基于线性正则域τ-Wigner分布输出信噪比不等式建模的雷达信号检测研究

为提升瞬时互相关函数型Wigner分布(Instantaneous Cross-correlation Function Wigner Distribu-tion, ICFWD)检测性能,本文采用τ-Wigner分布与其结合,提出瞬时互相关函数型τ-Wigner分布(Instantaneous Cross-correlation Function τ-Wigner Distribution, ICFτWD),通过构建其输出信噪比不等式模型克服优化模型无法针对双分量线性调频(Linear Frequency-Modulated, LFM)信号进行求解的困难,得出有关线性正则变换(Linear Canonical Transform, LCT)自由参数与参数τ的不等式约束,据此实现白噪声干扰的单、双分量LFM信号高性能检测。数值仿真实验验证了理论分析的正确性,以及ICFτWD在检测性能方面的优势。

基于Wigner分布和分形维数的柴油机故障诊断

针对柴油机配气机构故障诊断问题,提出了一种基于Wigner分布和差分分形盒维数的故障诊断方法。首先,利用改进局部均值分解算法对柴油机缸盖振动信号进行分解,并采用相关性分析剔除噪声和伪分量;然后,分别对各相关分量进行Wigner时频分析,将结果线性叠加得到振动时频图,再提取图像的差分分形盒维数作为故障特征;最后,利用k-最近邻(k-NN)实现故障诊断。仿真结果表明,改进局部均值分解算法可以抑制Wigner分布交叉项的干扰。实验结果显示,差分分形盒维数优于其他6种典型故障特征,利用本研究提出的方法对配气机构进行故障诊断的正确率为97.2%,该方法可以用于柴油机配气机构故障诊断。

简化的Wigner分布及其在笔迹鉴别中的应用

本文提出了简化的Ｗｉｇｎｅｒ分布纹理分析方法并用于笔迹鉴别．Ｗｉｇｎｅｒ分布是图像的局部频谱表示，但计算量和存储量太大，我们证明Ｗｉｇｎｅｒ分布是信号的冗余表示，然后对它进行了简化．简化的Ｗｉｇｎｅｒ分布是信息保持的，且仍保持较好的纹理度量性能．该方法在笔迹鉴别实验中比以往的笔迹纹理分析方法取得了更好的结果。

Wigner分布干扰项抑制及其算法

Wigner分布是一种真正意义上的时频分析方法 ,但存在其固有缺陷即虚假时频谱 (干扰项 )问题。将实信号转化成所对应的解析信号 ,并采用Choi Williams方法对Wigner分布进行修正 ,实现了对干扰项的有效抑制 ,获得了满意的信号时频谱。给出了用解析信号计算信号Wigner分布及Choi Williams分布算法。通过几个典型信号 (分段多分量信号 ,调频信号等 )对所研制的软件进行仿真实验 ,结果与理论相符 ,表明了软件算法的正确性。

基于Wigner分布函数的光学元件评价方法

为了有效地表征和评价光学元件局部小尺度波前畸变,提出了能同时反映空间频率和空间位置的Wigner分布函数评价方法。通过理论分析Wigner分布函数与功率谱密度之间的关系,得到了局部波前畸变的评价方法和指标。模拟计算和实验结果验证了该方法的有效性,并表明:该方法不但能判断光学元件的中频误差是否满足惯性约束聚变系统要求,而且还能确定不满足要求的特定区域,从而有效地指导光学元件的返修。

基于Wigner分布的齿轮箱振动信号相位估计

时域同步平均是齿轮箱诊断技术的基础,目前这种方法依赖于转速传感器提供相位同步信号。探讨了在没有转速传感器的前提下,由振动信号本身得到相位过零信号的方法。建立了齿轮箱振动信号的一种简化理论模型,通过理论分析得到了一种基于Wigner分布的相位估计方法。将这种方法应用于实际的齿轮箱振动数据,证明这种方法是有效的。

Wigner分布及其在机械故障诊断中的应用

本文讨论了分析机械诊断信号的一种新方法——Wigner分布及其在机械监测及诊断中的初步应用。简单介绍了Wigner分布的物理意义及主要性质。通过模拟分析及实验研究探讨了用Wigner分布处理诊断信号的优点。

