叶端定时是航空发动机叶片叶端振动非接触测量的有效手段,但其采样模式决定了所采信号具有高度欠采样特征,需要进行抗混叠频谱分析从而提取转子叶片固有频率这一关键指标。利用了前向平滑策略的改进多重信号分类法(multiple sIgnal clas...叶端定时是航空发动机叶片叶端振动非接触测量的有效手段,但其采样模式决定了所采信号具有高度欠采样特征,需要进行抗混叠频谱分析从而提取转子叶片固有频率这一关键指标。利用了前向平滑策略的改进多重信号分类法(multiple sIgnal classification,MUSIC)能实现抗混叠但无法充分发挥平滑方法的优势。因此,提出适用于叶端定时信号处理的前后向平滑MUSIC法,通过建立传感器的对称布局条件,利用前后向平滑方法代替前向平滑方法,得到更准确的自相关矩阵估计,进而提高叶片固有频率估计性能,并通过仿真和试验验证了在样本数量、算法参数等相同的情况下,前后向平滑MUSIC法的混叠与噪声抑制能力得到了提升。展开更多
In this paper,we propose a beam space coversion(BSC)-based approach to achieve a single near-field signal local-ization under uniform circular array(UCA).By employing the centro-symmetric geometry of UCA,we apply BSC ...In this paper,we propose a beam space coversion(BSC)-based approach to achieve a single near-field signal local-ization under uniform circular array(UCA).By employing the centro-symmetric geometry of UCA,we apply BSC to extract the two-dimensional(2-D)angles of near-field signal in the Van-dermonde form,which allows for azimuth and elevation angle estimation by utilizing the improved estimation of signal para-meters via rotational invariance techniques(ESPRIT)algorithm.By substituting the calculated 2-D angles into the direction vec-tor of near-field signal,the range parameter can be conse-quently obtained by the 1-D multiple signal classification(MU-SIC)method.Simulations demonstrate that the proposed al-gorithm can achieve a single near-field signal localization,which can provide satisfactory performance and reduce computational complexity.展开更多
针对传统的多重信号分类(multiple signal classification,简称MUSIC)算法定位声源位置时存在计算量大的问题,提出了一种基于宏微导向的蚁群(ant colony optimization,简称ACO)-MUSIC两级相控声源定位算法。首先,利用ACO估算出声源所在...针对传统的多重信号分类(multiple signal classification,简称MUSIC)算法定位声源位置时存在计算量大的问题,提出了一种基于宏微导向的蚁群(ant colony optimization,简称ACO)-MUSIC两级相控声源定位算法。首先,利用ACO估算出声源所在的宏观位置,再用MUSIC算法精确搜索声源所在的微观方位;其次,对提出的算法进行数值仿真,并搭建实验系统进行验证。仿真和实验结果表明,所提出的算法可以高精度、快速地定位出声源所在的位置;在搜索步距为0.05°时,算法的计算复杂度和计算时间仅为传统MUSIC算法的0.25%和2.8%。展开更多
由于MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)算法需要大量的乘法运算和三角函数求值,导致其实时处理能力较弱。为此,该文首先对均匀线阵和均匀圆阵的阵列结构进行分析,提取导向矢量的一些性质。然后,利用Hermite矩阵的性质对复数乘法进...由于MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)算法需要大量的乘法运算和三角函数求值,导致其实时处理能力较弱。为此,该文首先对均匀线阵和均匀圆阵的阵列结构进行分析,提取导向矢量的一些性质。然后,利用Hermite矩阵的性质对复数乘法进行分解,再组建两个实值向量以减少乘法运算次数。最后,利用导向矢量的性质提出一种基于查表的新算法。新算法既没有三角函数求值运算,又不需要大量的存储空间。仿真实验结果表明新算法在没有改变MUSIC算法谱估计的效果的前提下,将MUSIC算法的运算速率提高了50倍以上。因此,新算法具有广阔的应用前景。展开更多
近年来,针对非圆信号的测向算法已陆续提出,对这些算法的渐近性能及Cramer-Rao界的分析也已见报道,但仍未涉及模型误差对此类算法影响的分析.本文概括介绍了用于非圆信号测向的MUSIC(Multiple Signal Classi-fication)算法,对其空间谱...近年来,针对非圆信号的测向算法已陆续提出,对这些算法的渐近性能及Cramer-Rao界的分析也已见报道,但仍未涉及模型误差对此类算法影响的分析.本文概括介绍了用于非圆信号测向的MUSIC(Multiple Signal Classi-fication)算法,对其空间谱函数进行一阶泰勒展开,得到了测向误差的表达式,从而求得测向均方误差统计意义上的表达式.仿真实验验证了推导的正确性,并由理论结果分析了模型误差条件下测向误差与角度间隔和非圆相位差的关系.展开更多
