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随机共振法检测微弱信号论文

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随机共振法检测微弱信号论文

在信号分析过程中,噪声常被认为是令人讨厌的东西,因为噪声的存在降低了信噪比,影响了有用信息的提取,然而在某些特定的非线性系统中,噪声的存在能够增强微弱信号的检测能力,这种现象就称为随机共振。从信号处理的角度来讲,在非线性系统中,当输入带噪信号时,以适宜的物理量来衡量系统特性,如信噪比、驻留时间等,通过调节输入噪声强度或系统参数,使系统特性达到一个最大值,此时,我们称信号、噪声和非线性随机系统产生的协同现象为随机共振。

添加噪声来增强微弱信号是动物界常见的传感现象,但在人造传感器中却不常见。现在,宾夕法尼亚州立大学的研究人员在光源太暗而无法感应的情况下,加入少量的背景噪声来增强非常微弱的信号。 对于大多数传感器来说,噪声是一个应该被抑制的问题,现在研究人员发现,加入恰到好处的背景噪声实际上可以增强一个太弱的信号,达到可以检测的水平。

他们的传感器基于一种名为二硫化钼的二维材料,检测的是光,但同样的原理也可以用来检测其他信号,而且由于与传统的传感器相比,它所需要的能量和空间非常小,因此可以在即将到来的物联网(IoT)中找到广泛的适应性。物联网将部署数以千万计的传感器来监测家庭和工厂的状况,而低能耗要求将是一个强有力的优势。

"宾夕法尼亚州立大学工程科学和机械学助理教授Saptarshi Das表示,这种现象是在自然界中经常看到,例如,一种生活在浑水中的桨鱼实际上无法通过视觉找到它的食物,即一种名为Daphnia的浮游植物。桨鱼有电感受器,可以在50米处接收到来自Daphnia的非常微弱的电信号。如果再加上一点噪音,它可以在75米甚至100米处找到水蚤。这种能力增加了这种动物在进化上的成功。

另一个有趣的例子是宝石甲虫,它可以在50英里的距离探测到森林火灾。最先进的红外探测器只能在10到20英里处探测。这是由于这些动物使用了一种叫做随机共振的现象。随机共振是一种现象,在有限的和适当的噪声存在的情况下,可以检测到低于传感器检测阈值的微弱信号, 在他们的论文中,研究人员展示了首次使用这种技术来检测亚阈值光子信号。

正在考虑的一个可能的用途是用于作战的部队。野外的军队人员已经携带了非常笨重的设备。要增加增强亚阈值信号所需的沉重、耗电的设备是不可行的。他们的技术也适用于资源受限的环境或在海洋下面,人们要监测非常微弱的信号。它还可以用于火山地区或监测地震,及时发出警报。研究人员下一步是在硅光电二极管上演示这种技术,这将使该器件具有很强的可扩展性。任何最先进的传感器都可以通过这个概念得到增强。

生物医学信号处理方法论文

生物医学信号处理是指据生物医学信号特点,应用信息科学的基本理论和方法,研究如何从扰和噪声淹没的观察记录中提取各种生物医学信号中所携带的信息,并对它们进步分析、解释和分类。以下是我精心准备的生物医学信号处理方法论文,大家可以参考以下内容哦!

摘 要: 生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。

关键词: 生物医学信号 信号检测 信号处理

1 概述

1。1 生物医学信号及其特点

生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。

1。2 生物医学信号分类

按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。

按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。

2 生物医学信号的检测及方法

生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。

①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。

生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。

3 生物医学信号的处理方法

生物医学信号处理是研究从扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。

3。1 频域分析法

信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的'一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。

3。2 相干平均分析法

生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。

3。3 小波变换分析法

小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。

3。4 人工神经网络

人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。

参考文献

[1] 邢国泉,徐洪波。生物医学信号研究概况。咸宁学院学报(医学版),2006,20:459~460。

[2] 杨福生。论生物医学信号处理研究的学科发展战略。国外医学生物医学工程分册,1992,4(15):203~212。

微弱信号检测装置论文

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If the signal-to-noise ratio at the input terminal of signal processing system is bad, or even buried in the noise, low noise electronic design will not be sufficient to detect the signalWeak signal detection allpies modern electronics and signal processing methods to extract useful signal from the noise, the key of which is to reduce the noise and recover, increase and extract useful signal. Related detection technology is a technique based on the relativity can utmostly reduce the bandwidth and the noise and test the weak signal through the calculation of autocorrelation or paper will discuss simply the principle of weak signal detection based on the improvement of signal-to-noise ratio in the signal processing system. It puts an emphasis on the principle, method and application to detect weak signal applying relativity detection.人工翻译,请参考