基于Wigner分布和经验模态分解的减速器故障诊断

为了降低全寿命费用和增强飞行安全性,对减速器故障进行检测和故障诊断是非常必要的。减速器振动信号的冲击性振动信号往往可以与故障引起的冲击联系在一起,因此冲击性信号可以作为一个故障的表征形式。为了刻画故障信号,许多研究探索在时频域内寻找微弱的故障特征信号。Wigner分布是最为常用的一种时频分布。然而,故障特征信号经常被其他部件的振动信号和Wigner分布双线性运算固有的交叉项所污染。为了减少这些干扰,本文将Wigner分布与经验模态分解结合起来。不同于传统的直接计算Wigner分布,将经验模态分解作为一个预处理环节。振动信号被分解为一系列固有模态函数。仅仅计算与啮合振动相关的固有模态函数的Wigner分布。这种方法应用于减速器试验台数据,结果表明诊断效果得到了明显提高。

基于经验模态分解-Wigner分布的光学元件中频误差识别

对于大尺寸高精密光学元件,不仅要对光学元件表面低频面形精度和高频粗糙度进行控制,还需要严格限制中频误差,以保证其使用性能和稳定性.为了确定光学元件的不合格区域并指导其返修,引入经验模态分解（EMD）和Wigner分布（WVD）函数方法,通过理论分析确定该方法与功率谱密度函数间的关系,实现对光学元件表面中频误差的辨识与定位.实验结果表明：EMDWVD方法不仅可以识别分布在实验光学元件表面15～27 mm空间频率为0.1mm-1的中频误差,还可以减小多分量信号所引起的空间频率为1.0～1.5 mm-1的交叉项干扰,提高中频误差辨识的准确率.

基于Wigner分布的脑电信号处理

临床实践表明,脑电信号中包含有大量的生理与疾病信息。对脑电信号进行行之有效的处理,不仅可以为医生提供临床诊断信息,而且可以为某些脑疾病的治疗提供有效的治疗手段。目前,随着信号处理技术的发展,在脑电信号处理中已应用了多种信号分析方法来提取脑电信号中所包含的信息,但大多数还是停留在理论研究阶段。本文在研制虚拟式脑电图仪的过程中,考虑到Wigner分布在各种时频分布中具有最简单的形式和良好的性质,从临床应用及医学研究相结合的角度出发,应用Wigner分布对脑电信号进行时频分析以提取脑电信号中的特征信息。对实测脑电数据的分析表明,应用此方法可获得较好的分析效果。

短时傅里叶变换和拟Wigner分布最佳窗函数

短时傅里叶变换和拟Wigner分布是应用最广泛的两种时频分析工具,其窗函数的选择是其应用的前提,对此仍有待深入研究。本文详细研究了其窗函数的选取准则,给出了在最佳频率分辨率意义上的最佳窗函数。

基于分数阶Wigner分布的机械故障诊断方法研究

为采用分数阶Wigner分布的机械故障诊断新方法,讨论了分数阶Wigner分布中最优分数阶的选择。仿真研究表明,分数阶Wigner分布优于传统的Wigner分布,分数阶Wigner分布能有效地抑制交叉项干扰。将提出的方法应用到轴承故障诊断中,实验结果验证了提出的方法的有效性。

Wigner分布中互谱项特征及其消除方法的探讨

Ｗｉｎｇｅｒ分布中互谱项严重影响了其物理解释及其应用。本文在分析Ｗｉｇｎｅｒ分布互谱项的特征后，讨论了消减互谱项的方法，并应用于机械状态监测实际信号分析中，机械特征相当明显，且得到了较为理想的时一频分布结果。

用Hough变换消除Wigner分布的交叉项

给出的使用Hough变换(HT)对任意信号的Wigner分布(WD)进行处理的方法 ,利用了逐次消去法的思想 ,分别提取出有用信号 ,利用HT可以提出任意形态的曲线 ,一旦知道了信号的各个成份后 ,就可以用HT进行处理 .把提取出的信号重构形成去除交叉项的WD ,再把已检出信号消去 ,同时去除了有用信号产生的旁瓣 ,从而使HT的抗噪声能力大大提高 .数字实例中采用了线性调频信号和正弦调频信号的叠加 ,较具代表性 。

