一种优化窗函数及其在电网谐波检测中的应用分析

基于离散傅里叶变换(DFT)的谐波检测方法中,现有窗函数在信号含有高次弱幅值谐波分量及电网频率波动等复杂情况下测量准确度较低,为此提出一种最小旁瓣优化窗函数并分析其在电网谐波检测中的应用。首先利用约束条件对余弦窗函数进行优化,提出了一种最小旁瓣优化窗,并分析该窗函数的频谱特性;然后利用该优化窗提出基于6项最小旁瓣优化窗插值的改进DFT谐波检测算法,运用数学拟合方法求出谐波参数计算公式;最后通过复杂实况下的仿真试验,验证所述六项最小旁瓣优化窗的优良性能。研究表明:与已有窗函数相比六项最小旁瓣优化窗具有最小的旁瓣峰值,能更有效抑制频谱泄漏的相互影响,提高DFT谐波检测方法的测量精度,满足在复杂实况下电网谐波测量需要。

基于FrFT优化窗的STFT及非线性调频信号瞬时频率估计

瞬时频率(IF)是描述非平稳调频信号最基本的参数,调频信号广泛应用于声纳、雷达、通讯和生物等领域。本文采用分数阶Fourier变换来优化STFT的窗函数,并估计非线性调频信号的瞬时频率。进行了详细的误差理论分析。同时在实验上和Wingner分布(WVD)、短时Fourier变换(STFT)进行误差(MSE)比较分析。仿真证明,FrFt优化窗STFT对估计非线性调频信号的瞬时频率具有良好的性能。

基于组合余弦优化窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

采用快速傅里叶变换(FFT)方法分析电力谐波时,信号的非同步采样和非整数周期截断会产生频谱泄漏和栅栏效应,这将造成一定的检测误差。加窗和插值算法能有效地提高FFT方法的检测精度,而窗函数的频谱特性将直接影响改善效果。为此,提出了一种基于遗传算法(GA)的组合余弦窗函数参数优化方法,利用该方法对6项组合余弦窗函数进行了优化,得到了一种6项五阶窗函数,并使用该窗函数实现了四谱线插值FFT的电力谐波分析。通过仿真表明,利用该窗实现的加窗插值FFT电力谐波分析方法的检测结果优于加Nuttall三阶窗和Nuttall五阶窗。

基于光舒适度的济南地区高校教室窗墙比优化研究

文章梳理了光舒适度两个重要影响因素(照度、眩光)。借助Rhino+grasshopper平台,建立济南地区高校教室典型模型,采用Ladybug+Honeybee进行模拟,探究0.3、0.4、0.5、0.6、0.7五种窗墙比下的采光阀占比(sDA)及冬至日夏至日典型时间的白昼眩光概率(DGP)变化情况,并综合考虑这两种要素,最终得出济南地区高校教室窗墙比为0.5左右时创造的光环境较舒适。

基于照度均匀度优化的教室侧窗设计研究

自然光照对室内物理环境影响显著,尤其在教学建筑中,光分布的不均匀导致教学设施,如黑板、桌面等出现部分受光不足而强光处眩光的情况,长期处在这种环境对使用者的体验感和学生的身体状况存在影响。研究关注北京地区公共教室的自然采光均匀度问题,文中以北京工业大学第一教学楼公共教室为例,通过对公共教室室内采光的实测以及参数化模拟,探索侧窗采光设计中的关键影响因子,发现开窗数、开窗面积和窗台高度在一定范围内,对室内照度均匀度影响显著,以此提出教学建筑侧窗采光设计的优化策略,改善教学建筑室内自然光环境。

频域插值与窗宽优化提升外调制OFDR空间分辨率研究

外调制OFDR系统可通过减小数据处理过程中的滑动窗宽来提高空间分辨率。然而,窗宽过小会使传感定位结果出现“假峰”,进而降低定位准确度,即传感空间分辨率和定位准确度之间存在相互制约关系。提出频域插值和窗宽优化方法,在数据处理流程中利用频域插值的方法提高系统的定位准确度,通过综合评估系统的定位误差,权衡窗宽和插值位数规模,实现在兼顾定位准确度的前提下进一步提升系统空间分辨率。阐述了OFDR系统传感原理,研究了影响系统空间分辨率各关键参数,搭建了外调制OFDR温度定位传感系统,在1000 m传感光纤上进行了实验验证。实验结果表明,在同等测量条件下,采用频域插值和窗宽优化方法将系统空间分辨率由3 m提升至了1.5 m,能有效提升OFDR系统的定位空间分辨率。

基于新型优化窗的多维全相位数字滤波器设计

提出一种通用的多维全相位数字滤波器的设计方法。基于一维原型全相位数字滤波器(APDF),通过多维抽取变换,设计出具有任意平行六面体通带的多维APDF,并保持奈奎斯特约束特性和零相位特性。利用一种新型优化窗函数设计了性能优异的一维加窗APDF,将其作为一维原型滤波器,生成了不可分离的多维加窗APDF。实例表明,在滤波器长度相同的情况下,基于新型优化窗的多维加窗APDF的性能优于基于矩形窗、凯塞窗和汉明窗的多维加窗APDF,并且优于采用传统切比雪夫逼近法设计的多维数字滤波器;它具有良好的通带特性,过渡带陡峭,阻带衰减曲面非常平坦,波纹极小,可满足更高的衰减指标。