吕进.施 秧.刘辉军.赵鑫祥.庄松林. 基于NIR的茶叶成分检测仪的设计与实现, 光电工程,2010年,Vol37(1):82-87, 吕进.赵鑫祥.刘辉军.施秧.张建庭. 基于近红外光谱的茶叶成分检测仪的软件研制,仪器仪表学报,, , . 周扬,吕进,刘铁兵,施秧,戴曙光,小波域高斯混合模型方差估计近红外降噪方法,光电工程,2011年,Vol38(8):96-100 胡小邦.吕进等,基于近红外透射光谱的黄酒酒精度、酸度检测模型研究,光电工程,2010年,Vol37(10):122-127 张建庭,吕进等. 基于聚类分析的局部建模方法在茶叶近红外光谱分析模型中的应用. 理化检验(化学分册).2010(2) 张洪军.吕进. 多普勒全场测速技术的进展[J],力学进展,2007. (03): 428-442 施秧.吕进. 双通道红外光谱微弱信号检测系统设计.激光与红外. 2007. 37 (11). 刘辉军,吕进等. 基于遗传算法的波长选择方法在绿茶近红外光谱分析模型中的应用.分析测试学报.2007,26(5). 刘辉军,吕进等. 茶叶中茶多酚含量的近红外光谱检测模型研究.红外技术. 2007,29(7) 吴 博.黄咏梅.毛谦敏.吕 进.钟罩式气体流量标准装置自动检定系统的设计与实现,中国计量学院学报,第17卷第4期,2006年12月, 吕进,毛谦敏等 移动式现场定量包装商品净含量检定系统的研制,《计量学报》,2006年10月;第27卷第4期, 吕进, 刘辉军.林敏.陈华才.庄松林,近红外光谱分析技术在茶叶成份检测中的研究,全国第一届近红外光谱学术会议论文集,中国石化出版社,ISBN7-80229-199-2,., 吕进,林敏,庄松林,基于正交小波包的茶叶近红外光谱特性分析,光谱学与光谱分析第25卷第11期, , 2005年11月 (SCIISI Document Delivery No.: 990NM) .芦永军、陈华才、吕进, 茶多酚中咖啡因的近红外光谱分析,光谱学与光谱分析 第25卷第8期,1243-1245, 2005年8月 (SCIISI Document Delivery No.: 960YO) 芦永军,陈华才,吕进, 陈星旦. 茶多酚中总儿茶素的近红外光谱分析[J].分析化学,第33卷第6期,2005年6月, (SCIISI Document Delivery No.: 943OC) LU Jin, LIN Min, ZHENG Ying-jun, LIU Hui-jun, Quality Parameter Modeling in Soft Sensing Based on Near Infrared Spectrum, Proceedings of 3rd International Symposium on Instrumentation Science and Technology, Aug. 18-22,2004,Xi’an, China,(ISTP收录) 吕进, LDV标定装置校准盘动态半径不确定度的测量方法,《计量学报》,2001年;第22卷第2期:(EI 01386656277) 吕进,殳为群. Uncertainty Investigation about the LDV Calibration Facility.《仪器仪表学报》,2000年;第21卷第6期:(2001年9月评为浙江省自然科学优秀论文二等奖) Yu Hou and Jin Lu, Theory and application of active set method in evaluation of form tolerance, Measurement (Journal of the International Measurement Confederation),, , , 1996 侯宇,吕进,三坐标测量机上形状误差评定的理论与方法,《仪器仪表学报》,, , 1996年12月,

