时验证典型多径时延估计算法在不同信道环境下的作用性能,文中首先采用时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)电磁计算方法对不同电离层反射情况下的距发射台400 km处地面接收的低频天地波耦合总场进行正演预测,然后分别基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)/快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform,IFFT)频谱相除、多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)和旋转不变技术信号参数估计(estimating signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT)三种算法对电磁场数值预测结果进行后处理,解耦得到不同模式(地波、一跳天波、二跳天波、三跳天波及四跳天波)的时延,并在此基础上分析比较了无噪声和信噪比(signal-noise ratio,SNR)为0 dB、-5 dB以及-10 dB情况下三种算法对多跳天波的时延估计结果.结果表明,波跳次数越高,算法的检测能力越差.对于文中所模拟的信道条件,在弱噪声(SNR=0 dB)、电离层强反射时,FFT/IFFT算法结果精度最高,时延误差不超过400 ns;而在强噪声(SNR=-10 dB)、电离层弱反射时,ESPRIT算法稳定性最好,误差范围在5μs以内.

摘要： 非视域成像技术是对无法直接观测到的物体进行间接观测的一种技术,本文使用激光光源照射中间介质,光经过中间介质进行多次反射,再使用APD(Avalanche Photon Diode)阵列接收回波信号,最后使用二次相关法进行时间延迟估计,计算回波信号的返回时间,完成对非视域物体的定位。实验表明,该方法可以快速定位非视域物体的位置,在噪声比较大的环境下,比直接使用互相关法定位更加准确。

摘要： 随着人类对自然环境的过度开发,生物多样性水平迅速下降,鸟类作为环境指示生物,对其进行声学监测成为评估生物多样性的重要方法之一。本文针对生态监测数据中存在干扰的问题,选取在鄱阳湖湿地采集的含有机械噪声的鸟声监测数据进行研究分析。利用时延估计机械噪声的方向,通过块自适应算法更新权矢量,并基于块自适应滤波实现干扰抑制。实验结果表明,基于麦克风阵列可有效地抑制声学监测数据中的机械噪声。

摘要： 为满足不断增长的空中作业需求,提出一种面向旋翼飞行器的仿生机械臂,并针对仿生机械臂的控制问题,设计一种基于时延估计及模糊自适应增益调整的非奇异终端滑模控制器,该方法采用时延估计技术对仿生飞行机械臂系统的未知动力学参数进行估计,不需要精确的动力学模型,更具实用性。控制器的主要部分是非奇异终端滑模,在时延估计误差和外界干扰下,具有良好的跟踪精度和鲁棒性。此外,引入模糊自适应增益调整,使得误差能够更快收敛。最后,通过一个新设计的仿生机械臂实验平台进行对比实验。研究结果表明:与传统结构的飞行机械臂相比,面向旋翼飞行器的仿生机械臂具有更低的驱动能耗及更高的交互安全性。与传统的非奇异终端滑模控制器相比,该控制器具有更快的误差收敛速度,可以保证更优的综合控制性能,初始阶段跟踪误差峰值减小了近30%,稳定阶段误差峰值保持不超过1°。

摘要： 针对HB加权广义互相关时延估计算法在低信噪比情况下,算法性能急剧下降的问题,提出了一种联合加权广义互相关时延估计算法。该算法将SCOT加权函数和HB加权函数相结合,构成复合加权函数。在接收信号信噪比不高于10 dB的情况下,该算法能锐化时延估计的峰值、提高时延估计结果的鲁棒性。仿真结果表明,与现有同类算法相比,该算法时延估计的正确率更高,均方根误差值也更小。

摘要： 针对工业过程中由于时延问题造成软测量模型预测精度不高的问题,给出了一种通过差分进化算法估计时延的动态软测量方法。通过偏最小二乘法建立合适的适应度函数,将软测量系统的时延参数估计问题转化为一个多维非线性优化问题,然后利用差分进化算法的全局搜索能力求解该优化问题。针对PTA精制过程中的PTA平均粒径大小建模研究,结果表明,时延参数估计的引入大大提高了软测量模型的预测精度,证实了所提方法的有效性和可行性。