利用超声动态图像进行心肌运动估测的新方法——窗优化散斑追踪法

目的给出一种自动选择相关窗尺寸的散斑追踪方法用于心肌运动估测。方法提出一种搜索算法来选择使相关估计位移最优的窗尺寸,称为窗优化散斑追踪法(STAWOWS:speckletrackingalgorithmwithoptimalwindowsize)。通过对仿真数据和实际临床数据的处理,对该方法的有效性进行了验证。结果该方法能够选取到使相关估计位移结果最优的窗尺寸,能够比较准确地对实际B超图像中的散斑实现追踪。结论这种方法是一种有效的散斑追踪方法。

基于优化时间窗的用户兴趣漂移方法

针对个性化服务系统中如何跟踪用户兴趣变化和调整用户兴趣模型的问题,提出基于优化时间窗的用户兴趣漂移算法。利用分类错误率的变化跟踪用户兴趣的漂移,当用户兴趣发生变化时,通过优化时间窗算法自动调节时间窗的大小,以达到调整用户兴趣模型的目的。实验表明,该方法能较为准确地描述用户的兴趣变化,提高个性化信息服务的效率。

肝细胞癌螺旋CT扫描时间窗优化

目的 探讨肝细胞癌螺旋CT扫描CT征象在不同时相显示的最早时间和最丰富的时间 ,以便提出一个在时间窗上优化的扫描程序。材料与方法 41例确诊为肝细胞癌病例 ,应用SiemensSomatomPlus 4A螺旋CT设备 ,采用 10 0ml对比剂 ,3ml/s注射速度 ,于肿瘤靶平面进行动脉期 (延迟 14～ 2 1s)同层面动态扫描 ,然后行全肝门脉期 (延迟 80～ 85s)扫描和肿瘤靶平面平衡期 (延迟 170～ 2 85s)扫描。研究方法包括同行视 脑评价和数据检测评价。结果 肝细胞癌CT征象显示最早及最丰富时间平均为 18.62s和42 .2 6s。其峰值时间为 48.4s。结论 肝细胞癌CT征象显示最早及最丰富时间反映了肝细胞癌以动脉供血为主肝脏双重供血的特点。肝细胞癌肿瘤最大强化值应在包含肝动脉后期和门静脉早期的所谓混合期 ,而不在纯粹的肝动脉期。因此建议对可疑肝细胞癌的患者作同层面 (肿瘤靶平面 )增强动态扫描 ,其扫描时间可采用延迟 18、2 5、3 8和 45s ,然后作门静脉期全肝扫描 ,以便在一次性团注对比剂条件下获取较多的CT诊断信息。

用于谐波分析的最大旁瓣衰落速度优化组合余弦窗函数

提出了组合余弦窗函数优化的通用原则,利用该原则导出最大旁瓣衰减速度优化组合余弦窗函数.在非相干采样方式下,这类优化窗函数能使旁瓣以最大速度衰落,从而显著降低了频谱泄漏,有助于实现电网谐波的高精度分析.

基于改进小生境GA的有时间窗物流配送路径优化问题研究

有时间窗的物流配送车辆路径优化问题是一个NP难题,较难得到满意解。本文在基于隔离机制的小生境遗传算法的基础上,引入迁徙操作和模拟退火方法,用来解决有时间窗的车辆路径优化问题。这种方法不仅能够保证群体的多样性,而且具有良好的全局收敛性。实例也证明了该方法的有效性和实用性。

谐波信号频域估计的加窗插值优化

电网谐波检测可以对抑制谐波提供帮助,使电能质量标准提高,针对标准DFT算法在谐波信号频域估计中存在抗噪性能不佳的问题,提出了一种谐波信号频域估计的加窗插值优化策略。首先将非同步采样数据转换为同步采样数据,然后对频率估计误差进行修正,并减少由基波分量频谱干扰所产生的其他谐波分量测量误差。算法仿真实验结果表明,本文改进算法在各种强度的噪声环境中,相比较标准DFT算法具有更强的抗噪性能。

改进的窗参数优化S变换及其在河道检测中的应用

时频分析法是对非平稳信号的处理方法,是地震信号分析的重要工具。时频分辨率是进行高精度储层预测的关键,常规S变换的时频聚焦性难以满足现阶段高精度储层预测的要求。为此,提出构建一种改进的窗参数优化S变换方法,即基于实际信号的振幅谱,自适应地求取窗函数的尺度参数,然后引入新的优化调节参数对窗参数作进一步改进。经合成信号对比分析表明,改进的窗参数优化S变换方法时频聚集性更好,在高频端和低频端均能保持很高的分辨率。应用于实际地震资料的河道检测结果表明,该方法能更好地突出河道特征、刻画河道细节、显示河道的连续性,为地震资料的精细储层描述提供了方法支撑。

