利用加窗FFT和IFFT实现Hilbert变换

电力系统无功功率测量中,Hilbert变换方法应用较为广泛。传统的基于DFT和IDFT的Hilbert变换法计算时间长,实时性差且精度有待进一步提高。文中提出一种基于加窗FFT和IFFT的Hilbert变换新方法,具体实现过程为:对原始信号加窗;将加窗信号累加到一个周期并进行FFT运算,得到信号各次谐波参数;对处理后的谐波参数进行IFFT运算并将结果周期延拓,实现信号的90°相移。相对于传统方法,新方法计算量小且精度更高。理论推导表明,对于单周期采样64点的信号,改进算法节省时间量约为63%。将改进算法应用于工程实践,结果进一步验证了其快速性和准确性。

基于FFT及IFFT的超声波相位差检测方法

噪声和波形畸变是影响超声波相位差检测精度的两大主要原因,也是在时域中构建相位差检测模型必须要解决的关键问题。提出一种非整周数据整周期化的算法,在获取两路超声波A/D数据后,首先对非整周期采样数据进行插值,将非整周期采样的数据转化为整周期采样数据,之后将整周期数据经过快速傅里叶变换(FFT)在频域中滤除噪声和波形畸变后,再通过快速傅里叶逆变换(IFFT)由频域回到时域中进行相位差检测。实验数据表明,采用FFT及IFFT的时域-频域-时域变换的超声波相位差检测法,其相位差检测精度明显优于时域法相位差检测精度,当选用12位A/D采样超声波数据时,相位差的检测标准差<0.01°。

多核并行的大点数FFT、IFFT设计

FFT和IFFT是信号处理最常用的算法。随着技术发展需求的不断提高,FFT、IFFT点数越来越大。信号处理器逐步由单核向多处理器并行、多核并行方向发展。文中研究了大点数FFT、IFFT并行设计方法,把IFFT转换成FFT计算并将大点数FFT拆分成小点数运算。在TI C66788核处理器上实现了有缓冲和无缓冲的大点数FFT、IFFT设计。通过并行设计,实现大点数FFT、IFFT在8核处理器上并行计算。通过计算和传输并行、多核并行设计,提高了处理性能。

OOFDM-PON系统的FFT/IFFT字长联合优化设计与实现

在基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)平台实现的实时光正交频分复用无源光网(optical orthogonal frequency division multiplexing-passive optical network,OOFDM-PON)系统中,由于实时全并行快速傅里叶变换/快速傅里叶反变换(fast Fourier transform/inverse fast Fourier transform,FFT/IFFT)模块计算复杂度高,成为实时OOFDM-PON系统设计的主要瓶颈之一.构建OOFDM-PON发送与接收仿真平台,通过联合优化OOFDM-PON发送端的IFFT与接收端FFT蝶形运算的旋转因子和输出字长来降低模块的系统逻辑资源占用率.采用基于缩短字长界限范围的方法来减少最优化字长的搜索时间,同时构建了实时OOFDM-PON系统的基于DIF-2的64点IFFT/FFT的字长优化映射表.该映射表在离线OOFDM-PON平台上的验证结果与仿真结果之间的误差控制在0.5 d B,验证了该优化算法的正确性.与Spiral设计方案相比,该设计的基于上述映射表的FFT模块可以节约大约37.2%的逻辑资源.

OFDM系统中IFFT/FFT处理器的设计与实现

提出了Radix-4 FFT的优化算法,采用该优化算法设计了64点流水线IFFT/FFT处理器,该处理器可以在64个时钟周期内仅采用3个复数乘法器获得64点处理结果,提高了运算速度,节约了硬件资源。通过Xilinx XC2S300E Spartan2E系列的xc2s300e器件进行下载验证,仿真结果与MATLAB计算结果误差小于0.5%,该处理器已经成功应用于某OFDM通信系统中。

一种改进的实信号IFFT算法

由于重量轻、体积小、功耗低、功能强的小卫星工作在无人干预的低温 ,高辐射的空间环境中 ,因此星上计算机系统必须满足集成度高、寿命长、可靠性高、抗辐射能力强的要求。针对立体测绘小卫星的特点 ,我们设计了满足上述要求的集集中控制与分布控制优点于一身的星上计算机系统 ,对其可靠性进行了分析 ,并对提高其可靠性应采取的关键技术进行了简要的论述。