摘要： 针对漂浮基空间机器人系统出现的载体姿态及位置不受控问题,提出了一种基于时延估计的跟踪控制方法。该控制方法采取时延估计为主体框架,对不确定参数及动力学特性进行实时估计,获得不确定项的估计误差,并在控制设计方案中对误差进行补偿。首先根据第二类Language方程建立机器人动力学模型,并结合时延估计简化动力学模型;然后结合滑模变结构控制,对估计误差进行修正和补偿,同时进一步引入指数趋近律方法,能有效削弱滑模带来的抖振问题,进一步提高了系统的稳定性;利用Lyapunov函数在设定参数下,保证了闭环系统的渐近稳定性和鲁棒性能,最后通过仿真验证了该方案可靠。

摘要： 光学元件损伤是限制激光通量水平提高的重要因素之一。为快速、准确地检测光学元件损伤是否产生,支撑光学元件循环修复策略的使用,研究并提出了基于声发射技术的光学元件损伤检测方法,通过研究光学元件损伤产生的声发射信号特征,判断光学元件是否发生损伤,使用一种基于二次相关和相关峰精确插值(FICP)的时延估计算法,通过仿真验证了该算法的可行性,结合时差定位原理建立了损伤位置求解方法,并通过实验进行了验证。研究结果表明:该方法能从监测信号中快速地获得损伤的位置估计,其平均定位误差为8.61 mm,计算时间为0.143 s/次,对大口径光学元件的损伤在线监测具有应用潜力。

摘要： 针对低信噪比环境下时延估计精度不足导致石油管道盗取定位不准确的问题,提出了一种PRLS自适应滤波时延估计算法。该算法首先利用主成分析法良好的降噪能力对信号进行预处理,接着对预处理后的信号进行最小二乘自适应滤波来进一步提高信噪比,然后对滤波后的信号进行二次互相关时延估计,最后进行三次样条插值,能够有效提升了算法在低信噪比环境下的鲁棒性。仿真实验表明,在信噪比为低于-10dB时,所提出的算法误差不高于0.0995个采样点,定位误差不大于0.334千米,能够获得较为精确的石油管道盗取点的位置。

摘要： 作为语音增强与声源定位领域的一项关键技术,时延估计(Time delay estimation,TDE)就是利用传声器阵列接收目标声源信号,根据不同位置的传声器接收到的声信号之间的时间差来确定目标声源的空间位置.在传声器阵列固定的条件下,TDE的计算精度直接决定了目标的定位精度.TDE算法主要包括广义互相关(Generalized cross cor-relation,GCC)算法、最小均方自适应算法、互功率谱相位法、高阶统计量法等.其中GCC算法原理较为简单,计算量较小,易于实时实现.尽管具备上述优点,针对低信噪比和非稳态的信号,GCC算法的处理效果不佳,相应的声源定位精度较差,而这类信号普遍存在于实际场景中,这就极大限制了GCC算法的应用.

摘要： 在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响.在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求.对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算法,从而实现了高精度时延估计.计算机仿真及实际测试表明,该算法的估计精度满足了所研制的超声波测风系统的设计要求,能够用于机场区域低空风场情况的监测.

摘要： 卫星终端分布式相控阵天线系统有着良好的可靠性和灵活性等诸多优势,由于多个天线在终端载体分布的空间位置不同,信号在到达接收端时经历的时延也不相同,因此为了进行信号的有效合并,首先需要将多路信号在时间上进行对齐.本文在对传统时延估计方案进行分析的基础上,针对于卫星终端分布式相控阵天线系统的特点对基于合成信号的多路时延估计方案进行研究并对其简化方案的动态调整策略进行了设计.仿真表明,本文提出的多路时延估计方案能够有效地提升时延估计的性能,算法复杂度较低,同时添加动态策略的时延估计简化方案较好地减小了系统误差.