由于自动化程度的提高,各个生产环节都集中控制或检测,测量仪器与被测对象的距离较远,环境条件较为复杂。特别是被测信号是微弱的而且是深埋在噪声中的,怎样对微弱信号进行检测越来越受到人们的重视。微弱信号检测是一门新兴的技术学科,应用范围遍及光、电、磁、声、热、生物、力学、地质、环保、医学、激光、材料等领域。其仪器已成为现代科学研究中不可缺少的设备。微弱信号检测的目的是从噪声中提取有用信号,或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信躁比本文首先在了解微弱信号检测技术发展现状的基础上,掌握微弱信号检测技术的基本原理,对微弱信号调理电路进行详细设计。本设计选用光电探测器对微弱光信号进行采集,前置放大部分由于运放带宽的限制和放大倍数的要求,采用二级放大电路。选用低噪声、高带宽的运放OPA380进行信号第一级放大,运放LM358完成二级放大。本文设计切比雪夫型二阶低通有源滤波器对放大后的信号进行滤波,信号经过滤波后,采用电压跟随器加大信号驱动能力。在微弱信号调理电路设计中,还对电路板布局作详细设计,以减少电路中的泄漏电流。

微弱信号检测技术现状论文

跳频扩频通信系统的MATLAB建模与仿真基于类傅里叶变换的信号去噪千GHz波段通信微弱信号的数字同步检测技术

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由于自动化程度的提高,各个生产环节都集中控制或检测,测量仪器与被测对象的距离较远,环境条件较为复杂。特别是被测信号是微弱的而且是深埋在噪声中的,怎样对微弱信号进行检测越来越受到人们的重视。微弱信号检测是一门新兴的技术学科,应用范围遍及光、电、磁、声、热、生物、力学、地质、环保、医学、激光、材料等领域。其仪器已成为现代科学研究中不可缺少的设备。微弱信号检测的目的是从噪声中提取有用信号,或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信躁比本文首先在了解微弱信号检测技术发展现状的基础上,掌握微弱信号检测技术的基本原理,对微弱信号调理电路进行详细设计。本设计选用光电探测器对微弱光信号进行采集,前置放大部分由于运放带宽的限制和放大倍数的要求,采用二级放大电路。选用低噪声、高带宽的运放OPA380进行信号第一级放大,运放LM358完成二级放大。本文设计切比雪夫型二阶低通有源滤波器对放大后的信号进行滤波,信号经过滤波后,采用电压跟随器加大信号驱动能力。在微弱信号调理电路设计中,还对电路板布局作详细设计,以减少电路中的泄漏电流。

