基于ExactBlackman窗函数的海底线缆磁法探测应用与分析

针对海洋作业环境复杂条件下海底线缆探测部分交越点处磁异常信号微弱,影响交越点坐标判读精度的问题,提出将ExactBlackman窗函数引入交越点磁法探测数据处理流程当中,给出了最佳的ExactBlackman窗函数输入参数范围,并基于实测海底线缆探测数据进行了比较分析。结果表明:与滑动平均滤波器的处理方法相比,ExactBlackman窗函数具有幅值识别精度高、分离磁异常特征更清晰的特点,其交越点定位精度能提高5%左右。研究可用于指导海底线缆磁法探测数据处理实践,提高交越点坐标判读精度。

加Blackman窗函数的FFT应用研究

无限序列突然截断的FFT运算会产生频谱泄露,使用变化缓慢的窗函数进行截取可对其进行有效抑制,不同窗函数具有不同的特性,借助matlab仿真手段分析了同一信号的不同窗函数下不同截取长度的FFT变换特性,重点研究了加Blackman窗及在电力谐波分析的实际应用.

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。

基于改进型灰狼优化算法和窗函数加权的稀布矩形平面阵列天线综合

针对在阵列孔径、阵元数目、最小阵元间距等多约束条件下的稀布矩形平面阵列天线优化问题,提出了基于改进型灰狼优化(improved grey wolf optimizer,IGWO)算法和窗函数加权的稀布矩形平面阵列天线综合方法。首先,利用Tent混沌映射、非线性收敛因子、优势狼动态置信策略和对立学习策略对灰狼优化(grey wolf optimizer,GWO)算法进行改进,增加算法的种群多样性和跳出局部最优的能力。然后,利用窗函数对阵列单元进行加权,生成位置分布矩阵,减少稀疏矩阵优化时间,提高优化效率。最后,利用位置分布矩阵生成稀疏阵列,再运用IGWO算法进行多约束条件的稀布优化。为验证所提方法的有效性进行了仿真实验,实验结果表明,本文方法可以有效提高阵列天线的性能,降低峰值旁瓣电平,对于解决在多约束条件下的阵列分布问题,具有一定的工程意义和参考价值。

基于加窗互相关函数的微动面波岩溶塌陷探测

文章利用微动面波成像方法对江西某研究区的岩溶塌陷进行探测:先针对微动信号的互相关函数进行窗函数优化处理,提高数据信噪比,改善微动面波的频散能量谱分辨率;再对研究区各组虚源面波记录进行频散曲线提取和反演处理,获得测线上各点的横波速度结构;最后联合各测点反演结果生成测线下方的横波速度剖面,并结合钻孔资料进行地质解释,成功揭示区内岩溶塌陷的分布位置及深度。结果表明:(1)互相关函数计算时的窗函数选取将影响频散能量谱的分辨率,在微动数据处理时应进行窗函数测试;(2)对互相关函数进行加窗处理和优化,可有效提高微动面波的信噪比和频散能量谱的分辨率,拓宽频散曲线的频带范围,提高反演的准确性;(3)微动面波技术在岩溶塌陷探测中具有较好的应用效果,结合加窗函数优化处理能更准确确定地下危害体的范围。

基于自适应组合窗函数的SPWVD算法及应用研究

针对平滑伪Wigller-Ville分布(Smoothing Pseudo-Winger-Ville distribution,SPWVD)在处理不同信号时,需要采用对应的平滑窗参数才能达到最优时频分布的问题,提出了一种基于自适应组合窗函数的SPWVD算法。该算法将Rényi熵作为时频评价指标,以组合窗函数的窗长和系数作为参数库,提出将随机梯度下降和扰动随机梯度下降分别用于窗长和系数的选取,提升计算速度分别为遍历法的20倍和9倍,最终得到信号的最优时频图。将上述的改进方法应用于碳纤维复合材料的缺陷检测中,结果表明,自适应组合窗函数的SPWVD可以有效地对不同信号选取最优的窗函数参数,对比固定窗函数的SPWVD,自适应组合窗函数的SPWVD具有更好的时频聚集效果,更加完备地对信号进行了表征,并对缺陷进行了定量分析,具备缺陷检测的良好应用前景。

