基于“区域-时间-长度算法”的傅里叶变换分析华北地区6级以上地震活动性变化规律

“区域-时间-长度算法”(Region-Time-Length algorithm)是描述某地区地震活动水平与其本底地震活动水平偏离程度的一种研究方法,在国外多个强震中前得到应用检验。本文利用这一方法对1970年以来华北地区8次有较大影响的6.0级以上强震前的地震活动变化进行检验,全部出现地震活动增强的现象,异常持续时间在5~24个月,异常幅度偏离背景值幅度较大,异常现象较明显,为华北地区区域地震活动性异常指标研究提供新的参考。同时运用傅里叶变换,将得到的时域值转换为频域值,进一步提升这种方法的可操作性。通过研究发现,其在变化过程中持续上升的量值很难把控,异常达到具体阈值时还需做进一步的分析研究。

分数傅里叶变换面上余弦-高斯光束的变换特性

利用Wigner分布函数的方法,研究了余弦-高斯光束的分数傅里叶变换特性。导出了余弦-高斯光束在分数傅里叶变换面上光强分布和束宽的解析计算公式,并对此进行了数值模拟计算。研究表明:分数傅里叶变换阶数对余弦-高斯光束的光强分布有明显影响,余弦-高斯光束的轴上光强随分数傅里叶变换阶数呈周期性变化,束宽随分数傅里叶变换阶数也呈周期性变化,周期为2;对给定调制参数的余弦-高斯光束,通过适当选取分数傅里叶变化阶数可以获得平顶的光强分布。

超洛伦兹-高斯光束SLG_(11)模的分数傅里叶变换特性

引入了一簇互相正交的超洛伦兹-高斯光束以描述半导体激光器所产生的大角度高阶模远场分布。将分数傅里叶变换应用于超洛伦兹-高斯光束SLG11模的传输特性的研究中。利用傅里叶变换的卷积原理,导出了SLG11模经分数傅里叶变换系统后场分布的解析表达式。根据所得到的公式进行了数值计算,系统分析了分数傅里叶变换阶数和光束各参数对SLG11模在分数傅里叶变换面上光强分布的影响。结果显示:SLG11模在分数傅里叶变换面上的归一化强度分布随分数傅里叶变换的阶数呈周期性变化,周期为2;随着光束参数的增大,SLG11模在分数傅里叶变换面上的光斑尺寸增大。

像散正弦-高斯光束的分数傅里叶变换与椭圆空心光束产生

基于分数傅里叶变换(FrFT)关系,推导了像散正弦-高斯光束场分布的解析表达式,利用所得结果和数值方法研究了像散正弦-高斯光束在FrFT平面上的光强分布与位相特性.理论和数值分析结果都表明:像散的存在使得正弦-高斯光束在FrFT过程中从初始输入具有边缘位错的多斑花样转换为具有涡旋的暗空心椭圆花样,且其拓扑荷指数为一,而在这种转换中像散起着关键控制作用.此外,适当选择光束参数与FrFT系统结构参数,暗空心椭圆花样的长轴可以是短轴的百余倍,因此利用这一方案可获得相当细长的暗空心椭圆光束.

用于正弦波频率估计的修正I-Rife算法

对正弦波信号的频率估计是雷达领域常见的问题。当真实频率接近量化频点时,I-Rife算法的频移因子的计算会产生较大误差,为提高频率估计的精度,本文通过分析Rife及I-Rife算法的性能及误差产生的原因,利用频谱细化的方法,提出了一种修正I-Rife算法,即用峰值频点左右各0.5点处的频谱幅值来替代频谱峰值点的幅值和次大值频点处的幅值进行插值计算,对频率偏移值进行更为准确的估计,在计算量与I-Rife算法几乎相同的情况下,有效地提高了频率的估计精度。仿真结果表明,改进后的I-Rife算法整体性能优于I-Rife算法,且估计的均方根误差更接近于克拉美-罗下界。