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关于微弱信号检测的研究论文

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吕进.施 秧.刘辉军.赵鑫祥.庄松林. 基于NIR的茶叶成分检测仪的设计与实现, 光电工程,2010年,Vol37(1):82-87, 吕进.赵鑫祥.刘辉军.施秧.张建庭. 基于近红外光谱的茶叶成分检测仪的软件研制,仪器仪表学报,, , . 周扬,吕进,刘铁兵,施秧,戴曙光,小波域高斯混合模型方差估计近红外降噪方法,光电工程,2011年,Vol38(8):96-100 胡小邦.吕进等,基于近红外透射光谱的黄酒酒精度、酸度检测模型研究,光电工程,2010年,Vol37(10):122-127 张建庭,吕进等. 基于聚类分析的局部建模方法在茶叶近红外光谱分析模型中的应用. 理化检验(化学分册).2010(2) 张洪军.吕进. 多普勒全场测速技术的进展[J],力学进展,2007. (03): 428-442 施秧.吕进. 双通道红外光谱微弱信号检测系统设计.激光与红外. 2007. 37 (11). 刘辉军,吕进等. 基于遗传算法的波长选择方法在绿茶近红外光谱分析模型中的应用.分析测试学报.2007,26(5). 刘辉军,吕进等. 茶叶中茶多酚含量的近红外光谱检测模型研究.红外技术. 2007,29(7) 吴 博.黄咏梅.毛谦敏.吕 进.钟罩式气体流量标准装置自动检定系统的设计与实现,中国计量学院学报,第17卷第4期,2006年12月, 吕进,毛谦敏等 移动式现场定量包装商品净含量检定系统的研制,《计量学报》,2006年10月;第27卷第4期, 吕进, 刘辉军.林敏.陈华才.庄松林,近红外光谱分析技术在茶叶成份检测中的研究,全国第一届近红外光谱学术会议论文集,中国石化出版社,ISBN7-80229-199-2,., 吕进,林敏,庄松林,基于正交小波包的茶叶近红外光谱特性分析,光谱学与光谱分析第25卷第11期, , 2005年11月 (SCIISI Document Delivery No.: 990NM) .芦永军、陈华才、吕进, 茶多酚中咖啡因的近红外光谱分析,光谱学与光谱分析 第25卷第8期,1243-1245, 2005年8月 (SCIISI Document Delivery No.: 960YO) 芦永军,陈华才,吕进, 陈星旦. 茶多酚中总儿茶素的近红外光谱分析[J].分析化学,第33卷第6期,2005年6月, (SCIISI Document Delivery No.: 943OC) LU Jin, LIN Min, ZHENG Ying-jun, LIU Hui-jun, Quality Parameter Modeling in Soft Sensing Based on Near Infrared Spectrum, Proceedings of 3rd International Symposium on Instrumentation Science and Technology, Aug. 18-22,2004,Xi’an, China,(ISTP收录) 吕进, LDV标定装置校准盘动态半径不确定度的测量方法,《计量学报》,2001年;第22卷第2期:(EI 01386656277) 吕进,殳为群. Uncertainty Investigation about the LDV Calibration Facility.《仪器仪表学报》,2000年;第21卷第6期:(2001年9月评为浙江省自然科学优秀论文二等奖) Yu Hou and Jin Lu, Theory and application of active set method in evaluation of form tolerance, Measurement (Journal of the International Measurement Confederation),, , , 1996 侯宇,吕进,三坐标测量机上形状误差评定的理论与方法,《仪器仪表学报》,, , 1996年12月,

