基于Blackman窗全相位FFT双谱线校正的同步宽频相量测量方法研究

为进一步分析电网电力电子化特征日益明显所带来的影响,电网运行状态监视向间谐波和高次谐波方向延伸,对同步宽频测量提出了更高要求。同步宽频测量广泛采用的加窗插值频谱分析方法存在频谱泄露,当基波频率发生偏移或信号中存在邻近信号时会导致较大误差。针对此问题,文中提出采用基于Blackman窗全相位FFT双谱线校正的改进宽频相量测量方法,结合全相位FFT和Blackman余弦窗对宽频信号进行频谱分析,并利用双峰谱线进行参数校正。文中方法可以有效提升频谱泄露的抑制效果,降低邻近频谱干扰,提升基波频偏或邻近频谱的复杂运行工况宽频信号参数测量精度。

全相位FFT算法高精度谐波测量方法

针对电力系统精确测量谐波信号频谱特性这一技术问题,该文提出一种基于全相位FFT算法的高精度谐波测量方法。通过低漂移信号转换电路和程控滤波器对被测信号进行调理,再经高精度A/D转换器变换成数字量传至MCU进行全相位FFT变换,选择离散频谱中幅值最大的两根谱线进行校正得到信号精确测量结果。利用LTspice电路与Matlab算法协同仿真,结果表明:在输入信号为理想谐波、复杂谐波与间谐波、叠加白噪声信号的基波情况下,所提出的方法均可实现对信号频率和幅值的准确测量。在与传统FFT双谱线校正和加窗FFT双谱线校正相比,该文提出的测量方法精度更高、抗噪性更好,频谱泄漏抑制能力更强,适用于对电力信号的高精度测量。

一种基于约束规则的航天器全相位交会对接程序规划方法

针对载人航天领域交会对接过程,设计了一种基于约束规则的程序规划方法,将飞行程序按照相关性划分为飞控事件,将事件约束与时间或圈次解耦,形成适用全相位交会对接的规划配置体系,通过一套配置实现各正常、应急分支程序的规划生成,相比传统基于时序的程序设计方法,提高配置的适应性,提高程序设计效率,为后续交会对接程序规划设计提供参考。

基于双窗全相位FFT的变流器阻抗高精度辨识新方法

为了提高变流器阻抗辨识精度,提出将布莱克曼双窗全相位快速傅里叶变换算法应用于并网变流器输出阻抗高精度辨识之中。首先,建立了dq坐标系下的三相并网变流器的dq阻抗模型;其次,基于原理分析论证了所提方法具有优良的频谱泄漏抑制性能以及较强的抗噪能力,特别适合于在施加小扰动信号背景下非线性特性较强的并网变流器输出阻抗的高精度辨识,并给出变流器阻抗辨识流程;最后,通过仿真试验,验证了方法的优越性。基于布莱克曼双窗全相位快速傅里叶变换的阻抗辨识方法,相比传统方法能以更高的精度辨识出变流器输出阻抗。

声共振风传感器用全相位风速风向解算方法

提出了一种超声波共振式全相位风速风向解算方法,搭建以间距L呈等边三角形分布的3个超声波换能器A、B、C,测量了超声波换能器A、B、C回波初相,根据得到的回波初相解算出从顶点无角度直接吹风和从顶点有角度吹风情况下的风速与风向数据。结果表明,该文建立的全相位风速风向解算方法连续无奇点,与其他方法相比,在输入量相同的情况下风速波动较小,风向解算较准确。

基于全相位FFT的铁路信号频率检测算法研究

本文主要研究基于全相位快速傅里叶变换(All Phase Fast Fourier Transform,APFFT)的铁路信号频率检测算法。介绍铁路信号的基本概念,并对传统快速傅里叶变换与APFFT的理论基础进行深入分析。通过矩阵分析方法比较传统FFT和APFFT的性能差异。在实验分析部分,通过具体的数据模拟实验验证APFFT在频率检测方面相较于传统FFT的优势。针对铁路CPFSK(Continuous Phase Frequency Shift Keying)信号,提出基于APFFT的低频率和边缘频率检测技术。通过仿真实验验证所提方法的有效性。总结全相位FFT在铁路信号频率检测中的应用前景与研究价值。

基于全相位滤波器组频带鉴别的生成对抗网络声码器设计

为实现高质量、高效率、低成本的语音合成,设计开发了一种基于全相位滤波器组频带鉴别的生成对抗网络声码器APFB-GAN.该声码器以现有的HiFi-GAN为参考,在生成器中,削减了HiFi-GAN多感受野融合模块约60%的参数.在鉴别器中做了两点改进:一是将HiFi-GAN中多尺度鉴别器与多周期鉴别器替换为基于全相位滤波器组的鉴别器,克服了原有模型无法依据语音能量非均匀频带分布,灵活进行特征特征提取的缺点;二是提出基于频带加权的多窗长的短时傅里叶变换谱损失函数,配合鉴别器更好地稳定训练.实验结果表明:APFB-GAN声码器合成的语音质量可与HiFi-GAN相媲美,且其高频细节特征更为突出,模型参数只为HiFi-GAN的28.78%,在GPU上的合成速度是HiFi-GAN的2.4倍.

