埋地管道检测中的窄带通滤波器设计与仿真

埋地金属管道铺设环境错综复杂,在管道定位过程中,接收机需要从管道辐射的多频信号中有效分离出128 Hz定位信号,滤除高频信号和50 Hz工频信号。针对埋地管道检测的现实需求,设计了9种不同类型和拓扑结构的四阶128 Hz窄带通滤波器,并通过Multisim14进行仿真分析。结果表明,同种拓扑结构不同电路结构的滤波器幅频特性曲线相同,输入输出增益稍有不同。这9种滤波器的中心频率均在128 Hz附近,其中1 dB切比雪夫型MFB滤波器带宽最窄,为36.803 Hz,Q值最大,为3.473。进一步分析表明,1 dB切比雪夫型MFB滤波器能够有效提取128 Hz信号并滤除干扰信号,在-3 dB带宽(108~145 Hz频率范围)内,滤波器噪声不超过0.132μV·Hz^(-1/2)。另外该滤波器在温度和电容容差等因素的影响下,表现出较小的幅频特性变化,具有良好的稳定性。

一种低噪声水声信号电路设计

文章主要介绍一种水听器信号处理电路,主要包括前放电路、四阶带通滤波电路以及放大电路。该电路采用ADI公司的低噪声、低功耗的AD8605和AD8608芯片,该电路的增益为60 dB,滤波带宽为200 Hz,等效电容输入噪声低。通过对水声信号进行放大和滤波,能够有效地从噪声信号中提取出目标信号。

基于均方根容积卡尔曼滤波的船舶操纵运动响应模型参数辨识

为了解决扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在船舶操纵运动模型参数辨识中存在辨识精度低、稳定性差和泛化能力弱的问题,提出了一种基于均方根容积卡尔曼滤波(square root cubature Kalman filter,SRCKF)的辨识算法。在CKF框架下将方差矩阵的均方根代替原始方差矩阵,使用三角分解对其进行预测和更新以提高辨识的稳定性。将EKF作为对比算法,利用四阶龙格库塔法解算的数值仿真数据,对舵角符合舵机伺服机构变化的船舶二阶非线性响应模型参数进行辨识,并将得到的辨识模型开展泛化能力验证试验。结果表明:SRCKF算法具有比EKF算法更高的辨识精度、稳定性和泛化能力。

信号失真度测量装置设计

针对传统总谐波失真测量方法的局限性,设计了以快速傅里叶变换算法为核心的总谐波失真测量装置。该装置由电压偏置电路、自动增益控制电路、四阶滤波电路等组成,通过了单次时间、精度、数据对比等测试验证。结果表明:输入信号基波幅度在30~600 mV范围内,装置的总谐波失真测量值与理论计算值的相对误差小于5%;单次测量完成时间小于5 s。该装置具有高精度、可控增益、测量与运算速度快等优点,可用于分析和测量总谐波失真度,为信号的保持与还原提供了数据支撑。

用于图像处理的自适应均值滤波算法

针对标准均值滤波存在的问题,提出自适应均值滤波算法。算法首先计算窗口的四阶累积量和二阶中心矩并确定噪声点阈值;然后根据窗口内噪声点个数自适应调整滤波窗口,自适应计算权值;最后对噪声点逐点滤波。该方法既能有效去除图像噪声点,又能较好保持图像细节。论文最后给出实验和分析,结果表明该方法是有效的。

基于SVD滤波技术与快速四阶累积量ESPRIT算法的异步电动机转子断条故障检测新方法

提出了一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)滤波和快速四阶累积量(Speedy Fourth-Order Cumulants,SFOC)旋转不变信号参数估计技术(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique,ESPRIT)的异步电动机转子断条故障检测方法。SVD滤波方法可以理想地滤除电机定子电流信号的基频分量与背景噪声,从而凸显转子断条故障特征频率分量;四阶累积量ESPRIT方法可以有效减少噪声干扰、扩展信号阵元并以高频率分辨力提取定子电流信号中的转子断条故障特征频率分量;特别是,将二者结合即可在短时采样信号条件下以高频率分辨力提取转子断条故障特征频率分量。为了改善四阶累积量ESPRIT方法的快速性,提出了精简算法以消除均匀线阵的DOA(direction ofarrival)估计中的大量冗余数据,从而大幅减小计算量。转子断条故障检测实验表明:基于SVD和SFOC-ESPRIT的异步电动机转子断条故障检测方法效果良好。