摘要： 在研究大量国内外时延估计文献的基础上,对现有的时延估计方法进行了分类论述,主要介绍了基于二阶统计量的时延估计算法、基于高阶统计量的时延估计方法和非平稳环境下的时延估计方法,分析和比较了各种方法的特点和性能,在此基础上指出了时延估计算法进一步的研究方向.

摘要： 针对海底沉积物声速测量中前沿检测时延估计精度差的缺点,通过估计CW脉冲信号相位实现时延测量,并利用脉冲对方法克服相位估计的周期模问题,从而实现高精度的时延估计.通过仿真研究,验证了该方法的正确性和有效性.

摘要： NB-IoT是3GPP R15阶段LTE的一项重要增强技术,物理层设计大部分沿用LTE系统技术,适用于更广泛的部署场景.NB-IoT终端可以通过接收下行信道的NPRS进行定位.由于NB-IoT的采样率低至1.92MHz,带宽仅为180kHz,这使得时延估计在低带宽下效果不好.在宽带信号情况下,经典的多信号分类(MUSIC)的子空间拟合算法能够有效地估计出具有叠加信号的时延,但在窄带信号情况下,此方法效果不佳.为提高NB-IoT系统的定位精度,本文采用应用广泛的TDOA定位方法,在时延估计中采用对角加载的最小二乘MUSIC算法(DL-LS-MUSIC),提高时延估计准确度,进而提升NB-IoT网络的定位精度.为了评估定位效果,本文按照协议标准,仿真NPRS信号,适当调整下行资源块数目和PRS数目,采用通用的信道模型,计算采用改进型时延估计算法前后的信号到达时间差,获得NB-IoT系统的定位结果.经过理论推导和仿真验证,改进型时延估计算法能显着提高NB-IoT定位精度.

摘要： 为了提高大功率LED芯片基板高频传输信号检测能力,需要进行信号滤波处理,提高输出信噪比,提出一种基于互相关时延检测滤波和匹配检测的大功率LED芯片基板高频传输信号滤波算法,采用传感器进行大功率LED芯片基板高频传输的原始信号采集,对采集的信号采用相关匹配滤波检测器进行初始噪声滤波处理,结合奇异值分解方法进行信号的特征分解和自适应加权学习,提高大功率LED芯片基板高频传输信号功率谱密度特征量,根据特征输出的时延性进行互相关时延检测滤波处理,实现大功率LED芯片基板高频传输信号的最优时延估计和噪声分离,提高信号的滤波检测能力.仿真结果表明,采用该方法进行大功率LED芯片基板高频传输信号滤波的去噪性能较好,提高了输出信号的信噪比和准确检测能力.

摘要： 声纳信号处理中,被动测距通常采用几何解算、聚焦波束形成和匹配场定位的方法.几何解算法受时延测量误差的影响很大,容易得出奇异值;当距离接近远场时,聚焦波束形成结果对距离变化不敏感,导致波束峰值不明显,距离测量误差较大;匹配场定位的方法对海洋环境参数非常敏感,不能用于未经过充分调查的海域.本文给出一种基于最小二乘曲线拟合的方法,该方法将阵元位置数据和时延估计结果输入拟合模型,拟合出距离值.理论仿真和试验结果表明,本方法对时延估计的误差不敏感,并且有较高的测量精度.

摘要： 被动定位以其较好的隐蔽性和抗干扰能力，一直是声呐致力研究的课题。为实现低信噪比目标的定位,提出了一种基于线谱幅值起伏的目标被动定位方法,理论分析了目标辐射线谱的幅值与多途时延的关系,利用线谱幅值起伏对时延进行估计进而完成定位.仿真结果表明了该方法的有效性.