浅谈全相位时移相位差法在Overhauser型磁力仪中的应用

Overhauser型磁力仪要测量拉莫尔信号的频率,受限于信号采集时间,普通的FFT算法难以应用,而全相位快速傅里叶变换(ApFFT)算法有效地拓展了信号频谱分析方法的应用范围,本文将此方法引入Overhauser型磁力仪频率测量中,实现了高精度的测量,同时又没有增加硬件成本。

欠采样全相位FFT鉴相方法仿真与实现

测距精度是相位式激光测距系统的重要指标之一。为了提高测距精度,采用欠采样方法和全相位FFT(all-phase FFT, apFFT)算法设计了鉴相电路,使用卡尔曼(Kalman)滤波提高了测量数据的稳定性。根据欠采样谱分析鉴相原理,仿真分析了在不同采样频率和不同信号频率下的鉴相精度,对比了基于欠采样的FFT鉴相法和apFFT鉴相法在高斯白噪声、频率偏移等因素影响下的鉴相性能。仿真结果表明,欠采样不会影响鉴相精度,并且欠采样apFFT鉴相法的鉴相精度优于欠采样FFT鉴相法。进行了鉴相性能的实验验证,实验数据表明,当采样频率为100 MHz、信号调制频率为201 MHz时,apFFT鉴相精度为0.134°,卡尔曼滤波后鉴相精度优于0.023°,测距精度可达0.20 mm。因此,基于Kalman滤波的欠采样apFFT鉴相法具有精度高、抗干扰能力强等优点,在相位式激光测距系统中具有重要的应用价值。

基于混合卷积窗六谱线插值的全相位谐波检测算法

非线性负荷的接入使得电网中存在大量的谐波,为了减小传统傅里叶变换在非同步采样中出现的频谱泄露以及栅栏效应等问题,文中提出了一种基于Blackman和Nuttall混合卷积窗六谱线插值的新型谐波检测算法。相比于传统的一些窗函数,文中提出的混合卷积窗具有较好的主瓣以及旁瓣特性,通过结合六谱线插值以及改进的全相位傅里叶算法对谐波的幅值、频率、相位3大参数进行检测。采用与其他算法对复杂谐波信号检测的仿真对比,验证了Blackman和Nuttall混合卷积窗六谱线插值算法在检测复杂信号更好的优越性以及更强的抗干扰能力。

低信噪比场景下全相位FFT载频估计改进算法

对比传统的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT),全相位FFT(all-phase FFT,apFFT)加入了全相位信号预处理过程,拥有相位不变特性和较好的抑制频谱泄漏的性能,对调幅(Amplitude Modulation, AM)信号的载频估计能达到较高的精度。但在无线电监测和通信信号识别等特定场景下,解调需要在低信噪比(Signal-Noise Ratio, SNR)下进行。然而在低信噪比环境下,信号往往遭受严重的干扰,为了解决低信噪比环境下AM信号的载频估计问题,提高载频估计精度,提出了基于apFFT的均值修正样条插值结合的AM载频估计算法。分别模拟了添加高斯噪声的低信噪比情况下带正弦干扰与不带干扰的实验环境,对比了样条插值与其他插值方法的优势。仿真结果表明,样条插值能够得到更平滑的插值曲线,提出的载频估计方法具有良好的抗干扰能力,并且对低信噪比环境下载频估计数据有较好的校正作用,得到的载频估计结果对比原始方法有3~5 dB的提升。

全相位DFT数字滤波器的设计与实现

本文提出了全相位数据空间的概念 ,并基于DFT/IDFT滤波导出了一种新型的零相位滤波器———全相位DFT(APDFT)数字滤波器 .本文给出了它的脉冲响应与相应的DFT滤波响应向量之间的正、反变换公式 ,证明了这种滤波器的一些重要性质 .APDFT方法兼有窗函数法和频率采样法的优点 ,是一种设计FIR滤波器的新方法 .理论分析和模拟实验证实 ,其总体性能优于传统方法 .APDFT数字滤波器除可用通常的卷积结构实现外 ,也可用一种直接频域网络实现 .本文给出了这种网络结构及其简化算法 .这种网络具有实时自设计功能 .它可以构成时变系统用于滤波器传递函数实时可变的场合 ,可以方便地集成为一个长度和频响均可编程的通用零相位数字滤波器 。

全相位FFT密集谱识别与校正

为估计密集谱成分信号的频率和相位值,本文提出基于全相位FFT(all-phase FFT,apFFT)的密集谱识别与校正算法.利用全相位FFT良好的抑制谱泄漏性质和其特有的"相位不变性",本文方法可在传统振幅谱峰识别法失效情况下,根据相位谱是否满足平坦分布来识别密集谱与单频成分谱;结合全相位时移相位差校正法与相邻apFFT谱线间的相位关系,推导出了一种新的密集谱频率与相位的估计方法,并给出了辨别两种谱分布的参数指标.仿真实验表明,在不同信噪比情况下,本算法精度比原有FFT密集谱校正法有所提高,当SNR>20dB时,本文方法有较高的实用价值.

