基于分数阶Wigner-Ville分布的地震信号谱分解

本文将经典Wigner-Ville分布(WVD)拓展到分数阶Wigner-Ville分布(FrWVD),并将其引入到复杂地震信号的时频分析和谱分解中。利用分数阶傅里叶变换的旋转特性和广义时频带宽积理论可以获得比经典WVD更高的时频分辨率,提出的最优分数阶伪WVD能更好地解决交叉项抑制问题。理论信号仿真及实际地震资料的处理结果验证了该方法的有效性。同时,分数域频谱成像的引入为油气储层流体识别提供了一条新的途径。

平滑伪Wigner-Ville分布在电力系统谐波和电压变动检测中的应用

在分析比较了现有用于短时电能质量扰动信号检测的方法的基础上,提出使用平滑伪W igner-V ille分布(SPWVD)对电能质量信号进行检测和时频分析的新方法。平滑伪W igner-V ille(SPWVD)分布是一种优良的时频分析方法,能够在时域频域上对平稳谐波信号及非平稳信号进行联合时频分析。仿真表明,该方法能够较有效地检测出突变、非平稳扰动的短时电压波动,谐波和间谐波等电能质量信号的起止时间、频率信息。

基于联合Wigner-Ville分布—随机Hough变换改进算法的线性调频信号参数快速估计

为了解决传统Hough变换(HT)庞大的计算量和存储量的问题,提高对线性调频(LFM)信号参数估计的实时性和准确性,根据Wigner-Ville分布(WVD),得到含噪单分量LFM信号的时频特性,利用最大值法进一步估计出瞬时频率;截取一段频率估计值,利用随机Hough变换(RHT)实现LFM信号的参数估计。仿真分析表明,与传统WVD-HT相比,该算法的运算量明显减少,约为WVD-Hough的1/3,并且参数估计精度高于WVD-Hough算法,具有较强的实用性。

采用STFT-Wigner变换抑制Wigner-Ville分布交叉项

对于多分量非平稳信号分析,维格纳时频分布Wigner-Ville(WVD)存在严重的交叉项干扰。而GWT避免了Wigner-Ville分布的交叉项干扰而且具有良好的时频聚集性。但由于Gabor变换的时频聚集性不佳,当多分量信号进行Gabor变换时如果信号中各分量频率混叠,Gabor Wigner transform(GWT)就不能得到理想的结果。提出一种改进的STFT-Wigner算法,可以有效的抑制交叉项,并保持较高的时频聚集性。通过分析仿真信号和实测振动信号表明该方法能够取得良好的效果。

基于小波和Wigner-Ville分布的轨道不平顺特征识别

利用小波变换的多分辨特性,对轨道不平顺局部检测数据进行一维小波变换多尺度分解,然后对各尺度下重构信号进行幅值谱分析,以发现在轨道不平顺中存在的特征不利波长;同时,基于小波分解后的各层重构信号能有效放大不平顺特征和缩小频段范围,利用Wigner-Ville分布对信号能量的时频聚集性,对各层重构信号进行Wigner-Ville时频分析能很好地提取各波长不平顺大小沿线路里程的分布情况;通过相干分析发现引起车体激扰的不利波长,然后用小波方法提取不利波长所在的特征频段,最后通过互Wigner-Ville分布表征相干不利波长不平顺的时频分布情况。结果表明:结合小波分析理论和Wigner-Ville分布能十分有效地从时频域角度分析轨道不平顺,是一条保证铁路安全运营、提高养护维修质量的良好技术途径。

基于Wigner-Ville分布和Wavelet时间尺度的飞机非平稳抖杆背景声分析

飞机黑匣子中舱音记录器记录的舱音主要是由话语音、噪声和具有不同物理意义的背景声组成的复杂混合体,增加了舱音分析的难度,用传统的辨听和分析方法难以解决舱音特征等技术难题。以舱音记录器记录的抖杆背景声为例,针对传统Fourier变换的一次型时间/频率和短时Fourier变换的二次型能量在舱音辨听、分析的不足,将Wigner-Ville时频和Wavelet时间尺度引入到飞机舱音分析中,扩展了舱音分析方法。对比分析结果表明:平滑伪Wigner-Ville分布(SPWVD)及其时频分布的重排具有高的时频分辨率、时频凝聚性,而且没有交叉项干扰,适合分析非平稳舱音背景声;同时,离散小波变换的时间尺度分析技术确定抖杆背景声基频频率及位置,为获得非平稳舱音背景声特征提供一种值得借鉴的途径。

