時(shí)延估計(jì)簡(jiǎn)介及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1、時(shí)延估計(jì)簡(jiǎn)介及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1時(shí)延估計(jì)簡(jiǎn)介12國(guó)內(nèi)外時(shí)延估計(jì)現(xiàn)狀21時(shí)延估計(jì)簡(jiǎn)介 時(shí)間延遲估計(jì)是表征信號(hào)的一個(gè)基本參量，生活中人們所謂的時(shí)延是指從說(shuō)話人開(kāi)始講話到受話人聽(tīng)到所說(shuō)的內(nèi)容的時(shí)間。一般人能忍受小于250ms的時(shí)延，若時(shí)延太長(zhǎng)，會(huì)使通信雙方都不舒服。自1976年，knapp和carter關(guān)于廣義相關(guān)的時(shí)延估計(jì)的論文發(fā)表以來(lái)，對(duì)時(shí)間延遲及其有關(guān)參量的估計(jì)一直是信號(hào)處理領(lǐng)域中活躍的研究方向。時(shí)間延遲估計(jì)在雷達(dá)、聲納、語(yǔ)音信號(hào)處理、地球物理勘探、故障診斷和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。它主要指利用信號(hào)處理的理論和方法對(duì)不同接收器所接收信號(hào)的時(shí)間差進(jìn)行估計(jì)，來(lái)確定其它相關(guān)參量，如信源的距離

2、、方位、速度和移動(dòng)方向等。根據(jù)不同的測(cè)量環(huán)境、測(cè)量要求和不同信號(hào)的特性，分別有不同的時(shí)延估計(jì)方法，通常用到的時(shí)延估計(jì)方法有相位法、雙譜法、相關(guān)法、自適應(yīng)濾波器參數(shù)模型法等。隨著信號(hào)處理方法不斷發(fā)展和完善，現(xiàn)代信號(hào)處理的各種算法引入到時(shí)延估計(jì)方法中，對(duì)多徑時(shí)延、可變時(shí)延提高時(shí)延估計(jì)的精度、減小了計(jì)算量。下圖分別為目前國(guó)際上對(duì)時(shí)延估計(jì)的學(xué)術(shù)關(guān)注度和用戶關(guān)注度，充分的顯示了人們對(duì)時(shí)延估計(jì)的理解和應(yīng)用情況。圖1 學(xué)術(shù)關(guān)注度圖2 用戶關(guān)注度2國(guó)內(nèi)外時(shí)延估計(jì)現(xiàn)狀目前國(guó)際上主要的基本時(shí)延估計(jì)方法有相關(guān)法、廣義加權(quán)相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法、相關(guān)函數(shù)和功率譜密度函數(shù)、自適應(yīng)時(shí)延估計(jì)算法等不同的方法。在時(shí)延估計(jì)算法中，相

3、關(guān)法是最經(jīng)典的時(shí)延估計(jì)方法，它通過(guò)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)滯后的峰值估計(jì)信號(hào)之間延遲的時(shí)間差。這種方法簡(jiǎn)單易懂，容易實(shí)現(xiàn)，但它的不足之處是要求信號(hào)和噪聲、噪聲和噪聲互不相關(guān)，對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)和可變時(shí)延估計(jì)的估計(jì)誤差大，甚至不能估計(jì)。廣義加權(quán)相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法(gcc)。gcc在作相關(guān)之前對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行預(yù)白處理，增強(qiáng)了信號(hào)中信噪比較高的頻率成分，提高了信噪比，從而提高了時(shí)延估計(jì)精度。由于廣義相關(guān)法是相關(guān)法的一種擴(kuò)展，它仍然是統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的相關(guān)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定的難度，所以廣義加權(quán)相關(guān)法一般用有限時(shí)間的函數(shù)值代替統(tǒng)計(jì)學(xué)上的時(shí)延真值，作為相關(guān)函數(shù)的估值進(jìn)行時(shí)延估計(jì)。相關(guān)函數(shù)和功率譜密度函數(shù)是一對(duì)傅立葉變換對(duì)，信號(hào)的

4、相似性既可由相關(guān)函數(shù)在時(shí)域比較，也可由功率譜密度函數(shù)在頻域比較，所以時(shí)延估計(jì)也可在頻域?qū)崿F(xiàn)。時(shí)延d通過(guò)傅立葉變換在頻域上表現(xiàn)為功率譜密度函數(shù)的相位函數(shù)，從而通過(guò)相位函數(shù)對(duì)時(shí)延進(jìn)行估計(jì)。b.widrow提出了自適應(yīng)時(shí)延估計(jì)算法。這種算法不需要獲得信號(hào)和噪聲的統(tǒng)計(jì)先驗(yàn)知識(shí)，可以通過(guò)調(diào)整自身參數(shù)，跟蹤時(shí)變的時(shí)延。但當(dāng)濾波器階數(shù)高時(shí)，存在計(jì)算量大，收斂速度慢等缺點(diǎn)，它是通過(guò)犧牲估計(jì)速度來(lái)放松對(duì)信號(hào)和噪聲統(tǒng)計(jì)先驗(yàn)知識(shí)要求的。隨著時(shí)延估計(jì)算法的不斷發(fā)展，又涌現(xiàn)了很多新的算法。利用信號(hào)相位匹配原理估計(jì)的線譜相位數(shù)據(jù)時(shí)延估計(jì)和廣義相關(guān)時(shí)延估計(jì)相結(jié)合的時(shí)延估計(jì)方法;把離散時(shí)間序列擴(kuò)充為周期序列，然后根據(jù)周期序列的相關(guān)原理，用循環(huán)相關(guān)法進(jìn)行時(shí)間延遲估計(jì)；通過(guò)窄帶信號(hào)的二次抽樣的互協(xié)方差函數(shù)的最大化來(lái)進(jìn)行時(shí)間延遲估計(jì)；基于遺傳算法的時(shí)延估計(jì)方法，利用遺傳