본 논문에서는 마이크로폰 어레이를 통해 수신한 화자의 음성신호를 이용하여 추출된 공간정보를 통해 화자의 위치를 실시간으로 추적하는 알고리듬을 개선하고 이를 실시간으로 구현하였다. 기존의 대표적인 화자 위치 추정 알고리듬인 CPSP (Cross Power, Spectrum Phase) 함수는 상호 상관관계 (Cross Correlation)가 정규화 되어있는 형태를 갖는데, CPSP 함수의 최대값 인덱스로부터 화자의 공간정보인 TDOA(Time Difference Of Arrival)를 추출하게 된다. 그러나 CPSP함수를 이용한 공간정보 추정 알고리듬은 실내환경에서 심각하게 일어나는 반향신호에 대해서 취약한 단점을 갖고 있다. 본 논문에서 제안하는 저주파 위상 복원 알고리듬은 주파수 측면에서 반향신호가CPSP함수에 미치는 영향을 분석하여 반향으로 인하여 왜곡된 위상 성분을 복원함으로써 보다 신뢰도 있는 TDOA 추정을 가능하게 한다. 반향신호로 인한 CPSP의 위상은 저주파보다 고주파에서 심하게 왜곡되는데, 각각의 반향신호의 도달 시간을 기하학적 분포를 갖는 확률변수로 모델링하여 이를 수학적으로 증명하였다. 제안한 시스템의 성능분석을 위해 DSP를 이용한 실시간 시스템을 구현하여 기존 CPSP 알고리듬과 제안된 알고리듬을 적용한 시스템을 실제 환경에서 비교 실험을 수행한 결과 제안된 알고리듬을 적용한 시스템에서 약 15샘플 이상 TDOA 추정 오차가 줄어들고 있음을 확인하였다.
Advanced signal processing techniques have been long introduced and widely used in structural health monitoring (SHM) and nondestructive evaluation (NDE). In our research, we applied several signal processing approaches for our embedded ultrasonic structural radar (EUSR) system to obtain improved damage detection results. The EUSR algorithm was developed to detect defects within a large area of a thin-plate specimen using a piezoelectric wafer active sensor (PWAS) array. In the EUSR, the discrete wavelet transform (DWT) was first applied for signal de-noising. Secondly, after constructing the EUSR data, the short-time Fourier transform (STFT) and continuous wavelet transform (CWT) were used for the time-frequency analysis. Then the results were compared thereafter. We eventually chose continuous wavelet transform to filter out from the original signal the component with the excitation signal's frequency. Third, cross correlation method and Hilbert transform were applied to A-scan signals to extract the time of flight (TOF) of the wave packets from the crack. Finally, the Hilbert transform was again applied to the EUSR data to extract the envelopes for final inspection result visualization. The EUSR system was implemented in LabVIEW. Several laboratory experiments have been conducted and have verified that, with the advanced signal processing approaches, the EUSR has enhanced damage detection ability.
능동 소나에서 시간 지연 추정은 목표와 소나 사이의 거리를 알아내기 위해서 사용하고 있다. 능동 소나에서 시간 지연을 추정할 때 주파수 영역에서 계산하면 시간 지연 추정이 주파수 추정으로 바꾸어 생각할 수 있어서 비교적 쉽게 사용할 수 있다. 그러나 이 방법은 잡음에 의해 오류가 급증할 요소가 포함되어 있다. 본 논문에서는 이런 오류 급증 현상을 줄일 수 있는 가중 딕션너리를 사용하는 희소성 기반 추정 방법을 새롭게 제안한다. 또 이 방법을 두 개의 수신기로 확대 적용하여 두 수신기 간 시간 지연을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 그리고 백색 잡음 환경에서 제안한 방법을 적용한 것과 일반 상호 상관 알고리즘(Generalized Cross Correlation-Phase transform, GCC-PHAT) 및 일반 주파수 영역 방법을 포함한 제안한 방법을 적용하지 않은 방법들을 서로 비교한다. 그리고 새로 제안한 방법이 다른 비교 대상 알고리즘들보다 약 15 dB에서 약 60 dB의 성능 이득이 있음을 보인다.
In this paper, a new high resolution reflectometry scheme, time-frequency domain reflectometry(TFDR), isproposed to detect and estimate a fault in a transmission line. Traditional reflectometry methodologies have been achieved either in the time domain or in the frequency domain only. However, the TFDR can jump over the performance limits of the traditional reflectometry methodologies because the acquired signal is analyzed in time and frequency domain simultaneously. In the TFDR, the new reference signal and the novel TFDR algorithm are proposed for analyzing the acquired signal in the time-frequency domain. Because the reference signal of Gaussian envelop chirp signal is localized in the time and frequency domain simultaneously, it is suitable to the analysis in the time-frequency domain. In the proposed TFDR algorithm, the time-frequency distribution function and the normalized time-frequency cross correlation function are used to detect and estimate a fault in a transmission line. That algorithm is verified for real-world coaxial cables which are typical transmission line with different types of faults by the TFDR system composed of real instruments. The performance of the TFDR methodology is compared with that o( the commercial time domain reflectomeoy(TDR) experiments, so that concludes the TFDR methodology can detect and estimate the fault with smaller error than TDR methodology.