基于加窗互模糊函数估计的卫星搜救定位技术

【目的】随着卫星技术的不断发展,将卫星应用于地面信息网络低覆盖区域进行人员搜救已普及,卫星搜救定位技术作为人员和设施位置指示的有效手段,广泛应用于海上、航空和个人遇险救援行动。而全球卫星搜救系统的发展和研究中,搜救源高精度和快速的定位是其主要目标。【方法】针对卫星搜救信号突发特点,采用双星时频差定位作为卫星搜救定位方法,其所需的到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)参数估计是提高定位精度的关键。为了提高双星时频差定位技术的参数估计性能和定位精度,文章提出了一种基于时域加窗的互模糊函数(CAF)时频差估计搜救定位技术方案,通过时域加窗CAF来提高时频差估计的精准度,并利用估计值代入双星时频差定位方程组从而解算出搜救信号源位置,即通过高效地提高时频差参数估计精度达到定位精度提高的目的,以准确找到搜救源。【结果】仿真结果表明,加窗下的CAF时频差参数估计方法可用于搜救定位中,能够获得精确时频差估计值,且加入傅里叶变换后可以减少参数估计时间,进而优化定位性能。将时差误差控制在4μs内、频差误差控制在0.2 Hz以内时,定位精度可以达到千米量级。【结论】文章所提方案并入卫星搜救定位技术后定位性能得到改善,能够支持卫星搜救定位技术在搜救系统中的应用,算法结构简单,复杂度低,具有实际可行性。

基于高倍过采样与加窗插值FFT的电力谐波分析

为提高谐波分析精度,分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差,阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上,提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充分利用AD转换器的潜力,以尽量高的采样速率进行AD采样,同时通过均值滤波避免高倍过采样引起的采样数据量激增问题。详细研究了所提谐波分析方法对信号中谐波分量幅值和相位的影响,并给出了简洁实用的谐波幅值和相位校正方法。仿真表明,所提方法可在不增加系统成本的前提下改善加窗插值FFT的抗噪声能力,提高谐波分析精度。

加入多次波的长时窗接收函数主成分分析及其在张八岭构造带地壳分析中的应用

接收函数主成分分析方法可以有效地提取单台接收函数中蕴含的台站下方地壳结构和速度各向异性信息,本文在原有理论基础上将该方法应用于加入了多次波的长时窗接收函数.通过位于郯庐断裂带张八岭构造带的滁州台和嘉山台的数据进行分析验证,并估计了该地区地下结构和速度各向异性信息.测试结果表明:相较于仅对Ps转换波的接收函数主成分分析研究,扩大时窗范围、加入多次波后,利用第二主成分重构的径向接收函数中信息更加丰富,且更有利于对构造特征和速度各向异性进行约束.研究同时发现,重构的接收函数在多次波的时窗内的稳定性更强.实际数据结果显示:张八岭构造带东缘滁州台下方地壳底部具有倾向指北、向下倾斜不超过20°的构造特征,壳内具有快轴方向近似平行于郯庐断裂带走向且不大于7%的速度各向异性.而嘉山台下的地壳横向结构变化幅度不大,具有较弱的速度各向异性特征,但沉积层底界面表现为近北东走向,向东南下倾的构造特征.这种差异的地壳结构特征也指示出该构造带在演化过程中具有较高的非均一性.

