基于SPEI的陕西省干旱特征及其对玉米产量的影响

基于陕西省1971-2020年32个气象站实测气象资料,计算不同尺度玉米生育期标准化降水蒸散指数(SPEI),利用旋转正交经验函数法、趋势分析法和小波分析法分析玉米不同生育期的干旱时空特征。结合陕西省9地区1990-2020年玉米单产数据,借助HP滤波法分离出玉米气象产量,采用交叉小波分析和线性回归法分析了干旱对玉米气象产量的影响。结果表明:①研究区干湿空间分布在玉米生育期可划分出关中、延安、榆林和陕南西南部4个干旱敏感区域;②在1971-2020年内,全生育期关中、榆林和延安地区呈干-湿交替变化,1990s末陕西大部分地区干旱较严重;③铜川、宝鸡、咸阳和渭南地区玉米气象产量与花丝期干湿状况密切相关,其余地区受全生育期干湿状况影响最大。玉米气象产量与干旱状况呈显著的正相关,且在1994-2000年存在1~4 a的共振周期;④榆林、铜川和渭南地区玉米气象产量随SPEI值增大而增加,而延安、宝鸡、咸阳、安康、汉中和商洛当SPEI值大于1.6或小于-0.4时会发生轻度及以上程度的减产。

基于AWSST和GCV的矿山微震信号联合降噪新方法

由于露天矿山开采环境的复杂性和各异性,传感器采集得到的微震信号包含大量的噪声干扰,为了获得更加准确的微震信号特征,提出了基于自适应同步压缩小波变换(Adaptive Synchrosqueezing Wavelet Transform,AWSST)和广义交叉验证(Generalized Cross-Validation,GCV)的联合降噪方法,从而对微震事件定位和判断开挖过程中岩体状态提供可靠的数据保障。首先在自适应小波变换(Adaptive Wavelet Transform,AWT)的基础上,对每个尺度中的小波系数进行阈值化处理,利用GCV方法自动确定每个成分的最佳阈值水平,达到去除噪声的目的。然后,通过同步压缩变换(Synchrosqueezing Transform,SST)的后处理操作,在时频平面对小波变换系数进行二次重分配,从而提升时频表达的能量聚集性。最后,应用于微震信号的降噪处理,并与现有的时频分析方法进行比较,结果表明提出的联合去噪方法降噪效果更好、时频分析的分辨率更高。

基于经验模态分解和改进小波软阈值降噪法的电站信号降噪研究

在对电站各类信号进行故障诊断时,由于其所处的复杂工作环境,采集设备得到的信号中经常包含背景中强噪声干扰,导致在后续信号关键特征的识别和处理时会出现较大困难。为降低噪声的影响,本文将经验模态分解与改进小波软阈值降噪法相结合进行电站信号的处理并进行了方法有效性验证。该方法的主要流程如下:首先,将信号进行经验模态分解,分离出若干个本征模态分量和残差。其次,对其与原始信号进行互相关分析,识别有用信号主导的分量和噪声主导的分量,并将噪声信号主导的分量进行改进小波软阈值降噪法处理后,将其与有用信号分量和残差进行重构。最后,将经验模态分解和改进小波软阈值降噪法降噪处理后的信号与传统只采用小波阈值降噪法处理后的信号进行评价,结果表明本文方法的信噪比更高、均方根误差更小、相关系数更高、平滑度更好,可有效消除背景噪声的影响。

基于优化小波阈值的轴承振动信号降噪算法

滚动轴承振动信号能够及时准确地提供机电设备状态特征信息,且可实现在线或离线监测,广泛用于滚动轴承故障诊断。由于滚动轴承工作环境复杂多变,往往掺杂较多噪声,噪声会淹没机电设备状态的有用特征信息。针对传统小波阈值函数对轴承信号降噪不明显的问题,提出了一种用于轴承振动信号降噪的差分进化优化小波软阈值算法,对含噪信号进行小波分解,利用广义交叉验证GCV函数作为新的阈值函数对分解后的小波系数进行处理,结合差分进化算法进行寻优获取最优阈值。实验采用美国凯斯西储大学的轴承数据进行仿真分析,通过与常用降噪方法相比,该方法在较好地保留特征信号的前提下,较大程度地去除了噪声,有效地提高了降噪效果。

