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。

基于平滑伪维格纳分布和最小熵的BPSK信号参数估计

针对低信噪比环境下二相编码(Binary phase shift keying,BPSK)信号的参数估计性能差问题提出了一种新方法。该方法首先对信号进行平滑伪维格纳分布(Smooth pseudo Wigner-Ville distribution,SPWVD)变换得到时频矩阵SSPWVD(tm,fn),再利用最小熵法对得到的时频矩阵进行处理得到BPSK信号载频的较高精度估计。SPWVD变换将BPSK信号相位突变信息转换为时频域内信号载频处的幅度突变信息,通过搜索相邻负尖峰并进一步处理得到BPSK信号的码宽、码率、码数以及编码序列的估计。仿真结果验证了方法的有效性。

用维格纳-威利时频分布进行信号时频分析

信号时频分析对电子战侦察有重要意义。讨论了维格纳 威利时频分布的基本原理、与谱相关及模糊函数的关系。给出了求离散时间信号的维格纳 威利时频分布算法,以及用信号的维格纳 威利时频分布计算信号瞬时频率的方法。给出了几种目标信号的瞬时频率的计算实例。

Hilbert-Huang变换联合平滑伪Wigner-Ville时频分布识别储层流体性质

苏里格气田致密砂岩储层具有低孔、低渗、气水关系复杂等特点,利用常规测井资料进行流体识别难度较大。以阵列声波测井资料为基础,利用希尔伯特-黄(Hilbert-Huang)变换联合平滑伪魏格纳(Wigner-Ville)时频分布分别提取阵列声波测井信号的时间边缘和频率边缘特征,并研究与储层流体分布的关系。结果表明:气层和水层在时间边缘和频率边缘分布存在明显差异。在时间边缘分布特征上,气层能量最低,水层能量最高;在频率边缘分布特征上,气层和水层均有一定的频散,且水层能量高于气层能量;储层含气越多,信号衰减越严重。因此利用信号在时间分布和频率分布上的差异可以进行流体性质识别。

基于平滑伪维格纳分布与阶次跟踪的汽车变速器啸叫噪声分析

运用平滑伪维格纳分布,结合阶次跟踪方法,进行汽车变速器啸叫噪声分析。首先,针对计算机运算的实现,提出平滑伪维格纳分布算法;然后基于瞬时频率估计,运用平滑伪维格纳分布,进行发动机转速信号的提取;结合分段三次埃尔米特插值多项式,在角域内进行信号的等角间隔重采样;运用平滑伪维格纳分布,进行变速器二挡噪声的时频分析与阶次跟踪分析,对啸叫噪声进行定性、定量分析。为变速器啸叫分析提出了新的方法。

基于LMS-SPWVD的非平稳振动信号时频分析方法

针对SPWVD存在中心信号频率能量发散、干扰信号能量波形及模态混叠现象未得到有效抑制的缺点,提出一种最小均方滤波算法(LMS)和平滑伪维格纳威尔分布(SPWVD)相结合的时频分析方法(LMS-SPWVD).首先,采用LMS算法对模拟非平稳振动信号测试函数进行抑噪处理,获取最优输出信号测试函数时域波形;然后采用SPWVD对最优输出信号测试函数时域波形进行分析,构建LMS-SPWVD算法时频分布模型;最后将该方法与SPWVD、LMS-STFT、LMS-WVD进行对比。结果表明,该方法具有较好的时频分辨率与时频聚集性、模态混叠及干扰信号抑制效果。

雷达海杂波尖峰时频分布特性研究

对雷达海尖峰进行了重新定义,使用短时傅里叶变换、平滑伪维格纳分布以及平滑内维格纳分布的重排形式3种工具分析了IPIX雷达杂波数据的单个距离分辨单元内海尖峰与时频分布之间的关系。研究表明,伴随海尖峰的发生,杂波对应的时频能量分布也较强。

用于多分量线性调频信号的自适应核分布

首先分析了自适应高斯核函数的局限性,并作了改进,同时给出了其参数估计方法。然后,基于线性调频信号模糊度函数特征,提出了一种新的自适应核函数。两种新的核函数的宽度对信号长度具有自适应能力,所以在获得了一定的交叉项抑制能力的同时,避免了较大的信号自项能量损失。不仅对更一般的多分量线性调频信号具有适用性,而且简化了参数的求解。因而,相对于自适应高斯核函数而言,两者性能更优。仿真结果验证了本文方法的有效性。

基于SPWVD分布DSP实现的纸浆流量测量新方法

针对于当前实用型纸浆流量测量方法精度低的问题,提出一种纸浆流量的测量新方法,该方法利用纸浆浓度传感器产生的浓度信号的噪声中含有的流量信息,通过DSP实现的魏格纳-威利分布进行纸浆浓度信号噪声的时-频分析,利用其特征频率计算出纸浆实时流量。该方法使得纸浆浓度传感器同时测量纸浆浓度和流量,实验表明测量精度高达0.5%,并且具有出色的动态性能。

融合K-S检验和SPWVD的顶锤裂纹检测方法

在交变的高温高压环境下,人造金刚石压机中的硬质合金顶锤易出现裂纹,如果不及时检测并更换裂锤会造成更多顶锤瞬间同时破裂,从而造成重大的经济损失。针对如何检测顶锤裂纹,提出了一种基于Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验和平滑伪维格纳分布(SPWVD)的方法。该方法根据脆性材料在产生裂纹时会伴随着声发射波释放的特点,结合突发型声发射信号属于高频率高能量信号的特性,首先将顶锤裂纹信号设为模版,并对采集的声发射信号进行加窗截取,然后利用双样本同分布Kolmogorov-Smirnov检验对截取的信号进行匹配,对匹配到的疑似顶锤裂纹信号进一步利用平滑伪维格纳分布进行分析,根据得到的频谱信息确定顶锤是否出现裂纹。利用顶锤在平稳以及两种突发型声发射状态对所提方法进行验证,实验结果表明该方法能够准确检测出顶锤裂纹,适合金刚石压机顶锤裂纹的在线检测。