摘要： 被动定位以其较好的隐蔽性和抗干扰能力，一直是声呐致力研究的课题。为实现低信噪比目标的定位,提出了一种基于线谱幅值起伏的目标被动定位方法,理论分析了目标辐射线谱的幅值与多途时延的关系,利用线谱幅值起伏对时延进行估计进而完成定位.仿真结果表明了该方法的有效性.

摘要： 本发明涉及一种基于Pattern时延编码水下声定位的时延估计方法，包括：确定发射Pattern信号的信号形式、脉冲时延差和位置信息的编码对应关系；构建所对应相关运算的复本信号；在接收信号中分别截取Pattern脉冲，将所得到的截取信号和复本信号分别进行第一次相关运算；将第一次相关运算的结果与一检测门限值进行比较，若所述第一次相关运算的结果中超过所述检测门限值且仅有一个相关峰值，则依据PLFM的脉冲相关峰与NLFM的脉冲相关峰之间的时延差以及脉冲时延差和位置信息的编码对应关系解算出应答器的位置信息，否则将PLFM脉冲与NLFM脉冲的第一次相关结果进行互相关运算，在所述互相关运算的结果中找到最大峰值，依据该最大值位置解算出应答器的位置信息。

摘要： 本发明提出了一种基于最大后验估计的X射线脉冲星信号时延估计方法，实现步骤为：(1)初始化参数；(2)对X射线脉冲星光子到达航天器的时间序列进行校正；(3)获取航天器位置预测误差δr对应的预测相位延迟的均值和方差(4)求解最大后验估计MAP代价函数的最大值；(5)获取X射线脉冲星信号的时延估计值本发明通过校正后的时间序列、航天器位置预测误差对应的预测相位延迟的均值和方差对最大后验估计MAP代价函数的最大值进行求解，并通过最大后验估计MAP代价函数的最大值和X射线脉冲星的自转频率，避免了现有技术中因仅考虑光子到达时间序列未考虑航天器位置预测误差对估计精度的影响，在相同观测时间下提高了时延估计的精度。

摘要： 本发明属于通信领域，公开了一种基于正交匹配追踪稀疏信道估计的时延估计方法，包含如下步骤：步骤(1)：对接收信号进行下变频和低通滤波处理，得到处理后的接收信号；步骤(2)：估计处理后的接收信号的多普勒，并补偿处理后的接收信号的多普勒；步骤(3)：在OMP算法的每次迭代中，先用传统OMP算法求出粗略估计时延tb，再利用不同过采样因子λ对应的不同插值公式求解残余信道时延Δt，最终估计的信道时延并完成路径增益估计；步骤(4)：输出信道估计结果。本发明显著提高了估计精度，降低了计算复杂度，可用于实际的稀疏信道估计以提高通信系统的综合性能，可针对实际应用中对估计精度和计算复杂度的不同需求可以选择不同的信道时延估计方法。

摘要： 本发明公开了一种基于超分辨率角度和时延估计的宽带信道估计方法。针对混合模‑数预编码架构下毫米波大规模MIMO系统，为了解决传统基于压缩感知的宽带信道估计方法中由有限的量化角度网格分辨率所造成的量化误差影响，本发明利用毫米波信道的稀疏性，通过设计收发端的训练信号，引入了经典的空间谱估计方法，能大幅度地降低信道估计时所需的导频开销，同时能高精确地获取到毫米波信道的到达角和离开角，以及相应多径时延的超分辨率估计值，从而显著地提高信道估计的准确性。此外，本发明还通过将模拟预编码器和模拟合并器对应的相移网络中移相器的相位约束为有限的量化比特，以便于实际系统的实现。

摘要： 本发明属于无线监控技术领域，公开了一种基于相位差和最大似然估计的声信号时延估计方法，在噪声背景下，利用声传感器阵列采集信号并通过互相关函数和短时傅里叶变换进行预处理得到频域信号；计算两路声信号的相对相位比并结合最大似然估计算法的原理获得所有可能的时延估计值的概率；在不依赖信号和噪声先验知识的条件下，将最大概率峰值所对应的时延值作为最终时延估计值。本发明可精确的估计出声源的到达时间差TDOA；取10组长度为1024个采样点的数据，对延迟0.0029s，0.0059s,0.0088s，0.0118s分别计算其均方误差，通过表1和表2可以看出本发明具有很大的准确度。