2FSK Signal, Modulation and Modem二进制频移键控信号, 调制和解调Does a communication signal have fingerprint characters? This paper discusses the existence probability of fingerprint characters of communication signals, then analyses fingerprint characters of 2FSK signals,and extracts partial fingerprint characters of 2FSK signals.人有表示个体属性的指纹特征 ,无线电通信信号 (下称信号 )是否存在描述个体电台的电子“指纹”特征 (下称“指纹”特征 )呢 ?文中分析了信号“指纹”特征存在的可能性 ,并以 2FSK信号为例 ,论述了 2FSK信号应具有的“指纹”特征 ,同时提取了其中部分“指纹”特征。According to the characteristics of 2FSK signal and 2PSK signal, a new method based on weak signal detection by Duffing chaotic oscillator to detect 2FSK signal and 2PSK signal is presented.根据Duffing混沌振子微弱信号检测方法进行研究的基础上,根据2FSK信号和2PSK 信 号的特点,提出了一种2FSK、2PSK信号的检测的新方法。To acquire the information of railway binary frequency-shift keying(2FSK)signal s upper and down side frequencies and base low-frequency with high accuracy in real time,a novel frequency detection algorithm compatible with China-made system and France UM71 system was proposed.为实时高精度获取铁道二进制频移键控信号的上、下边频和基带低频信息,提出一种 可兼容国产制式和法国UM71制式的频率检测新方法。The target of the communication system flat is modeling and calculating to modulation and demodulation of seven kinds of signals:AM,FM,SSB,2ASK,2FSK, 2PSK,2QPSK.通信仿真平台的任务是对调幅、调频、单边带、二进制振幅键控、二进制频移键控、二进制相移键控、正交相移键控等七种通信信号的调制和解调进行建模和计算。It emphasizes on 2FSK modem of locking phase loop frequency mixing, hardware and software of addressing control of single-chip computer-AT89C51.介绍了一种基于单片机寻址控制的有线电视收费系统,重点对系统应用锁相频率合成技术的2FSK调制和解调、单片机AT89C51寻址控制的硬件和软件进行了分析,还对系 统利用PIN管宽带工作特点对高频电视信号进行关断和系统的抗干扰措施进行了一定的介绍。 The 308 MHz/315 MHz/418 MHz/ MHz low power FSK Superheterodyne Receiver adopts high integrated,low power,CMOS Superheterodyne RF receiver chips in MAX7042,with a sensibility range from-110 dBm to-109 dBm,receiving a FSK data which speed up to 66 kbps(NRZ)(33 kbps Manchester code). 所设计的308 MHz/315 MHz/418 MHz/ MHz低功耗FSK超外差式接收电路,采用MAX7042高集成度、低功耗,CMOS型超外差式射频(RF)接收芯片,灵敏度为-110~-109 dBm,接收频移键控(FSK)数据速率可达66 kbps(NRZ)(33kbps曼彻斯特编码); Through the experiments with two systems,which based on two kinds of the binary system frequency shift keying(2FSK) modems,the algorithm's validity is tested. 以两种二进制频移键控(binary system frequency shift keying,2FSK)调制 解调器搭建系统进行实验,验证了该方法的有效性。 The working principle,algorithm analysis and software design method of a simplified 2FSK modem based on DSP which is a kind of programmable chip are introduced in this article. 介绍了简易二进制频移键控(2FSK) 调制解调器的工作原理、算法分析以及基于可编程器件DSP的软件设计方法。 The automatic fire alarm system is discussed which consists of a iron-type smoke detector NC14468, a microcontroller 8051 and a radio frequency transceiver nRF401. Because of nRF401 being introduced into which adopts the radio communication technology and the FSK technology , the system is improved increasingly in the performances , such as real-time function and high responsibility. 讨论了用 MC14468 离子型烟雾检测报警器、单片机 8051、nRF401 单片射频收发器构成的火灾自动报警系统。 由于引入了无线通信技术和 FSK(频移键控) 调制解调技术为核心的 nRF401 射频收发器,使系统的性能大大提高,尤其是使系统报警更具实时性和可靠性。 Through the experiments with two systems,which based on two kinds of the binary system frequency shift keying(2FSK) modems,the algorithm's validity is tested. 以两种二进制频移键控(binary system frequency shift keying,2FSK)调制解调器搭建系统进行实验,验证了该方法的有效性。 This dissertation, basing on simulation, makes a deep research on simulating signal of GMSK (Gaussian filtered Minimun Frequency Shift Keying) baseband modulation and demodulation in AIS (Automatic Identification System) equipment. The technology related in the following makes the modulation and demodulation of baseband signal into realization by TI DSP, at the same time, provides a key technique to develop AIS system inland. 着重对自动识别系统(AIS-Automatic Identification System)设备的高斯滤 波最小频移键控(GMSK-Gaussian filtered Minimum Frequency Shift Keying)基带 调制解调信号进行了仿真研究,并在仿真的基础上,在TI的DSP上实现了基带信号的调 制解调,为国内研制AIS系统储备了关键技术。 Moreover,based on the designed fiber grating and the technology of wavelength division multiplexing,a frequency shift keying radio-over-fiber communication system is suggested,and the proposed scheme may be taken as one of the candidates for the next generation high-speed and large-capability radio-over-fiber system. 同时基于所设计的光纤光栅和波分复用技术,提出了一种频移键控光纤无线通信系统Radio Over Fiber系统,为下一代的高速大容量的光纤无线通信系统系统提供一种可行的备选解决方案。 By using the service work that the telecommunication bureau provides caller information to subscriber (inserts caller number and other relevant information between the first and the second ringing of the subscriber terminal) , this scheme sets up a platform using binary frequency shift keying (FSK) decode technique on the subscriber side, receives the caller (reporting side) telephone number, then through the data base in the service equipment, finds the caller (reporting side) material and information, and chooses the corresponding police action plan. 利用电信局对用户提供主叫信息的服务业务 (在对用户终端的第一次和第二次振铃之间 ,插入主叫方号码以及其他有关信息 ) ,在用户终端设置一种采用二进制频移键控 (FSK)解码技术的平台 ,接收主叫 (报警方 )电话号码 ,并通过服务器里 的数据库 ,查询到主叫(报警方 )的资料 ,然后做出相应的处警方案评价 添加词条 短句来源 For the conventional modulation and demodulation of Minimum Frequency Shift Keying(MSK), the new models for modu-lation and demodulation on digital MSK based on VHDL are developed. 针对传统的最小频移键控(MSK) 的调制解调方式,提出一种基于甚高速硬件描 述语言(VHDL)的数字式MSK调制解调模型。 The conception,classification,research status and system structure are presented in this paper,also it presents a new space-time coded cooperation based on space-time frequency keying,and finally analyzes its performance. 介绍了协作分集技术的基本概念、分类、研究现状以及系统结构,提出了由空时频移键控设计的空时编码协作分集方式,并分析了其性能。 Combining the advantages of space-time block codes and frequency keying, space-time frequency keying (ST-FSK), which did not require any channel state information at the transmitter and the receiver, could adopt the non-coherent ML detector under the Rayleigh fading channels [1]. 空时频移键控(ST- FSK)结合了空时分组码和频移键控的优点,在瑞利衰落信道条件下无需信道信息,可采用非相干的最大以然(ML)检测器。 In the scheme, FSK-FDM technique is used in sub-carrier modulation, and the EDFA’s supervisory information is transmitted by optical intensity modulation. 该方案利用频移键控 频分复用 (FSK FDM)技术进行声频副载波调制 ,通过光强度调制实现远程在线EDFA监控信息随主信号的传输。 There are three basic types of digitally modulated signal: MASK, MPSK and MFSK. 数字调制信号分三种基本类型:多进制幅度键控MASK、多进制相移键控MPSK和多进制频移键控MFSK。 For improving the baud rate of system, this text adopts the GMSK (Gauss in Filtered Minimum Shift Keying) modulation method to replace ASK (Amplitude Shift Keying) modulation method of current IFCNSS. 为提高系统的传输速率,本文采用GMSK(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying高斯滤波最小频移键控)调制方式来代替目前“安全通信网”中的ASK(Amplitude Shift Keying幅移键控)调制方式。

