基于多尺度邻域收缩和结构滤波的加权PRNU模型

光响应非均匀性(Photo-Response Non-Uniformity,PRNU)是一种反映成像传感器缺陷的固有特征,可有效识别拍摄该数字视频的相机来源。针对网络压缩视频识别效果不佳的问题,提出一种基于Stein’s无偏风险估计的多尺度邻域值收缩滤波和自适应边缘结构保持的平滑滤波算法,并构建一个加权PRNU提取模型。该模型首先对跳过环路滤波的视频帧进行基于双树复小波的多尺度变换,使用基于Stein’s无偏风险估计的多尺度邻域值收缩滤波算法估计所有高频子带,得到噪声残差后,利用自适应边缘结构保持平滑滤波对复杂的噪声残差进行平滑处理,采用基于量化参数加权的最大似然估计方法聚合噪声残差得到PRNU的乘性因子,最后经过预处理得到PRNU。在Vision数据集上的实验结果显示,所提出的模型在视频时长为15 s时,移动和旋转参考指纹下的AUC值分别为0.9551和0.9549,Kappa系数分别为0.8403,0.8889和0.9132,均优于现有算法。

基于双变结构滤波的动力锂电池SOC估算方法

电池荷电状态(SOC)是动力电池的重要参数,提出了双变结构滤波算法,实现动力锂电池SOC的高精度估算。采用一个变结构滤波对电池Thevenin模型进行参数辨识与高阶多项式对OCV-SOC非线性特性进行建模;虽然变结构滤波估算SOC时能有效保证收敛,为了进一步提高变结构滤波SOC估算精度,对另一个变结构滤波参数进行模糊化处理,提高变结构滤波自适应性,提出了模糊-变结构滤波算法,实现SOC状态的精确估算。基于Arbin电池测试平台,仿真结果表明所提出的双变结构滤波能有效提高SOC估算精度,其SOC估算的最大绝对误差1.50%,平均绝对误差0.09%。

结构滤波器在望远镜主轴控制系统中的应用

为了提高望远镜控制系统的闭环带宽和动态性能,研究了结构滤波器对控制系统闭环性能的影响。根据望远镜机械跟踪架的弹簧质量模型推导了系统的传递函数,分析了电机和负载转动惯量与谐振频率的关系,设计了基于系统开环频率特性的结构滤波器。将设计的结构滤波器串联入控制回路,用于减小机械谐振的幅值。介绍了结构滤波器的设计方法,以及加入结构滤波器后对控制系统闭环性能的影响。最后,在2m望远镜跟踪架转台上进行了验证实验。结果表明,加入结构滤波器后系统的闭环带宽由10Hz提高到了13 Hz,有效地抑制了速度的稳态谐振,提高了望远镜控制系统的速度跟踪性能。得到的实验结果验证了结构滤波器能够有效地提高系统的动态性能。

基于结构滤波器的伺服系统谐振抑制

针对航空光电稳定平台控制系统面临的机械谐振的问题,在双T型陷波器的基础之上提出了一种新型的结构滤波器。这种新型结构滤波器由两个双T型陷波器和一个低通滤波器构成,能够将谐振峰和反谐振峰同时抑制,克服了单一陷波器不能处理反谐振峰值的缺陷。同时相比于双二次型滤波器,结构滤波器的参数调节更加灵活,既可以调节峰值大小又可以调节峰值宽度。实验结果显示:相比于双二次型滤波器,结构滤波器拟合的谐振曲线与实际的扫频曲线匹配度更好。加入结构滤波器对模型进行补偿以后,控制系统的稳定精度提高了5.74倍,闭环带宽提升了4.54倍。新型结构滤波器对于机械谐振的抑制和控制系统的性能提升有明显作用。

基于多输出端差动差分电流传送器跳耦结构滤波器

提出了一种新颖的多输出端差动差分电流传送器 (MDDCC)及其CMOS实现电路 ,用计算机模拟比较了MDDCC和第二代电流传送器 (CCⅡ )的特性 ;以MDDCC构成了全差分式连续时间电流模式跳耦结构低通滤波器 ,分析并模拟了所提出的滤波器的特性 ,仿真结果表明所提出的电路方案正确有效 ;MDDCC电路兼有差动差分放大器 (DDA)和CCⅡ两者的优点 ,适于实现全集成连续时间滤波器。