一种具有四阶级联结构的ⅡR数字滤波器的设计

应用虚拟仪器LabVIEW软件设计二级四阶级联型结构的椭圆带通ⅡR数字滤波器,对它的-3 dB带宽、Q值、阻带衰减等主要指标进行测量,并与在相同条件下设计的贝塞尔、巴特沃斯、切比雪夫等其他3种数字滤波器进行性能比较.在此基础上,应用这几种滤波器对一带谐的标准语音主信号进行测试,比较其滤除谐波的效果,得出:椭圆滤波器具有更优越的带通性能.

一种基于4阶累积量的信号检测方法

针对高斯噪声中对称分布的非高斯信号及正弦信号的检测问题,提出了以匹配滤波器输出的4阶累积量零延迟的绝对值为检验统计量的检测器算法,详细分析了算法的检测性能,给出了检测概率和虚警概率表达式。理论分析和仿真结果均表明,该算法可以在高斯色噪声中有效检测对称分布的非高斯信号,其性能优于高斯色噪声下的匹配滤波器。

基于小波和四阶各向异性扩散的MLEM低剂量CT重建算法

在低剂量计算机断层扫描CT(computed tomography)重建算法中,传统的最大似然期望最大MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization)算法随着迭代次数的增加会出现棋盘效应而不能有效地抑制噪声。针对上述问题提出一种基于小波收缩和四阶各向异性扩散相结合的MLEM低剂量CT重建算法。该算法结合小波收缩和各向异性扩散的优点,在每次迭代中,对MLEM重建算法处理后的图像进行离散平稳小波分解,在小波域的高频部分进行小波收缩,低频部分使用降噪效果优质的四阶各向异性扩散进行消噪,最后残留的脉冲噪声点通过中值滤波器进行处理,从而进一步优化图像。仿真实验结果表明,该算法可以有效地去除低剂量CT图像的噪声,且在保持图像边缘和细节信息方面有很好的表现,从而获得高抗噪性能的图像。

四阶精度显式滤波大涡模拟方法研究

在传统大涡模拟方法的基础上引入显式滤波技术,有效地控制了最小解析尺度区域的各种数值误差。对有限差分格式的守恒特性进行了研究,发展了适用于三维平板通道大涡模拟的四阶精度守恒格式。分别利用二阶和四阶精度的传统与显式滤波大涡模拟程序模拟平板通道内的湍流流动,将计算结果与DNS数据进行了对比,得到了合理结果。

基于多阶FRFT滤波与4阶累积量切片谱的滚动轴承早期故障特征提取

针对滚动轴承早期故障难以提取的问题,提出了一种多阶FRFT滤波与4阶累积量切片谱相结合的方法。根据轴承特征频率曲线特点,将振动信号分成若干频率近似线性变化的信号段,分别计算每段信号分数阶傅里叶变换的最佳阶次,再逐段进行滤波,从而分离出包含故障特征信息的目标分量,最后采用4阶累积量切片谱分析目标分量,提取故障特征。结果表明:多阶FRFT滤波与4阶累积量对角切片谱相结合,既能分析非稳态信号,又能有效抑制噪声干扰;多阶FRFT滤波能准确分离出目标分量,并计算滤波后目标分量的4阶累积量切片谱的能量和峰值,提取出轴承早期故障特征。

基于AT89S52和CD4066程控滤波器的设计

系统以单片机AT89S52为核心,由前端放大电路、可程控滤波器、四阶椭圆低通滤波器、简易幅频特性测试仪器、显示及按键等接口电路组成。系统设计采用模块化的方式,收到很好的效果。

OTA-C四阶通用滤波器

提出一种四阶有源滤波器，由运算跨导放大器和电容（ＯＴＡ－Ｃ）组成。改变输入电路的结构，可以分别做为流模式滤波器和电压模式滤波器使用。每种滤波器均可同时实现四阶高通，带通和低通滤波功能。给出了计算机仿真实验结果。

