由超声多普勒频移信号估计胎心率算法探讨

胎心率监护在临床医学中具有重要参考价值。采用超声多普勒技术进行无创监护是目前临床使用最为广泛的监护手段之一。为了能够从多普勒频移信号中准确的估计瞬时胎心率,国内外在算法思想和算法实现领域进行了长期和较为广泛的研究。本文将研究过程中了解到的各种算法思想和算法实现进行了归纳与探讨。

多普靳频移信号提取技术在超声血流检测中应用

文中介绍采用正交相位检测技术提取多普勒频移信号的方法及其数学模型分析,并简要介绍了各部分电路的工作原理。

基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计

铁路轨道作为移频信号的传输载体,其对于信号对象传输轨迹疏密度的辨别能力,决定了轨道体系对移频信号的测量准确性;为实现对信号对象传输频率的准确辨别,设计基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统;将电源模块输出的电量信号,按需分配至STM32F103微处理器、移频信号辨别模块与DSP测量单元之中,完善各级应用部件之间的连接关系,实现铁路轨道移频信号测量系统的硬件方案设计;确定移频信号的Duffing振子描述条件,针对其定义形式,构造移频信号的相空间,完成对铁路轨道移频信号的提取;求解铁路轨道的Lyapunov指数,并构建移频信号的Duffing方程,确定混沌测量参数的取值范围,实现对铁路轨道移频信号的测量,联合各级应用部件,完成基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计;实验结果表明,上述系统测量所得信号传输轨迹疏密度与真实轨迹疏密度相似度较高,并且测量结果准确率最高值达到了84%左右,说明其能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。

ZPW-2000移频信号检测实验仪的设计与实现

依据周期测频法设计了以FPGA为核心器件的ZPW-2000移频信号检测实验仪。该实验仪采用8个计数器实现移频信息的检测,其中,边频检测采用2个计数器分别检测计数信号上下跳沿,通过选择2组计数值中较大值,使计数误差降低至0-1个计数信号周期,在200 MHz计数信号下,边频检测误差可控制在0.07 Hz以内;低频检测采用6个异步计数器,分别实现移频信号中低频成分的获取及低频频率的检测计算,低频频率计数器通过设置前N个状态进行低频计数,第N+1个状态进行计数值锁存分析的方式,有效降低了低频获取引起的误差。分析发现,当N≥10时,最大误差可降至0.029 Hz以下。实验仪实测证明,边频、低频检测误差均能满足铁道标准TB/T 3532—2018中移频信号上下边频误差±0.15 Hz、低频误差±0.03 Hz的要求;检测实验仪能准确解算出基于FPGA的ZPW-2000移频信号发码实验仪移频信息,解决了ZPW-2000系列轨道电路移频信号教学及实验任务必须采用铁路专用设备的限制,结合发码实验仪可为学生更直观地展示轨道电路发码与检测过程,使学生更加深入地了解移频轨道的电路原理。

基于DCT的轨道移频信号压缩与重构方法

针对基于DCT变换对以轨道电路为传输媒介的轨道移频信号(FSK信号)进行采样压缩与重构的方法进行研究。根据移频信号频带特点保留对应频带数据,对频域系数进行压缩采样,采用DCT算法压缩信号,解码端应用重采样与DCT反变换还原信号,应用ZFFT算法对重构的轨道移频信号进行频率检测。MATLAB仿真实验结果表明:该方法压缩效率高,更节省压缩计算与存储空间,频谱分辨率高,重构误差小。

铁路移频信号检测系统设计与实现

提出了一种基于单芯片的ZPW-2000A型铁路移频信号检测的方案。通过引入FIR数字滤波技术实现ZPW-2000A信号的主副频信号分离,使用频谱分析的方法检测移频信号的调制低频信息和上下边频信息,结合欠采样技术和Zoom-FFT技术提高低频频谱分辨率,用能量重心法校正上下边频的检测准确度,并将这种算法应用在ARM处理器上,实现了利用单芯片对移频信号的检测。测试结果表明上下边频检测误差不超过0.2Hz,调制低频检测误差不超过0.02Hz,该方案能提高铁路移频信号检测的精度,具有高集成度和高可靠性。

