全相位FFT频谱分析

本文提出全相位FFT频谱分析，它有良好的频率分析特性，泄漏小，功率谱比原FFT法改善1倍，比加窗FFT改善20dB。

全相位谱分析在自混合干涉位移测量中的应用

提出基于全相位谱分析的自混合干涉信号处理方法,用于减小激光自混合干涉位移测量的误差。首先,基于三镜法布里-珀罗腔模型介绍了自混合干涉系统的数学模型,分析了自混合干涉信号的产生机理和特性。然后,研究了弱反馈条件下自混合干涉位移测量方法,采用全相位谱分析算法进行相位测量,重构外部反射体位移曲线;讨论了信号处理算法原理并进行了算法仿真。最后,进行自混合干涉位移测量实验,并给出压电陶瓷位移测量实验结果。结果表明,全相位谱分析算法可将自混合干涉位移测量误差减小到4.4nm;应用全相位谱分析算法分析自混合干涉信号,可在不增加外部光学元件的前提下将位移测量误差减小到纳米量级。

基于全相位谱分析的傅里叶望远镜外场实验数据处理

为了提高傅里叶望远镜(FT)的成像质量,实现对运动目标的高分辨率成像,研究了能抑制由声光移频器移频误差、光学器件偏差及信号采样截断等产生的频谱泄漏且能实时计算信号频率的数据处理方法。首先,采用全相位预处理技术对外场静态目标的采样信号进行处理;通过搜索算法得到每束干涉光的整点频率最大值。然后,基于apFFT谱分析时移相位差校正法计算每束干涉光的真实频率。最后,对非整点频率解调,采用5点最小二乘拟合方法,得到目标的傅里叶分量信息。实验结果表明:与传统方法相比,本文提出的数据处理方法得到的重构图像的斯托里尔比(Strehl)相应提高了3%。另外,本文方法对频谱泄漏的抑制能力更强;对静态目标实验数据进行处理后,重构图像质量有一定的提升;该方法也为运动目标的成像数据处理提供了参考。

基于全相位频谱分析的相位差频谱校正法

为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位的真实值,结合全相位FFT与传统FFT谱分析形成了一种新的相位差频谱校正法。该法计算复杂度低,方便快捷。由两种主谱线上的谱分析结果经过简单运算即可校正出频率和幅值,而直接取主谱线上的全相位FFT相位谱值无需校正即可得到初始相位。由于全相位FFT具有抑制频谱泄漏的优良特性,因此该法适合于密集频率分布场合。该法相位估计误差非常低,无噪时处于10?7分辨率级。

基于全相位频谱分析的正弦信号高精度参数估计方法

对传统频谱分析的输入数据截断方式进行了改进,提出了全相位频谱分析,理论证明全相位频谱分析幅度谱是传统FFT频谱分析幅度谱的平方,可以很大程度上减小频谱泄露,同时,给出了其实现框图。另外,全相位频谱分析方法具有良好的相位分析性能,不受频偏影响,在信号是非整数倍频率采样情况下,由该方法分析的相位与信号真实相位误差极小,无需校正。提出基于全相位相位差法估计正弦信号幅值、频率和相位的新算法,对传统相位差法其序列的取法进行了改进,对单频余弦信号进行非整周期采样,分别用全相位相位差法和离散频谱综合相位差校正法对信号的频率、幅值和相位进行了校正。仿真结果证明该算法参数估计精度高于现有算法,具有较好的实用价值,在无噪情况下参数估计近似为无偏估计,尤其对相位的估计,误差达到0.001%。

基于IEC标准和全相位谱分析的谐波间谐波检测方法

IEC61000-4-7:2002标准推荐的谐波间谐波测量新方法在同步采样下对非平稳信号具有良好的测量精度,但在非同步采样下测量精度较差,在各次谐波和间谐波相对相位变化下测量值会不同。为提高IEC新方法测量精度并保持测量值恒定,提出基于IEC新方法与全相位谱分析相结合的改进方法。该方法利用全相位谱分析具有优良的抑制频谱泄漏和相位不变性特点,实现在非同步采样下对多种典型非平稳信号谐波间谐波的精确测量,并与IEC新方法和传统加二阶余弦窗IEC新方法对比。仿真结果表明,所提出的改进方法非常适用于在非同步采样下谐波间谐波测量,即使各次谐波和间谐波相对相位出现变化,测量值仍然具有较高的精度并能保持恒定。

基于全相位谱分析的剪切光束成像目标重构

剪切光束成像技术是一种非传统散斑成像技术,能透过扰动介质对远距离目标进行高分辨率成像.本文提出了一种基于全相位谱分析的图像重构算法,利用全相位谱分析对回波信号数据进行预处理,可有效抑制频谱泄露,校正散斑频谱,消除多种因素引起的频率漂移误差,得到准确的散斑强度和相位差,提高实际成像环境的系统成像能力.仿真结果表明:该图像重构算法有效抑制了频率漂移对成像质量的影响,当信号存在频率误差时,其成像效果大大优于基于传统傅里叶变换谱分析的重构算法.

