基于分形维数的FSK信号检测

传统的信号检测对信号非线性的处理方法是以线性来近似,忽略信号的非线性特性.本文从分析铁路移频信号(FSK)的分形特征出发,以相空间重构的相关维数来近似分形维数,并且以相关维数检测信号,对仿真FSK信号和实际采集FSK信号的检测均取得很好的效果.     

基于分形维数的FSK信号检测方法的研究

本文着眼干信号的非线性性质,把分形理论引入信号检测,针对FSK信号(铁路移频信号)检测的特点,提出通过计算相关维数做为FSK信号的分形维数的检测方法.本文还用此方法对仿真FSK信号和实际采集的FSK信号做了模拟检测,实验结果表明此方法可以在较强噪声背景下检测出更多低频FSK信号.     

交联聚乙烯电缆在线绝缘诊断新方法研究

研究目的:交联聚乙烯(XLPE)电缆有广泛的适用范围,研究其绝缘早期劣化检测方法对于延长电缆寿命有着关键的作用。研究方法:建立了水树精确数字仿真模型,提出一种新的在线绝缘诊断方法:高频信号叠加法。在电缆屏蔽层叠加高频低幅电压信号,以凸现损耗电流波形,利用分形方法对采集到的损耗电流信号进行分析。研究结果:XLPE电缆的水树的劣化使得损耗电流中谐波分量增加。谐波分量主要由于水树的非线性电压-电流特性引起。谐波分量的出现使损耗电流信号的分形维数增加。本文分别计算了容量、信息、关联3种维数,分析了各种维数和水树劣化之间的内在联系。研究结论:分形维数很好地反映了电缆中水树劣化的程度,可以作为在线绝缘水树劣化的诊断依据。     

空间曲面的分形维数

在分形的研究中，给出了许许多多的测度和维数的定义，即给出了空间的曲面的一种测度及维数定义和相应的测度和维数的性质，并与其它维数进行了比效。     

空间曲面的分形维数

在分形的研究中，给出了许许多多的测度和维数的定义，即给出了空间曲面的一种测度及维数定义和相应的测度和维数的性质 ，并与其它维数进行了比较。     

分形在混凝土损伤断裂中应用的注记

将分形理论应用于混凝土损伤断裂，讨论了损伤断裂面的维数公式并进行了实际计算．     

考虑波长因素的高铁无砟轨道不平顺分形分析

保证无砟轨道几何形位服役状态是高速铁路线路养护维修的核心内容,轨道不平顺波长因素直接影响列车运营舒适性.采用分形尺码法对无砟轨道不平顺的分形特征进行分析,讨论分形维数表征轨道不平顺短波、中波和长波的能力,确定分形维数对应的波长范围.对某高铁线路实测200 m区段长度的高低和轨向不平顺样本进行分析,研究不同波段分形维数对应波长尺码的稳定性.研究结果表明:无砟轨道不平顺的分形维数可分为3个波长区间,即D1(0.135～2.16 m),D2(4.32～17.28 m)和D3(34.56～138.24 m);分形维数对应波长尺码具有较好地稳定性;采用分形维数指标可以有效地对区段轨道不平顺的波长进行定量化评定.     

千米级大跨度桥上线路动态与静态轨道不平顺的关系

为了明确千米级大跨度桥轨道不平顺状态的分布规律,以某千米级大跨度桥上线路轨道不平顺检测数据为例,分析了动态和静态高低、轨向及轨距不平顺的时域分布特征,并进行了相关性分析,确定了动态和静态波形匹配参数,在此基础上提出了移动窗相关系数的里程匹配算法;给出了基于尺码法的轨道不平顺分形维数计算流程,分析了短波、中波和长波区段的动态和静态轨道不平顺分形维数及其分布规律特征。结果表明：以轨距作为对准参数项,采用滑动相关系数法可以实现动态与静态不平顺数据的有效对准;高低不平顺的分形维数可以作为诊断线路道砟服役状态的有效工具;大跨度桥的轨向及高低不平顺长波成分稳定,不因轮载动态作用而显著变化。     