基于容积变换的平滑变结构滤波及应用

针对非线性系统状态估计中,平滑变结构滤波(smoothing variable structure filter,SVSF)算法要求系统是连续可微的且需要计算系统Jacoby矩阵的问题,提出了基于球面径向基容积规则的平滑变结构滤波(cubature-smoothing variable structure filter,C-SVSF)算法,该算法避免了对非线性系统Jacoby矩阵的计算;同时受计算机计算字长的限制,算法会有一定的舍入误差,误差的积累有时会导致协方差矩阵失去非负定性和对称性,从而使得滤波计算发散。因而进一步提出了C-SVSF的平方根形式,即平方根容积平滑变结构滤波算法。最后在动力定位船状态估计仿真实验中,说明了算法的有效性。

基于变分贝叶斯的容积平滑变结构滤波

为了减小建模误差和未知量测噪声特性对非线性状态估计的影响,该文提出了1种新的容积平滑变结构滤波算法。融合了非线性容积变换规则,可避免线性化误差。利用滑模变结构思想计算最优平滑边界层,约束建模误差的影响。利用变分贝叶斯实时估计动态系统的量测噪声特性,有助于优化平滑边界层的阈值。仿真结果表明,相比传统非线性滤波算法,该文算法精度可提高28.5%,具有更好的滤波性能。

用离散到达条件提升变结构滤波器性能

基于传统到达条件的变结构滤波器稳定性已经得到证明,但是已有的研究还没有推导出能保证一定收敛速度的矫正增益。通过引入离散线性到达条件和离散积分到达条件来保证滤波器的收敛速度。由于变结构滤波器是基于模型的,系统噪声会引入状态估计的稳态误差,离散积分到达条件可以消除稳态误差。测量噪声会对状态估计性能带来较大影响。将均值滤波和离散线性到达条件相结合,推导出可以抑制测量噪声影响的矫正增益。应用一种带系统噪声和测量噪声的线性系统来对经过改进的滤波器进行仿真。仿真结果验证了所提方法的有效性。

一种逆结构滤波法的轨道车辆轮轨力识别

轮轨动态接触力对车辆运行安全性和稳定性至关重要,考虑到在实际运行条件下,轮轨力很难测量的难题,基于离散时间和动力学状态空间方程,提出了一种逆结构滤波的时域载荷识别方法.该方法以结构响应参数为输入,可实现对非最小相、非并置结构的载荷预测,解决了由于非并置逆系统的不稳定性带来的载荷识别困难.以某轨道车辆为研究对象,以轴箱位置加速度为输入条件,分别建立了 10自由度的垂向振动模型和17自由度的横向振动模型,对车辆的轮轨垂向载荷和横向载荷进行了识别。识别结果与具有完全相同动力学参数的SIMPACK仿真模型结果对比,结果表明:反演模型识别出的轮轨垂向力和横向力与SIMPACK仿真结果趋势一致,且均有较强的相关性,识别精度较高;通过滚动振动试验台试验,利用一组测得的垂向加速度响应和垂向位移响应对车辆轴箱的加速度响应进行了识别,并与测得的结果进行对比,相关系数达到0.9756,为极强相关,方法能够用于运行列车轮轨力的监测和安全评估.

结构滤波算法设计与应用

本文以应用卫星TM图像进行热液蚀变带的自动提取和制图为例,对常规信息滤波算法的局限性作了剖析,提出了一种用于遥感影像特征信息群自动筛选和提取的新方法——结构滤波算法,并在蚀变带自动制图中取得了良好的效果。

平滑变结构滤波在航天器组合导航中的应用

针对系统模型不准确或噪声无法建模等导致的组合导航精度下降问题,在闭环间接滤波方案中引入一种基于变结构和滑模控制概念的平滑变结构滤波器(SVSF),该滤波器对于建模的不确定性和给定上限但无法建模的扰动噪声具有较好的稳定性和鲁棒性。将提出的方案应用于航天器SINS/GNSS组合导航系统中,进行仿真验证,并与EKF滤波器进行比较。仿真结果表明:SVSF尽管不是"最优"滤波器,但其精度与EKF相当,可实现位置精度优于10 m,速度精度优于0.01 m/s;在模型误差与测量误差增大和系统突变等情况下,其较EKF更加具有抗干扰能力,可提高导航系统的鲁棒性和稳定性。

