时频能量谱与VGG16结合的车轮扁疤损伤程度估计方法

为了实现对运营中车辆车轮扁疤损伤程度的实时精准监测,提出了一种时频能量谱与VGG16卷积神经网络相结合的车轮扁疤损伤程度估计方法,该方法通过对车辆运营中轴箱振动加速度信号的分析处理来实时定量估计车轮扁疤的损伤程度。建立了车辆轨道刚柔耦合系统动力学模型和车轮扁疤数学模型,仿真计算不同扁疤损伤工况下的车辆轴箱振动响应。运用形态学滤波器以及完全噪声辅助集合经验模态分解结合Wigner-Ville分布的时频分析方法,将轴箱振动加速度信号滤波降噪后表达在时频能量谱中。构造了VGG16卷积神经网络模型,通过大量车轮扁疤故障数据的时频能量谱构造的训练集来训练VGG16模型。随机仿真若干车轮扁疤工况,对训练完善的VGG16模型进行测试验证。仿真试验表明,运用时频能量谱与VGG16模型结合的方法能准确地估计运营中车辆的车轮扁疤损伤程度,估计误差在1.6 mm内。

基于小波变换时频能量分析技术的岩石声发射信号时延估计

声发射源定位技术是根据各传感器接收声发射信号的时差来实现损伤定位的,时延估计精确程度直接影响声发射源定位的精度。首先,在对不同损伤的声发射波形模式和频率识别的基础上,利用小波变换提取相应的单一频率或某一很窄频率段内的波形,并据此实现不同传感器在该频段的时延估计,为声发射源定位提供一个更为科学的方法;然后,使用Hyperion超声波系统,对单轴加载条件下岩石破裂过程中的声发射信号进行监测,并使用仪器自带的定位算法实现声发射源定位;最后,基于小波变换的方法对岩石试样声发射信号的时频能量分布特征进行分析,实现声发射源定位,并将定位结果与试样的真实破裂模式进行比较。试验结果表明,基于小波变换时频能量分析技术有利于减小声发射源定位的误差,从而提高材料损伤定位的精度。

高斯线调频连续小波变换的时频能量衰减因子方法及其应用

本文基于高斯线调频连续小波变换 ,提出了能够反映震源区或近场区小地震波形在震源深度、震源尺度、震源破裂机制、地震波传播途径、地震波衰减等方面的差异特征信息的特征指标 ,即小波变换的时频能量衰减因子方法。为了验证该方法的有效性 ,选取了震源破裂机制有明显差异特性的天然地震、爆破或塌方资料以及非强地震孕震区同一地点发生的多次小震资料。研究结果表明 ,天然地震与爆破或塌方记录的连续小波变换时频能量衰减因子有明显区别 ;正常地震活动背景下地震记录的连续小波变换时频能量衰减因子变化比较稳定 ;利用该方法 ,通过对某一地区的连续观测 ,可望为强震预测提供有效判据。

基于时频能量谱纹理特征的跳频调制方式识别

针对跳频通信调制方式识别问题,提出了一种基于时频能量谱纹理特征的跳频调制方式识别方法。该方法首先采用平滑伪Wigner-Ville分布算法获取跳频信号时频图,并经过二维维纳滤波去除时频图背景噪声,提高低信噪比条件下时频图清晰度;然后采用连通域检测算法提取每跳信号的时频能量谱并将其转化为时频灰度图,计算其直方图统计特征和灰度共生矩阵特征组成22维特征向量;最后通过参数优化后的支持向量机分类器对特征集进行训练、分类和识别。仿真实验表明,所提取的多维特征向量具有较强的表征能力,避免了由单一特征相似性引起的误判问题,在信噪比为-4dB的条件下,对跳频信号BPSK、QPSK、SDPSK、QASK、64QAM和GMSK共6种调制方式的平均识别正确率达到91.4%。

椭圆球面波函数时频能量聚集性研究

椭圆球面波函数(PSWF)集是时频域上能量聚集性最佳的信号形式,在提高系统频谱利用率、降低频带间干扰方面具有天然优势。本文针对椭圆球面波函数最佳时频能量聚集性及其在工程中应用的问题,重点研究了时限PSWF在频域的最佳能量聚集性,及其乘、加、卷积运算对PSWF能量聚集性的影响,讨论了乘加卷积运算对PSWF工程应用的影响。理论分析和仿真结果表明,两个同频段同时间带宽积PSWF信号相加后带内能量聚集度介于两者之间;奇数阶PSWF与偶数阶PSWF相乘后带内能量聚集度提高,奇数阶与奇数阶或偶数阶与偶数阶PSWF相乘后带内能量聚集度大幅下降;两个同频段同时间带宽积PSWF信号卷积后能量聚集度提高,且相卷积的两个PSWF阶数越低,运算后能量聚集度越高。