实值处理具有降低高自由度多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达角度估计大计算量的优势。但受制于阵列的共轭对称性,对于任意阵列结构的双基地MIMO雷达发射角(direction of departure,DOD)和接收角(direction of arr...实值处理具有降低高自由度多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达角度估计大计算量的优势。但受制于阵列的共轭对称性,对于任意阵列结构的双基地MIMO雷达发射角(direction of departure,DOD)和接收角(direction of arrival,DOA)联合估计,若不做附加的预处理则无法实现实值操作,故将常规阵列实值处理的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)超分辨算法推广至任意阵列结构的双基地MIMO雷达。首先根据MIMO雷达的导向矢量共轭与镜像的对等性,提取接收信号协方差矩阵的实部,并对其进行特征分解得到"目标加倍"的信号子空间及其应对的噪声子空间;然后利用Kronecker积的特性对其进行降维处理,得到搜索区域减半的一维半实值域MUSIC谱,取出目标DOD真值与其镜像代入降维Capon算法来剔除虚拟峰值得到目标DOD估计真值;最后利用特征矢量得到模糊DOA估计值,采用方向余弦差最小范数方法得到目标DOA无模糊估计值。本文算法估计性能与一维搜索复数域MUSIC相当,计算量约降50%,且能够实现DOD和DOA的自动配对。仿真结果证明了该算法的有效性。展开更多
针对相关滤波等经典频域分析方法提取动不平衡信号时,近频干扰抑制能力及参数估计精度严重依赖数据长度的问题,提出了一种基于残差MUSIC(multiple signal classification)谱分析的正弦参数估计方法,以残差MISIC谱中给定频率点的幅度值...针对相关滤波等经典频域分析方法提取动不平衡信号时,近频干扰抑制能力及参数估计精度严重依赖数据长度的问题,提出了一种基于残差MUSIC(multiple signal classification)谱分析的正弦参数估计方法,以残差MISIC谱中给定频率点的幅度值为观测变量判定参数拟合效果,提取该频率成分的幅值和相位。实验表明此方法与相关滤波法相比具有更高的频率分辨率,对抑制近频干扰的能力更出色,较好地解决了提高动不平衡信号提取精度与提高动平衡试验效率难于两全的问题。展开更多
利用传统二维多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法进行二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计时,往往带来巨大的运算量,限制了算法的实际应用。提出了一种能够大大降低二维DOA估计运算量的模值约束降维MUSIC...利用传统二维多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法进行二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计时,往往带来巨大的运算量,限制了算法的实际应用。提出了一种能够大大降低二维DOA估计运算量的模值约束降维MUSIC算法,该算法将二维DOA估计问题转化为优化方程的求解问题,并采用模值约束法定义附加条件,使方向向量得到了较强约束,进而使求解结果更加接近最优解。理论分析和仿真实验表明,本文算法所需运算量较低,且角度估计的成功率与精确度较高。展开更多
MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)等谱峰搜索类算法的计算量主要集中于谱峰搜索过程,加大搜索步长虽可减小计算量,但会引起空间谱的畸变从而造成测向误差。先采用大步长搜索确定谱峰大约位置后再用小步长搜索可以减小测向误差,且...MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)等谱峰搜索类算法的计算量主要集中于谱峰搜索过程,加大搜索步长虽可减小计算量,但会引起空间谱的畸变从而造成测向误差。先采用大步长搜索确定谱峰大约位置后再用小步长搜索可以减小测向误差,且增加的计算量较小,但其实时性不佳。文中提出了基于重心估计的入射方向确定方法,利用现有谱峰搜索数据进行后处理,当搜索步长远大于MUSIC测向算法本身的均方根误差(RMSE,Root Mean Square Error)时,可用很小的计算量大大提高测向精度,具有良好的工程应用价值。展开更多
文摘叶端定时是航空发动机叶片叶端振动非接触测量的有效手段,但其采样模式决定了所采信号具有高度欠采样特征,需要进行抗混叠频谱分析从而提取转子叶片固有频率这一关键指标。利用了前向平滑策略的改进多重信号分类法(multiple sIgnal classification,MUSIC)能实现抗混叠但无法充分发挥平滑方法的优势。因此,提出适用于叶端定时信号处理的前后向平滑MUSIC法,通过建立传感器的对称布局条件,利用前后向平滑方法代替前向平滑方法,得到更准确的自相关矩阵估计,进而提高叶片固有频率估计性能,并通过仿真和试验验证了在样本数量、算法参数等相同的情况下,前后向平滑MUSIC法的混叠与噪声抑制能力得到了提升。
基金supported by the National Natural Science Foundation of China(6192100162022091)the Natural Science Foundation of Hunan Province(2017JJ3368).
文摘In this paper,we propose a beam space coversion(BSC)-based approach to achieve a single near-field signal local-ization under uniform circular array(UCA).By employing the centro-symmetric geometry of UCA,we apply BSC to extract the two-dimensional(2-D)angles of near-field signal in the Van-dermonde form,which allows for azimuth and elevation angle estimation by utilizing the improved estimation of signal para-meters via rotational invariance techniques(ESPRIT)algorithm.By substituting the calculated 2-D angles into the direction vec-tor of near-field signal,the range parameter can be conse-quently obtained by the 1-D multiple signal classification(MU-SIC)method.Simulations demonstrate that the proposed al-gorithm can achieve a single near-field signal localization,which can provide satisfactory performance and reduce computational complexity.