基于CORDIC的基4-IFFT/FFT算法的硬件实现

该文给出了一种基于CORDIC的基4-IFFT/FFT算法,只需加减法和移位即可实现乘法。在Quartus II上建立了一个VHDL无乘法器递归结构的仿真模型进行验证,在Cyclone II系列的开发板上完成硬件实现。实验结果表明,对于1 024点的FFT运算,该文给出的算法相比于级联结构可节省55%的硬件资源。对于20MHz下的64点FFT运算,时间约为13μs。整个算法成本低,速度较快又采用模块化思想设计,可移植性强,通用性好,在可见光OFDM调制解调系统中有很好的应用前景。

基于FFT和IFFT实信号处理方法研究

通过研究发现某些复数序列的性质在某种意义上特别有用 ,这种性质引出的数据处理导致一个序列的产生。该序列在时频两域都具有对称性 ,能够使用快速傅立叶变换 (FFT)算法处理 ,实现复数计算次数明显的减少 ,从而提高了信号处理的速度。

P×N IFFT FOR OFDM-BASED UWB SYSTEM

In this letter,P × N-pointIFFT is proposed to replace the N-point IFFT and analog fre-quency conversion in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)-based Ultra-WideBand (UWB) system,and a new algorithm,named fast P × N-pointIFFT,is designed to reduce the com-plexity of the P × N-pointIFFT in the proposed scheme.

兼顾时频域特征量提取的非线性油气悬架参数识别

针对完全基于时域或完全基于频域的非线性参数识别方法的局限性,提出了一种兼顾时频域特征量提取的非线性油气悬架参数识别方法。在建立含非线性油气悬架车辆动力学仿真模型的基础上,采用快速傅里叶逆变换法获得标准路面不平度等级的输入激励,结合小波分析和滤波处理提取实验结果的时频域特征量,构建非线性油气悬架参数识别的优化模型,通过最小化仿真结果与实验结果在时频域的特征量,实现了非线性油气悬架参数在实际工况下的准确识别。识别的定量与定性分析表明了识别结果的准确可靠。通过将路面时域建模技术、小波滤波技术和优化模型构造方法与模拟退火算法的有机结合,为非线性悬架系统的参数识别提供了一种有效可靠的方法。

考虑测量带宽影响的电磁干扰频谱FFT计算

基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)计算电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)频谱时,为了得到和EMI接收机测试一致的频谱结果,必须考虑测量带宽的影响,即必须将EMI接收机测量带宽内的FFT频率分量在分析频率上进行叠加。提出了考虑测量带宽影响的EMI频谱计算方法,首先对时域信号进行FFT,然后将FFT结果加窗滤波并进行快速傅里叶反变换(inverse fast Fourier transform,IFFT),取IFFT所得波形包络线的最大值作为频谱分析结果。为了提高计算速度,给出了改进的IFFT方法。实验结果表明,所提方法准确有效、计算迅速。

三维密度界面的正反演研究和应用

重力位场的界面反演是位场处理解释中的重要问题.本文将基于快速傅里叶变换的频率域界面反演方法Parker-Oldenburg公式推广到物性可随深度变化的三维情况,得出了密度可以横向、纵向任意变化的重力界面正反演公式.该方法在计算时可以合理地选取地面下某一深度作为基准面以减小界面起伏,使迭代易于收敛.理论模型试验表明该方法反演精度高,收敛速度快,在密度界面反演中具有广泛的实用价值.最后利用该方法反演华北地区莫霍面的深度,反演结果得到了地震测深数据的验证.

基于非均匀快速傅里叶变换的最小二乘反演地震数据重建

不规则采样地震数据的重建是地震数据分析处理的重要问题.本文给出了一种基于非均匀快速傅里叶变换的最小二乘反演地震数据重建的方法,在最小二乘反演插值方程中,引入正则化功率谱约束项,通过非均匀快速傅里叶变换和修改周期图的方式,自适应迭代修改约束项,使待插值数据的频谱越来越接近真实的频谱,采用预条件共轭梯度法迭代求解,保证了解的稳定性和收敛速度.理论模型和实际地震数据插值试验证明了本文方法能够去除空间假频,速度快、插值效果好,具有实用价值.