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。

基于双窗全相位FFT双谱线校正的电力谐波分析

基于快速傅里叶变换的电力谐波分析在非同步采样情况下存在频谱泄露,影响测量精度。为抑制频谱泄露对谐波分析的影响,分析对比了双窗全相位FFT与传统加窗FFT在抑制频谱泄露方面的特点,并通过计算证明了双窗全相位FFT在电力谐波分析中的独特优势。针对全相位频谱分析通常采用的时移相位差法存在计算量大、实时性差及存在相位模糊现象等不足,提出了一种基于双窗全相位FFT双谱线校正的谐波分析算法,利用基波频点附近的两条谱线幅值计算基波频率,进而推导了简洁实用的谐波幅值校正公式。该算法实现方便,且实时性优于相位差法。通过与传统加Hanning窗、Nuttall窗插值FFT的仿真对比验证了新算法具有更高精度,基于该算法的实验结果也验证了算法的有效性。

旋转叶片异步振动全相位FFT辨识方法

基于叶尖定时的旋转叶片振动测量技术属于严重的欠采样方法。为实现旋转叶片异步振动辨识,分析了基于叶尖定时的异步振动信号模型,设计了一种利用全相位FFT分析技术的多传感器遍历的异步振动辨识方法,从理论上推导了全相位FFT以及多传感器遍历算法,并进行了计算机仿真验证。运用该方法在某型号航空设备的旋转叶片完成振动测量实验,实验结果表明,叶片异步振动辨识结果与叶片理论设计基本一致。成功解决了叶片异步振动欠采样问题,进一步完善了叶尖定时测振系统。

离散频谱的全相位校正法

为了能够对离散频谱进行良好的分析,得到其频率、幅值和相位对理论值的更准确逼近,在现有的离散频谱校正方法基础上,利用全相位频谱分析方法良好的频谱分析特性,提出一种新的频谱校正方法——全相位校正法。该算法简单,通用性好,运算速度快。仿真研究表明,对单频率成分、间隔较远的多频率成分以及密集频谱均可达到很好的校正效果,并可实现对相位的无失真校正,适合于对相位要求较高的实际场合。并与传统的能量重心校正法进行了比较。结果表明,对间隔较远的离散频谱的校正,传统的能量重心法好于全相位法;而对密集频谱的校正,全相位法则要好于能量重心法。

改进的全相位时移相位差频谱分析算法

针对全相位频谱分析算法对采样序列中心样点有特殊要求以及当频偏量绝对值为0.5时会影响频率估计值的问题,提出了一种改进的全相位时移相位差频谱分析算法。该算法首先对序列向左循环移动一位,形成只有一位时移关系的两个序列,然后分别进行全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform,APFFT),计算过程中忽略相位差补偿值,避免频偏量的引入,通过两序列主谱线间相位差的直接计算便可得到信号的频率和初相估计值。仿真实验表明该算法计算简单,适用范围广,参数估计精度高且频率估计精度稳定性好。

基于全相位傅里叶变换的煤矿电网电能质量分析

根据当前煤矿电网负荷特点,在详细对比了当前谐波和间谐波分析方法的基础上,引入全相位傅里叶变换对煤矿电网中的谐波和间谐波进行分析。在谐波的测量中,对基于Hanning加窗插值法、基于B-H加窗插值法、基于Blackman加窗插值算法和全相位傅里叶算法分别进行了仿真计算比较。发现基于全相位傅里叶算法对谐波的测量误差远远小于其他三种加窗算法。在间谐波的测量中,对比了Rife-Vincent(Ⅲ)窗法和全相位傅里叶算法的仿真计算结果,表明基于全相位傅里叶算法对间谐波相位和频率的测量误差远远小于Rife-Vincent(Ⅲ)窗法,对间谐波的幅值测量精度也远高于Rife-Vincent(Ⅲ)窗法。仿真计算结果表明,基于全相位傅里叶修正算法能对谐波中的偶次、奇次及间谐波中的特定次谐波进行有效测量分析,该算法精度高,可靠性高。

全相位FFT相位测量法

为精确测出采样序列各样点的相位值,本文深入研究了全相位FFT(简称apFFT)的相位谱特性,严格证明了apFFT的相位不变性,基于此提出了apFFT相位测量法。此法无需借助任何频谱校正措施即可精确测量出相位值,因而计算量小。仿真实验证明此法在无噪时的精度比第1类相位差法高出5个数量级,在信噪比较大时的均方根误差仅为第1类相位差法的1/4～1/3。