A COMBINED FULL-WAVE BCG-FFT METHOD FOR RADIATION OF MICROSTRIP ANTENNA ARRAYS

A method of combining BiConjugate Gradient(BCG) with Fast Fourier Transform(FFT) to analyze the radiation of microstrip antenna arrays is presented, where the spatially discrete BCG-FFT for analyzing microstrip structure is used and the del operators on Green's functions are transferred from the singular kernel to the expansion and testing functions. The resultant equations are solved by using BCG method in which the matrix-vector product is evaluated efficiently with FFT. The calculated patterns are in good agreement with the measured data.

空间结构模型优化的弹性参数FFT-MA随机建模

快速傅里叶变换滑动平均(FFT-MA)法是一种灵活高效的随机建模方法,在地下介质高分辨率建模、复杂介质非平稳建模和不确定性评价等方面具有重要的应用价值。准确构建空间结构模型是利用FFT-MA方法生成合理的随机模型的关键。然而,以往对FFT-MA方法的研究并未提出准确构建空间结构模型的有效方法。为此,文中提出了一种有效的空间结构模型估计方法。该方法基于反演思想,通过最小化随机模型与测井数据和地震数据的空间结构差异,分别估计空间结构模型的纵向自相关长度和横向自相关长度。同时,为了优化空间结构模型的估计效果,在纵向自相关长度的反演过程中引入边界保护正则化,以提高反演的稳定性。此外,将地震约束引入模型优选以提高随机模型的稳定性。实验结果表明:该方法能够稳定估计地下介质的非平稳空间结构模型,从而建立准确描述复杂储层非平稳空间相关特征的高分辨率随机模型。与基于序贯高斯协模拟的随机建模方法相比,使用空间结构模型优化的FFT-MA随机建模方法能够有效刻画多种复杂地质构造从而实现复杂储层建模。

基于FFT和Masking的实时语音通话降噪算法

针对语音通话质量的提升问题,提出一种基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)和Masking技术的实时语音通话降噪算法。首先,提出一个实时语音通话降噪的基本框架,并研究了帧分割、窗函数处理及FFT的数学原理。其次,阐述了基于人耳听觉特性的Masking方法及其在频域中的应用。最后,通过逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)将信号转换回时域,并进行实验分析。实验结果表明,该降噪算法可以有效改善语音的清晰度和整体感知质量。

Blackman-Nuttall窗FFT序列重构四谱线插值介损角测量方法

采用快速傅里叶变换(FFT)在非同步采样时会产生频谱泄露和栅栏效应,影响介质损耗角的测量精度。为提高介质损耗角的测量精度,该文提出并建立一种基于Blackman-Nuttall窗FFT序列重构的四谱线插值介损角测量方法,对采样信号加Blackman-Nuttall窗进行FFT获得离散频谱序列,通过五点变换重构离散频谱序列,然后对重构后的序列进行四谱线插值修正得到电压和电流信号的基波相位,最后由两者的基波相位得到介质损耗角。通过在频率变化、采样点数变化、初始相位变化、直流分量变化、谐波分量变化和不同信噪比的噪声下仿真实验,表明该方法具有较高的介质损耗角测量精度。在与已用加窗傅里叶变换法相比,该方法运算量小、测量精度高,适用于对介质损耗角的精确测量。

Precorrected-FFT method for EM scattering from composite metallic-dielectric objects

The volume-surface integral equation(VSIE) ,the surface integral equation(SIE) and the volume integral equation(VIE) of EM scattering problem are converted into linear equations with the method of moment,then the precorrected-FFT method is used to solve the linear equations.To overcome the drawback of conventional stencil topology,two kinds of improved stencil topology,stencil topology B and stencil topology C,are presented,and the construction and actual performance of the three kinds of stencil topology are compared.Numerical results show that good agreement is observed between the P-FFT solutions combined with each of the three kinds of stencil topology and the standard solutions.Stencil B can significantly reduce the number of near-zone precorrections.Stencil C potentially holds for parallel multilevel P-FFT since grid overlapping never occurs between any stencils.

一种低延时可配置FFT加速器的设计与实现

本文对基-2 FFT算法进行了改进,采用并行流水线结构,设计实现了一种低延时可配置的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)加速器。提出了一种新型“二分法”频率抽取的方法,按FFT运算顺序抽取数据,减少了等待时间;优化每一级FFT运算存储单元数量及旋转因子存储方式,降低了存储资源需求。基于Verilog语言完成FFT加速器的设计,采用Matlab和Modelsim完成数值计算和仿真验证,仿真结果与计算结果一致。加速器支持可配置采样点数作为输入进行运算,在时钟频率为200MHz时,完成一次1024点复数FFT运算仅需2.65μs。

基于谱方法和单纯形算法的一类偏微分方程参数反演研究

根据观测数据反演偏微分方程参数具有重要的应用价值。通过基于快速傅立叶变换的谱方法实现对偏微分方程快速高精度求解,与观测数据结合建立待优化的目标函数,再用带边界约束的Nelder-Mead单纯形优化方法进行参数反演。通过算例证实了算法的有效性。

