考虑周期性不平顺的高速铁路各型无砟轨道谱拟合与反演方法

轨道不平顺是轮轨相互作用的激扰源,其周期性特性是除波长、幅值外不可忽视的特征。结合大量动检数据,提出考虑周期性不平顺的高速铁路各型无砟轨道谱拟合与反演方法,结果表明:高速铁路周期性不平顺根据轨下基础结构尺寸、钢轨状态等诱因分为9类。提出采用修正的高斯函数表征周期性不平顺,基于8阶多项式拟合无砟轨道谱,结合谱反演验证周期性不平顺表征的合理性。通过拟合谱发现,CRTSⅢ型板的随机不平顺状态最优,CRTSⅠ型板最差。CRTSⅡ型板与双块式的随机不平顺状态相当,这两种板型轨道谱在大多数波段介于CRTSⅠ型板和CRTSⅢ型板之间,与高速铁路无砟轨道谱的分布特征最为接近。

非高斯风场作用下桥梁抖振响应研究

为研究非高斯风场作用下桥梁结构的抖振响应特性,以太洪长江大桥为例,基于Hermite多项式模型,模拟了非高斯脉动风场时程,计算了不同平均风速下不同非高斯特性脉动风场的抖振响应。结果表明:非高斯风场作用下结构响应的幅值和均方根值均比高斯风场更大,非高斯特性越强,均方根值越大;随着平均风速的增加,风场峰度对结构响应均方根的影响逐渐明显。因此,对于非高斯风场,高斯过程假定低估了实际的响应情况。此外,不同非高斯特性脉动风场作用下,结构响应的偏度和峰度均趋近高斯过程的结果。

无载波超宽带引信组合脉冲功率谱快速拟合方法

为满足无载波超宽带(UWB)引信高斯组合脉冲波形设计需求,该文提出一种基于正交化寻基(OBS)的快速功率谱拟合方法。根据脉冲形成因子的取值范围构造多个候选的高斯脉冲函数,在通过最大化互信息实现功率谱设计的基础上,以循环迭代的方法进行功率谱拟合,每次迭代都对候选高斯脉冲函数进行施密特正交化,并通过内积计算快速地找出尚未被选取的候选高斯脉冲函数中与残留幅度频谱最匹配的一个,最终,根据选定高斯脉冲函数与它们正交化函数之间的矩阵关系确定加权系数,从而得到组合波形,使得拟合出的功率谱与设计功率谱之间达到较好相似性。通过仿真,验证了该文所提方法的有效性,及其相对于粒子群迭代算法的高效性。

图像局部模糊的自动检测方法

目标运动或对焦不准可能造成图像局部模糊。针对该问题,提出一种包括粗糙定位及模糊区域求精2个步骤的模糊区域自动检测和提取方法。通过对空域上的梯度统计结果进行双高斯混合建模以及对频域上的功率谱进行统计分析,实现模糊和非模糊区域的粗糙定位。根据粗糙定位结果,利用改进的懒惰抠图技术实现模糊区域的精确定位和自动提取。实验结果证明,该方法可以有效检测出图像中的局部模糊区域。

振动试验中削波信号功率谱密度补偿

振动试验过程中削波会引起信号的功率谱密度下降,局部频率点对应的功率谱密度误差过大将导致试验结果的可信度降低,尤其对于模态试验,输入信号削波可能导致信号谱型局部"下凹",甚至产生错误的试验结果。从偏斜度、峭度、概率分布和功率谱密度等方面分析了高斯信号及非高斯信号的特性,介绍了功率谱密度补偿的频谱均衡及比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,简称PID)两种算法,并对比了这两种算法的补偿效果。结果表明:对于高斯信号,两种算法从迭代次数及最小误差对比区别不大,且均能满足均衡要求;对于非高斯信号,PID算法实现较小误差的同时,迭代次数少,具有一定优势。

矩形结构非高斯风荷载特性研究

对矩形建筑结构表面的风压进行了现场实测,获得了有效的非高斯风压数据。样本的概率密度分布、特征统计、相关性分析表明:建筑结构迎风面和非迎风面的脉动风压均表现出不同程度的非高斯特征,非迎风面的非高斯特征强度相对较强表现为负偏,而迎风面的非高斯特征强度较弱存在着负偏和正偏;迎风面非高斯脉动风压的统计平均相关性好于非迎风面,水平测点非高斯脉动风压之间存在着相位角。根据实测非高斯脉动风压,最后采用最小化预测误差自回归(AR)对样本进行了统计平均功率谱估计,并拟合出有效的非高斯脉动风压功率谱函数,建立了拟合参数与峰值频率之间的关系,峰值频率的取值取决于非高斯特征的强弱。

短波信道多普勒扩展仿真与实现

针对直接FIR滤波和多级内插滤波生成衰落因子的算法中存在算法复杂度高、计算效率低、存储空间大等问题,文章研究了一种多级迭代滤波的算法,以降低算法复杂度和减少存储空间,实时生成衰落因子;并进行了算法的复杂度分析和仿真实现,验证了算法的有效性。