载货汽车平顺性多刚体系统动力学建模与仿真

文章根据载货汽车的特点对其模型进行了简化,建立了十一自由度的多刚体系统动力学模型;以卡尔丹角描述载货汽车多刚体系统的姿态,运用多刚体系统动力学建模方法,建立了载货汽车十一自由度平顺性动力学模型及其动力学方程;激励分析中考虑了轮胎径向跳动的影响,采用逆快速傅里叶变换(inverse fast Fourier transform,IFFT)法建立了四轮相关路面随机输入时域模型;在此基础上,利用Matlab的GUI模块开发了载货汽车平顺性时域仿真系统,并以某型号载货汽车为例进行了平顺性时域仿真;最后,通过载货汽车平顺性实验,验证了该系统的仿真结果是准确可靠的。该系统实现了载货汽车多刚体系统的参数化建模与仿真,能有效地对载货汽车平顺性进行性能预测和评估。

基于傅里叶变换的非正弦时域正交调制系统实现方法

针对基于椭圆球面波函数(PSWF)的非正弦时域正交调制系统在硬件实现时遇到的PSWF实时产生困难、系统实现复杂度高等问题,从PSWF的傅里叶级数展开形式出发,分析研究了其正余弦展开形式及展开项系数与脉冲信号能量和脉冲间正交性的关系.在此基础上,理论推导了基于离散傅里叶逆变换(IDFT)的非正弦时域正交调制方法和基于离散傅里叶变换(DFT)的解调方法,并给出了基于快速傅里叶(逆)变换(FFT&IFFT)的调制和解调方法.该方法将成熟的傅里叶变换技术运用到非正弦系统的实现上,建立了非正弦系统实现与离散傅里叶(逆)变换之间的联系,为非正弦系统的研究提供了一种新思路.

用斜探头激发的兰姆波对三层板参数进行反演测试研究

超声无损检测中逆问题（反演）的研究在众多的工业领域有广阔的应用前景。本文利用多模式兰姆波速度测量建立了一种基于误差函数的三层板参数反演算法;结合快速傅里叶变换（FFT）及自回归（AR）模型,还提出了一种用于精确检测多模式超声波相速度的“混合”谱估计方法。实验工作由两个普通的斜探头在三层复合结构的同一面激发与接收多模式兰姆波,通过反演得到此三层结构中的多个参数（厚度及其中某层的纵横波声速）,实验测试所得到的反演结果与参数的实际值符合得较好。

FFT标准整序算法的优化

离散快速傅立叶变换中序列逆序的标准算法和相应程序,不仅在教科书中相互广泛抄传,在实际应用中也是如此。文中指出了这个算法的缺陷,提出了改进方法,明显地提高了整序效率,使FFT标准整序算法得到优化。

基于IDFT的椭圆球面波函数重构产生方法

针对椭圆球面波函数(PSWF)信号的实时产生问题,给出了PSWF的傅里叶级数展开式,研究了PSWF信号的有限傅里叶展开,并对其误差进行了分析,最后提出了基于离散傅里叶逆变换重构产生PSWF信号波形的方法.该方法建立了PSWF信号与正余弦级数之间的联系,并将高效、成熟的傅里叶变换技术运用到PSWF信号的产生上,提高了PSWF数字波形产生的硬件可实现性.同时,也为其他复杂波形信号的实时产生提供了一种切实可行的产生方法.

航空重力数据向下延拓的FFT快速算法比较

给出航空重力测量数据向下延拓的逆Possion积分、迭代法以及解析延拓的FFT计算公式,并分别使用三种方法将基于重力位模型EGM2008模拟生成的空中重力扰动观测值向下延拓到大地水准面上。研究结果表明,在不考虑地形影响情况下,逆Possion积分的效果最好。

基于Metropolis抽样的非线性反演方法

基于Metropolis抽样的非线性反演应用贝叶斯理论框架,是一种基于蒙特卡洛的非线性反演方法,能够有效地融合测井资料中的高频信息,提高反演结果的分辨率。首先通过快速傅里叶滑动平均模拟算法(FFTMA)和逐渐变形算法(GDM)得到基于地质统计学的先验信息;进而构建似然函数;最后利用Metropolis算法对后验概率密度进行抽样,得到反演问题的解。其中FFT-MA模拟作为一种高效的频率域模拟方法,融入GDM更新算法之后,可以在保持模拟空间结构不变的前提下,连续修改储层模型,保证反演结果有效地收敛,直至满足实际观测地震记录。模型试算和实际数据处理结果表明:基于Metropolis抽样的非线性反演可以提供合理的弹性参数信息,尤其是提高纵波速度的分辨率,即使信噪比较小时,仍然可以反演出合理的弹性参数信息,从而证明了该方法的有效性;当不考虑噪声时,纵、横波阻抗的反演分辨率较弹性参数本身的反演分辨率更高。