MSPWVD-HOUGH变换的多目标分辨和雷达回波参数估计

传统的时频分析方法,如Winger Ville Distribution,smoothed pseudo Wigner-Ville distribution等在多目标分辨的时候,无法同时在时频分辨率和抑制交叉项两方面同时达到较好的效果,所提出的MSPWVD解决了这一问题,MSPWVD-HOUGH还可在低信噪比的情况下检测出多目标,并估算其参数,可利用来进行雷达成像的运动补偿。

基于SPWVD时频图纹理特征的滚动轴承故障诊断

针对如何提高滚动轴承故障诊断准确率的问题,提出一种基于平滑伪维格纳-威利分布(smooth and pseudo Wigner-Ville distribution,简称SPWVD)时频图纹理特征的故障诊断方法,对滚动轴承不同故障类型及故障程度进行识别。首先,采用SPWVD时频分析方法处理轴承故障振动信号,并获取时频图,从中提取选择表征能力优秀的特征参量作为故障特征;其次,将故障特征作为输入,结合支持向量机(support vectors machine,简称SVM)建立滚动轴承故障诊断模型;最后,采用轴承故障数据,比较SPWVD时频图纹理特征、维格纳-威利分布(Wigner-Ville distribution,简称WVD)时频图纹理特征和小波尺度谱图纹理特征3种故障特征的模式识别能力及准确率。分析结果表明,SPWVD时频图纹理故障特征分类效果最佳,敏感性最强,具有较高的故障诊断精度。

双基地ISAR成像分析

在建立远场条件下双基地ISAR转台模型的基础上,阐述了双基地ISAR的成像原理。针对双基地ISAR系统中相对转角计算复杂的问题,给出了一种利用合多普勒带宽计算双基地ISAR方位分辨率的方法。详细分析了双基地ISAR系统的收、发分置结构对目标成像的影响,针对双基地ISAR系统中机动目标多普勒频率信息的时变特性,将基于时频分析技术的距离-瞬时多普勒成像算法引入双基地ISAR目标像的重建过程中。最后,仿真实验验证了算法的有效性。

基于曲线拟合的多项式相位信号参数估计

研究了多项式相位信号的参数估计问题。针对在分析高阶多项式相位信号时,维格纳-威利分布的交叉项使得时频分布图变得难以解释的问题,采用伪维格纳-威利变换减少交叉项,并且从伪维格纳-威利分布提取出多项式相位信号的瞬时频率曲线,利用曲线拟合的方法拟合瞬时频率曲线,从而实现了多项式相位信号参数估计。对比了最小二乘曲线拟合和切比雪夫曲线拟合用于多项式相位信号参数估计的不同。最后通过仿真验证了曲线拟合用于多项式相位参数估计的有效性。

变速器齿裂及轴承故障建模与故障特征提取

建立了变速器齿裂故障、轴承故障的动力学模型 ,依据此模型仿真了齿裂故障、轴承内圈、外圈、滚动体故障的故障信号。采用平滑伪维格纳分布提取了这几种故障的特征。

激光微多普勒探测运动目标复合振动的实验研究

建立了激光微多普勒效应探测系统,开展了激光微多普勒效应探测运动目标复合振动的实验研究。实验结果的频谱分析和时-频域的联合分析表明:利用激光微多普勒效应,可以有效地探测目标的复合振动,为目标的探测、分类和识别奠定了基础。

SP WD在脉内混合信号时频分析中的应用

雷达脉内混合信号的特征提取和分析是电子对抗领域的重要研究课题之一。维格纳-威利(Wigner-Ville)分布法是分析雷达脉内信号的有效途经,但由于Wigner-Ville分布是双线性变换,用它来分析脉内混合信号时,交叉项将会严重影响信号特征分析。采用平滑伪Wigner-Ville(SPWD)对交叉项进行抑制,计算机仿真表明取得了满意的时-频分布。

谱相关的数学关系与物理意义

周期性是自然现象和工程现象的基本特性之一,从复杂多变的、含有噪声的观测数据中发现周期性并测量其参数是信号处理的重要主题.谱相关是分析循环平稳信号二阶周期性的有力工具,本文研究谱相关的周期性解析功能的缘由、过程与特点.首先,梳理了谱相关理论体系中诸多重要概念之间的内在联系,建立了相互之间转换或映射的数学关系图;然后提出了按定义和转换关系逐步求解谱相关的方法.通过单周期信号的分析和每步操作效果与周期的对应关系,诠释了循环自相关、谱相关、无限循环谱和循环频率等重要概念的物理意义.

基于WVD的文档图像纠偏算法

提出了一种效率很高的文档图像纠偏算法,即利用文档图像的水平投影值,得到水平投影值的维格纳—威利分布.根据维格纳—威利分布的极值的最大值得到偏斜角度,实验结果验证了算法的有效性.

基于Wigner-Ville分布的高动态频率跟踪算法

高动态环境存在较大的多普勒频移,这使得普通的GPS接收机在没有惯导辅助的情况下很难可靠工作。为了同时满足高动态GPS接收机动态性能和跟踪误差两方面的要求,文中根据时频分析的理论,提出了一种基于Wigner-Ville分布的高动态频率跟踪算法。在分析高动态载波相位模型和Wigner-Ville分布理论的基础上,给出算法的实现方法。仿真结果表明:该算法可在低信噪比下跟踪高动态GPS信号。