Bessel-Gaussian光束在分数傅里叶变换面上的光强分布

利用广义衍射积分方法,研究了Bessel-Gaussian(BG)光束的分数傅里叶变换特性,推导出了BG光束通过分数傅里叶变换光学系统后,光场分布的解析公式,利用该公式对BG光束经分数傅里叶变换后光强的分布规律进行了数值分析。研究结果表明,分数傅里叶变换阶数p对BG光束的光强分布有明显影响,光强分布随分数傅里叶变换阶数p呈周期性变化。

基于傅里叶变换的红外偏振图像分析及融合

针对红外偏振图像可以较好的抑制背景噪声,对目标边缘信息比较敏感的特点,本文首先对红外辐射强度图像和红外偏振度图像进行了傅里叶分析,详细描述了红外辐射强度图像和偏振度图像的频谱特点。然后根据频谱分析结果,本文提出一种基于傅里叶变换红外偏振融合算法,其中采用了高斯滤波方法,并以频谱绝对值之和最大为判据自动确定融合规则。算法主要用于红外辐射强度图像和偏振度图像融合。实验结果表明,该方法能够有效将两种图像的特征进行融合,即保留辐射强度图像较好的的清晰度,又突出了目标的边缘和轮廓信息,图像的总体视觉效果变得更好。

动态测试信号处理中时-频域变换算法的讨论

针对测试信号处理中时 -频变换运算时常见的几种错误 ,如对功率有限信号和能量有限信号套用同样的公式进行计算 ;直接将计算得到的离散谱线值连成连续曲线作为“连续频谱”的图形 ;频域图形的纵坐标表述常发生量纲上的错误等 ,本文通过典型的算例 ,分析了发生上述错误的原因 ,讨论了 FT,FS,DTFT和 DTFS的涵义以及频域表述的量纲 ,并强调指出 :DTFT所得到的频域图形原本就是连续频谱 ,在考虑时窗函数的影响后 ,在变换式中可以以任何非整数值运算 ,从而达到将频谱任意“细化”

阻尼结构叶片强迫振动响应分析的改进时频域融合算法

为有效地分析阻尼结构叶片系统的动力学特性,对计算非线性动力学系统响应的时频域融合算法进行了改进。引入快速抗混迭傅里叶变换,提高时域与频域间转换运算的精度,减少计算时间。对阻尼结构叶片系统的局部非线性特点,对线性自由度进行减缩,将迭代求解控制在仅和非线性相关的自由度范围之内。采用混合遗传算法改善计算收敛性。使用改进的时频域融合算法对某真实燃机叶片的非线性强迫振动响应进行了分析。在一定的参数条件下,改进的时频域融合算法计算时间为原算法计算时间的26%,且误差不超过1%。研究表明:改进的时频域融合算法能够适用于复杂摩擦接触下阻尼结构叶片的振动响应计算。

遥感傅里叶变换红外光谱测定气体污染物在单光程上的浓度分布

采用开路傅里叶变换红外光谱(OPFTIR),对室内固定点源排放的污染物丙酮进行了实时遥感监测。给出了丙酮在同一条光路上,不同光程长的积分浓度和采用多项式拟合出的积分浓度,并且利用一种一维计算机层析算法(CT)模型,分别用高斯模型和多项式模型,重构出了丙酮在所测光路上的浓度分布曲线。两种方法重构出丙酮在所测光路上,浓度的最大值分别为0.0190mg/L和0.0213mg/L,最大值分别位于坐标3.11m和3.09m处。研究结果表明两种方法对浓度的分布能够得到较为一致的结果。可见,OPFTIR与一维CT模型联用,可以给出污染物的单光程浓度分布,该技术应用于工业或环境卫生监测,具有预警作用。

