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《時延估計(自適應處理)課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、6時延估計引言相關函數法互功率譜法廣義互相關法自適應法頻譜壓縮法6.1引言1.時延估計為基礎算法,用途廣泛聲陣列定位：空氣聲中的被動聲定位、水聲中的被動聲納、地震源定位超聲測量：流量、濃度、料位、距離醫(yī)學檢測工業(yè)管道故障檢測定位6.1.1時延估計的意義2.對時延估計算法的一般要求利用有限長度信號，通常為數千點精確，對于聲定位問題最好誤差在0.1us以下計算量少，實時、快速穩(wěn)健，抗噪能力強6.1.2時延估計的基本原理1.信號的相關性信號x1(n)與x2(n)的相關性就是指兩個信號在波形上的相似性，可以用兩信號的總能量誤差
2、來表示。兩信號的總能量誤差可以表達為:滿足以下方程的a可使兩能量誤差最小，即兩信號最相似:計算可得此時的總能量誤差為相對誤差為定義兩信號的相關系數相關系數值越大，總能量誤差越小，兩信號在波形上越相似。2.信號的相關函數及其與時延估計的關系設信號x2(n)經過延時m得到信號x2(n+m)，則信號x1(n)與信號x2(n+m)的相關系數為可見，這樣的兩個信號的相關系數成了延時量m的函數，即相關函數。相關函數的最大值處在時間軸m處。在實際計算中，由于兩個信號在頻譜上的不完全一致性，使得兩信號的相關系數不再是一個固定的值，但仍
3、保持最大值處在延時m處這一特性?？梢酝ㄟ^找相關函數的最大值對應的m來檢測兩個信號的時間延時量。6.2相關函數法信號x1(n)與x2(n)的（互）相關函數定義：通過找Rx1x2(m)的最大值對應的m可檢測兩個信號的時延量。缺點：計算量大。與卷積運算的計算量相當。6.3互功率譜法信號x1(n)與x2(n)的相關函數的付里葉變換可以用這兩個信號各自的付里葉變換的共軛相乘得到。為了避免卷積運算，可以先求得信號x1(n)與x2(n)的付里葉變換，在利用上式計算得到Rx1x2(m)的付里葉變換式，再反變換得到Rx1x2(m)。6.
4、4廣義互相關時延估計算法6.4.1互功率譜法計算相關系數存在的問題在實際問題中，傳聲器陣列所接收到的信號除了來自被監(jiān)測目標的有用信號外，還有來自于其它目標的聲音信號，以及環(huán)境噪聲和檢測電路噪聲。傳感器s1處被監(jiān)測目標信號、其它目標信號和背景噪聲信號被監(jiān)測信號、其它目標信號、背景京噪聲信號到達傳感器s1、s2的時差假定不同種類聲源發(fā)出的聲音不具有相似性，其自相關系數為0，則自相關系數：信號x1(n)與x2(n)的相關系數等于兩傳聲器接收到同一種類聲音的相關系數之和。噪聲改變了信號的相關系數值，使得相關計算結果受噪聲影響，
5、因而要選擇算法使噪聲的影響最小。根據卷積與付里葉變換的關系可得互功率譜為如果近似認為同一信號傳遞到兩相鄰傳聲器的信號不會發(fā)生畸變，即幅度沒有發(fā)生變化，只是有了延時，則有計算兩個信號的互功率譜，再反變換計算出相關函數的方法可得出相關函數的峰，但是背景噪聲和其它點聲源干擾聲音會使相關函數出現(xiàn)多個峰。6.4.2廣義互相關法計算相關系數采用各種形式的頻域濾波器對互相關函數進行處理，以使相關函數的峰更尖銳。這種方法被稱為廣義互相關法?；スβ首V經濾波后的形式如下:最佳的濾波器為信號自功率譜的倒數，即最佳的濾波器為信號自功率譜的倒數
6、，即利用該濾波器后，兩路信號的互功率譜為對該式右邊進行反變換后的相關函數有一個沖擊函數，即相關波形將在信號時延處出現(xiàn)尖銳的相關峰。可以用實際測量得到的一路信號的自功率譜來近似代替（稱為ROTH函數）：或還可以用兩路信號的自功率譜之積作近似濾波器（稱為SCOT權函數），即還可以取其它權函數。作業(yè)寫一篇關于時延估計的綜合報告，有算法描述、仿真實驗及結果分析。仿真數據可以用matlab產生，也可以采用實測數據。方法選擇可多樣，除了已講述的各種方法外，也可以選擇其他方法（很多，自行查閱）也可以綜合多種方法，并給出對比研究。
