基于稀疏信号分解的自适应时变滤波器及其在齿轮故障诊断中的应用

提出一种新的自适应时变滤波器设计方法,并将其应用于变速齿轮箱齿轮故障诊断中。齿轮箱振动信号频率成分复杂,特别是多级变速齿轮箱,存在多个啮合频率,而齿轮箱齿轮故障诊断的核心是获取啮合频率的调制状态。在非平稳转速下,如何从复杂振动信号中提取包络调制信号是齿轮箱故障诊断需要解决的关键问题。基于多尺度线调频基(Multi-scale chirplet)的稀疏信号分解方法可以有效地提取频率呈曲线变化的信号分量,适合于载波频率的提取,以该载波频率为滤波器的中心频率,转频的倍频为滤波带宽,设计滤波中心频率曲线变化的自适应时变滤波器,可以有效地将多个包络调制信号分别提取出来,进而可以对变速多级齿轮箱齿轮进行故障诊断。提出的自适应滤波器可以根据信号本身的特点自动改变滤波中心频率和滤波带宽,对信号进行滤波,保留信号的有用频率成分,抑制无用成分。仿真算例和应用实例说明了方法的有效性。

时变滤波器在多普勒无线电引信数字仿真中的应用

介绍一种时变带通数字滤波器的设计方法。该滤波器根据目标多普勒频率随时间的变化规律，产生一串中心频率可调的窄通带，以达到正确接收目标信号和抗干扰的目的。通过对以掠海导弹为目标的无线电引信信号处理电路选频环节的仿真分析，获得满意结果，对优化无线电引信的总体设计，确定最佳参数，有实际意义。

基于时变滤波器的线性调频干扰抑制

为提高伪码调相脉冲多普勒引信抗线性调频(LFM)干扰性能,将基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的自适应时变干扰抑制滤波器应用到伪码调相脉冲多普勒引信中,用来对LFM干扰进行抑制。干扰抑制的效果与LFM信号参数的估计精度有关,为解决计算量与估计精度的矛盾,采用先大步长、后小步长两步估计法。仿真结果表明自适应时变干扰抑制滤波器显著改善了伪码调相脉冲多普勒引信的相关输出。

利用时变滤波器模拟多普勒信号

计算机模拟的多普勒信号可用于评估各种多普勒信号处理技术的性能，为了快速而容易实现模拟正交多普勒信号，提出了一种仅利用一个时变波滤器的方法．该方法根据白噪声通过时变滤波器的特性而实现．实验表明，对以该方法模拟的多普勒信号的短时傅里叶分析结果与理论预测相吻合，故该方法是切实可行的．

时变级联滤波器的两种设计方法

本文针对雷达杂波抑制中常用的时变级联滤波器,提出了两种实用的设计方法。第一种方法通过时变级联滤波器与时变非级联滤波器的等效来设计时变级联滤波器。该方法可以使时变级联滤波器具有最佳杂波滤波器的效果。第二种方法通过对总的等效滤波器的设计来得到级联滤波器第二级的权系数。分析表明,时变级联滤波器第二级的频率响应很难写出,但可以通过总的等效频率响应来体现。

多模杂波抑制的参差时变多凹口滤波器设计

提出了一种改进的抑制多模杂波的参差时变多凹口滤波器设计方法。当存在两种以上杂波时,该滤波器可在杂波谱中心形成多个随杂波散射元均方根速度展宽的凹口,即滤去多模杂波;同时采用参差脉冲将盲速推到3倍音速以外,并且通过最优参差码的选择使第一零点最浅以防止陷入凹口的目标丢失。最后通过对算法(包括最优参差比的选择和时变滤波器的权系数算法)的简化,使运算量至少减少为原来的一半。仿真结果和性能分析验证了该算法的可行性和有效性。

脑-机接口中时变公共空间滤波器的研究

为了提高分类识别率,提出了一种新的公共空间算法—时变空间滤波算法。该算法中,公共空间滤波器的值不再是常数,而将随着时间而变化,它能够有效提高任务的识别率。首先给出公共空间模型的数学公式,然后进行时变公共空间滤波器的数学求解,试验结果表明时变公共空间滤波器在BCI的实用性,能够达到很好的识别效果。