爆破振动信号的HHT时频能量谱分析

采用希尔伯特-黄变换对爆破振动信号进行时频能量谱分析。经验模态分解中采用了极值点对称延拓消除端点效应,采用分段三次Hemite保形插值算法插值拟合消除欠包络现象以及筛分终止局部准则;对于传统HHT计算瞬时频率的负峰问题采用了标准化和直接正交法解决。采用了LabView平台实现,提高了计算效率和实用性。

变水深对畸形波及其时频能量谱的影响

使用VOF(volume of fluid)方法实现了变化水深条件下畸形波的数值模拟,使用小波分析方法计算模拟结果的时频能量谱,发现变化水深可以加强波浪的非线性相互作用,使转化到高频端的能量更多,产生了不对称程度更大的畸形波。

小波变换时频能量谱技术在地震层序划分中的应用

小波时频能量谱是在小波变换时频分析基础上 ,计算小波频谱能量。将小波变换时频能量谱技术与层序地层学理论相结合 ,以寻找不同类型沉积旋回与小波能量谱之间的对应关系 ,为地震层序的划分以及沉积相分析提供理论依据。通过对理论模型和实际资料的计算表明 ,小波时频能量谱方法分析研究沉积旋回体是可行的 ,可揭示地下沉积旋回体相关信息 。

畸形波生成、演化过程时频能量结构研究

基于流体体积(VOF)方法建立完全非线性波浪数值模型,控制方程采用雷诺时均方程和k-ε方程,使用该模型模拟了畸形波的生成、演化过程。在此基础上,使用小波分析法重点研究了畸形波生成、演化过程中波浪序列的时频能量结构。研究结果表明,畸形波生成前、后出现的过渡大波虽然不满足畸形波定义的所有指标,但其能量瞬时集中程度仍然很高,包含大量高频能量,内部结构和畸形波完全类似,应该引起重视。

基于熵调整模糊c-均值聚类的时频能量混合模型

本文提出了一种改进由时频不相交分量组成信号的双线性时频分布的分辨率和可读性的方法。用修正的Xie-Beni聚类有效性指标对熵调整模糊c-均值聚类算法进行拓展将模糊聚类与密度估计相结合,实现了信号时频分量的识别和建模;信号的时频能量混合模型给出了信号分量的数目及其在时频面上所占据的区域。这些信息可以用于分离信号分量,设计适合于每个分离分量的光滑核。仿真结果表明,对于由时频不相交分量组成的信号,本方法可以识别出其中的信号分量,并得到较优的时频分布。

基于解析小波的心音信号时频能量图谱分析

目的:通过分析彩色时频能量图谱,能够直观地区分不同心音,为临床心脏病诊断提供一种有效的参考。方法:基于LabVIEW8.6虚拟仪器开发平台,采用解析小波变换(AWT)构建心音信号的时-频二维彩色能量图谱。结果:通过对正常人和心肌病患者的不同样本分析,在时频能量图谱上能够明显地表现出其差异。结论:分析结果证明,该方法能有效地区分正、异常心音,并揭示出频率成分随时间的变化过程,有助于心脏病的辅助诊断。

基于非线性模型的畸形波模拟及其时频能量谱研究(英文)

采用VOF(volume of fluid)方法实现了畸形波的数值模拟。将数值结果与线性理论(方程(5))计算结果进行了对比,发现数值模拟结果更能够反映非线性特征。使用小波分析方法研究了畸形波的时频能量谱,发现形成畸形波的过程中存在很强的波浪非线性相互作用,使得波浪的能量向高频端转化。变水深地形可以加强波浪的非线性相互作用,使得转化到高频端的能量更多,产生畸形程度更大的畸形波。

基于时频能量谱特征的跳频电台个体识别

针对于跳频电台的细微特征分类识别问题,提出基于跳频信号时频能量谱的细微特征提取算法。首先,利用跳频信号在时频域的稀疏特性,通过稀疏重构方法得到跳频信号时频能量谱;然后,在不同尺度条件下对时频能量谱进行分割,分别提取时频能量谱瑞利熵、多重分形维数和差分盒维数三种特征;最后,通过支持向量机分类器对提取特征集进行训练、分类和识别,实现跳频电台个体识别。利用四部电台的跳频信号,验证对比了本文算法与另外两种算法的识别性能。实验结果表明,本文方法所提取的细微特征集具有较强的分辨能力,避免了由单一特征的相似性而引起的误判问题,能够在少量训练样本条件下,保持较高的识别正确率。

地震动时频能量分布及其对结构最大位移响应的影响规律分析

地震动特性的掌握对了解结构的地震响应及地震损伤至关重要。本论文采用时频分析方法研究地震动时频能量分布及其对结构反应的影响规律。地震动的时频能量分布由匹配追踪分解算法得到,既有效地反映不同频率成分的能量在时间上的分布,也能反映峰值加速度发生时刻附近存在的频率成分。通过分析构造的具有相同峰值加速度、傅立叶幅度谱和持时的人工地震地面运动以及线性结构的地震响应,表明时频能量分布对线弹性结构的影响很大,地震地面运动分解的原子有效幅度越大,循环特征越大,线弹性结构的位移也越大。本论文揭示地震地面运动时频能量分布对结构响应具有重要影响。

基于时频能量分布的雷达辐射源信号识别方法

针对在低信噪比特别是参有混合调制信号环境下雷达辐射源信号识别率低的问题,提出了一种基于时频能量分布的辐射源信号特征提取和识别方法.该方法首先对信号进行时频变换得到时频分布,经过一系列图像预处理后得到时频能量分布;然后通过行相加变换取平均提取信号特征向量,利用支持向量机分类器实现信号分类与识别;最后对6种典型雷达信号进行了仿真.仿真结果表明,本文方法在低信噪比条件下且有混合调制信号时识别效果较好,在信噪比为-6 dB时平均识别率仍能达到84%.