输电线路接地故障研究

利用R/S方法对输电线路弧光接地故障采样信号进行研究。分析弧光故障信号的频谱分布的规律及分形维数的特点。弧光故障采样信号的频谱分布在某种程度上定性地反映采样信号所对应的弧光接地故障的位置的变化,故障信号波形的分形维数是采样信号所对应的弧光接地故障位置的定量表达,故障信号波形的分形维数与其频谱分布具有很强的相关性。滤除基波后的故障信号波形的分形维数与线路的故障位置近似呈二次曲线的关系。弧光故障信号的频谱分布及R/S分析在输电线路弧光接地保护和弧光接地位置估计方面有很大的应用潜力。     

基于工业CT的铁路货车铸件缺陷自动检测

针对采用传统方法检测铸件缺陷存在检测效果不明显的问题,为提高检测效率,研究基于工业CT的铁路货车铸件内部缺陷自动检测算法.首先用工业CT扫描重建得到铸件的断面图像,然后对图像计算分形维数,利用铸件缺陷区域分形维数较高的特点自动定位出缺陷的大致区域,再用Facet模型对定位区域进行边缘检测,以便确定缺陷的准确形状.用工业CT对摇枕和侧架进行缺陷检测的结果表明,该方法不仅能获得铸件内部缺陷的位置和准确形状,而且处理自动化程度较高.     

分形在混凝土损伤断裂中应用的注记

将分形理论应用于混凝土损伤断裂,讨论了损伤断裂面的维数公式并进行了实际计算.     

小波包方法在车载FSK信号中的应用

FSK信号作为保障铁路安全运行的主要信号制式，在国内铁路上现在有两种，是法国引进的UT信号和国内自主开发的YP信号，小波变换是继傅里叶变换之后的重大突破，而小波包则是小波变换的进一步发展，克服了小波变换的一些不足，本文首先研究了车载FSK信号的特征，再利用小波包对车载FSK信号进行滤波处理，文中，给出了如何确定给定频率的信号在小波包分解树各个分解层中对应节点的算法，在滤波处理过程中，为了处理带内的噪声，也给出了采用阈值的方法来减少带内白噪声，阈值的选取充分应用到FSK信号的小波包分解的特点，最，我们给出了计算机产生的仿真FSK信号和现场采集的FSK信号的两种仿真，仿真结果表明，根据车载FSK信号的特性，小波包方法是处理车载FSK信号的有效方法。     

城市轨道交通线网形态和客流分布的分形特征分析

为研究城市轨道交通线网形态和客流的时空分布变化特征问题,结合分形理论和客流分配理论,提出了城市轨道交通线网和客流特征的分形计量方法.提出了4个半径维数和2个分枝维数指标,分别对城市轨道交通线网和客流的复杂程度及其变化特征进行数字描述.基于ArcGIS软件平台,以北京地铁为例,验证了方法的合理性与有效性.实例测算分析结果表明:北京五环内区域的地铁线网结构和客流分布均存在分形特征;线网供给和乘客需求基本匹配,但局部区间和换乘车站超载严重,线网仍需加密.     

反复冻融作用下粉质黏土的微观分形特征研究

粉质黏土作为一种常用的路基填料,受冻融循环作用的影响后其微观结构的变化直接导致路基强度的改变。为研究多次冻融后土体力学强度与微观结构的关系,以东北地区粉质黏土为研究对象,进行不同冻融循环次数下土体的扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)及无侧限抗压强度试验。基于分形理论,分别计算土体颗粒、孔隙三维分形维数,并据此建立分形维数与力学强度的关系公式。研究结果表明:随冻融次数的增加,土体颗粒重新排列,整体性受到破坏,孔隙体积呈波动上升的趋势;试样含水量升高后,5~20μm孔径的孔隙含量逐渐减小,而0.3~5μm孔径孔隙含量增加;分形维数很好地反映了冻融循环过程中土体微观结构的变化特点,由分形维数与无侧限抗压强度构建的回归方程得知,分形维数越大,土体强度越大。     