一种改进窗函数非线性组合法的旁瓣抑制性能研究

为解决在雷达脉冲压缩过程中通过海明窗、汉宁窗等加权方式降低旁瓣而引起主瓣展宽、分辨率下降的问题,提出了一种以常用窗函数为基窗函数的改进窗函数非线性组合法。首先,相较于基窗函数,基于窗函数加权脉冲压缩的原理,证明窗函数线性组合法在主瓣展宽不变时可获得更好的旁瓣抑制能力;并在此基础上进一步证明改进的窗函数非线性组合法具有更优的旁瓣抑制能力。然后,通过对改进的窗函数非线性组合法在三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等作为基窗函数时的脉冲压缩性能仿真与分析,验证了该方法使用不同基窗函数均可在主瓣展宽不变、信噪比损失增加低于0.5 dB的前提下,将峰值旁瓣相比凯塞窗降低4 dB以上、相比几种常用窗函数降低7 dB以上。最后,通过多目标的仿真实验验证,相比于不同的基窗函数,改进窗函数非线性组合法具有更优的弱小目标检测能力。

长短时窗比算法特征函数优选试验研究

长短时窗比(STA/LTA)算法广泛应用于工程中,然而其特征函数的选择标准未形成统一的认识。构建评价体系,即通过分析不同特征函数的灵敏度和鲁棒性系数来优选特征函数。室内岩石微振动实验分析表明:在误差范围内,以平方作为特征函数的算法具有较高的灵敏性和鲁棒性,其触发阈值、长时间窗以及短时间窗参数的最优摄动区间分别为:8.6~13.0、1.20~1.30 ms、0.02~0.06 ms。综合现场信号的到时拾取结果,以平方作为特征函数的算法的拾取误差为0.07 ms,以另外两种函数作为特征函数的拾取误差分别为0.10、0.08 ms。在保证鲁棒性和灵敏性的基础上,以平方作为特征函数的算法表现出更高的拾取精度,验证了该评价体系的有效性。

实变量Compact 2D FDTD法及窗函数分析传输线特性

本文讨论 Compact 2 D FDTD法的复变量差分格式与实变量差分格式之间的关系 ,以及复变量差分格式能够转换为实变量差分格式的情况。用 Blackman窗函数 (BMW)截取 FDTD时域信号 ,然后再作 Fourier变换 ,可以改善频域特性的计算结果 ,提高计算效率。通过微带色散特性的分析 ,表明用实变量 Compact2 D FDTD法与 Blackman窗函数 ,只需要较少的迭代就可以得到比较好的结果。

重叠加窗下卫星直序扩频通信干扰非线性抑制方法

由于离散傅里叶变换是通过对整个窗口内的信号进行频域变换,如果信号在窗口的两端产生不连续性,会导致频谱泄漏。而重叠加窗技术能够通过窗口的重叠部分来平滑信号,在不同时间窗口之间实现平滑过渡,减小频率泄漏和旁瓣效应的影响。因此,为提高通信性能,文中研究重叠加窗下卫星直序扩频通信干扰非线性抑制方法。将卫星直序扩频通信信号分成两路,通过改进升余弦窗函数,分别进行1/2重叠加窗处理;利用调制离散傅里叶变换算法变换加窗后的两路扩频通信时域信号,得到频域信号;采用自适应门限干扰检测算法非线性干扰抑制两路频域信号;由改进自适应幅度恢复非对称算法还原抑制后的频域信号,并对其进行逆变换处理,得到时域信号;按照1/2重叠加窗思想,融合两路时域信号,完成通信干扰非线性抑制。实验结果证明:该方法可有效重叠加窗处理卫星直序扩频通信时域信号,避免了旁瓣效应的影响,准确地抑制了卫星直序扩频通信干扰。

基于Blackman窗四谱线插值FFT的轨道电路信号分析

为了更好地对具有移频特征的轨道电路信号进行高精度解析,在分析轨道电路信号特点基础上,提出一种基于Blackman窗四谱线插值算法模型,采用模拟仿真的方式,对ZPW-2000A轨道电路信号载频、调制频率及幅值等特征量进行了解析研究。结果表明:该算法模型可显著降低常规频谱分析中频谱泄漏及栅栏效应的影响,大幅提高轨道电路信号载频、调制频率以及幅值的解析精准度,其中载频误差控制在0.006 Hz,解析结果显著优于常规快速傅里叶变换处理结果,具有一定的工程应用价值。

