基于多项式Chirplet变换的线性调频引信干扰波形设计方法

针对现代战场环境下线性调频引信干扰技术的迫切需求,提出多项式Chirplet变换的方法实现低信噪比下对调频连续波无线电引信的信号参数估计,并针对调频连续波引信重构了干扰信号。基于线性小波变换原理,选取适当的核函数,将无线电引信信号经过旋转与平移操作后进行短时傅里叶变换,再利用遗传算法求得变换核的最优参数,实现对调频连续波信号的参数估计,并重构干扰信号。仿真对比结果表明,该方法可以在较低信噪比下实现对调频连续波无线电引信信号载波频率、调制周期、最大频偏等参数进行精准估计,相较于周期调制类干扰,重构干扰信号能够以更低功率对调频引信产生较好的干扰效果。

基于改进样条Chirplet变换的结构瞬时频率识别

为了提高结构瞬时频率识别的精度,对样条Chirplet变换进行改进,并结合能量集中度原则优化窗函数的参数.利用解析信号和两层框架模型验证改进样条Chirplet变换识别瞬时频率的准确性,再结合试验验证改进样条Chirplet变换能有效识别实际工程结构的瞬时频率.

基于改进多重同步挤压样条Chirplet变换的结构瞬时频率识别

为提高样条Chirplet变换的结构频率识别精度,提出了一种基于改进多重同步挤压样条Chirplet变换(improved multi-synchrosqueezing spline-kernelled Chirplet transform, IMSSSCT)的瞬时频率识别方法。首先通过引入三参数高斯窗函数和能量集中度原理对样条Chirplet变换进行改进,然后结合多重同步挤压算法进一步提高改进样条Chirplet变换(improved spline-kernelled Chirplet transform, ISCT)的时频能量聚集度。通过单自由度Duffing系统和三层剪切框架结构的数值仿真及悬臂梁结构试验对所提方法进行了验证。研究结果表明,IMSSSCT能有效识别非线性结构和时变结构的瞬时频率。

广义线性频域Chirplet变换及其应用

时频分析可以获取地下储层的相关信息,在储层表征中发挥着重要作用。本文提出了广义线性频域Chirplet变换(General linear Frequency-domain chirplet transform, GLFCT),首先旋转时频基来匹配实际群延迟(group delay, GD)曲线,然后根据每一个时频点的振幅,得到最佳chirp率,最终得到高分辨率的时频表征结果。合成信号的数值验证结果证明了GLFCT处理瞬态信号的有效性,模拟地震记录的测试很好地证实了在储层表征方面的可行性。

基于VMD和Chirplet变换的结构损伤识别研究

为识别结构损伤位置及对损伤程度进行量化,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和Chirplet变换的结构损伤识别方法。采用VMD对结构振动响应信号进行分解得到模态分量,并利用Chirplet变换对模态分量进行时频分析,构建模态分量Chirplet变换能量指标识别损伤位置,利用Chirplet时频熵量化结构损伤程度。采用一个刚度变化的简支梁数值算例对所提方法进行验证,结果表明,无论单点损伤或多点损伤,所提方法均能准确识别结构的损伤位置并量化损伤程度。

基于Chirplet变换在地震勘探时频域地层旋回变化识别分析

针对地震波信号通常为非平稳信号,传统的傅里叶变换无法分析非平稳信号,同时不能反映局部时频分布关系的问题,依次介绍了短时傅里叶变换、连续小波变换以及Chirplet变换在一次单分量、二次单分量、多分量瞬时频率分析非平稳信号的优劣差异,利用修改核函数对于Chirplet变换进行一定改进,有效提高了待分析信号的时频域分辨率。随着石油勘探开发难度的逐渐增大,对于薄互层的层间储层预测问题逐渐成为研究焦点,旋回型薄互层是其中的典型模式之一,同时也是层序地层的一种沉积组合。改进的Chirplet变换在实际应用中相较于原始Chirplet变换以及传统小波变换在研究沉积旋回分析更能清晰刻画地层旋回变化趋势,对后续解决一般性薄互层沉积旋回预测问题具有重要的研究意义。

基于频率成比例重分配线性Chirplet变换的时频分析方法

齿轮故障信号具有典型的调制特征,其各个频率分量的瞬时频率轨迹具有成比例特征;同时,传统的时频方法存在时频能量集中度低、弱分量信号被淹没的问题。为此,提出了一种频率成比例重分配线性Chirplet变换(PFSRLCT)的时频分析方法。首先,修改了线性Chirplet变换,利用新的核函数来匹配信号的瞬时频率轨迹,以获得时频域表示,利用脊线搜索方法提取了时频脊线;然后,利用时频脊线和狄拉克函数构造了同步重分配算子,对所得到的时频结果进行了重分配,进一步提高了时频能量集中度;最后,利用模拟信号验证了PFSRLCT方法的有效性,并将其与其他方法进行了比较;此外又将该方法应用于实际齿轮箱故障信号的诊断,从所得到的时频结果中可以清楚地分辨出啮合频率fm及其谐波和边频带,所诊断出的故障类型与预设故障类型符合,验证了该方法的适用性。研究结果表明:PFSRLCT在处理具有瞬时频率轨迹成比例特征的信号时,显示出了良好的性能,在信噪比为-2 dB~10 dB时,所得的频率估计误差均小于0.01,在信噪比为-1 dB时,所得Rényi熵仅为4.7451,均明显小于其他方法,证明该方法的噪声鲁棒性相较于其他方法更强,能量集中度更高;同时,该方法应用于实际齿轮故障信号时,所得Rényi熵仅为3.0698,明显低于其他方法,说明其可以获得更高的时频能量集中度,具有更好的表现能力。

