兵工学报2024,Vol.45Issue(4) :1108-1116.DOI:10.12382/bgxb.2022.1078

基于小波奇异特征约束的期望最大时延估计算法

Expectation Maximization Time Delay Estimation Algorithm Based on Wavelet Singular Feature Constraint

朱小婷 张君 王璐 陈志菲 鲍明 王翊
兵工学报2024,Vol.45Issue(4) :1108-1116.DOI:10.12382/bgxb.2022.1078

基于小波奇异特征约束的期望最大时延估计算法

Expectation Maximization Time Delay Estimation Algorithm Based on Wavelet Singular Feature Constraint

朱小婷 1张君 2王璐 3陈志菲 4鲍明 5王翊6
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作者信息

  • 1. 安徽大学,安徽 合肥230601;中国科学院 声学研究所,北京100190
  • 2. 西北工业大学 自动化学院,陕西 西安710129
  • 3. 中国科学院 声学研究所,北京100190;航天工程大学,北京101400
  • 4. 中国科学院 声学研究所,北京100190
  • 5. 中国科学院 声学研究所,北京100190;西北工业大学 自动化学院,陕西 西安710129
  • 6. 安徽大学,安徽 合肥230601;华东光电集成器件研究所,安徽 蚌埠233000
  • 折叠

摘要

针对低信噪比条件下非平稳信号时延估计精度低的问题,提出基于小波奇异特征约束的期望最大时延估计算法.设计小波奇异性特征尺度广义互相关矩阵,构建多尺度小波奇异特征约束下的期望最大化模型.推导参数更新公式,利用期望最大化算法并行迭代,求取奇异性特征显著性最大条件下信号的自适应尺度以及该尺度下声源信号的最优时延估计值.仿真和实验结果表明,所提算法在低信噪比条件下,相较于传统广义互相关时延估计算法以及改进算法具有较高的时延估计精度,并且有效提高了误差约束范围内的有效估计成功率.

Abstract

To improve the accuracy of time delay estimation for non-stationary signals under low signal-to-noise ratio ( SNR ),an expectation maximization time delay estimation algorithm based on wavelet singular feature constraint is presented. A generalized cross-correlation matrix of the wavelet singularity feature scale is designed,and an expectation maximization model under the constraints of multiscale wavelet singularity feature is constructed. The parameter update formula is deduced,and the expectation maximization algorithm is used to iterate in parallel to obtain the adaptive scale of the signal and the optimal time delay estimate of the sound source signal at the maximum singularity significance. The simulated and experimental results show that the proposed algorithm has higher accuracy of time delay estimation than the traditional generalized cross-correlation time delay estimation algorithm and the improved algorithm under low signal-to-noise ratio,and effectively improves the estimation success rate within the error constraints.

关键词

低信噪比/非平稳信号/小波奇异性/期望最大化/时延估计

Key words

low signal-to-noise ratio/non-stationary signal/wavelet singularity/expectation maximization/time delay estimation

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基金项目

国家自然科学基金(11774379)

安徽省高等学校协同创新项目(GXXT-2022-080)

安徽省高等学校协同创新项目(GXXT-2023-015)

出版年

2024
兵工学报
中国兵工学会

兵工学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.735
ISSN:1000-1093
参考文献量25
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