一种风廓线雷达谱矩估计方法研究

在风廓线雷达谱数据处理中,雷达低层距离库探测的谱数据通常出现地杂波与大气回波谱交叠的情况,为了有效抑制杂波干扰,并提高雷达探测范围和精度,需要对大气回波谱的谱矩进行有效估计。文中通过对多普勒回波功率谱分析,提出了一种基于高斯拟合估计雷达回波谱谱矩的方法,与常规方法比较,在低层距离库谱矩估计得到有效改进。

具有时变功率谱的非高斯随机过程的数值模拟

为了有效地模拟具有目标时变功率谱特征的非高斯随机过程,即非平稳非高斯随机过程。提出了基于目标时变功率谱和目标非高斯概率密度函数,通过建立非高斯与高斯随机过程之间相互转换的非线性平移关系,以及非线性平移前后高斯与非高斯随机过程的功率谱或相关函数的转换关系,将非平稳非高斯随机过程转化为非平稳高斯随机过程的模拟;而非平稳高斯随机过程可通过谱表示进行有效的模拟。为了验证该方法的有效性,进行了具有目标非平稳非高斯特征的脉动风速模拟;模拟结果表明:模拟生成的脉动风速样本的功率谱具有时变特征,且瞬时功率谱和相关函数均与目标相吻合;任意时刻脉动风速样本的概率密度函数与目标非高斯函数相互吻合;因此,模拟的随机样本不仅具有目标时变功率的非平稳特征而且还具有目标概率密度函数的非高斯特征,说明了该非平稳非高斯随机过程模拟方法的有效性。

一种基于非高斯性测度的认知无线电频谱感知新方法

针对认知无线网络中小尺度授权用户的频谱检测问题,提出一种新的基于非高斯性测度的频谱感知新方法.由于在某一频段内,授权用户信号的出现会使得认知用户接收信号功率谱密度的统计分布特性发生显著改变,因此,利用峭度和偏度设计一个非高斯性测度统计量,进而提出利用非高斯性测度统计量来检测认知用户接收信号功率谱密度统计分布特性的变化,从而可以实现对认知无线网络中具有低发射功率的小尺度授权用户的准确检测.仿真实验结果表明,本文所提方法具有较好的频谱感知性能,并且对噪声的不确定性具有较好的鲁棒性.

高斯线调频小波变换与齿轮故障边频带分析

提出了基于高斯线调频小波变换的功率谱齿轮故障诊断方法。利用高斯线调频小波变换对齿轮振动信号作了谱分析,进而对齿轮故障进行分析。对实验数据的分析结果表明:该方法优于经典的自功率谱估计和一般的小波分析方法对齿轮局部故障诊断;该方法可突出齿轮的边频带结构,适用于齿轮的局部故障诊断。

非平稳非高斯湿下击暴流风雨荷载的模拟

为模拟湿下击暴流风雨荷载,使用时变平均风速和调制的kaimal谱数值模拟具有非平稳非高斯特征的下击暴流脉动风速。从模拟结果可以看出,模拟的脉动风速相关函数明显具有时变的特征,而且瞬时相关函数均与目标函数吻合,因此模拟的脉动风速具有非平稳的目标特性;与此同时,在任意时刻,目标函数也与模拟的脉动风速概率密度函数吻合,表明模拟的脉动风速也具有非高斯的目标特性。因此,所采用的非平稳非高斯过程模拟方法有效可行。针对雨滴冲击荷载,首先对单个雨滴运动分析,推导出单个雨滴的冲击力,进而运用单位体积雨滴谱将单个雨滴冲击扩展到大量雨滴的冲击状态。结果表明,风速对雨滴冲击荷载的影响大,雨荷载变化趋势基本与风速一致,说明湿下击暴流的雨滴冲击作用主要由风速拖拽所致;此外,通过改变降雨强度发现,随着降雨强度增大,雨滴冲击力的变化趋势几乎不变,但峰值增大。

联合变换图像识别中功率谱高斯掩膜处理方法

本文提出了一种基于在光学频谱面上进行光学高斯高通滤波的实时处理方法。此方法将一个高斯掩膜覆盖在位于光学频谱面上的CCD中心位置,从而明显降低了相关图像中自相关峰的高度和宽度。通过比较不同的参数效果,确定了一种用于实验的高斯函数滤波器。通过系列实验研究发现,本方法可以明显提高联合变换相关器的效果和速度。

新的箔条散射截面数学模型及其仿真

为反映不同频率电磁波照射下箔条雷达散射截面的变化情况,在研究箔条云回波信号功率谱的统计特性基础上,提出了一种新的箔条散射截面数学模型。该方法表明,单根箔条散射截面频率响应特性可采用高斯分布描述,散射截面最大值为箔条的平均雷达截面积。仿真结果表明,在箔条弹设计中可用来分析不同频率电磁波照射下箔条散射截面的频率响应特性,验证箔条弹设计的合理性,具有较高的应用价值。