ATR-FTIR和UV-Vis结合数据融合策略鉴别滇黄精产地

黄精药材品质优劣与基原植物产地环境因子密切相关,建立简单、快速且能够准确鉴别药材产地的方法对保证其质量可控及用药安全具有重要的理论意义和应用前景。研究中以云南、四川和广西9个产地的133份滇黄精Polygonatum kingianum coll.et Hemsl根茎为试验材料,采集衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和紫外-可见光光谱(UV-Vis)数据预处理后分别建立单一光谱随机森林(Random forest,RF)模型;将ATR-FTIR与UV-Vis数据直接串联完成低级融合,提取两种光谱的主成分数(PCs)和潜在变量(LVs)以实现中级(中级融合PCs和中级融合LVs)和高级数据融合(高级融合PCs和高级融合LVs),基于不同数据融合策略分别建立RF模型;比较不同模型的正确率(ACC)、灵敏度(SEN)和特异性(SPE),筛选产地鉴别最佳模型。结果显示,不同产地滇黄精ATR-FTIR和UV-Vis峰型相似,吸光度略有差异,ATR-FTIR显示14个共有峰,与糖类、甾体皂苷、黄酮类和生物碱类物质有关,其UV-Vis共有峰主要位于272及327 nm处,与黄酮类物质有关;ATR-FTIR、UV-Vis和低级融合的RF模型,训练集和预测集ACC分别为(76.34%,95.00%),(80.65%,95.00%)和(83.87%,100.00%),但SEN和SPE值较低,故不宜采用;中级融合PCs和中级融合LVs的RF模型的SEN和SPE分别为大于0.91和0.98,训练集ACC分别为91.40%和97.85%,预测集ACC均为97.50%;高级融合PCs和高级融合LVs的RF训练集ACC分别为77.42%和97.85%,预测集ACC均为95.00%,高级融合PCs的RF模型鉴别效果较差,高级融合LVs的RF模型存在过拟合现象;模型鉴别能力为中级融合LVs>中级融合PCs>低级融合>UV-Vis>ATR-FTIR>高级融合PCs;提取LVs对产地鉴别的方法优于PCs;中级融合LVs建立的RF模型鉴别ACC最高,SEN和SPE大于0.98,模型性能最佳。该方法可为黄精药用资源的科学评价提供理论依据和技术支撑。

维格纳-威利分布算法研究及应用

介绍了一种利用FFT计算维格纳 威利 (WVD)的算法。针对WVD二次时频分布数值计算的复杂性和计算量大的特点 ,提出了一种抽样算法。它在不改变采样频率的情况下 ,增加了处理数据的长度。在同样数据长度下 ,大大缩短计算时间。并用该算法对时变正弦信号和处理铁窗关闭声进行了时频联合分析 ,得到了满意的效果。

使用特殊复数系统的基-6 FFT算法

使用非直角坐标系下特殊形式的复数系统 ,给出了一种基 6快速傅里叶变换算法 .其中 6点离散傅里叶变换不需要实数乘法 .最后 ,将其运算量与直角坐标系下的标准基 6、素因子基 6、标准基 3、Dubois等给出的新基 3算法和基 2、基

基于傅里叶近红外特征光谱的血流感染致病菌鉴别研究

利用傅里叶变换近红外光谱(FT-NIR)收集1 000~1 852 nm范围内3种常见病原菌大肠杆菌(ATCC25922)、金黄色葡萄球菌(ATCC 29213)、铜绿假单胞菌(ATCC 27853)的近红外透射光谱,采用竞争性自适应重加权算法(CARS)对波长变量进行筛选,并分别结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、最小二乘-支持向量机(LS-SVM)建立鉴别模型.比较两种鉴别模型在进行波长变量优选前后的性能发现,采用全波段建模的PLS-DA与LS-SVM两种模型的预测性能较低;利用CARS对波长变量进行筛选后,对优选的24个特征波长分别建立两种鉴别模型,模型预测性能明显提高,其中以LS-SVM模型最优,3种病原菌准确率分别为85.0%,100%和100%.研究结果表明,利用CARS能够有效去除光谱无用信息,减少模型复杂度,增强模型预测性能,结合LS-SVM可为临床利用近红外快速检测血流感染病原菌提供一种新的方法.