If the signal-to-noise ratio at the input terminal of signal processing system is bad, or even buried in the noise, low noise electronic design will not be sufficient to detect the signalWeak signal detection allpies modern electronics and signal processing methods to extract useful signal from the noise, the key of which is to reduce the noise and recover, increase and extract useful signal. Related detection technology is a technique based on the relativity can utmostly reduce the bandwidth and the noise and test the weak signal through the calculation of autocorrelation or paper will discuss simply the principle of weak signal detection based on the improvement of signal-to-noise ratio in the signal processing system. It puts an emphasis on the principle, method and application to detect weak signal applying relativity detection.人工翻译,请参考

语音信号的共振峰检测论文

语音识别技术研究让人更加方便地享受到更多的社会信息资源和现代化服务,对任何事都能够通过语音交互的方式。 我整理了浅谈语音识别技术论文,欢迎阅读!

语音识别技术概述

作者:刘钰 马艳丽 董蓓蓓

摘要:本文简要介绍了语音识别技术理论基础及分类方式,所采用的关键技术以及所面临的困难与挑战,最后讨论了语音识别技术的 发展 前景和应用。

关键词:语音识别;特征提取;模式匹配;模型训练

Abstract:This text briefly introduces the theoretical basis of the speech-identification technology,its mode of classification,the adopted key technique and the difficulties and challenges it have to developing prospect ion and application of the speech-identification technology are discussed in the last part.

Keywords:Speech identification;Character Pick-up;Mode matching;Model training

一、语音识别技术的理论基础

语音识别技术:是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高级技术。语音识别以语音为研究对象,它是语音信号处理的一个重要研究方向,是模式识别的一个分支,涉及到生 理学 、心理学、语言学、 计算 机 科学 以及信号处理等诸多领域,甚至还涉及到人的体态语言(如人在说话时的表情、手势等行为动作可帮助对方理解),其最终目标是实现人与机器进行 自然 语言通信。

不同的语音识别系统,虽然具体实现细节有所不同,但所采用的基本技术相似,一个典型语音识别系统主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。此外,还涉及到语音识别单元的选取。