基于全相位频谱分析的基因识别算法研究

为对未知基因序列的编码区进行预测,利用基因编码区存在的频谱3-周期性质,在传统的固定窗口长度滑动窗算法的基础上,提出了一种改进型的基因识别算法.新算法将全相位谱分析技术与多采样率数字信号处理技术相结合,有效地降低了传统滑动窗算法中存在的截断效应,减少了计算量并且可实现流水线操作.最后通过计算机仿真将该算法所得结果与其他识别算法所得结果相比较,结果表明该算法在核苷酸水平上有较高的预测准确性.

基于全相位谱分析的语音估计器

传统的FFT谱分析会产生比较严重的频谱泄漏,应用到语音增强中就会产生严重的音乐噪声。因此使用更加准确的频谱分析将会对整个语音增强系统有很大的改进。将全相位FFT谱分析与最优改进对数谱幅度(OM-LSA)语音估计器结合,提出了新型最优改进对数全相位谱幅度(OM-Lap SA)语音估计器,给出了新型语音估计器的流程框图。实验仿真表明,提出的语音估计器增强算法在抑制音乐噪声、提高信噪比和减少语音失真方面要优于传统OM-LSA语音估计器增强算法。

全相位FFT相位差频谱校正法改进

基于全相位快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的相位差频谱校正法由于未计及负频率的影响,导致低频信号参数估计精度下降。针对此问题,提出一种改进的全相位FFT相位差频谱校正法,该算法在计算传统FFT时,消除了负频率对频谱分析的影响。介绍了全相位频谱分析原理及全相位FFT相位差频谱校正算法,分析了负频率对低频信号频谱分析造成影响的原因。在计及负频率影响的情况下推导了非整周期采样条件下单频余弦信号的频率、幅值和相位的计算公式。仿真结果表明,计及负频率影响的算法提高了基于全相位FFT的相位差频谱校正法对低频余弦信号参数估计的精度,算法抗噪性能得到改善。

基于双窗全相位FFT的激光多普勒频率提取与校正方法

针对于激光多普勒信号解算中存在的频谱泄露以及栅栏效应等问题,将性能更优异的汉宁自卷积窗(HSCW)以及全相位频谱分析(apFFT)运用于多普勒信号的短时傅里叶变换(STFT)中,并且通过双谱线法对所获得的频谱进行了校正。理论与仿真表明,双汉宁自卷积窗(HSCW)apFFT比传统apFFT更能抑制旁谱泄露,并且相对于传统FFT,双HSCW窗apFFT所提供的的频谱位置与幅值能够更好的满足双谱线校正法频率校正的要求。通过将该种算法应用于高冲击下加速度传感器的校准系统中,实测结果表明,其解算结果与标准传感器的加速度峰值误差在1%左右。

基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法

介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据,分析了其理论依据;然后通过全相位谱分析法对采样数据进行鉴相,并重点分析了鉴相数据的截取问题。搭建系统实验,在采样率为50 MSa/s时,157个欠采样数据就能实现0.1 mm左右的测距精度。实验表明,应用欠采样全相位谱分析法,以远低于测尺频率的采样率采样依然能实现高精度测距。

全相位频谱校正技术在水声通信中的应用研究

多普勒效应是影响水下移动通信性能的主要因素,准确估计多普勒频移对提高通信系统可靠性具有重要意义。在进行离散频谱分析时,时域非整周期截断会造成频域能量的泄漏,导致频谱估计精度降低。全相位频谱分析具有良好的抑制频谱泄漏特性及相位不变性。仿真验证了全相位频谱校正技术相对于传统频谱校正技术在估计性能上的优势,并在此基础上探讨了全相位频谱校正技术在水声通信中的应用。采用全相位频谱校正技术进行多普勒频移估计,进而进行多普勒补偿以降低通信系统误码率。仿真结果表明,全相位频谱校正技术能够实现高精度多普勒频移估计,从而提高水下移动通信系统的可靠性。

全相位数字滤波

本文提出全相位DFT数字滤波器,全相位FIR滤波器及全相位FFT频谱分析.全相位数字滤波器它有良好的滤波器频率特性,适用於频谱分析,多路复用和扩频通信中窄带干扰抑制等频域自适应滤波器.

