基于相图的语音干扰效果评估测度技术研究

论文摘要

由于语音信号受到通信干扰设备的干扰，科学地对其受扰程度进行准确评估是通信对抗领域的一项重要课题，寻求一种评估干扰效果的理想方法是迫切需要探讨和解决的问题。对语音信号受干扰程度的客观评判是研究的发展趋势。基于相图的语音干扰效果评估测度是一种基于输出的客观语音受扰评价方法，其在工作过程中直接基于输出进行受扰程度的评判，能够有效的提高试验效率，保证任务的顺利进行。本文对语音信号的特征进行了分析，阐述了语音信号的工作原理、物理定义及时域处理算法步骤，主要论述了语音信号的主观、客观音质评价方法的原理及其主要应用；说明了混沌理论及其常用处理方法；并对云模型、云理论的基本概念及其算法作了简要介绍。相空间重构是混沌动力学系统常用的一种研究方法，对于未知的复杂系统，在不知系统特征变量的基础上，根据嵌入理论，利用简单的时间序列输出，在相空间构建系统的特征结构，并对系统做进一步的分析。基于相图的语音干扰测度技术直接利用通信终端语音特征参数进行干扰效果评估，使用过程中不需要进行输入输出同步，可直接对通信情况进行现场评估，也可进行事后评估，使用方便灵活，实时性强，适用范围广，可以满足对干扰效果评估的要求。本项目采用状态空间重构的基本思想，具体分析了语音信号的混沌特性，以嵌入维数为尺度进行向量空间的截取，建立用于干扰效果分析的语音二维相空间点结构图。分析语音信号在不同干扰强度和不同干扰条件下的相图结构变化规律，用语音信号的相图结构变化来描述受扰程度，建立了语音信号的相图结构和干扰强度的对应关系，总结变化规律，并提取具有代表性的参数对语音受扰程度进行表征。对语音信号进行预处理，剔除存在粗大误差的数据值，并对受扰语音进行了统计分析和试验数据处理，归纳总结了在试验中的应用情况。整个项目达到了研究要求和预期的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 语音信号的特征分析
• 2.1 语音信号的时域和频域特征
• 2.2 语音信号的语谱图
• 2.3 语音信号时域处理方法
• 2.3.1 短时能量及短时平均幅度
• 2.3.2 短时过零率
• 2.3.3 短时相关参数
• 2.3.4 短时平均幅度差
• 2.4 语音信号频域分析方法
• 2.4.1 滤波器组法
• 2.4.2 傅立叶频谱分析法
• 2.4.3 功率谱分析法
• 2.4.4 倒谱分析法
• 第三章 语音音质评价方法
• 3.1 语音信号主观音质评价方法
• 3.1.1 诊断押韵测试法（DRT）
• 3.1.2 诊断性满意度测量法（DAM）
• 3.1.3 平均意见得分法（MOS）
• 3.2 语音信号客观评价方法
• 3.2.1 分段信噪比（SNRseg）测度
• 3.2.2 线性预测倒谱（LPC）失真测度
• 3.2.3 巴克（Bark）谱失真测度
• 3.2.4 Mel 倒谱系数失真测度
• 第四章 混沌理论及语音的相图结构表示
• 4.1 混沌理论
• 4.1.1 混沌理论概况
• 4.1.2 混沌理论常用处理方法
• 4.2 语音信号的相图结构
• 4.2.1 语音信号的相图维数
• 4.2.2 语音信号的相图构造
• 4.2.3 不同受扰情况下语音相图结构的变化
• 4.2.4 语音信号相图特征表示
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于相图的语音干扰效果评估测度
• 5.1 试验数据处理方法
• 5.1.1 粗大误差的判别与剔除
• 5.1.2 最小二乘法
• 5.2 受扰语音文件的主观评测
• 5.2.1 参加主观评价的人员标准
• 5.2.2 主观评测实验
• 5.2.3 测试与结果统计
• 5.3 语音信号预处理
• 5.3.1 信号去偏及时域归一化
• 5.3.2 无音段及全干扰段的判断
• 5.4 受扰语音文件特征参数统计验证
• 5.4.1 平均位移参数统计
• 5.4.2 基于云的离散度参数
• 5.4.3 相图时间延迟参数统计
• 5.4.4 试验数据处理
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献