基于FFTW算法的M-Z周界防护系统

采用FFTW(西方快速傅里叶变换)算法实现了两路接收信号的快速互相关计算,提高了M-Z(马赫-曾德)周界防护系统定位的实时性。搭建了M-Z周界防护实验装置,在6km光缆上进行了振动信号定位测试。在20 MHz采样率条件下实现了21m的定位精度,定位计算时间小于0.5s。实验结果表明,此算法与传统FFT(快速傅里叶变换)算法相比,计算速度显著提高。

(m,n)型二重(R,r)-循环矩阵的有关算法及计算复杂性

利用快速傅里叶变换 (FFT)技术 ,给出了计算 (m ,n)型二重 (R ,r) 循环矩阵的全部特征值和两个(m ,n)型二重 (R ,r) 循环矩阵相乘的快速算法 ,证明了它们的计算复杂性均为O(mnlog2 mn)

频率估计的多段正弦信号快速频谱融合算法

多段正弦信号频谱融合法(简称"原融合算法")是提高低信噪比条件下正弦信号频率估计精度的一条有效途径,具有重要研究意义和应用价值。为满足雷达、声纳、电子对抗等实时性要求较高的频率估计应用需求,提出多段正弦信号快速频谱融合算法。该方法通过设计离散时间傅里叶变换(Discrete Time Fourier Transform,DTFT)快速算法、降维处理加权融合频谱矩阵和1/3主瓣相关性分析处理等措施来降低算法计算量,提高实时性。重点对上述三项措施的原理进行了阐述与分析。计算量对比和仿真实验表明,多段正弦信号快速频谱融合算法在精度损失极小的前提下,能够大幅降低计算量;在信噪比极低的情况下(SNR≤-13 dB),其性能略优于原融合算法。

一种采用改良基-2^(6)算法的低复杂度高吞吐量FFT处理器设计

面向无线个人局域网应用设计了一种高吞吐量、低复杂度的2048点快速傅里叶变换处理器。提出了新型改良基-2^(6)算法用于降低硬件实现复杂度,采用多路径负反馈架构来提高数据吞吐量。为了减少硬件成本,采取正则有符号数常数乘法器替代布斯乘法器完成除旋转因子W_(2048)外所有旋转因子的复数乘法运算。另外,采用了一种减少存储旋转因子W_(2048)系数只读存储器空间的方法,将其存储空间减少为原来的一半。基于QUARTUS PRIME平台的仿真结果显示,工作频率为320 MHz时,最高数据吞吐速率达到了2.6 Gsample/s,而且对比以往的研究方案至少可节约逻辑单元使用量23%,记忆体单元使用量12%。

一种改进型基-8 FFT算法及其ASIC实现

本文在介绍传统 FFT 原理和流程的基础上,根据具体应用要求,结合基-4算法的长处,对传统基-8 FFT 的结构做了改进,并用 ASIC 实现了一个12位64点复数 FFT 的计算。布线后门级模型的仿真验证了改进后的结构不但计算正确,而且效率有显著的提高。论文最后简单总结了改进后12位64点复数FFT 专用电路目前已经达到的性能指标。

分数傅里叶变换面上厄米-拉盖尔-高斯光束的变换特性

为了研究厄米-托盖尔-高斯(HLG)光束在分数傅里叶变换(FRFT)面上的变换特性,利用柯林斯(Collins)公式,导出了其通过分数傅里叶变换系统后,在分数傅里叶变换面上的光强分布解析式。并利用此解析式作数值计算,研究了其在分数傅里叶变换面上的光强分布特性。研究表明,厄米-拉盖尔-高斯光束在分数傅里叶变换面上的光强分布受参量α,模指数m,n和分数傅里叶变换阶数p的影响。光强分布随p和α周期性变化,周期分别为2,2n。此外,厄米拉盖尔-高斯光束通过分数傅里叶变换系统后,光束形状保持不变。