修正的K-分布海杂波仿真模型和新的海杂波功率谱描述方法

为有效仿真时空相关海杂波和准确地描述海杂波的功率谱,提出一种基于球不变随机过程(SIRP)修正的时空相关二维K-分布海杂波仿真模型,以特征函数为桥梁给出一种新的海杂波功率谱描述方法。对生成杂波序列的时间和空间相关特性、幅度分布特性以及功率谱进行分析,并比较了常用的高斯函数模型与新的功率谱函数模型之间的差异。实验仿真和实测数据表明,修正的仿真模型是有效的,新推导的功率谱函数模型比高斯函数谱模型更能准确描述K-分布的功率谱。

宇宙大尺度结构和原初扰动非高斯性研研究进展

宇宙微波背景辐射(CMB)探测和大尺度结构(LSS)巡天是两种研究宇宙演化的重要手段。近年来高精度的宇宙微波背景辐射实验和大尺度结构巡天可以对今天的宇宙学模型给出精确测量,比如宇宙曲率、暴胀模型参数和原初非高斯性等。宇宙大尺度结构的原初非高斯性揭示了在甚早期宇宙中引发大尺度结构的原初扰动的物理诱发机制,有效地对不同暴胀模型进行区分,是研究甚早期宇宙的有效工具和手段。但是最近的研究结果表明,很多大尺度结构巡天的数据被系统误差严重污染,如大气视宁度、天光背景等,这些误差导致由大尺度结构巡天数据给出的原初非高斯的研究结果与实际情况相差甚远。大尺度结构巡天数据的系统误差消除和它对限制宇宙原初非高斯性的改善,对更好地了解甚早期宇宙具有重要意义。

基于疲劳损伤谱的地铁车辆设备安装座铝合金焊缝加速寿命研究

以地铁底架设备安装座铝合金焊缝为研究对象,采集线路实际运行过程中的加速度激励,基于疲劳损伤谱(fatigue damage spectrum, FDS)理论,提出一种非高斯激励的加速方法。首先计算实测输入信号的峭度、偏斜度,以此检验输入信号的非高斯分布特性,结果表明所有任务段激励均服从非高斯分布。为每个任务段激励选择合适的FDS计算方法,设置加速参数,基于损伤等效原则构建加速功率谱密度(power spectral density, PSD),以此作为后续台架试验的激励输入。建立有限元模型,计算支架焊缝加速疲劳寿命。开展台架振动试验,进行验证。试验与仿真疲劳寿命进行对比,结果表明其加速疲劳寿命相对误差为0.57%,加速比达到21 722.26,加速有效,该方法编制的加速PSD激励可以在5 h内反映支架安装座30年的服役情况。为车辆其他设备加速谱的编制提供参考。

一种指定功率谱密度与峭度值的对称威布尔分布道路谱重构方法

当前由功率谱密度重构路形谱的方法仅能生成高斯路形谱。高斯分布概率密度分布曲线较低的"拖尾"厚度决定了其难以对各类有着剧烈路面起伏的严酷道路进行有效描述。根据威布尔分布的高阶矩特性,推导了具有指定峭度的威布尔分布参数的计算方法;进而以ZMNL方法为基础,提出了一种由高斯白噪声产生指定功率谱密度与峭度的对称幅度威布尔分布随机变量的方法。使用该方法,可在保持功率谱密度(函数)曲线的前提下,通过指定不同的峭度值,产生不同严酷程度的路形谱。通过将该方法应用于某试验场可靠性试验道路谱重构,验证了该方法的正确性和有效性。为道路模拟试验以及各种车辆仿真试验提供了一种新的非高斯道路模型建模方法。

基于简化STRAIGHT模型的语音信号重构

从语音模型参数的优化角度出发,对传统的自适应内插加权谱的语音转换及重构(STRAIGHT)模型进行了优化,提出了一种基于简化STRAIGHT模型的语音信号重构方法。与传统STRAIGHT模型相比,重构中简化STRAIGHT模型在语音分析阶段省略了非周期成分的提取,并在语音合成阶段,利用非周期成分和平滑功率谱间较强的负相关性,基于高斯混合模型(GMM)对非周期成分进行了重构。仿真结果表明,简化STRAIGHT模型减少了计算量和参数传递的压力,提高了语音合成的质量,对男性语音重构效果显著。

超高斯激励下的线性系统响应研究

传统随机振动试验的频域方法所模拟的是平稳高斯信号,但是实际振动环境往往是超高斯的,尤其是输电塔线系统受到的风载,且超高斯激励和高斯激励对结构的损害差异很大,因此对超高斯振动环境试验的研究就变得尤为重要。线性系统响应的超高斯特性研究是超高斯振动环境试验的关键,也是实现功率谱密度和峭度同时复现的基础。本文研究了超高斯激励下的线性系统响应,推导得到了响应峭度的时域和频域计算公式,并给出单自由度线性系统响应峭度的具体表达式。公式揭示了线性系统响应的超高斯特性与系统的阻尼比和激励的超高斯特性之间的关系,通过仿真验证了这一结论。最后搭建试验平台,对一根单输入单输出的悬臂梁进行了振动控制试验。试验结果表明其输出响应谱与给定的参考谱之间的误差完全满足工程中±3dB要求,而峭度则满足完全满足参考要求。