Wigner分布与谱图的几何平均时频表示

对于多分量信号,Wigner分布的时频能量集中但存在交叉项,而由短时傅立叶变换模的平方得到的谱图无交叉项但时频聚集性较差,因而引入Wigner分布与谱图几何平均这种思想简单且易于实现的时频表示综合了二者的优势。证明了这种时频表示不仅具有时频移位不变性、弱支撑性等性质,而且其时频聚集性接近于Wigner分布,且对于多分量信号减少了交叉项。进一步证明了Wigner分布与谱图均实现了噪声在时频面上的扩散,从而引入二者硬阈值滤波后的几何平均时频表示以抑制噪声在时频面上的干扰。仿真实例分析结果验证了这种时频表示的有效性和实用性。

Wigner分布的改进及其在非平稳振动分析及诊断中的应用

Wigner分布是近年来应用于非平稳信号处理的新方法，但沿用的基于Classen定义的方法存在着频率混叠等缺陷和不足，本文通过对Wigner分布的物理意义及主要性质的讨论，推导并验证了Wigner分布的两种改进形式—基于Peyrin定义的的PWVD和移动AR－PWVD．在柴油机振动分析及诊断的应用中证明了以上方法的工程实用性和有效性．

激光光路追踪Wigner分布函数方法

提出了一种考虑衍射效应的激光几何光路追踪方法。引入由激光标量场定义的Wigner激光能量相空间分布函数,并给出该函数满足的刘维尔运动方程。Wigner分布函数用来描述经过空间任一点沿任一方向传输的激光光线上的能量分配。激光能量沿由波包色散关系定义的光线轨迹保持不变(真空中)或者衰减(等离子体中)。与传统几何光路追踪方法相比,该方法从理论上给出了激光光线初始携带能量份额的计算方法,并且将激光标量场的相位信息自然地包含在Wigner分布函数的定义里。算例表明,该方法与解析模型及广泛使用的菲涅耳衍射积分方法结果一致。

基于小波分析与Wigner分布的对旋风机轴承故障诊断

利用小波信号重构和Wigner时频分布对矿用对旋风机轴承进行了故障诊断,介绍了分析方法。结果表明:基于小波信号重构和Wigner时频分布的故障诊断方法具有较高的时频分辨率,能够在时域上更加合理地判断偶发性故障信号和真实故障信号的区别,更加准确地给出频率分量的分布,从而正确地判断轴承的早期故障。

基于仿射类平滑伪Wigner分布的厚度有序递变型薄互层时频特征分析

厚度有序递变型薄互层是众多薄互层类型中比较典型的类型之一,其时频特征的准确刻画对于识别和解释该类薄互层具有重要意义。通过建立不同总厚度、不同互层数、不同厚度变化量的厚度有序递变型薄互层地质模型,采用波动方程正演模拟获取理论数据,通过仿射类平滑伪Wigner分布获取时频谱。在此基础上,系统梳理不同类型薄互层时域波形、时频谱和瞬时频谱特征及变化规律。研究结果表明,典型的厚度有序递变型薄互层具有"薄升厚降"、"薄宽厚窄"的总体时频变化规律,薄层时频变化规律是其主要的调控机制。另外,厚度有序递变型薄互层的时频特征存在明显厚度分区特性:厚度小于1/8波长的各单层表现出峰值频率随着地层减薄而降低、频带变窄的特性;厚度大于1/2波长的各单层表现出随着地层增厚,第一频带被压缩、陷频带变宽的特性;厚度介于(1/8~1/2)波长的各单层表现出与单一薄层相近的频谱特性;单层厚度区间、互层数和厚度变化量是厚度分区特性的主控因素。还提出了过渡性递变型薄互层、等效薄层的概念,从而将薄层、等厚薄互层、厚度有序递变型薄互层联结成一个统一的时频响应特征框架。

基于Wigner分布时频遮隔的信号分解算法

综合特征值分解及Wigner分布时频遮隔提出了一种信号分解算法,并推广应用于其他交叉项抑制时频表示.对于由时频面上互不重叠分量合成的多分量信号,证明了信号分量可与各分量Wigner分布之和的逆Fourier变换的特征值分解相对应;通过阈值法可从抑制交叉项时频表示获得信号时频支撑区域,以此为模板遮隔Wigner分布可减少交叉项并保持自项聚集性,其逆Fourier变换的特征值分解就可实现多分量信号分解.仿真实例分析结果表明了该理论与算法的正确性和实用性.最后分析了算法性能并拓展了其实用范围.