時延估計簡介及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1、時延估計簡介及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1時延估計簡介12國內(nèi)外時延估計現(xiàn)狀21時延估計簡介 時間延遲估計是表征信號的一個基本參量，生活中人們所謂的時延是指從說話人開始講話到受話人聽到所說的內(nèi)容的時間。一般人能忍受小于250ms的時延，若時延太長，會使通信雙方都不舒服。自1976年，knapp和carter關(guān)于廣義相關(guān)的時延估計的論文發(fā)表以來，對時間延遲及其有關(guān)參量的估計一直是信號處理領(lǐng)域中活躍的研究方向。時間延遲估計在雷達(dá)、聲納、語音信號處理、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。它主要指利用信號處理的理論和方法對不同接收器所接收信號的時間差進(jìn)行估計，來確定其它相關(guān)參量，如信源的距離

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

3、關(guān)法是最經(jīng)典的時延估計方法，它通過信號的自相關(guān)函數(shù)滯后的峰值估計信號之間延遲的時間差。這種方法簡單易懂，容易實(shí)現(xiàn)，但它的不足之處是要求信號和噪聲、噪聲和噪聲互不相關(guān)，對非平穩(wěn)信號和可變時延估計的估計誤差大，甚至不能估計。廣義加權(quán)相關(guān)時延估計算法(gcc)。gcc在作相關(guān)之前對接收信號進(jìn)行預(yù)白處理，增強(qiáng)了信號中信噪比較高的頻率成分，提高了信噪比，從而提高了時延估計精度。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)計學(xué)意義上的相關(guān)，實(shí)現(xiàn)起來有一定的難度，所以廣義加權(quán)相關(guān)法一般用有限時間的函數(shù)值代替統(tǒng)計學(xué)上的時延真值，作為相關(guān)函數(shù)的估值進(jìn)行時延估計。相關(guān)函數(shù)和功率譜密度函數(shù)是一對傅立葉變換對，信號的

4、相似性既可由相關(guān)函數(shù)在時域比較，也可由功率譜密度函數(shù)在頻域比較，所以時延估計也可在頻域?qū)崿F(xiàn)。時延d通過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)，從而通過相位函數(shù)對時延進(jìn)行估計。b.widrow提出了自適應(yīng)時延估計算法。這種算法不需要獲得信號和噪聲的統(tǒng)計先驗(yàn)知識，可以通過調(diào)整自身參數(shù)，跟蹤時變的時延。但當(dāng)濾波器階數(shù)高時，存在計算量大，收斂速度慢等缺點(diǎn)，它是通過犧牲估計速度來放松對信號和噪聲統(tǒng)計先驗(yàn)知識要求的。隨著時延估計算法的不斷發(fā)展，又涌現(xiàn)了很多新的算法。利用信號相位匹配原理估計的線譜相位數(shù)據(jù)時延估計和廣義相關(guān)時延估計相結(jié)合的時延估計方法;把離散時間序列擴(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)行時間延遲估計；通過窄帶信號的二次抽樣的互協(xié)方差函數(shù)的最大化來進(jìn)行時間延遲估計；基于遺傳算法的時延估計方法，利用遺傳