K-S变换及其电网超谐波时频分析应用

依据FFT→优化窗→IFFT思路,突破线性时频变换的窗函数积分性能桎梏,实现高性能优化窗函数的线性时频变换应用,建立新型时频变换算法——K-S变换.对信号x(t)的FFT频谱向量进行频移处理后,与该频移点下Kaiser优化窗的频谱向量进行Hadamard乘积,再将乘积结果进行FFT逆变换(IFFT),构造出K-S变换复时频矩阵,由此获得x(t)的时间-频率-幅值、时间-频率-相位三维信息;给出逆变换的数学推导与局部性质、线性性质和变分辨率特性;0~150 kHz电网的稳态与时变超谐波信号仿真实验表明,K-S变换的时域、频域分辨能力均优于流行的短时傅里叶变换、S变换,具有优良的变分辨率性能;0~40 kHz超谐波信号的实测证明,基于K-S变换的超谐波电压幅值测量绝对误差均小于0.032 3 V.

基于改进遗传算法的带时间窗的多目标配送路径优化

针对传统遗传算法在解决物流配送路径问题时容易出现早熟收敛和运输条件限制等方面的缺陷,在考虑了车辆载重和时间窗等约束条件的情况下,提出一种改进的遗传算法,用以解决带时间窗的车辆路径优化问题(VRPTW)。算法在交叉过程中通过最大限度保留优良基因来减少交叉后产生的劣质个体,进而提高了算法的收敛速度;设计了一种变异操作,用于保证算法的种群多样性,减少了不可行解的产生,进而提高了算法的全局搜索能力。该算法在Matlab 2016a上实现,算例结果表明:对比传统遗传算法,改进的遗传算法减少了约10%的运输成本,能跳出局部收敛并获得最优解,从而提供更合理的车辆路线。

基于窗函数和谱线插值理论的谐波检测方法

基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的谐波检测方法,因其理论原理简单和易于嵌入测量系统中而得到广泛应用,但由于存在频谱泄漏和栅栏效应而造成检测准确度不高,因此对于FFT谐波检测方法的改进成为急需解决的问题。首先介绍基于窗函数理论的谐波检测方法和基于谱线插值理论的谐波检测方法,阐述了这两种方法的具体原理,分析和总结了改进方法的研究现状。然后通过仿真分析对所述的两种改进方法进行验证,并分别给出相应的结论。最后对基于窗函数和基于谱线插值理论的谐波检测方法进行总结以及对未来的研究方向进行展望。

强度相干成像中符合计数方法的优化与仿真

为提高强度相干成像中符合计数方法的探测信噪比,实现对中高轨卫星的清晰成像。根据HBT效应和光电转换半经典模型建立了强度相干的符合计数简化模型,分析了设备时间测量误差、符合窗函数和观测光谱形状对符合计数探测信噪比的影响,并根据观测条件对符合窗函数进行了优化。利用蒙特卡洛方法仿真了符合窗函数对探测信噪比的影响。仿真结果表明:利用最优符合窗测量目标的频谱模值时,其探测信噪比较传统方法提高了39.2倍。通过对符合窗的优化能够有效提高强度相干成像探测信噪比,提高对暗弱目标的强度相干成像质量。

因子图框架下无人艇主从式协同导航算法

针对无人艇(USV)协同导航存在非线性量测和滞后信息的问题,提出一种基于因子图优化的无人艇主从式协同导航算法:对艇间测距信息进行因子建模,以捷联惯性导航系统(SINS)为核心构建从艇因子图框架;然后针对因子图优化算法计算量大难以实时融合的问题,借助滑动窗限制待优化节点数并利用增量平滑进行窗内变量更新;最后将滞后信息对应因子节点连接至因子图中历史时刻变量节点,实现对于滞后量测免补偿使用。仿真结果表明,所提方法在信息滞后小于1s时可获得与无滞后情况下大致相当的精度;以时长15s的滑窗为例,所提算法较传统滑动窗优化单步运行时间减少约91%,具有可实时实现的优点。半物理实验结果亦验证了所提方案的可靠性。

基于改进S变换的电能质量扰动信号特征提取方法

鉴于S变换时频分辨率低、计算量大,实际应用受限,该文构建改进S变换算法,提出基于改进S变换的电能质量扰动信号特征提取方法。首先计算采样信号的快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)频谱,创立基于包络极值算法的特征频率保留机制与信号无关频率点的自动识别机制,剔除非特征信息;然后依据信号频率与频段分析需求,引入新的窗宽调节尺度因子构成Gauss自适应优化窗,克服传统Gauss窗主瓣较宽、频率分辨率低的局限,构建基于Gauss自适应优化窗的改进S变换;对特征频率点进行变换处理,提取特征向量,实现扰动信号的自适应检测。仿真分析和试验结果表明,本文提出的改进S变换算法提高了电能质量扰动信号的时频分析准确率,计算量小,适用于电力系统扰动信号的准确、快速检测。