国内18信息移频信号检测频谱校正算法的研究

针对铁路行车安全对轨道电路移频信号检测精度的要求及测试仪表对实时性的要求,分别研究了以快速傅里叶变换(FFT)与线性调频Z变换(CZT)算法为基础的频谱校正方法;采用频谱校正方法,将FFT和CZT变换中存在的频谱泄漏还原为接近无泄漏状态,实现信号参数的准确获取;再从算法原理、误差和运算复杂度等3个方面进行对比性分析,结果表明:对于国内18信息移频信号,在中心频率、低频和频偏的标准值处,使用两种算法得到的各参数计算值的绝对误差分别满足0.2Hz、0.02Hz和0.2Hz;各参数标准值发生一定偏差时,FFT的频谱校正算法的参数检测效果优于CZT的;FFT的复数乘法运算量较小。

基于小波变换的铁路移频信号分析

傅氏变换在频域有完全的局部化特性 ,但不含时域局部化信息 ,这为分析信号在某一时刻的信号特征带来不便。小波变换可对信号进行多尺度分析 ,容易提取信号特征。本文主要是用小波变换方法分析移频信号 ,并用不同的小波基对铁路移频信号进行了仿真 ,通过比较找到了合适的小波基 ,结合 FFT算法得到移频信号的有关参数 ,并在文末给出了一个成功分析的例子。这种方法优于在目前铁路中所用的分析方法 。

铁路移频信号处理方法研究

提出一种基于数字信号处理技术的识别轨道绝缘节点和解调低频信息的方法,用于LKJ-N列车监控记录装置校正计算前方信号机距离和提供行车指示。首先分析了目前国内使用较为广泛的UM71、ZPW2000、国内移频等轨道信号制式,并针对这些信号制式给出识别轨道绝缘节的详细方法,并利用MATLAB进行算法的仿真与验证。同时以TI公司的32位DSPTMS320F2801为数据采集和处理核心设计硬件电路,实现信号的解调、频谱分析等功能。系统采用模块级冗余、双总线冗余设计,保证系统可靠性。该系统已于2012年2月通过铁道部技术鉴定,并在昆明等路局试用,运行平稳可靠。

轨道电路移频信号参数高精度快速检测算法的研究

现代铁路运行中,及时了解轨道电路移频信号的状态将直接影响到列车的行车安全;为了高精度、准确快速的检测轨道电路移频信号参数,通过分析轨道电路移频信号的频谱特点,对基于FFT的汉宁窗频谱校正算法在移频信号参数检测中的应用进行了研究,利用MATLAB对其进行仿真,结果表明在该算法下各参数检测值均满足误差指标要求,同时将采样时间缩短到1s以内,提高了检测的快速性,该算法为实时移频信号参数测试仪的设计提供了理论依据。

EMD算法在移频信号解调中的应用研究

随着我国列车运行速度的不断提高,对列车运行自动控制系统的可靠性和安全性提出越来越高的要求。现存的算法大多考虑纯净的或SNR较高的移频信号。为了实现在强噪声背景下移频信号的可靠、准确解调,本文提出了一种基于EMD分解算法的移频信号解调方法,并进行了计算机仿真。仿真结果表明,用EMD分解算法能够从强噪声背景下分解出移频信号,结合FFT变换,可以实现移频信号的解调。与现存的算法比较,本文的算法简单,可实时性好。