基于互Wigner-Ville分布的SAR运动目标检测

本文针对机载合成孔径雷达 (SAR)运动目标回波信号的特点 ,提出了基于互Wigner Ville分布 (XWVD)的机载SAR运动目标检测方法 ,分析了它在单目标和多目标情况下的检测性能 .实验证明 ,该方法可以在较低的信噪比下实现目标的检测 ,其性能大大优于常用的Wigner Ville分布方法 .为了抑制多个目标之间交叉项的影响 ,本文还提出了一种基于逐次消去思想的互Wigner Ville分布检测方法 ,它可以解决强度相差较大的多目标检测问题 .

基于时频重排的地震信号Wigner-Ville分布时频分析

在分析多种时频分析方法基础上,本文实现了一种基于时频重排算法的Wigner-Ville分布时频分析方法。即首先采用Gauss窗函数对Wigner-Ville分布进行时域和频域加窗平滑处理,再将能量的平均值按照区域能量的重心进行分配,重新安排信号在时频平面内的能量分布,这样可在抑制交叉项的同时保持好的时频聚集性。最后对川西拗陷须家河组气藏和黄骅拗陷火成岩油藏进行平滑伪Wigner-Ville分布时频分析,并与常规分析方法对比,结果表明平滑伪Wigner-Ville分布适用于地震信号的时频分析,并且更能突出时频的局部化特征和储层的微观结构,具有更好的时频分辨率。

基于Wigner-Ville分布的非平稳信号盲分离

许多盲源分离方法限于非高斯、平稳且相互独立的源信号 ,在实际应用中往往会产生许多问题 ,因为自然界中的源信号通常不满足这些假设 .本文基于时频分析 ,通过利用信号的Wigner Ville分布 ,得出一种新的盲源分离方法 ,该方法能有效分离非平稳信号 .

基于Wigner-Ville分布的宽带回波到达时刻估计方法

研究了基于 Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布的宽带回波到达时刻的估计方法。通过回波信号与参考信号Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布的时频相关，完成对回波到达时刻的估计。在此基础上，本文提出了瞬时频域相关和ＸＷＶＤ峰值估计两种改进方法。通过仿真研究，发现这两种改进估计方法在低信噪比（０ｄＢ）下具有很好的估计性能，估计均方误差可以达到克拉美－罗界，并且运算量也大大降低，有利于工程实时应用。最后，本文讨论了线性调频信号时宽和带宽对估计性能的影响。

Wigner-Ville分布在机械故障诊断中的研究

时频分布从时域特征与频域特征的结合途径揭示了信号的构成本质。文章介绍了基于Wigner -Ville分布 (WVD)的故障诊断方法 ,包括基于核函数抑制交叉项 ,时频分布与人工神经网络相结合 ,以及WVD的高阶谱。机械系统故障信号往往是非平稳的 ,联合时频分布是对故障信号分析的有力工具。WVD很高的能量聚集性和很好的时频分辨率 ,极大地提高了故障信号特征提取的准确度。

利用Wigner-Ville分布的三相整流装置故障诊断技术

针对电力电子整流装置故障诊断方法中的故障特征提取和故障识别两个关键技术,提出了一种基于Wigner-Ville分布的三相整流装置故障诊断方法,首先建立各种类型故障信号的Wigner-Ville模时频矩阵,然后计算故障信号Wigner-Ville模时频矩阵与标准模时频矩阵的相似度,以相似度最大为判别依据实现故障的诊断。三相桥式可控整流电路晶闸管故障诊断仿真结果表明该方法能准确对电力电子电路故障进行类型的识别和故障元的定位,对噪声具有鲁棒性,且算法简单,在解决电力电子电路故障问题上有着很好的工程实用价值。

窄带细化Wigner-Ville分布分析的快速实现方法

水下目标辐射线谱噪声的多普勒信息可用于估计目标上的噪声源参数。由于噪声源的低频和低速特性,其多普勒频移变化微弱,需要在选定窄带内进行高分辨率时频分析。Wigner-Ville分布(WVD)具有良好的时频聚焦性能,但是当频率分辨率要求较高时,其计算量和存储空间长度也大幅增加。该文提出一种选带细化WVD的快速数值计算方法。该方法对线性调频Z变换(CZT)进行改进并与WVD相结合,可以大幅提高选定窄带内高分辨率WVD时频分析的计算效率。数值仿真和海试数据验证了方法的有效性。