(一) 语音识别单元的选取

选择识别单元是语音识别研究的第一步。语音识别单元有单词(句)、音节和音素三种,具体选择哪一种,由具体的研究任务决定。

单词(句)单元广泛应用于中小词汇语音识别系统,但不适合大词汇系统,原因在于模型库太庞大,训练模型任务繁重,模型匹配算法复杂,难以满足实时性要求。

音节单元多见于汉语语音识别,主要因为汉语是单音节结构的语言,而 英语 是多音节,并且汉语虽然有大约1300个音节,但若不考虑声调,约有408个无调音节,数量相对较少。因此,对于中、大词汇量汉语语音识别系统来说,以音节为识别单元基本是可行的。

音素单元以前多见于英语语音识别的研究中,但目前中、大词汇量汉语语音识别系统也在越来越多地采用。原因在于汉语音节仅由声母(包括零声母有22个)和韵母(共有28个)构成,且声韵母声学特性相差很大。实际应用中常把声母依后续韵母的不同而构成细化声母,这样虽然增加了模型数目,但提高了易混淆音节的区分能力。由于协同发音的影响,音素单元不稳定,所以如何获得稳定的音素单元,还有待研究。

(二) 特征参数提取技术

语音信号中含有丰富的信息,但如何从中提取出对语音识别有用的信息呢?特征提取就是完成这项工作,它对语音信号进行分析处理,去除对语音识别无关紧要的冗余信息,获得影响语音识别的重要信息。对于非特定人语音识别来讲,希望特征参数尽可能多的反映语义信息,尽量减少说话人的个人信息(对特定人语音识别来讲,则相反)。从信息论角度讲,这是信息压缩的过程。

线性预测(LP)分析技术是目前应用广泛的特征参数提取技术,许多成功的应用系统都采用基于LP技术提取的倒谱参数。但线性预测模型是纯数学模型,没有考虑人类听觉系统对语音的处理特点。

Mel参数和基于感知线性预测(PLP)分析提取的感知线性预测倒谱,在一定程度上模拟了人耳对语音的处理特点,应用了人耳听觉感知方面的一些研究成果。实验证明,采用这种技术,语音识别系统的性能有一定提高。

也有研究者尝试把小波分析技术应用于特征提取,但目前性能难以与上述技术相比,有待进一步研究。

(三)模式匹配及模型训练技术

模型训练是指按照一定的准则,从大量已知模式中获取表征该模式本质特征的模型参数,而模式匹配则是根据一定准则,使未知模式与模型库中的某一个模型获得最佳匹配。

语音识别所应用的模式匹配和模型训练技术主要有动态时间归正技术(DTW)、隐马尔可夫模型(HMM)和人工神经元 网络 (ANN)。

DTW是较早的一种模式匹配和模型训练技术,它应用动态规划方法成功解决了语音信号特征参数序列比较时时长不等的难题,在孤立词语音识别中获得了良好性能。但因其不适合连续语音大词汇量语音识别系统,目前已被HMM模型和ANN替代。

HMM模型是语音信号时变特征的有参表示法。它由相互关联的两个随机过程共同描述信号的统计特性,其中一个是隐蔽的(不可观测的)具有有限状态的Markor链,另一个是与Markor链的每一状态相关联的观察矢量的随机过程(可观测的)。隐蔽Markor链的特征要靠可观测到的信号特征揭示。这样,语音等时变信号某一段的特征就由对应状态观察符号的随机过程描述,而信号随时间的变化由隐蔽Markor链的转移概率描述。模型参数包括HMM拓扑结构、状态转移概率及描述观察符号统计特性的一组随机函数。按照随机函数的特点,HMM模型可分为离散隐马尔可夫模型(采用离散概率密度函数,简称DHMM)和连续隐马尔可夫模型(采用连续概率密度函数,简称CHMM)以及半连续隐马尔可夫模型(SCHMM,集DHMM和CHMM特点)。一般来讲,在训练数据足够的,CHMM优于DHMM和SCHMM。HMM模型的训练和识别都已研究出有效的算法,并不断被完善,以增强HMM模型的鲁棒性。

人工神经元 网络 在语音识别中的 应用是现在研究的又一 热点。ANN本质上是一个自适应非线性动力学系统,模拟了人类神经元活动的原理,具有自学、联想、对比、推理和概括能力。这些能力是HMM模型不具备的,但ANN又不个有HMM模型的动态时间归正性能。因此,现在已有人研究如何把二者的优点有机结合起来,从而提高整个模型的鲁棒性。