粒子-平滑变结构滤波相位解缠算法

为了有效提升干涉图相位解缠精度,提出粒子-平滑变结构滤波相位解缠算法:(1)把融入残差因子的平滑变结构滤波算法应用于干涉图相位解缠,结合局部相位梯度估计技术,构建粒子-平滑变结构滤波相位解缠程序;(2)把干涉图相位微分偏差图作为质量图,嵌入堆排序路径跟踪策略指导相位解缠路径;(3)利用归一化的干涉图相位微分偏差图把干涉图划分为3个不同质量层级的缠绕像元集,粒子-平滑变结构滤波相位解缠程序沿第1质量层级→第2质量层级→第3质量层级的顺序依次解缠干涉图缠绕像元,获得干涉图所有缠绕像元的解缠相位值。模拟和实测数据实验结果表明与一些代表性算法相比,上述方法能较好地执行干涉图相位解缠任务,显现了较好的鲁棒性,有效提升了干涉图相位解缠精度。

基于堆叠滤波结构的高电压比低纹波隔离型DC-DC制氢变换器

氢能是未来新能源电力系统中一种重要的储能方式,DC-DC制氢变换器则是连接新能源系统直流母线和电解槽的关键设备。在制氢这种大电流应用场景中,现有的大电流DC-DC变换器拓扑通常难以兼顾高效率、高电压转换比和低输出电流纹波等指标要求。为此该文提出一种基于堆叠滤波结构的DC-DC制氢变换器,该堆叠滤波结构是简单的软开关电路,具有低功耗特点,可并联于变换器输出侧有源补偿输出电流纹波,使得纹波消除不再依赖繁重的无源滤波器和高开关频率,从而提升变换器效率。此外,提出一种半波导通控制方式,该控制作用于变压器二次侧的两相交错Buck电路,可有效提高变换器的电压转换比。分别对提出的制氢变换器的拓扑原理、控制方式、参数选取和性能进行了详细的理论分析,最后通过PSIM仿真和240 W/20 A的实验样机对DC-DC制氢变换器进行了验证。

基于变结构ESKF的航姿参考系统噪声处理方法

针对航姿参考系统(AHRS)易受到环境与传感器自身噪声干扰,导致姿态估计精度下降的问题,提出了一种基于变结构误差状态卡尔曼滤波(VS-ESKF)的噪声数据处理方法。首先,通过分析AHRS传感器观测数据与新息序列统计特征,设计了基于加速度范数与遗忘序贯概率比检验(F-SPRT)的方法,分别检测加速度计与陀螺仪的噪声数据。其次,基于噪声检测结果,将平滑变结构滤波(SVSF)策略引入到误差状态卡尔曼滤波(ESKF),以提高ESKF对噪声模型不确定性的处理能力。然后,结合磁场强度与磁倾角参数特征,利用马氏距离法评估磁干扰并实时调整磁力计补偿权重,获取准确的AHRS修正数据。最后,基于自主搭建独轮机器人平台进行实验验证,结果表明所设计的VS-ESKF算法可以及时、准确地检测AHRS噪声数据,并有效地抑制噪声干扰,相比于ESKF算法,对横滚角、俯仰角和偏航角的估计精度分别提升了31.05%、32.32%和40.07%,提高了姿态估计的准确性和稳定性。

低信噪比地震数据图像结构引导去噪方法与应用

地震噪声影响着复杂断裂结构与储层的刻画,有效压制噪声并保留地震资料中的结构信息,是解释性处理的关键。基于保边光滑原理,在地震数据处理中提出并引入图像结构引导滤波方法,实现自适应地保留断层、裂缝以及储层反射等关键信息并有效压制散射与随机噪声,提高地震数据信噪比。正演模拟数据的去噪试验结果表明,相比常规滤波方法,图像结构引导滤波方法具有更好的保边光滑特性;与构造导向滤波方法相比,该方法不需显式提取层位走向和倾角信息,具有较高的计算效率。实际三维资料的应用结果表明,该方法能有效压制不同类型噪声、提高信噪比和有效反射同相轴的连续性;处理后对应的相干属性可有效增强断裂、储层的分辨能力,更好地描述断裂系统的展布,有利于后续地震资料解释工作。