水文时间序列小波互相关分析方法

本文系统地提出了基于连续小波变换和离散小波变换的小波互相关分析方法,以及小波互相干性分析方法。在介绍水文序列小波互相关系数求解方法的基础上,提出小波互相关度定量指标,用于描述两时间序列在整体时间域上的互相关关系;并进一步提出绘制小波互相关系数等值线图的方法,以实现对时间序列互相关关系进行"时频综合分析"的目的。对黄河利津站和花园口站54年(1950—2003年)年径流序列进行分析,结果显示:时滞为0时序列在时间尺度为3、7、11和20年时具有良好的互相关关系,较传统方法仅揭示两序列在整体时间域上的线性互相关程度具有优越性,应用其可实现由整体到局部认识时间序列互相关关系的目的。能够分析和定量描述非平稳时间序列在特定时间尺度和指定时滞下的互相关关系,可克服传统互相关分析方法的局限,具有更好的灵活性和适用性。

基于交叉验证法优化参数的Morlet小波消噪方法

针对机械监测故障信号的非平稳性特点,提出一种基于交叉验证法优化参数的Morlet小波消噪方法。选择与机械冲击振动波形相似的Morlet小波,对Morlet母小波进行改进,增加了波形调整参数。通过交叉验证方法设计了改进Morlet小波的波形参数和变换尺度。对信号进行连续小波变换(CWT),实现对含噪信号的滤波消噪。将该方法应用于齿轮故障检测中,对比2种传统的小波消噪方法,验证该方法能够提取出强噪声背景下的有效信号特征成分,具有较好的滤波消噪效果。

基于声波法的天然气管道泄漏检测与定位系统研究

天然气因清洁、安全、经济,渐渐成为主流能源。但是人为与非人为因素导致的泄漏事故时有发生。为提高天然气管道运输安全,采用多软件联合仿真并结合实验研究的方法,探究一条低成本检测与定位天然气管道泄漏的新途径。声源仿真基于气动声学中偶极子与四极子声源理论,信号处理基于小波变换理论,泄漏检测与定位基于时延定位法。在仿真实验的基础上,搭建实验台,通过仿真与实验相结合,验证此方法的可行性。结果表明,运用多软件联合仿真声源数据的方法,捕捉定位泄漏声源,研究管道安全问题,可以减少实验次数,提高检测效率,为后期实际工程应用提供理论依据。

煤矿随钻地震信号处理中小波域算法的应用

信号处理水平的发展,使提高复杂信号的分解清晰度问题得以实现。以煤矿随钻地震信号为研究对象,提出了小波变换域互相关算法在处理地震信号降噪中的应用。通过数值模拟分析及实验分析,验证了小波变换域互相关算法相对传统时域互相关算法的优越性。

变截面弹性直杆纵振动分析的小波-DQ法

在经典微分求积(DQ)法基础上,根据多分辨分析理论,以尺度函数为基础构造插值基函数,形成了新的微分方程边值问题的求解方法——小波-DQ法,并应用该方法分析了变截面弹性直杆的纵振动问题,给出了其频率方程,计算出了不同参数下固支-固支,自由-自由楔形直杆和锥形直杆的固有频率,数值结果表明该方法是一个简单易行高精度的方法,该方法可以推广应用于其他力学问题的数值分析.

小波多尺度井间地震衰减层析成像

本文提出了一种井间地震衰减层析成像方法,首先采用小波多尺度分解;然后采用程函方程有限差分法进行井间地震走时计算,反演出井间速度结构;最后采用相邻道比值法消除震源对成像结果的影响,完成共炮集记录的振幅衰减成像。通过对含洞层状模型用黏滞声波方程交错网格高阶有限差分法合成的井间数据的计算表明:本方法与程函方程有限差分法计算的初至走时精度吻合较好,波场快照不但精确描述了正传方向和反传方向上地震波前面的特征,而且定量描述了地震波传播过程中的能量转换;振幅衰减值层析成像剖面准确刻画出了模型中洞的大小和位置。