基于频域“CLEAN”Wigner-Ville分布中交叉项的抑制

针对ISAR飞机成像中出现的多分量线性调频(chirp)信号,该文提出一种基于频域“CLEAN”的信号分解方法,将其分解成多个单分量chirp信号,然后分别计算每个单分量的Wigner-Ville分布(WVD),以此来抑制此多分量信号WVD中的交叉项,与已有的chirp信号分解方法相比,该法减少了待估计参数的个数,使得计算更加简单,并能保证信号各分量正确的强度及时频变化特征。经过处理后的信号的WVD,保持了WVD高时频分辨率的特点,而交叉项得到了很好的抑制。实验表明,该方法应用于实测数据,成像质量明显提高了。

基于时频独立分量分析的Wigner-Ville分布交叉项消除法

由于信号混合引起的交叉项严重降低了Wigner-Ville分布的时频分辨率,为此提出一种基于独立分量分析的Wigner-Ville分布交叉干扰项消除法.在无须了解信号混合系数的情况下,通过盲源分离法提取各独立分量信号,给出盲源分离结果不确定的解决方法.建立了包含自项与交叉项的时频分布矩阵,利用时频分布矩阵的联合对角化算法消除独立分量信号之间的交叉干扰项.通过独立分量自项求和重构Wigner-Ville分布,重构的Wigner-Ville分布具有良好的时频分辨率.数值仿真结果验证了算法的有效性.

采用平滑伪Wigner-Ville分布的SSVEP脑机接口系统

提出基于多频率刺激源诱发SSVEP的脑机接口(BCI)系统.针对脑电信号的微弱性和非平稳性特点,在对其进行预处理和空间滤波的基础上,采用平滑伪Wigner-Ville分布的时频分析方法将时间窗口长度内的脑电信号转换为时间-频率分布的信号.分类汇总视觉刺激时间内的脑电频率,并提取脑电信号中的最大频率成分作为目标频率.实验结果表明:随着分析时间窗的增大,平滑伪Wigner-Ville时频分析方法具有一定的优势.当时间窗为4s时,其分类准确率达98.29%,信息传输率达28.01bits/min,超过经典的典型相关分析(CCA)和功率谱密度分析(PSDA)的结果.

Wigner-Ville分布交叉项识别方法研究

讨论了Wigner-Ville交叉项的分布特征,推导了在时频面上交叉项与自项的位置关系并给出由分布特征识别交叉项的方法.最后提出了加入识别信号识别交叉项的方法并做了仿真试验.

基于Wigner-Ville分布交叉项的独塔自锚式悬索桥损伤识别试验研究

为研究以Wigner-Ville分布的交叉项作为指标进行损伤识别效果,探究完整的提取交叉项方法,通过对二重余弦信号的Wigner-Ville分布推导,获得主项与交叉项的位置关系及交叉项震荡特性;据此设计相应的提取方法,将Wigner-Ville分布中各频率段正负能量分别沿时间轴积分,将正负能量之和绝对值作商,通过设定阈值进行筛选获得交叉项能量分布;以工程实例为研究对象,通过对比无、有损状态下对应测点交叉项能量差的突异点识别损伤位置与程度。试验结果表明,交叉项可作为损伤识别指标,且效果显著。

基于Wigner-Ville分布的宽带回波瞬时多普勒估计方法

研究了基于 Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布的宽带回波瞬时多普勒估计方法。利用时频分析特有的时、频特征分离的特点，通过信号Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布的时频相关，进行回波信号瞬时多普勒的估计，并通过理论证明其等价与传统的多普勒估计方法；在此基础上，本文提出了一种基于互 Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布峰值估计的瞬时多普勒估计方法。通过仿真研究，发现基于互 Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布峰值估计的方法具有更低的估计信噪比门限，大大降低了运算量，有利于工程实时应用。

基于Wigner-Ville分布的电力电子电路故障诊断技术

提出了一种基于Wigner-Ville分布的电力电子电路故障诊断方法,首先建立各种类型故障信号的Wigner-Ville模时频矩阵,然后计算故障信号Wigner-Ville模时频矩阵与标准模时频矩阵的相似度,以相似度最大为判别依据实现故障的诊断。三相桥式可控整流电路晶闸管故障诊断仿真结果表明该方法能准确对电力电子电路故障进行类型的识别和故障元的定位,对噪声具有鲁棒性,且算法简单,在解决电力电子电路故障问题上有着很好的工程实用价值。