基于捷联惯导的变压器内微缆机器人定位研究

为了降低大型变压器定期内部检查成本,解决大型变压器内部检查的定位问题,设计一种基于捷联惯导的大型变压器内微缆机器人定位系统。该系统搭载加速度传感器、陀螺仪传感器、摄像头等惯性测量单元,运用四阶龙格库塔法来解算姿态矩阵,结合卡尔曼滤波算法融合加速度计传感器数据,对姿态矩阵数据进行修正,从而确定机器人运动的速度及位置,同时摄像头可以对机器人的定位进行定时矫正,以保证位置的精确性。实验数据表明,该系统自主性强,短时间内导航精度高,完全符合检测系统在大型变压器内的定位需求。

基于反向扩展卡尔曼滤波的弹道外推算法

针对炮位侦察雷达现有的弹道外推算法中远点外推导致的炮位估计误差问题,提出了一种基于反向扩展卡尔曼滤波的弹道外推算法。该算法在传统弹道外推算法的基础上,建立包含弹道系数在内的七维状态向量滤波模型,将正向滤波的终点作为反向滤波的起点,实现反向扩展卡尔曼滤波,并从反向滤波的终点开始,利用四阶龙格-库塔方程向弹道起点进行外推。仿真实验结果表明,所提基于反向扩展卡尔曼滤波的弹道外推算法的外推精度相比原算法提高约50%。

基于多级引导滤波器的图像区域融合算法

为了提高多光谱图像与全色图像的融合质量,研究了多种滤波器和融合算法,提出了基于多级引导滤波器的区域融合方法。采用该方法对多光谱图像进行插值,利用改进的分水岭算法对全色图像进行区域划分,并将划分结果映射至每个多光谱图像,然后将多光谱图像与全色图像利用多级引导滤波器分别进行滤波,得到各自的细节信息,最后根据每个区域中全色图像和多光谱图像的关系指标局部相关系数与4阶相关系数的大小,对细节信息进行区域融合,得到融合后的多光谱图像。结果表明,该算法充分保留了多光谱图像的光谱信息,并尽可能多地注入了全色图像的细节信息,成功地提高了多光谱图像的融合效果。

高阶相关峭度反卷积逆滤波器及磁导航野点识别

在AGV沿预设磁条运动的过程中,由于受到磁条周边磁性杂质产生的异常点的影响,会使传感器获取磁条位置信息时出现偏差,使得AGV运动的平稳性降低,严重时会出现脱轨运行。为了识别并消除异常点,设计以四阶相关峭度作为代价函数的反卷积逆滤波器,对磁导航混合信号进行盲提取,有效地识别出野点,恢复出源信号。实验结果说明,该算法能够有效地识别异常点,并且具有较快的收敛速度和较好地稳定性。

g_m-C四阶通用滤波器

提出一种四阶有源滤波器,由运算跨导放大器和电容组成.改变输入电路的结构, 可以分别作为电流模式滤波器和电压模式滤波器使用.每种滤波器均可同时实现四阶高通、 带通和低通滤波功能.给出了计算机仿真实验结果.

基于VSM与图像统计的多聚焦图像融合

针对传统的多聚焦图像融合方法存在块状、伪影效应和对比度损失等问题,提出一种视觉显著性映射(VSM)融合规则与图像统计相结合的融合方法。先使用四阶偏微分方程(FPDEs)和交叉双边滤波器(CBF)方法对源图像进行多尺度分解获取近似层和细节层,再对近似层和细节层分别采用基于VSM和图像统计的融合规则进行融合,最后对融合后的近似层和细节层进行线性组合得到融合图像。对比实验结果表明,所提出的算法在平均像素强度、标准差、相关系数等图像质量指标上均有显著的提高。

高阶紧致格式在非线性数值模拟中的应用

对比分析迎风型格式及中心耗散格式优劣性,采用傅里叶分析方法分析显式格式及紧致格式在波数空间可准确模拟的波数范围。通过编程研究6种紧致格式,其中为保证紧致格式在内点及边界点的一致性,采用高精度边界格式,加入了滤波运算和采用更小的CFL数来控制紧致格式的稳定性。数值试验表明,中心紧致格式有更小的耗散误差及色散误差;通过4阶Pade格式计算模型绕流,验证了边界处理的正确性,也更加认识到紧致格式有非常严格的稳定性限制。