基于全相位的超声波流量计时延估计

针对在实际的超声波传输时间的测量中,接收波形起始点不能确定,导致脉冲计数不准的问题,提出全相位相位差时延估计方法,根据全相位的"时不变特性"得到超声波信号的时延估计。首先分别对超声波正逆程信号做全相位频谱分析,根据频谱分析的结果计算出正逆程信号的相位差,再根据相位差与时间差的关系推导出时间差,得到超声波信号的时延估计。当超声波流量计的基波频率为1 MHz,采样频率为12. 5 MHz,采样点数为507,A/D采样位数为11位时,用该算法分别求超声波大流量数据、干扰数据、静态水数据的时间差,实验结果表明,该时延估计方法能有效地减小超声波传输时间的测量误差,测量误差分别约为33、44、6. 5 ns,比数据延拓式相关法的时间差测量精度高,从而提高超声波流量计的流量测量精度。

高频相位激光测距系统的高精度鉴相

相位测距是一种非常重要的绝对测距手段,是大尺寸精密测量的重要保障。提高激光调制频率并采用高性能器件实现高频采样分析是提升相位激光测距精度最有效的方式之一。针对高性能器件的最大采样频率总是受限,难以满足高调制频率采样的难题,分析验证了欠采样方法用于相位测距的可行性,同时仿真分析了全相位傅里叶频谱分析法(allphase Fast Fourier Transform,apFFT)提高鉴相精度的优势。在此基础上,提出“欠采样+apFFT”的方法,并构建了激光相位测距的鉴相系统。当调制频率为201 MHz,欠采样频率为100 MHz时,系统鉴相精度高于±0.04°,对应的测距精度为±0.08 mm。实验结果表明,基于“欠采样+apFFT”的相位测距方法具有高精度、抗干扰能力强等优势,在科学研究与工程应用中具有重要价值。

激光回馈双通道位移测量创新实验平台设计

针对激光回馈技术中多目标同步检测以提高测量效率的问题,提出了一种基于线性调频的测量通道拓展方法。在线性电流注入下,激光器输出的光频率近似线性变化;2个被测物体到激光器距离不同时,回馈信号的频谱中出现分别对应2个物体的独立谱峰,通过全相位频谱分析方法在2个谱峰处进行相位解算可以重构2个物体的运动曲线。基于Python语言构建的仿真模型和相应的双通道位移测量实验系统均证实了该方法的有效性,2个通道的位移测量相对误差小于5%。

基于相位差时延估计法的岩石声发射源定位研究

针对岩石力学试验声发射时差定位算法中时延估计精度受诸多不确定因素的影响问题,提出全相位相位差法时延估计,通过小波分解与全相位频谱分析相结合求解相位差得到声发射信号的时延估计。利用小波分解找到不同传感器接收到的声发射信号中的同一主频的子带信号;对这些同一主频的子带信号分别做全相位频谱分析,得到每个子带信号中间样点的相位,再根据相位差与时间差的关系求出声发射信号到达不同传感器之间的时间差;进而利用时差定位法反演声发射源,实现了声发射源更精确的定位。在花岗岩(50 mm×100 mm×50 mm)上进行断铅试验,选取10个测点,经声发射监测验证结果表明,该时延估计方法能有效地减小声发射源定位的误差,提高声发射源的定位精度,平均绝对误差比美国PCI-2型声发射仪器定位结果提高约3 mm,该方法为反演声发射源提供了一种有效途径。

基于apFFT的罗兰-C信号相位编码识别

针对现有罗兰-C接收机普遍采用锁相环硬件电路跟踪相位的情况,提出了利用全相位谱分析(apFFT)的罗兰-C信号相位编码软件识别方法,分析了罗兰-C载波信号初相位的apFFT识别原理,基于apFFT方法用Matlab对罗兰-C接收信号在噪声和载波干扰等情况下的初相位识别进行了仿真.结果表明,apFFT方法既能像FFT一样分析出干扰频率成分,又能识别出各频率成分的初相位,尤其信干比在-20 dB情况下仍可准确地识别出罗兰-C载波信号初相位,为增强型罗兰接收机的设计提供了一种新的相位编码识别方法.

基于激光拍频高准确度相位式测距方法

介绍一种基于相位式激光测距的高动态、高准确度测距系统.系统引入光频调制技术实现激光拍频产生高频调制信号并完成信号的高速变测尺调制.在对回波信号进行鉴相时,为降低鉴相偏差采用无窗全相位谱分析并实现对测量信号的相位计算.计算表明,该方法可以有效抑制频谱泄露,减小噪声对测量结果的影响,提高鉴相准确度.实验表明该测距系统可以有效地解决相位法测距中存在的抗干扰能力差、距离模糊较难抑制等问题,调制信号频率为100 MHz、信噪比为30dB时测距准确度优于0.5mm.