基于Chirplet变换的变频视觉诱发电位脑-机接口研究

脑-机接口(brain-computer interface,BCI)是在大脑与外部设备间建立一个直接的信息交流通路,它无须依赖外周神经肌肉系统而仅通过脑电信号特征提取与模式识别来实现思维表达或指令操作.变频视觉诱发电位(chirp stimuli visual evoked potential,Chirp-VEP)是最近提出的一种脑电诱发新模式,可作为BCI控制信号,极富应用潜力.然而Chirp-VEP的诱发条件、信号处理、特征提取方法等都缺乏充分研究.本文采用不同起始频率和chirp调频率进行了Chirp-VEP诱发实验,利用Chirplet变换(chirplet transform,CT)等4种时频分析方法提取了ChirpVEP信号特征.研究结果表明,相较于其他时频分析方法,CT可获得更高的VEP信噪比与正确识别率.在8名受试者参加的在线BCI测试中,Chirp-VEP的总平均正确识别率高达97.8%,进一步验证了Chirp-VEP应用于BCI控制的潜力.

Chirplet变换及其推广

线调频Chirplet变换是一种新的线性时频分析方法。文章在介绍线调频Chirplet变换的基础上,比较了短时傅里叶变换STFT、连续小波变换CWT和Chirplet变换在瞬时频率计算方面的优缺点。对二次调频Chirplet变换做了介绍,在线调频Chirplet变换和二次调频Chirplet变换的基础上,修改了核函数,对Chir-plet变换做了一定的改进,在一定程度上提高了某一类信号在时频域的分辨率。针对修改后的变换给出了一些算例,并给出了在石油勘探开发中利用改进后的Chirplet变换对沉积旋回信号进行分析的一些初步应用。

复杂噪声下基于同步压缩Chirplet变换的LFM信号参数估计

同步压缩变换建立在小波变换的基础上,通过在较小频域范围内压缩小波系数,可有效改善信号的能量分布,提高时频聚集性。该文针对线性调频(LFM)信号的参数估计问题,根据适用于LFM信号的Chirplet变换,在同步压缩理论的框架下,提出一种同步压缩Chirplet变换方法(SSCT)。由于充分利用了LFM信号时间与频率的线性关系,SSCT方法在提高Chirplet变换时频平面能量聚集性的同时,可实现信号参数的精确估计,且保留了Chirplet变换窗函数选取灵活,无交叉项干扰等优点。针对复杂噪声环境下的参数估计问题,进一步提出分数低阶SSCT方法(FLOSSCT)。仿真结果表明,在高斯噪声以及脉冲性更强的α稳定分布噪声背景下,该方法可有效实现LFM信号的参数提取,具有较好的鲁棒性。

基于Chirplet变换的水轮机非平稳振动信号分析

首先应用调制移频和多采样率转换技术对水轮机过渡过程中的非平稳振动信号进行预处理,然后应用基于Chirplet的自适应信号分解方法和自适应GaussChirplet谱图对其进行时频分析。针对旋转机械的振动特点,改进了自适应Chirplet信号分解过程中Chirplet参数优化计算方法。分析结果与其他时频分析方法的对比表明:自适应GaussChirplet谱图时频分辨率高,而且没有交叉项干扰,适合于分析非平稳机械振动信号。

基于三参数Chirplet变换的ARM检测

根据反辐射导弹(ARM)回波信号的特征,选择Chirplet变换5个参数中的3个,得到三参数Chirplet变换,并结合自适应线性预测滤波算法,提出一种基于三参数Chirplet变换的ARM检测方法。该方法可有效缩小搜索范围和降低输入信噪比要求,且可借助FFT实现。仿真结果表明其可在大载机回波干扰和低信噪比环境下快速准确地检测出ARM回波,实现实时告警。

Chirplet变换中的参数选择研究

针对参数选取不当时Chirplet变换结果无法有效表征信号的时频特性,提出了根据待分析信号特点恰当选取Chirplet变换中各参数的方法.与修正Chirplet变换中的参数选取方法不同,该方法将伸缩因子的选取转化为构造目标函数求解最优化问题来解决.最优伸缩因子与时间、频率上的线性调频率有关,应用恰当选取的时间、频率上的线性调频率及将两者作为输入选取的最优伸缩因子,可使Chirplet变换结果具有较高的时频分辨率.采用所提方法分析两个Chirp的线性叠加信号及合成地震沉积旋回信号,在时频平面可以清晰地辨别应用短时傅里叶变换和小波变换所不能区分的两个Chirp信号,并且更精细地刻画了沉积旋回的韵律.新方法为用地震资料进行沉积旋回分析及储层研究提供了一个有力的工具.