子波延迟对逆时偏移成像精度的影响

共炮集数据叠前逆时偏移成像需要在深度方向对震源波场和接收波场分别进行正向和反向延拓,对于成像值的提取,传统的做法是两种波场延拓到所有时间相同时刻都要进行互相关,不同时刻互相关值叠加在一起就是所提取的成像值。通常假设下行波是脉冲波或最小相位子波时,都能得到准确的成像,但是对于实际地震资料,同相轴的拾取一般都追踪子波波峰,它相对于初始时间有一个短延续长度,因此采用互相关成像条件的叠前逆时偏移,其成像位置有一定误差。为此,利用有限元法波动方程叠前逆时偏移程序模拟地震记录并进行逆时偏移,讨论震源波场及接收波场中子波延迟对成像精度的影响。数值模拟试验表明,子波对成像位置误差与2种波场中子波相对延迟时间长短和反射点周围速度大小及子波延续长度有关。

珠海小规模溪流水温与气温关系研究

使用最小二乘曲线拟合法、相关分析和互相关分析法，对中山大学珠海校区滨海水循环综合试验基地监测的2006年8月-2009年6月溪流水温、水位及气温数据进行分析。发现小规模溪流水温-气温可以用线性模型和logistic模型较好拟合，水温波动相对气温存在2．0h位相延迟，水温一气温相关程度与水位值呈负相关关系；使用Moflet小波滤波、功率谱分析及小波方差计算等方法对水温与气温的日周期、半日周期及季节性周期成分进行研究，探讨其周期大小以及周期成分能量等问题。

小波取样定理在断层CT的ART方法中的应用

小波分析技术在工程技术领域发挥着越来越重要的作用.CT技术是医学影家诊断领域的一个划时代的贡献.本文通过将一维小波取样定理推广到二维,对现有的断层CT的ART方法进行了改进、计算机模拟结果也表明,本文提出的图象重建的小波分析方法有着十分优越的特性.

基于EEMD与改进小波阈值的磁记忆信号降噪研究

利用金属磁记忆法对煤矿系统中的钢绳芯输送带进行早期故障诊断时,发现信号中包含的噪声对诊断结果影响较大。针对此问题,提出了基于总体平均经验模态分解和改进小波半软阈值的降噪算法。首先利用总体平均经验模态分解得到若干个本征模函数,经过相关性分析后提取本征模函数的有效分量,用人工蜂群优化算法改进阈值函数,再分别对有效分量进行改进的小波半软阈值函数降噪处理,最后将信号重构。经过降噪处理后的磁记忆信号能较好地保留信号中的有用信息。仿真实验结果表明,该算法可实现噪声环境下的钢绳芯输送带应力集中区特征的有效提取,从而实现早期故障诊断。

近58年甘肃气候变化区域差异分析及环流影响

根据甘肃省1962-2019年降水量、平均气温、最高和最低气温的格点数据,通过最小二乘法、基于自适应噪声的完备经验模态分解法(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)、交叉小波变换法、小波相干法以及Hurst指数法等方法,分析了近58年甘肃气候变化区域差异及环流影响,结果表明:(1)线性趋势分析显示近58年甘肃气候整体朝暖湿化方向发展,升温趋势比降水量增加趋势更显著.空间分析显示近58年甘肃省不同地区气候变化差异非常大,除河西地区外,其他地区降水量均呈减少趋势.甘南高寒湿润区降水量减少幅度最大,气温增幅也最大.(2)由CEEMDAN分析可知,甘肃降水量增加周期为9年左右,减少周期为12年左右.平均气温的升、降周期均为7年左右.最高气温的升高周期为7年左右,降低周期为9年左右.最低气温的升高周期为7年左右,降低周期为5年左右.整体上,甘肃气温变化要比降水变化提前约15年,最低气温变化最早,从1962年开始明显升高,降水变化最晚,从1992年开始明显增加.(3)Hurst指数分析显示,各分区气候变化均具有较强的延续性,未来甘肃省气候变化趋势将与1962-2019年的变化趋势大体一致.(4)通过监测Nino3.4指数与甘肃分区气候变化的关系可知,陇南南部河谷亚热带湿润区、陇南北部暖温带湿润区、陇中南部温带半湿润区、陇中北部温带半干旱区四个分区的年平均降水量和ENSO事件均呈显著负相关关系,负相关系数分别为-0.29,-0.27,-0.29和-0.3,均通过了0.05的信度检验;陇中北部温带半干旱区的最高气温和ENSO事件呈显著正相关关系,正相关系数为0.28,且通过了0.05的信度检验.(5)交叉小波变换和小波相干分析显示,陇中南部温带半湿润区、陇中北部温带半干旱区的降雨量与ENSO的协同变化关系具有较高的一致性.