地铁引发环境振动的时频能量评价方法

振动测试与评价是现代城市轨交建设环评工作不可或缺的工作内容之一,如何合理有效的对振动进行评价是近年来的研究热点。基于振动信号时频分析,提出了地铁引发场地振动响应的时频能量评价方法。优选Margenau-Hill-Spectrogram时频分布作为基本时频分布类型,对地铁实测信号的时频特性进行了统计分析,而后对地铁振动信号进行了局部化时频能量和累积时频能量的深入分析,并与传统评价方进行了对比。研究结果表明,地铁引发的场地振动信号具备显著的局部化时频特性,其局部化时频能量和累积时频能量均具有较好的统计稳定性,时频能量评价指标可较好涵盖传统评价指标表征特点的同时,对信号能量的描述更为准确和全面,时频能量评价方法适用于地铁引发场地振动的环境评价。

基于时频能量比的入侵事件识别方法

针对挖掘入侵事件与人步行等干扰事件的识别问题,提出一种基于时频能量比的识别方法.利用时域的节律特征以及信号包络的时域冲击特征,剔除如车辆路过、自然环境干扰等事件.留下挖掘和人步行事件.对于挖掘和人步行事件的识别,首先,对事件信号进行时域窗分割;其次,将时域分割后的每个子信号输入到一组窄带滤波器中,并计算每个滤波器输出信号与输入的时域子信号的能量比值,得到信号的时频能量比特征.最后,利用SVM作为分类器,进行分类实验.实验表明,该方法提取的时频特征所包含的冗余特征数据量小,分类所需的时间短,分类识别的准确率约为94%.

移动荷载作用下基于时频能量熵的桥梁损伤识别

为保障桥梁结构的安全运营,提出一种桥梁无参考损伤识别方法。采用有限元方法求解简支梁在不同重量的移动荷载作用下的结构动力响应,将不同重量移动荷载作用下结构加速度响应差的时频能量熵作为损伤识别指标进行损伤识别,并考虑了多损伤、损伤程度、移动荷载速度及噪声对识别结果的影响。结果表明:不同重量的移动荷载作用下,通过结构加速度响应差的时频能量熵峰值位置可以有效识别主梁损伤,实桥识别结果与静动载试验结果吻合较好。时频能量熵峭度随损伤程度的增加而增大,采用时频能量熵峭度作为评估指标可以有效评价主梁的损伤程度。基于时频能量熵的损伤指标受损伤位置和损伤数量影响较小,且具有较强的噪声鲁棒性,即使在信噪比为5 dB的强噪环境下,仍可以有效识别损伤。

基于时频分帧能量熵的陶瓷制品敲击声波 信号特征识别

针对现有陶瓷制品敲击声波信号特征提取方法中提取的特征代表性降低的问题,该文提出结合最大重叠离散小波包变换(MODWPT)和时频分帧能量熵的特征提取方法。首先采用MODWPT将信号分解为4层,再对每个节点的子信号分帧后计算各个节点的时频分帧能量熵,然后根据能量分布特征选择了前6个节点的时频分帧能量熵特征,最后构建随机森林分类器完成识别。将该方法和MODWPT时频分段能量熵、MODWPT归一化能量特征两种方法进行比较。实验结果表明,相比MODWPT时频分段能量熵、MODWPT归一化能量两种特征提取方法,MODWPT时频分帧能量熵能提升特征的代表性,具有更优的陶瓷制品敲击声波信号特征识别性能,其识别的F1值达到了98.46%,相比上述两种方法分别提升F1值3.22%、1.86%。

按时频能量分布识别咳嗽声的方法

咳嗽是一百多种疾病的主要症状,咳嗽声分析可以为临床诊断提供极其重要的信息。利用咳嗽声信息提取咳嗽的频率和强度能够定量评估治疗效果。本文提出一种咳嗽声识别算法,首先利用小波对信号进行分解,统计咳嗽声信号和非咳嗽声信号在各个时频点上的能量分布,然后选择能量分布差异最大的部分时频点对应的能量值作为特征,最后利用线性判别分析/广义奇异值分解(Linear discriminant analysis/Generalized singular valuede-composition,LDA/GSVD)方法设计分类器。实验证明,该算法能够达到85%的识别率,且运算量较小。