基于自适应chirplet变换的ISAR瞬时成像的快速算法

在逆合成孔径雷达(ISAR)瞬时成像中，针对自适应chirplet分解方法运算量大，对信号的逼近精度有限等问题，提出了一种瞬时成像快速算法。该方法在参数粗搜索的基础上，将多维参数搜索过程转化为超越方程的求解问题。与传统方法比较，该方法不仅运算速度快，计算量小，而且参数估计精度高。仿真和真实雷达数据用此方法均能成出质量较好的ISAR图像。因而此快速算法是一种有效的ISAR瞬时成像的快速算法。

二阶同步提取Chirplet变换及应用于变转速滚动轴承故障诊断

为提高同步提取变换(SET)对含噪信号或强调幅-调频(AM-FM)信号的分析效果,分析SET框架。对比基于短时傅里叶变换(STFT)与Chirplet变换(CT)的SET算法,CT比STFT的信号适应性更好,时频分析结果具有更高的能量聚集性。基于Chirplet变换和SET框架推导出同步提取Chirplet变换(SECT)公式。为进一步提高SECT在时频面的时频分析能力,利用相位二阶偏导数获得更加准确的瞬时频率估计;提出二阶同步提取Chirplet变换(SECT2),以获得高分辨率的时频表达。通过分析数值仿真信号、蝙蝠信号以及试验台轴承故障数据,验证了所提方法的有效性。

基于多项式Chirplet变换和变分模态分解的变转速工况轴向柱塞泵故障诊断

针对变转速工况轴向柱塞泵故障诊断时故障特征提取困难的问题,提出了基于多项式Chirplet变换和变分模态分解的诊断方法。首先使用多项式Chirplet变换估计瞬时频率;然后基于估计的瞬时频率重采样,将时域非平稳信号转化为角域平稳信号;最后对角域信号进行变分模态分解。根据峭度对所得的本征模态函数分量进行重构并作包络阶次谱分析,判断轴向柱塞泵中轴承的故障类型。实验结果表明,该方法有效提取了变转速工况轴向柱塞泵轴承的故障特征。

基于Chirplet变换和压缩感知的空中颤振目标稀疏成像

针对在逆合成孔径雷达(ISAR)成像过程中目标非合作性机动导致的方位孔径稀疏现象与目标主体颤振引起的微多普勒效应相叠加对成像造成的影响,建立了颤振目标稀疏ISAR成像模型,分析了孔径稀疏和目标颤振对成像造成的影响,提出了一种基于Chirplet变换和压缩感知(CS)重构的成像方法,获得了颤振目标的高质量成像结果。仿真实验验证了该方法的有效性。

一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器

该文提出了一种具有高增益、软开关的新型谐振变换器。该谐振变换器使用耦合电感来提高电压增益,升压比不仅取决于占空比,还取决于耦合电感的变比,具有高增益的优点。此外,由于采用了有源钳位技术,漏感中的能量可以被回收利用,用来对开关管的结电容充放电提供能量,从而实现软开关。由于采用了耦合电感,所提出的变换器可以在较低的开关管电压应力的情况下实现较高的输出电压,因此可以使用低导通电阻的低压器件,从而提升系统的效率。该文分析了该谐振变换器的工作原理,并推导了输出电压、关断电流应力等参数的解析表达式。在此基础上,从理论上分析了该变换器取得软开关的条件,并对该变换器的各个器件的电压电流应力进行分析,为器件选型提供了理论依据。最后,搭建1kW实验样机,针对该文提出的基于耦合电感的谐振变换器的高增益、软开关、低电压应力、高效率等性能进行了实验验证。通过实验得出所提出的拓扑可以在10倍增益的情况下达到最高97.5%的效率,表明所提拓扑的优越性。

跟网型变换器的小扰动同步稳定机理分析与致稳控制

弱电网下,跟网型变换器易出现因阻尼不足导致的小扰动同步失稳问题。为此,该文借鉴复转矩分析理论,计及复杂控制耦合,建立跟网型变换器的复转矩模型。量化多环控制耦合、线路阻抗、控制参数等因素对系统阻尼转矩的影响,从阻尼的角度揭示跟网型变换器的小扰动同步失稳机理。根据理论分析,提出一种基于相位补偿的锁相环阻尼重塑控制策略,通过补偿多环控制耦合引入的负阻尼,增强变换器的小扰动同步稳定性。最后,开展相应的仿真与实验,验证理论分析的正确性与改进控制策略的有效性。

思政元素融入复变函数与积分变换课程的教学案例研究

为培养新时代中国社会主义的建设者和接班人,贯彻落实立德树人的根本任务,在复变函数与积分变换的教学过程中自然地融入课程思政元素,建立该课程的课程思政教学案例库是势在必行的。首先,深入挖掘思政元素与数学专业知识的结合点。其次,对线上线下混合教学模式进行课程思政设计。最后,形成适合本课程的课程思政教学案例。通过对课程思政案例的教学实践,教育引导学生成为热爱祖国、富有理想、视野宽广、德才兼备的创新型人才。