导弹自适应结构滤波器的设计与仿真

由于飞行过程中飞行环境与自身特性的大幅度变化,导弹的飞行动力学特性和结构模态参数变化范围很大,难以精确建模,对导弹的气动伺服弹性稳定性带来潜在危险,传统结构滤波器的适用性也难以保证。提出一种自适应结构滤波器的设计方法,利用导弹输入指令和传感器输出的采样信号,建立导弹的自回归滑动平均(ARMA)模型;采用递归最小二乘算法,在线辨识飞行器的结构模态参数并用于实时更新滤波器的中心频率。仿真结果表明:相对于传统设计方法,自适应结构滤波器在较大参数摄动范围内都可明显提高导弹的气动伺服弹性稳定裕度,对于导弹飞行环境和结构特性的变化都有较强的鲁棒性。

基于多频陷波滤波和信号功率变参数的变结构FXLMS自适应变压器有源降噪算法

为了改善变压器有源降噪系统的性能,提出了基于多频陷波滤波和信号功率变参数的变结构滤波-X最小均方(filter-X least mean square,FXLMS)自适应有源降噪算法。该算法以变结构FXLMS算法为核心,针对变压器噪声的特点,采用多频陷波滤波技术实现了系统无参考传声器的设计,降低硬件成本并节约占地面积。采用随机噪声法对系统次级通道进行在线建模,并提出了"实时建模,延时更新"的策略,以及基于信号功率的变建模收敛系数和变随机噪声幅值相结合的方法,以降低引入的随机噪声幅值,并保证建模的准确性。同时,基于信号功率实现了对降噪收敛系数的自适应调节。仿真和理论分析表明,该算法可加快系统的收敛速度,提高系统的稳定性和降噪量。设计的软件平台与硬件设备相结合的变压器有源降噪系统,在额定运行的50MVA变压器降噪实验中,实现了误差传声器处10~18d B的降噪效果,平均声能量密度降低90.01%~98.41%,验证了算法对实际电力变压器噪声的降噪有效性。

薄膜体声波谐振器FBAR技术在滤波器的应用研究及其专利数据分析

本文简单介绍了薄膜体声波谐振器FBAR的具体结构、工作原理以及FBAR技术的应用,重点介绍了FBAR技术在滤波器的应用及其工作原理,梳理了常见的几种FBAR滤波器结构,最后通过检索分析,从多个角度对FBAR技术在滤波器应用领域的专利申请进行专利分析,为后续企业在该应用领域进行专利布局提供一定的参考价值。

结构方位滤波在体曲率属性中的应用

在各向异性扩散方程的基础上,结构方位滤波通过扩散张量构建结构张量,从而控制滤波的方向和速度,实现压制噪声的同时保持地震反射同相轴的边缘信息,增强反射同相轴的连续性,突出地层间的接触关系。该方法讨论了不同类型的扩散张量对扩散方程滤波作用的影响,将高斯核和微分算子进行卷积,得到了稳健的结构张量,由此得到了计算三维结构方位滤波的方法。通过加入断层算子使结构方位滤波方程在扩散作用的同时有效保持断层构造等不连续性信息。将该方法应用于实际地震资料进行体曲率属性的计算并与中值滤波进行了比较,结果表明该方法对地震资料信噪比的提高和体曲率属性的正确提取与分析十分有效。

基于表面等离子激元的凸环结构金属-介质-金属滤波器设计

利用边界耦合的方法构造了金属-介质-金属结构滤波器,该结构由一个凸环谐振腔与一个波导管耦合而成.通过有限元法数值仿真得到了该凸环腔体波导结构的磁场分布图、透射谱线和谐振波长分布,分析了各结构参量对滤波器传输特性的影响.结果表明,所提出的凸环滤波器具有透射峰窄,谱线平滑等特点,且阻带透射率最低可达0.001,通带透射率最高可达0.977.增大结构参量h2和neff时,相应的透射谱会发生明显的红移,增大结构参量L1时,透射谱几乎无变化.对结构参量进行调整和优化,相应的谐振波长可分布在第一通信窗口(850nm)和第三通信窗口(1 550nm)附近,能够很好地运用于光通信中.