利用FFT技术计算大地水准面高若干问题研究

本文首先从普通二维 FFT算法的基本定义和要求出发 ,深入分析和比较了大地水准面二维平面和二维球面 FFT算法的特点和差异 ,找出了影响二维球面 FFT计算精度的主要误差源 ,并给出了二维球面 FFT计算公式的改进形式。在此基础上 ,本文详细分析讨论了参考场选取、积分球冠半径确定以及核函数改化对大地水准面计算结果的作用和影响。最后 ,本文利用全国 5′× 5′实测重力异常对我国海陆大地水准面进行了试算 ,并将计算结果分别同陆上GPS水准和海上卫星测高观测值作了比较。

折迭式FFT算法对激光大气传输湍流效应的数值模拟

对传统的激光大气传输湍流效应的数值计算方法进行了改进。提出了一种快速折迭式FFT算法。该算法既可对湍流的高频谱抽样,亦可对湍流的低频谱进行修正。数值计算结果表明,这种算法提高了计算速度和精度,降低了对计算机内存容量的要求,并且更真实地模拟了大气湍流的强弱效应。

基于FFT的近场-口径场变换方法

本文提出的近场 -口径场变换方法基于探头与被测天线 (AUT)的耦合方程 ,由Fourier变换求出 AUT发射场的平面波谱的切向分量 ,然后由 Fourier反变换求出被测天线口径场的切向分量 ,从而达到诊断天线口径场幅相分布的目的。口径场变换中的大部分计算采用 FFT算法 ,并且引入空间域的重构法 ,数值精度好 ,数据处理效率高 ,可以达到任意的诊断分辨率。通过数值模拟和诊断实验 ,说明了该方法的正确性和工程实用性。

东海东南陆架外缘冬、夏季实测海流FFT分析

使用FFT法首次将东海陆架冬、夏季2次定点ADCP测流资料在频率域内分解成3个部分:不随时间变化的定常海流、周期为6～25h的潮流和剩余流,再将潮流分解为垂向均匀的全流(也称正压潮流)和剩余的斜压潮流。结果表明:夏季测站定常海流、潮流和剩余流能量分别占总能量的5.3%,93.9%和0.9%,而冬季测站分别占10.8%,80.9%和8.4%。夏、冬季测站的斜压潮流与正压潮流能量之比分别为20.7%和4.1%。

一种全相位FFT法的高精度相位测量仪设计

针对传统相位测量仪结构复杂、精度低的缺点,提出了一种全相位快速傅里叶变换(FFT)法的高精度相位测量仪设计方案。该方案以高性能Cortex-M4内核的STM32F407VGT6作为系统核心,利用高速同步AD7606获取相位信号,采用高精度的全相位FFT法进行相位计算,并通过以太网接口实现数据的远程传输和显示。实验结果表明:采样点数取1 024,测相位为0°~360°,测频为1 Hz^60 kHz时,实际测量误差小于0.003°,响应时间小于1.0 s。

金属-介质混合目标电磁散射的P-FFT快速求解

针对任意形状金属-介质混合目标的电磁散射问题,使用矩量法将体-面结合的积分方程(VSIE)转换成线性方程组,并利用预修正快速傅立叶变换(P-FFT)方法来进行快速求解。为减少直接计算和预修正的近区未知量个数,采用一种改进的模板拓扑。数值计算结果表明,基于VSIE的P-FFT方法可以高效准确地求解金属-介质混合目标的电磁散射问题,改进的模板拓扑可以显著减少近区未知量个数,从而减少算法的存储需求和计算时间。

基于FFT技术对脉动风的计算机模拟及其Matlab的实现

在风基本特性的理论基础上,应用Shinozuka方法对大跨结构的广义脉动风进行了模拟,引入快速傅立叶变换(FFT)技术以提高计算效率,同时给出了Matlab程序框架,并把模拟谱与目标谱进行比较验证,两者吻合较好。

单帧FFT法在正弦扫描结构动特性试验数据处理中的应用

在正弦扫描结构动特性试验中,当扫描速率过快时,传统的Hilbert法和同相正交分解法处理结果误差较大。针对上述缺点,采用了单帧FFT法,并通过单自由度理论仿真算例和试验对方法进行验证。研究表明单帧FFT法具有更好的精度,处理结果的频率和幅值受试验扫描速率影响小,且没有"旁瓣效应",是一种更为有效的正弦扫描结构动特性试验数据处理方法。