基于窗函数和谱线插值理论的谐波检测方法

基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的谐波检测方法,因其理论原理简单和易于嵌入测量系统中而得到广泛应用,但由于存在频谱泄漏和栅栏效应而造成检测准确度不高,因此对于FFT谐波检测方法的改进成为急需解决的问题。首先介绍基于窗函数理论的谐波检测方法和基于谱线插值理论的谐波检测方法,阐述了这两种方法的具体原理,分析和总结了改进方法的研究现状。然后通过仿真分析对所述的两种改进方法进行验证,并分别给出相应的结论。最后对基于窗函数和基于谱线插值理论的谐波检测方法进行总结以及对未来的研究方向进行展望。

基于Blackman自卷积窗及三谱线插值修正的介质损失角计算方法

非同步采样时,基于谐波分析理论的介质损失角计算结果会有较大误差。为减小该误差,提出一种基于Blackman自卷积窗及三谱线插值修正的介质损失角计算方法。利用旁瓣性能优越的Blackman自卷积窗抑制信号频谱泄漏效应,同时提出利用幅值最大的谱线及其相邻的2根谱线进行三谱线插值以进行频谱校正,进一步提高介质损失角计算精度。在基波频率波动、介质损失角真值变化、谐波比例变化、白噪声影响、采样频率变化的情况下,将所提介质损失角计算方法和基于双谱线插值修正的介质损失角计算方法的计算结果进行对比,结果验证了所提方法的准确性与有效性。搭建了介质损失角模拟测量实验平台,在平台上运用所提方法计算介质损失角,结果表明所提方法的精度较高。

Blackman-Harris窗的插值FFT谐波分析与应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。加窗插值快速傅里叶变换算法广泛用于电力系统谐波,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄露,提高分析精度。文章分析了Blackman-Harris窗的频谱特性,提出了基于Blackman-Harris窗插值的分析算法,运用多项式拟合求出实用的插值修正公式。仿真结果表明,Blackman-Harris窗插值FFT方法设计实现灵活,抑制频谱泄露效果好。

基于乘法窗函数的插值FFT的谐波分析方法

针对常规加窗插值算法在使用过程中会出现不满足要求的情况,提出了一种新的乘法窗函数构造方法。以三种常规窗函数为例构造出九种乘法窗函数,并验证了基于这些乘法窗函数的三谱线插值FFT的谐波高精度分析方法。分析了新的窗函数的性能,将新窗函数应用到三插值FFT的谐波分析算法当中。仿真实验表明,构造出的窗函数在10个周期左右数据和5阶拟合条件下,相比于常规窗函数插值算法有更高的准确度。在实际工程中可根据需要选择所构造的窗函数。

对称窗函数的幅值谱特性

研究了对称窗的幅值谱｜Ｗ（ω）｜特性：１）在ω＝０处取得最大值；２）主瓣宽度大于４π／Ｔ，主瓣内至少有两条ＦＦＴ谱线；３）距原点（ω＝０）最近的两条ＦＦＴ谱线分别为最高和次高；４）有限域窗函数总存在旁瓣。根据１）可由搜索最大值的方法无偏估计单频信号的参数；特性２）、３）为由信号ＦＦＴ离散的谱线确定搜索范围提供了理论基础；特性４）表明通过选择窗函数消除旁瓣不可能。

Tukey窗函数用于数字全息图的切趾研究

提出采用Tukey窗函数对数字全息图进行切趾处理的方法,以削弱数字全息像再现过程中的孔径衍射效应,抑制再现波前的起伏.模拟实验结果表明,该方法显著改善了再现像中央区域的强度和相位分布,适用于微小物体的显微测量及微小形变测量等领域.