文摘针对传统的多重信号分类(multiple signal classification,简称MUSIC)算法定位声源位置时存在计算量大的问题,提出了一种基于宏微导向的蚁群(ant colony optimization,简称ACO)-MUSIC两级相控声源定位算法。首先,利用ACO估算出声源所在的宏观位置,再用MUSIC算法精确搜索声源所在的微观方位;其次,对提出的算法进行数值仿真,并搭建实验系统进行验证。仿真和实验结果表明,所提出的算法可以高精度、快速地定位出声源所在的位置;在搜索步距为0.05°时,算法的计算复杂度和计算时间仅为传统MUSIC算法的0.25%和2.8%。
文摘由于MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)算法需要大量的乘法运算和三角函数求值,导致其实时处理能力较弱。为此,该文首先对均匀线阵和均匀圆阵的阵列结构进行分析,提取导向矢量的一些性质。然后,利用Hermite矩阵的性质对复数乘法进行分解,再组建两个实值向量以减少乘法运算次数。最后,利用导向矢量的性质提出一种基于查表的新算法。新算法既没有三角函数求值运算,又不需要大量的存储空间。仿真实验结果表明新算法在没有改变MUSIC算法谱估计的效果的前提下,将MUSIC算法的运算速率提高了50倍以上。因此,新算法具有广阔的应用前景。
文摘近年来,针对非圆信号的测向算法已陆续提出,对这些算法的渐近性能及Cramer-Rao界的分析也已见报道,但仍未涉及模型误差对此类算法影响的分析.本文概括介绍了用于非圆信号测向的MUSIC(Multiple Signal Classi-fication)算法,对其空间谱函数进行一阶泰勒展开,得到了测向误差的表达式,从而求得测向均方误差统计意义上的表达式.仿真实验验证了推导的正确性,并由理论结果分析了模型误差条件下测向误差与角度间隔和非圆相位差的关系.
文摘实值处理具有降低高自由度多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达角度估计大计算量的优势。但受制于阵列的共轭对称性,对于任意阵列结构的双基地MIMO雷达发射角(direction of departure,DOD)和接收角(direction of arrival,DOA)联合估计,若不做附加的预处理则无法实现实值操作,故将常规阵列实值处理的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)超分辨算法推广至任意阵列结构的双基地MIMO雷达。首先根据MIMO雷达的导向矢量共轭与镜像的对等性,提取接收信号协方差矩阵的实部,并对其进行特征分解得到"目标加倍"的信号子空间及其应对的噪声子空间;然后利用Kronecker积的特性对其进行降维处理,得到搜索区域减半的一维半实值域MUSIC谱,取出目标DOD真值与其镜像代入降维Capon算法来剔除虚拟峰值得到目标DOD估计真值;最后利用特征矢量得到模糊DOA估计值,采用方向余弦差最小范数方法得到目标DOA无模糊估计值。本文算法估计性能与一维搜索复数域MUSIC相当,计算量约降50%,且能够实现DOD和DOA的自动配对。仿真结果证明了该算法的有效性。
文摘针对相关滤波等经典频域分析方法提取动不平衡信号时,近频干扰抑制能力及参数估计精度严重依赖数据长度的问题,提出了一种基于残差MUSIC(multiple signal classification)谱分析的正弦参数估计方法,以残差MISIC谱中给定频率点的幅度值为观测变量判定参数拟合效果,提取该频率成分的幅值和相位。实验表明此方法与相关滤波法相比具有更高的频率分辨率,对抑制近频干扰的能力更出色,较好地解决了提高动不平衡信号提取精度与提高动平衡试验效率难于两全的问题。
文摘利用传统二维多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法进行二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计时,往往带来巨大的运算量,限制了算法的实际应用。提出了一种能够大大降低二维DOA估计运算量的模值约束降维MUSIC算法,该算法将二维DOA估计问题转化为优化方程的求解问题,并采用模值约束法定义附加条件,使方向向量得到了较强约束,进而使求解结果更加接近最优解。理论分析和仿真实验表明,本文算法所需运算量较低,且角度估计的成功率与精确度较高。
文摘MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)等谱峰搜索类算法的计算量主要集中于谱峰搜索过程,加大搜索步长虽可减小计算量,但会引起空间谱的畸变从而造成测向误差。先采用大步长搜索确定谱峰大约位置后再用小步长搜索可以减小测向误差,且增加的计算量较小,但其实时性不佳。文中提出了基于重心估计的入射方向确定方法,利用现有谱峰搜索数据进行后处理,当搜索步长远大于MUSIC测向算法本身的均方根误差(RMSE,Root Mean Square Error)时,可用很小的计算量大大提高测向精度,具有良好的工程应用价值。