基于全相位FFT的电磁法有效相位信息提取

电磁法的相位相比于振幅,变化的幅度更大,在一定地质条件下具有更高的分辨能力。以往的研究一般采用传统加窗FFT(Fast Fourier Transformation)方法提取相位信息,该方法存在2个方面的缺点,首先是测量精度受频谱泄漏的影响比较严重,其次需要严格的“同步采样”。在实际应用中抗噪能力较差,导致无法获得有效的相位信息。为了提高抑制频谱泄漏能力,同时不受“同步采样”以及频率偏离的影响,采用全相位傅里叶变换方法进行了类脉冲、类充放电三角波、类方波以及高斯白噪声等典型干扰波形的仿真实验,结果表明:在同步采样的情况下,无论是否存在噪声干扰,传统的FFT方法与全相位傅里叶变换方法的相位测量误差均小于1%;而在非同步采样的情况下,传统FFT方法无法获得准确的相位值,而全相位FFT方法无论是否含有噪声干扰均能获得有效相位信息。因此,全相位FFT法具有传统加窗FFT法所具有的优点,能有效地抑制高斯噪声,对电磁法典型的干扰波噪声有着良好的抑制效果。

基于FFT多谐波平衡法的金属橡胶隔振系统振动特性分析

基于FFT多谐波平衡法,对金属橡胶隔振系统响应特性做了深入研究,并引入"平均功率比"对这类非线性隔振系统的振动传递率进行了新的定义。通过分析金属橡胶非线性隔振系统的本构关系,推导了用FFT多谐波平衡法求解系统响应及振动传递率的公式,并通过按数值方法、单一谐波法及多谐波法对给定算例的计算结果对比,说明了FFT多谐波平衡法在求解金属橡胶隔振系统响应及振动传递率时具有较高的精度。理论和分析表明,FFT多谐波平衡法可求解金属橡胶非线性系统响应及振动特性的精确解析解,具有重要的工程应用价值。

一种高精度四辊板带材轧机支撑辊偏心辨识的研究

板带轧机中上下支撑辊偏心信号是较为典型的一种频率相近的周期波,如果仍采用传统的快速傅立叶变换(FFT)辨识该偏心信号就很难保证结果的精准性与可靠性。对此,在本课题中,笔者经过广泛且深入地探索与研究推出了可有效解决此问题的新辨识方法,即最小二乘法(LS),该算法的实现过程依托经典且成熟的观测矩阵理论,利用2范数最小的终止准则完成求解操作,并从中确定出最相近的特征参数。算例计算结果显示:当上下支撑辊的频率差为和,FFT所辨识的幅值和相角均严重失真,而LS方法所辨识的幅值精度分别可达0.064%和0.127%,相角的辨识精度分别为0.076%和0.0286%。同时利用某四机架板带连轧生产的实际采集的轧制力数据作为辨识目标,通过分析各个机架的轧辊偏心的影响,可以看出在246Hz处的轧辊偏心信号被很好地辨识。因此笔者提出的这种新方法可提供准确、可靠的辨识结果,而且不容易受外部干扰,进而从源头上提高了识别效率,保证了识别的精准度。

一种利用Nystrom离散与FFT快速褶积的散射地震波并行计算方法

利用数值方法解Lippermann-Schwinger(L-S)方程的主要困难在于系数矩阵存储和线性方程组求解.这主要是因为L-S方程的积分部分是一个空间褶积,在离散后将导致一个满秩矩阵,进而形成一个大型或超大型代数方程组.因此,在利用L-S解决地震波散射问题时,一般是利用散射级数法而非数值方法.然而,散射级数法的计算精度和收敛性强烈地依赖于速度扰动的强度,而克服这种依赖性的一个可能的途径就是对现有的数值方法进行改进或是建立新的数值求解方案.在这种思想指导下,首先对L-S方程进行改写,得到一个与原L-S方程等价的积分方程(等价L-S方程).然后,对等价L-S方程进行逐点归一化处理,并利用Nystrom法对经归一化处理的等价L-S方程(归一化等价L-S方程)进行离散,并用FFT计算空间褶积.之所以这样选择是由于归一化等价L-S方程经Nystrom法离散生成的系数阵为一个Toeplitz阵,可利用其Toeplitz性质降低存储空间;而FFT可以将矩矢空间褶积转化为乘积,且积分核部分只要计算一次即可.进一步,为节约正演计算时间,设计了进程级和线程级相结合的MPI+OpenMP并行模式.数值试验表明,与传统的积分方程数值算法相比,利用等价L-S方程、Nystrom离散和FFT快速褶积的计算方案可极大地降低存储需求,进而在保证精度的同时提高计算效率.

模态识别的Bayesian TDD-FFT法及其应用

针对Bayesian FFT(Fast Fourier Transform)在多自由度下的病态Hessian矩阵求逆和模态参数不确定性评估问题,提出了Bayesian TDD-FFT模态方法。提出Bayesian TDD(Time Domain Decomposition)方法,将多测点多自由度信号转变为单测点单自由度信号;结合Bayesian FFT和蒙特卡罗方法获取模态参数的最佳估计和后验概率分布,进行不确定性分析,并通过数值模拟验证了Bayesian TDD-FFT法的有效性;基于上海中心大厦实测数据,通过对比分析指出Bayesian TDD-FFT法能够获得Fast Bayesian FFT法的结果精度,同时发现频率和阻尼没有相关性,而激励谱密度和预测误差谱密度存在明显的相关性。