利用时变全通滤波器减小扩声系统中的梳状滤波失真

根据人耳对声音信号相位不敏感的原理,采用时变全通滤波器,随机化每个声源输入信号的相位,从而减小声源输出信号之间的相关性,进而减小由于相关产生干涉而带来的梳状滤波失真。数值计算和实验结果均表明用时变全通滤波器随机化声源输入信号的相位能够有效地减小扩声系统中的梳状滤波失真。

时变CIC滤波器的FPGA实现方法研究

首先介绍了时变CIC滤波器的原理,然后给出了降低硬件实现复杂性的等效变换方法,同时分析了该采样率转换器的转换精度及参数选取对滤波器性能的影响。最后,通过Quartus软件仿真和应用实例,验证了该方法的有效性。

数据压缩的随时变提升小波滤波器设计研究

一般用途的小波滤波器是不随时间变化的滤波器。文章中我们提出一种新的方法设计双正交小波滤波器,这种滤波器与输入信号是正交的。我们称它为随时间变化的提升小波滤波器(TVLW F)。它的特点是通过改变Sw eldens所开发的提升格式的自由参数使滤波器适应于输入信号的变化。这种滤波器很简单并且几乎是可以完美地重构的。用TVLW F,我们做了心电图数据(ECG)的压缩,这是一种半周期性信号。实践证明时变系统很容易构成。我们提出的方法对数据压缩很有用。

基于时变窄带滤波技术提取可控震源扫频信号方法研究

精密主动地震监测为我们主动探测地下介质结构,并监视其动态变化提供了一条可能的技术途径。由于精密控制震源释放的能量强度小,随着传播距离的增加,信号的快速衰减,在离震源较远处有用的震源信号被掩盖在很强的噪声中,这对于震相的识别与走时的拾取精度有着很大的影响。本文设计了一种时变窄带滤波器进行更为精细的滤波,期望进一步提高观测数据信噪比,再结合匹配滤波方法实现主动震源信号的检测与波形变换。另外,由于不同震相有一定的到时差,使用时变窄带滤波器提取一个震相波形信息时,将压制其他震相的波形信号,从而实现了震相分离的技术。仿真计算与实际资料处理显示了该方法在提高观测资料质量、震相识别分辨率及震相分离方面具有一定的有效性与优越性。通过对广东省新丰江库区精密可控震源试验数据进行时变窄带滤波方法的处理,在震中距为200km左右处的台站记录中检测到主动源信号,体现了对远台弱信号的提取能力。

一种有效的MTI滤波器设计方法

针对雷达杂波抑制中常用的时变级联MTI滤波器,提出了一种新的设计方法.在对设计时变级联MTI滤波器中第一级滤波器的特征矢量法进行分析的基础上,利用第一级滤波器的近似线性相位来得到动杂波的多普勒频率,然后查权库表求得第二级滤波器权系数.与零点设计法相比,所提方法运算量小,易于在实际系统中实时实现.设计实例证实了这种方法的有效性.

一种可变插值比的脉冲成型数字滤波器FPGA设计

通信卫星的频分复用机制,对卫星通信系统的发送信号频谱成型提出了严格的要求。在宽带/窄带兼容的卫星通信系统中,发射信号的频谱带宽随不同速率的通信应用而改变。提出了一种脉冲成型基带数字滤波器的设计方法,将脉冲成型与插值滤波集成在一起,采用时变系数多相结构,可以在较宽的范围内灵活调整发送信号的码率与占用频谱带宽,满足了航空遥感数据实时传输系统的要求。脉冲成型滤波器设计针对FPGA的结构进行了优化,降低了硬件占用资源,达到了通信系统的设计性能指标。

电网交流信号实时处理中定常最小二乘方滤波器的误差分析

目前,微型计算机在电力生产各个环节中的应用已越来越广泛和深入,使电气自动化装置的面貌发生了深刻的变化,在继电保护、在线监控等实时性和其它技术指标要求较高的各个方面,微处理器和数字处理算法对于技术指标的实现具有至关重要的作用。在微机继电保护等交流信号处理装置中已有许多种算法(见文献[1]),通过对比分析可以看到。