基于Duffing振子的2FSK信号检测方法研究

针对在强噪声环境中传输的应答器上行链路2FSK信号的检测问题,本文基于混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,利用Duffing振子检测应答器2FSK信号.结合混沌系统产生相变的条件和2FSK信号的调制方式,给出利用Duffing振子检测微弱2FSK信号的方法和步骤,并利用功率谱熵对系统在策动力作用下所处的不同状态进行判别.在理论分析的基础上,利用Matlab/Simulink建立仿真模型.仿真结果表明,利用Duffng振子检测2FSK信号,及以功率谱熵为判据的方法是可行的,并且其性能优于传统的相干检测法.该方法具有较高的检测精度和很好的抗噪声性能.     

干湿循环作用下膨胀岩的崩解特性及分形特征

对湖南株洲地区不同初始粒径的膨胀岩样进行室内浸水崩解试验,在干湿循环作用下对其崩解物的粒径分布规律、耐崩解性特征与分形特征进行研究。基于岩石破碎分形理论,推导了考虑不同初始粒径与不同循环次数的膨胀岩崩解分形维数计算公式。试验结果表明:初始粒径的大小对膨胀岩的崩解特性及分形特征存在较大的影响。在粒径较大的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,且几乎不随循环次数的增加而发生变化;在粒径较小的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,但随循环次数的增加先增加后减小。随着循环次数的增加,耐崩解性指数逐渐减小;初始粒径越大,耐崩解性指数越小。计算结果表明:随着循环次数的增加,分形维数逐渐增大;初始粒径越大,分形维数越大。其结论可为膨胀岩工程提供参考。     

铁路系统车载FSK信号检测系统的实现

通过对FSK信号进行时域和频域分析,利用滤波消除工业现场干扰的方法,研制了基于单片机的低成本FSK信号检测系统,并给出了部分实验结果.     

时频分布在FSK信号解调中的应用研究

时频分布作为现代信号处理研究的热点，它能同时描述信号在频率域和时间域内变化。移频轨道电路信号是一种相位连续的移频键控（FSK）信号，它的载频和低频信息通过FFT可以很容易的检测出来，但上下边频的高精度检测，一直是比较棘手的问题。本文提出了一种基于时频分布的FSK信号的解调方法，这种方法可以克服单一时域或频域FSK信号解调时的缺点，实现对FSK信号的上下边频的可靠、高精度的解调。文中对FSK信号的WVD、PWVD和SPWVD结果作了比较，选择了基于SPWVD来估计FSK信号的上下边频，并给出了具体的算法步骤。计算机仿真表明，采用SPWVD可准确地解调出移频信号的上下边频，与FFT相结合，可实现移频信号的完整解调。这为研制高精度的FSK信号检测仪器奠定了理论基础。     

铁路车载移频键控机车信号检测系统的实现

车载信号的检测是保证列车安全运行的重要手段之一.在具体分析国内车载FSK信号的特点及其存在的主要干扰之后,针对车载FSK信号干扰严重的实际情况,选用了混频滤波法对信号进行低频调制波的解调,并在硬件上采用DSP芯片TMS320VC5402和单片机89C52相结合的主从式结构成功实现对车载FSK信号的检测.     

在调幅干扰下的UM71轨道电路信号的频域识别

目前随着频谱分析技术在铁路中的应用，人们发现当调制系数较小时的频移键控（FSK）信号（如UM71轨道电路信号）与调幅（AM）信号的频谱图非常相似，很难区分，本文从理论上分析了这两种信号的频谱特点、指出它们的在频域内的本质区别，提出一种能从根本上消除AM信号对FSK信号干扰的解决方案。