新自适应阈值的小波滤波在被动声源定位中应用

在被动声源定位研究领域,广义互相关法是应为最为广泛的一种定位方法。而基于小波滤波的广义互相关法克服了传统广义互相关法需要信号和噪声先验知识的局限性;很好地提高了相关噪声条件下的非平稳信号的定位精度。针对小波阈值滤波提出一种新的自适应阈值以获得更好的去噪效果,提高基于广义互相关法的声源定位精度。最后,仿真比较了几种自适应阈值去噪效果以说明提出的自适应阈值的优越性,并进行定位实验验证基于新自适应阈值小波滤波的被动声源定位精度得到极大改善。

二代小波插值在目标RCS计算中的应用

针对二维目标电磁散射特性分析问题,提出了一种基于传统矩量法的新算法。该算法采用二代小波插值理论,通过近相关和远相关分离的办法,实现了阻抗矩阵元素的快速填充,从而实现目标雷达散射截面(RCS)的快速计算。将计算结果与传统矩量法计算的结果进行了比较,数值结果表明:在不影响精度的前提下,尤其是对于电大目标问题,本文方法的计算效率大大提高。

旱涝交替下陕西地震时空分布规律与相关因子探究

为了研究在旱涝交替下陕西省地震时空分布与其驱动因子的关系,首先采用年尺度同步分析了旱涝交替下地震活动的变化特征;进而运用Mann-Kendall法和启发式分割算法对陕西省区域旱涝交替下地震震级与气象因子进行趋势分析以及变异点诊断;最后,运用交叉小波变换分析了其相关关系。结果表明:在年尺度上,旱涝交替下地震活动表现出在地震活跃期(平静期),旱涝次数呈多发性(稀少性)的特征;地震最大值和降水序列较为平稳,没有出现变异点;地震最小值和气温序列发生突变,其分别在地震活动的活跃期与平静期的开始时刻,且两个序列分别呈下降趋势和上升趋势;地震震级对降水和气温因子的敏感程度不同,但对降水的敏感程度更大。

华东地区降水周期特征及其影响因素分析

根据华东地区32个站点1951-2010年逐月降水量资料,在运用多窗口谱和小波分析方法对降水周期特征进行分析的基础上,利用太阳黑子、南方涛动等相关环流指数与降水序列进行交叉小波分析,探讨影响华东降水周期变化的主要因素。结果表明:华东地区的降水周期在年际和年代际尺度上都有所体现,其中以年代际尺度上的11.6～12.3a周期最为显著,其次为年际尺度上6.0a和4.0a的周期,且不同的周期信号对降水的影响存在阶段性。对华东地区降水周期特征影响较大的因子中,以太阳黑子的影响最为显著,主要体现在准12a周期活动上,其次南方涛动指数、西太平洋副高强度指数和南海副高强度指数对华东降水的影响也较为明显,在准12a和2～8a周期上都有所体现。

一种改进Harris角点与SIFT的图像拼接技术

针对SIFT特征向量检测效率不高、存在误匹配点对等问题,论文在结合其与Harris角点检测优点的基础上提出了一种新的特征点检测方法——Harris_SIFT特征点检测。首先利用引导互匹配算法对特征点进行粗匹配,再引入改进的随机抽样一致性算法(RERANSAC)以及非线性最小化迭代算法(LM)求取精确稳定的变换矩阵,然后结合视频追踪中KLT算法对匹配点对进行偏移量纠正,最后利用小波变换融合图像。