联合时变低通与改进形态学滤波的智能在线称量方法研究

针对检重秤在复杂工业生产环境下,受机械传动、被测物体自身振动和外界随机扰动影响导致的传感器输出信噪比低、称量准确性难以满足要求等问题,提出一种联合时变低通与改进形态学的快速数据处理新方法:时变低通滤波器作为一级滤波,通过在信号跃变时,迭代优化滤波器参数,使边沿信号得以快速响应,有效消除冲击干扰,并抑制称重信号在滤波过程中的相位失真;然后采用改进形态学滤波器进行二级滤波,通过选择零值线性结构元素,并优化结构元素长度以及操作算子的权值系数,加快了动态称重的响应速度。实验结果表明,该方法能有效抑制各类干扰影响,提高测量准确度,最终实现运行速度达120 m/min,最大秤量400.0 g,满足国家标准《GB/T 27739—2011自动分检衡器》XIII级要求的检重秤搭建。

一种带限稳定的反Q滤波算法

反Q滤波是波传播的逆过程,可同时消除吸收和频散效应。Gabor域反Q滤波方法是以Gabor变换谱代替向下延拓的波场,在对二维时频谱进行稳定的反Q滤波处理后,再使用Gabor逆变换重建时间域地震道。相对于反Q滤波方法的分层实现,该算法可应用更精确的连续Q模型,且不需对二维振幅补偿算子进行近似,其计算效率更高,反Q滤波结果更准确。为了改善补偿效果且不放大环境噪声,在Gabor域反Q滤波过程中联合应用时变带通滤波器,该带通滤波器的高截频从某一时间处随旅行时沿双曲线轨迹变化,以适应衰减介质中信号带宽随旅行时的变化。理论数据测试和实际资料应用的结果均表明,联合时变带通滤波器的反Q滤波算法对含噪地震数据是稳健的,可在保持信噪比的同时提高地震资料的分辨率。

超级航姿中基于变阈值判据的自适应Kalman滤波

超级航姿系统因受外界干扰而使加速度计输出稳定性发生变化时,传统航姿算法易引起载体机动状态误判,且易导致滤波器振荡甚至发散,因此,该文提出了一种基于模糊推理系统的变阈值载体机动判据自适应Kalman滤波算法。该算法能根据加速度计输出稳定性的变化,自适应地调节载体机动判据及滤波器的量测噪声阵,从而降低载体机动状态的误判率,并提高滤波器对量测信息的利用程度。仿真实验表明,当加表稳定性发生变化时,该算法仍能较好地判断出载体的机动状态,并对量测噪声阵作出相应调整,使超级航姿系统的长航时姿态精度和滤波稳定性得到提高。

基于STFRFT的脉冲干扰抑制方法研究

为了解决航空无线电导航服务频段附近的脉冲干扰影响接收机工作的问题,并进一步提高GNSS系统的抗干扰能力,提出了基于STFRFT(short time fractional Fourier transform)的脉冲干扰抑制方法。首先确定接收信号的最佳旋转阶次,再对信号进行STFRFT,通过坐标旋转得到时频面的二维分布,在最佳阶次下采用自适应时变滤波器实现对干扰和信号的分离,进而抑制干扰。仿真结果表明,和几种传统方法相比,基于STFRFT的自适应滤波算法剔除干扰效果最好,在抑制脉冲干扰的同时保留了更多有用信号。结合STFRFT技术和自适应时变滤波技术提高了抑制脉冲干扰的能力,可为航空无线电导航服务的脉冲抗干扰技术提供参考依据。

一种自动等响度数字混音算法

在电视会议系统中,为获得接近真实的会议交流氛围,混音技术不可或缺。本文利用语音信号的响度特性,提出一种自动等响度数字混音算法。该算法首先利用信号平均功率和短时自相关函数进行语音活动检测(VAD),判断参与混音的每路信号中是否含有语音信号。然后,利用时变滤波器进行滤波处理,抑制混音过程中引入的噪声。最后,利用语音信号响度计算各路信号的权重,使各路语音的平均响度保持一致。仿真实验结果表明,本文的混音算法可使各路信号的平均响度基本相同,并具有良好的语音质量。

一种抽样率转换的简化算法

为了改变信号的采样率,需要对信号进行插值和抽取。但是,当插值倍数很大时,运算量非常庞大,这在硬件上将难以实现。提出了一种简化算法:分析输出与输入、滤波器系数之间的关系,再结合采样率转换的比值,对所需要的点进行乘累加运算,实验表明,达到了采样率转换的目的,大大降低了运算量。