基于小波变换的广义相关时延估计算法

为了估计两个在空间上分离的传感器所接收信号之间的时间延迟，本文结合小波变换的特点，提出了一个基于小波变换的广义相关时延估计算法并给出了它的时域和频域公式，此算法与直接互相关法相比，能对信号与噪声的假设条件放宽且在低信噪比下能有效估计时延。为了提高时延估计精度，在广义相关时延估计的基础上本文又提出了基于基小波的二次加权法。经仿真证明了这两种算法的有效性。

广义相关时延估计算法的自适应实现形式

认为广义相关时延估计算法的缺陷是依赖对输入信号及噪声先验知识 ,特别是对其功率谱的了解 ,而在实际应用中 ,往往缺乏这种先验知识 ,只能以估计值来代替 ,从而影响时延估计精度 .自适应滤波器一般只需要很少或根本不需要任何关于输入信号和噪声的先验知识且性能良好 ,若用自适应滤波器替代广义相关法中的预滤波器就可放松或免除对输入信号和附加噪声的条件限制 ,提高时延估计的精度 ,广义相关时延估计算法时域中的预滤波器就是其频域中的权函数 .从理论上证明了 ,任何一个广义相关权函数 ,都能够变换成一个或几个 Roth处理器的组合形式 .实际上 ,Roth处理器就是自适应滤波器实现的、能对原始带噪信号做最优化估计的维纳滤波器 ,从而实现了自适应广义相关时延估计算法 .

实时广义相关时延估计器

在水下航行体的测试中 ,通常采用被动定位方式获得航行体的运动轨迹 .被动定位一般利用空间关系已知的 3个或 3个以上的水听器来接收目标的辐射噪声 ,由时延估计器求得这些噪声信号间的相对时延 ,从而实现目标定位 .广义相关时延估计器是其中具有重要价值的一类时延估计器 .但是 ,由于所处理的信号是随机信号 ,其频谱结构起伏大 ,时变性强 ,且存在环境噪声的干扰 ,其先验权函数难以预知 ,因而极大地影响了估计器的性能 .为了解决这一问题 ,提出了实时权函数估计算法 ,并设计了多DSP并行处理系统加以实现 .通过在不同时间和水域对不同水下航行体的实际测试检验了估计器的有效性 .实际应用表明 ,该广义相关器在目标源信号谱结构变化时时延估计性能基本不受影响 ,具有稳健的时延估计性能和自适应能力 .

基于电磁辐射时延估计的串联光伏直流电弧故障定位方法

串联直流电弧故障是光伏系统电气火灾的主要诱因,在系统运维中不仅需要识别电弧故障,更需要确定电弧故障的发生位置。针对光伏串联直流电弧故障定位问题,该文提出一种基于电弧电磁辐射信号广义互相关时延估计的故障定位方法。搭建光伏串联直流电弧故障定位试验平台,分析光伏串联直流电弧电磁辐射信号特性,其在电弧产生初期具有明显的脉冲变化特征,且电弧电磁辐射信号强度与电流变化率成正比。通过对比分析,选取性能较为均衡的Vivaldi天线进行电弧电磁辐射信号测量,其带宽为100 MHz~1 GHz。采用4根天线构成的Vivaldi天线阵列进行电弧故障定位,其天线分别位于棱长1 m的正三棱锥顶点。利用最大似然加权算法进行广义互相关时延估计的加权处理,减少信号噪声影响;同时用最小二乘法进行电弧电磁辐射信号互相关频谱峰值拟合,从而减小频谱计算中栅栏效应的影响。试验结果表明,所提方法的定位误差在15%以内,为基于电弧电磁辐射的故障定位策略应用提供了依据。

基于GCC-MSSA的变压器局放超声内部定位方法

变压器绕组因绝缘故障引发的局部放电危害着电力系统的安全运行,而目前针对局部放电的超声波外置检测方法受噪声干扰、传播介质等因素影响较大,故本文在变压器绕组中内置8个传感器内部检测局放产生的超声波信号。由于检测到的信号直接测量法不能反应实际的时延信息,以及传统智能算法定位精度低稳定性差,本文提出了一种广义互相关法(GCC)和混合策略麻雀算法(MSSA)相结合的超声定位方法。在COMSOL中搭建变压器绕组模型并仿真局放现象,通过GCC算法提取出精确的时延信息。根据时差信息建立超声定位的最优化约束方程,用MSSA算法求解得到局放源的位置信息。仿真结果显示,MSSA算法相较于其他传统智能算法定位误差更小。最后使用一种新型EFPI超声传感器进行变压器绕组局放实验,结果显示本文提出的方法定位平均误差为4 cm,比仿真的局放点大2.9 cm,具有工程应用实际价值。

双子阵被动跟踪系统

文章介绍一种用于水下机动目标测量的双子阵被动跟踪系统 ,介绍了双子阵定位原理和系统构成 ,提出了广义相关时延估计方法、时延值滤波方法和卡尔曼弹道滤波器 。

远距离同频干扰基站定位方法研究

目前东南沿海地区大气波导效应引起的远距离同频干扰现象多发,影响用户网络体验,而消除干扰的第一步就是要对远处同频干扰源进行定位。针对这一问题,利用被动雷达测距原理,提出了一种基于TDOA的三通道基站被动定位系统,利用GCC时延估计算法间接得出接收机之间的波程差,继而利用建立双曲线组,其交点即为需定位的基站位置。进行实测后得出,干扰源定位距离误差约为8.6%,大致可以定位出干扰基站的位置。

方位判定系统模型设计与算法改进

目前方位判定系统被广泛应用于各行各业,方位判定系统是利用声音信号定位目标。笔者在平面四元传声器阵列基础上进行算法模型描述和选择,为适应ARM系统应用,推导目标方位判定计算公式,提出了传统广义互相关时延估计改进算法。经过软件系统设计,下载于ARM硬件系统,通过实验结果分析,该改进方位判定算法能够实现定位功能,并且相对于通用的时延算法准确度更高。

燃气锅炉耗能量评价和监测系统设计与应用

从燃气锅炉用户耗能量评价与监测需求出发,应用广义互相关时延估计算法设计并安装了一套燃气锅炉耗能量评价与监测系统,分析监测系统设计应考虑的问题及系统主要设备。选定2020年1月20日某锅炉系统运行数据,采集燃气流量、燃气压力、锅炉供水温度,进行广义互相关运算,输出锅炉供水温度与燃气流量、燃气压力的广义互相关曲线,进行分析,又模拟偷盗气工况燃气流量,分析该工况锅炉供水温度与燃气流量广义互相关曲线。得出结论:锅炉供水温度与燃气流量、燃气压力的广义互相关曲线具有明显峰值,锅炉系统的燃气输入到热量输出之间有5 min左右时间延迟,并较为稳定,说明该广义互相关算法分析结果准确。偷盗气工况锅炉供水温度与燃气流量广义互相关曲线出现大量干扰峰值,主峰值不明显,可判定该锅炉出现运行问题。通过对相关参数进行广义互相关分析,可有效判断燃气锅炉运行情况,实现耗能量评价、计量异常情况报警等功能。