一种轨道移频信号实时检测的新方法

对铁路轨道移频信号的频谱进行了分析 ,针对其频谱特点发现了应用带通采样技术的可行性 ,提出了基于带通采样频率的非整周期采样的实时检测方法 。

轨道电路移频信号参数检测算法研究

轨道电路移频信号是用来控制列车的行驶状态,对其参数的检测需要达到较高的频率分辨率,根据采样定理知识可知,检测需要较长的采样时间,而这不能满足测试仪表的实时性要求。为了解决在较短的采样时间内达到较高的频率分辨率问题,分析了国产18信息和ZPW-2000型两种制式移频轨道电路的移频信号的频谱特点,提出了采用CZT线性调频Z变换和时域测量相结合的方法检测移频信号的参数。在MATLAB环境下编写CZT算法进行仿真,仿真结果表明,能有效提高频率分辨率,满足技术指标要求的同时缩短了采样时间。在移频信号参数测试仪的设计中有着很大的实际应用前景。

欠采样与ZFFT在移频信号检测中的应用

轨道移频信号检测需要具有相对较高的频率分辨率。在检测仪器内存和FFT计算长度有限制的情况下,为进一步获得较高的频率分辨率,则需对有用频段进行选频细化分析。文中将欠采样技术与ZOOM-FFT频谱细化技术相结合,用Matlab软件,对国产18信息轨道移频信号检测算法进行仿真验证,结果表明所提出的检测算法是可行的,并为轨道电路移频信号检测仪表的设计提供了方法依据。

轨道移频信号频率参数检测方法的研究

为了进一步提高轨道移频信号频率参数的测量精度,运用欠采样(带通采样)定理和ZOOM-FFT算法对频谱进行细化,根据轨道移频信号的频谱对称特性,引入重心法校正技术,在采样点数为2048情况下,使测量精度比规格要求提高了约3.5倍。

一种轨道移频信号解调的新方法

对铁路轨道移频信号的频谱进行了分析,根据其频谱特点,提出了基于欠采样的FFT检测方法,并给出了计算原始频谱和上下边频的新方法,分析了采样频率的选取以及欠采样前后信号频谱之间的关系,同时对频率分辨率和精度进行了研究。此方法简单易行,具有很高的工程实用价值。

基于FFT频谱校正的移频信号检测算法的研究

轨道电路移频信号是否正常直接影响到列车的行车安全。为了准确、高精度地检测轨道电路移频信号参数,利用汉宁窗的频谱校正和欠采样技术,给出了基于快速傅里叶变换(FFT)的频谱校正算法。利用Matlab对其进行仿真,结果表明各参数检测值均满足误差指标要求,且将采样时间缩短到1.6 s(或2 s)。该算法为研究实时移频信号参数测试仪表提供了理论依据。

Gabor变换在移频信号解调中的应用研究

为克服单一时域和频域移频信号解调时的缺点，实现移频信号的可靠、准确的解调，本文提出了一种基于Ｇａｂｏｒ变换的移频信号的解调方法，并进行了计算机仿真。仿真结果表明，采用Ｇａｂｏｒ变换可准确地解调出移频信号的上边频和下边频频率，与ＦＦＴ相结合，可实现移频信号的解调。

高精度移频轨道信号参数检测仪的设计

分析无绝缘移频轨道电路信号特征,针对其窄带且频谱能量集中的特点,将欠采样技术和频谱细化技术用于基带低频信号检测,使基频检测精度达到0.02Hz。同时为了解决移频信号上下边频频差小且相位连续,不易判断边界的困难,提出加窗FFT变换后主瓣与旁瓣幅值之比作为样点边界判断的依据,并把能量重心频谱校正技术用于短时纯净单频信号的检测,使上下边频的检测精度达到0.2Hz。该方案算法简单且计算复杂度低,并利用DSP技术使之成为一种便携的在线检测设备。

ZPW2000型移频信号检测技术研究与实现

为准确及时地检测出ZPW2000型移频轨道电路信号的参数,根据其频谱的单峰特性,采用欠采样技术和快速傅里叶变换(FFT)解调算法,来降低采样频率和提高频率分辨率;通过汉宁窗离散频谱比值校正技术,减小了时域截断和非整周期采样所产生的频谱误差,使检测的频率参数准确性有很大提高。最后设计了基于DSP的移频信号检测平台,经多次试验,实现了移频信号的载波频率、低频调制频率以及频偏的在线准确检测,取得了预期的效果。