摘要： 本发明涉及一种面向网络时延抖动的时延估计周期动态调整方法，包括以下步骤：步骤S1:时钟同步域内的所有节点均向其他节点发送Announce报文，并确定域内节点主时钟；步骤S2:主时钟周期性地向域内从时钟节点发送同步报文；步骤S3:主时钟将第一时间戳封装成伴随报文,发送给从时钟，从时钟解封报文；步骤S4:从时钟计算时钟偏移；步骤S5:通过比较偏差与偏差抖动阈值判断是否发生抖动,步骤S6:根据时延，计算出可信时钟偏移，当时，则表示网络环境正常未抖动，使用校正本地本地时钟，完成高精度时钟同步。本发明实现有效降低由抖动引起的时延误差对于时钟同步精度影响。

摘要： 本发明涉及一种基于Pattern时延编码水下声定位的时延估计方法，包括：确定发射Pattern信号的信号形式、脉冲时延差和位置信息的编码对应关系；构建所对应相关运算的复本信号；在接收信号中分别截取Pattern脉冲，将所得到的截取信号和复本信号分别进行第一次相关运算；将第一次相关运算的结果与一检测门限值进行比较，若所述第一次相关运算的结果中超过所述检测门限值且仅有一个相关峰值，则依据PLFM的脉冲相关峰与NLFM的脉冲相关峰之间的时延差以及脉冲时延差和位置信息的编码对应关系解算出应答器的位置信息，否则将PLFM脉冲与NLFM脉冲的第一次相关结果进行互相关运算，在所述互相关运算的结果中找到最大峰值，依据该最大值位置解算出应答器的位置信息。

摘要： 本发明属于声学信号处理和水下目标探测时延估计技术领域，具体地说，涉及一种基于稀疏学习的超分辨时延估计方法，该方法包括：对目标海域进行空间网格划分，形成若干网格；声呐在某时刻发射信号，发射信号经过不同的路径抵达接收机，由接收机接收发射信号，得到接收信号；对接收信号进行匹配滤波器后，输出滤波信号，并基于稀疏学习，对滤波信号改写为稀疏表达式；再利用稀疏性，采用最大似然方法，对稀疏表达式进行优化，得到优化模型；再利用贝叶斯准则估计路径数目并采用加权傅里叶变换松弛法，对优化模型进行求解，得到时延估计和振幅向量估计。

摘要： 本发明提出了一种基于最大后验估计的X射线脉冲星信号时延估计方法，实现步骤为：(1)初始化参数；(2)对X射线脉冲星光子到达航天器的时间序列进行校正；(3)获取航天器位置预测误差δr对应的预测相位延迟的均值和方差(4)求解最大后验估计MAP代价函数的最大值；(5)获取X射线脉冲星信号的时延估计值本发明通过校正后的时间序列、航天器位置预测误差对应的预测相位延迟的均值和方差对最大后验估计MAP代价函数的最大值进行求解，并通过最大后验估计MAP代价函数的最大值和X射线脉冲星的自转频率，避免了现有技术中因仅考虑光子到达时间序列未考虑航天器位置预测误差对估计精度的影响，在相同观测时间下提高了时延估计的精度。

摘要： 本发明属于通信领域，公开了一种基于正交匹配追踪稀疏信道估计的时延估计方法，包含如下步骤：步骤(1)：对接收信号进行下变频和低通滤波处理，得到处理后的接收信号；步骤(2)：估计处理后的接收信号的多普勒，并补偿处理后的接收信号的多普勒；步骤(3)：在OMP算法的每次迭代中，先用传统OMP算法求出粗略估计时延t