二、语音识别的困难与对策

目前,语音识别方面的困难主要表现在:

(一)语音识别系统的适应性差,主要体现在对环境依赖性强,即在某种环境下采集到的语音训练系统只能在这种环境下应用,否则系统性能将急剧下降;另外一个问题是对用户的错误输入不能正确响应,使用不方便。

(二)高噪声环境下语音识别进展困难,因为此时人的发音变化很大,像声音变高,语速变慢,音调及共振峰变化等等,这就是所谓Lombard效应,必须寻找新的信号分析处理方法。

(三)语言学、生 理学 、心理学方面的研究成果已有不少,但如何把这些知识量化、建模并用于语音识别,还需研究。而语言模型、语法及词法模型在中、大词汇量连续语音识别中是非常重要的。

(四)我们对人类的听觉理解、知识积累和学习机制以及大脑神经系统的控制机理等分面的认识还很不清楚;其次,把这方面的现有成果用于语音识别,还有一个艰难的过程。

(五)语音识别系统从实验室演示系统到商品的转化过程中还有许多具体问题需要解决,识别速度、拒识问题以及关键词(句)检测技术等等技术细节要解决。

三、语音识别技术的前景和应用

语音识别技术 发展 到今天,特别是中小词汇量非特定人语音识别系统识别精度已经大于98%,对特定人语音识别系统的识别精度就更高。这些技术已经能够满足通常应用的要求。由于大规模集成电路技术的发展,这些复杂的语音识别系统也已经完全可以制成专用芯片,大量生产。在西方 经济 发达国家,大量的语音识别产品已经进入市场和服务领域。一些用户交机、电话机、手机已经包含了语音识别拨号功能,还有语音记事本、语音智能玩具等产品也包括语音识别与语音合成功能。人们可以通过电话网络用语音识别口语对话系统查询有关的机票、 旅游 、银行信息,并且取得很好的结果。

语音识别是一门交叉学科,语音识别正逐步成为信息技术中人机接口的关键技术,语音识别技术与语音合成技术结合使人们能够甩掉键盘,通过语音命令进行操作。语音技术的应用已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业。

参考 文献 :

[1]科大讯飞语音识别技术专栏. 语音识别产业的新发展. 企业 专栏.通讯世界,:(总l12期)

[2]任天平,门茂深.语音识别技术应用的进展.科技广场.河南科技,

[3]俞铁城.科大讯飞语音识别技术专栏.语音识别的发展现状.企业专栏.通讯世界, (总122期)

[4]陈尚勤等.近代语音识别.西安: 电子 科技大学出版社,1991

[5]王炳锡等.实用语音识别基础.Practical Fundamentals of Speech Recognition.北京:国防 工业 出版社,2005

[6](美)L.罗宾纳.语音识别基本原理.北京:清华大学出版社,1999

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共振峰不但是音质的决定因素,而且反映了声道(共振腔)的物理特征。声音在经过共振腔时,受到腔体的滤波作用,使得频域中不同频率的能量重新分配,一部分因为共振腔的共振作用得到强化。

另一部分则受到衰减。由于能量分布不均匀,强的部分犹如山峰一般,故而称之为共振峰。在语音声学中,共振峰决定着元音的音质,而在计算机音乐中,它们是决定音色和音质的重要参数。

说话共振峰是声音在经过共振腔时,受到腔体的滤波作用,使得频域中不同频率的能量重新分配,一部分因为共振腔的共振作用得到强化,另一部分则受到衰减。由于能量分布不均匀,强的部分犹如山峰一般,故而称之为共振峰。

共振峰

是反映声道谐振特性的重要特征,它代表了发音信息的最直接的来源,而且人在语音感知中利用了共振峰信息。所以共振峰是语音信号处理中非常重要的特征参数,已经广泛地用作语音识别的主要特征和语音编码传输的基本信息。共振峰信息包含在频率包络之中,因此共振峰参数提取的关键是估计自然语音频谱包络,一般认为谱包络中的最大值就是共振峰。

以上内容参考:百度百科-共振峰

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