A microprocessor-based multi-function switchgear for the protection, measurement and control of the power system is presented. For the extraction of the RMS values of the fundamental components of current and voltage signals, a simple digital filter based on cross-correlation of the distorted signal with even and odd heptagonal waves is used. The frequency response of this filter is almost identical to that of the filter based on the discrete fourier transform, while its computational requirement is far less. For the time delay element relaying, a new log-table based relaying algorithm is suggested. The suggested use of the heptagonal wave cross-correlation digital filter algorithm and a new relaying algorithm reduce the computational needs so drastically that all functions of the switchgear can be implemented on the microprocessor system. Real time testing of the implemented daboratory prototype show good practical response under different operating conditions.
This paper proposes an algorithm to sense orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) signals in cognitive radio (CR) systems. The basic idea behind this study is when a primary user is occupying a wireless channel, the covariance matrix is non-diagonal because of the time domain cross-correlation of the cyclic prefix (CP). In light of this property, a new decision metric that measures the power of the data found on two minor diagonals in the covariance matrix related to the CP is introduced. The impact of synchronization errors on the signal detection is analyzed. Besides this, a likelihood-ratio test is proposed according to the Neyman-Pearson criterion after deriving probability distribution functions of the decision metric under hypotheses of signal presence and absence. A threshold, subject to the requirement of probability of false alarm, is derived; also the probabilities of detection and false alarm are computed accordingly. Finally, numerical simulations are conducted to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.
In this paper, we proposed a new optical method for the efficient recognition of Korean characters. There are six filters in the proposed method which employed the concepts of amplitude-modulated phase-only filter(AMPOF) and spatial frequency modulation(SFM). Here, amplitude modulation is used to achieve improved correlation discrimination and SFM is to reduce the number of filters. We also used a simplified synthetic discriminant function(SDF) for distortion invariance of input image. In order to recognize the partial rotation invariant Korean characters, the proposed distortion invariant minimum average correlation energy (MACE) filter is synthesized SFM, partial rotation invariant filter (PRIF), AMPOF and MACE for partial rotation invariance in the frequency domain. The advantage of the proposed filters is to supress the sidelobes of cross correlation peak away from the autocorrelation peak and to produce sharp correlation peaks. We performed simulation and optical experiment for some of Korea characters using the proposed method. The results show that the proposed method has more improved discriminant ability and reduced processing time than the conventional methods.
In the gas supply pipe, the gas leakage caused by the impact of the construct equipment is serious problem. The identification of the impact position is an important issue and an engineering work. For the basic research of this problem, the principle studies for the acoustic wave propagation in a gas pipe are proceeded in this paper. This principal work is based on the identification of the cut-off frequency associated with major modes of the gas pipe theoretically and experimentally The cut-off frequency is confirmed by STFT and cross-correlation function is used to identify the leakage position.
본 논문에서는 위성 통신 네트워크에서 유해전파를 송신하는 미지의 유해 혼신원의 위치를 추정하기 위해 교차모호함수 맵을 이용하는 방법에 대해 제안한다. 유해 혼신원의 위치를 추정하기 위해 지구국에 수신된 유해전파 신호들 간의 수신 시간차와 유해 혼신원 혹은 수신 지구국들의 움직임으로 발생하게 되는 주파수 차를 구해야 하는데, 이 수신 시간차와 주파수 차를 구하기 위해 교차모호 함수가 이용된다. 교차모호 함수를 이용하여 시간 차와 주파수 차를 구하는 과정을 일정한 시간 간격으로 수행하고 이 값들 간의 상관 값을 구하여 최종적인 유해 혼신원의 위치를 추정한다. 실험 결과 $E_b/N_0$가 10~4 dB에서는 약 800 m오차가 발생하였고, $E_b/N_0$가 -20 dB에서는 약 13 km의 오차가 발생하였다.
One of the most important topics about the safety of electrical and electronic system is the reliability of the wiring system. The Time-Frequency Domain Reflectometry(TFDR) is a state-of-the-art system for detecting and estimating of the fault on a wiring. In this paper, We've considered the load resistance measurement on a coaxial cable using TFDR in a way of expanded application. The TFDR system was built using commercial Pci extensions for Instrumentation(PXI) and LabVIEW. The proposed real time TFDR system consisted of the reference signal design, signal generation, signal acquisition, algorithm execution and results display part. To implement real time system, all of the parts were programmed by the LabVIEW which is one of the graphical programming languages. Using the application software implemented by the LabVIEW, we were able to design a proper reference signal which is suitable for target cable and control not only the arbitrary waveform generator in the signal generation part but alto the digital storage oscilloscope in the signal acquisition part. By using the TFDR real time system with the terminal resistor on the target cable, we carried out load impedance measurement experiments. The experimental results showed that the proposed system are able not only to detect the location of impedance discontinuity on the cable but also to estimate the load resistance with high accuracy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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