车辆传动系统变参小波流形融合故障诊断方法

应用流形学习方法非线性融合信号在不同小波参数下中央尺度对应的小波包络,研究了强背景噪声下车辆传动系统振动信号故障瞬态脉冲包络的有效提取问题,并与传统信号时频分解方法进行了对比研究;采用不同小波参数对振动信号进行连续小波变换,提取了每组参数下中央尺度上的小波包络;采用基尼指数选择若干包含故障瞬态脉冲信息的小波包络,构造了高维小波包络矩阵;采用局部切空间排列算法对高维小波包络进行流形融合,获得了反映故障瞬态脉冲包络本质结构的小波包络流形;为了验证所提方法的有效性和优越性,采用不同方法对轨道车辆轮对轴承和汽车变速齿轮箱的故障振动信号进行了对比分析。研究结果表明:在分析轴承外圈故障信号时,所提方法基尼指数比传统信号时频分解方法提高27.32%以上;在分析齿轮磨损故障信号时,所提方法基尼指数比传统信号时频分解方法提高26.74%以上。可见,所提方法通过综合具有不同形态的变参小波包络,可以在无需优化小波参数情况下,对车辆传动系统中的不同关键部件故障振动信号具有较好的自适应性,提取的故障脉冲包络中的带内噪声少,故障脉冲特性明显,容易识别其频谱中的故障特征频率,是检测车辆传动系统故障的一种有效方法。      

Chaff cloud jamming suppression based on wavelet transform

Radar target signals and chaff cloud jamming signals have different characters by the wavelet transform. The wavelet coefficients of radar target signals are highly correlated with its near-and-near-scale wavelet coefficients, however the correlativity between the wavelet coefficients of chaff cloud jamming signals and its near-and-near scale wavelet coefficients is less significant. Based on the binary-base discrete wavelet transform and the correlation algorithm, the method of target entropy to estimate standard variance of the jamming signals and each scale is proposed to ensure reasonable threshold, to suppress chaff cloud signals and finally to reconstruct mixed signals by the improved spatially selective noise filtration (ISSNF) method. The extensive simulation results show that the proposed method can availably suppress chaff cloud jamming and decontaminate target echo.     

时频分析在心电信号分析中的应用

从理论上研究了时频分析方法中的短时傅立叶变换和W inger-V ille分布,并对正常心电信号和心室纤维颤动心电信号进行了仿真试验.仿真结果表明,利用时频分析方法研究时变的非平稳信号的特征变化是有效的,可以为临床诊断提供更充分的诊断依据.     

基于小波包能量谱和SVM的水下目标识别

为了提高舰船辐射噪声信号分类的准确率,即在水下进行舰船目标识别的准确率,采用了小波包提取信号能量谱特征的方法和支持向量机的分类算法.简介了小波包变换及支持向量机的基本原理,然后针对舰船辐射噪声信号进行多层小波包分解,提取各子频段能量谱作为特征量,归一化处理后构建特征向量,最后用支持向量机算法进行分类.仿真实验结果表明,利用对信号的多层小波包分解提取能量谱特征和支持向量机的分类算法能对舰船辐射噪声信号进行有效识别.     

离散小波变换快速算法中预滤波器的选取方法研究

离散小波变换快速算法使得小波变换在信号处理领域得到广泛应用,其中抽样空间上测量值的求取是快速算法中的重要步骤。在论述离散小波变换快速算法的基础上,研究了对抽样空间上测量值的求取方法,即预滤波器的小波选取法,直接选取法,取样函数法及其和特点,探讨了一种基于小波系数范数误差极小的预滤波器优化设计方法,仿真分析各种方法的误差,结果表明优化方法具有较好的分解精度。     

应用小波变换检测噪声中的信号

研究了基于小波变换的信号检测问题,提出了多分辨似然比的概述,表明对检测问题存在一些特定的时频空间,在其中信号的大部分能量得到保存,而噪声能量很快减少,因此应用小波变换,通过对特定的时频空间的似然比分析较容易判断噪声是否存在信号。     

基于TQWT和稀疏表示的滚动轴承故障诊断方法

基于稀疏表示理论,提出了一种采用可调品质因子小波变换(TQWT)的滚动轴承故障诊断新方法,分析了包含早期故障成分的原始采集振动信号的特点和早期故障信号的特性,研究了稀疏表示模型在解决故障特征提取问题和故障类型识别问题的应用;运用TQWT将原始信号转换为一组子带小波系数集,研究了利用迭代收缩阈值算法提取出稀疏小波系数的有效性和谱峭度对故障冲击信号敏感的特性,通过计算各子带信号分量的谱峭度,选取包含故障信息明显的子带小波系数,建立了包含稀疏故障信号分量的故障特征提取方法;利用提取出的故障信号稀疏表示分类模型,实现了基于稀疏表示的滚动轴承故障诊断方法。试验结果表明:在凯斯西储数据集上,提出的故障特征提取方法在剔除干扰成分方面有显著效果,提出方法对于4种类型数据的平均诊断准确率为99.83%,对于10种类型数据的平均诊断准确率为97.73%;与只运用TQWT和迭代收缩阈值算法进行故障特征提取的方法相比,故障诊断精度提高了11.60%,算法运行时间减小8%;在QPZZ-Ⅱ旋转机械平台采集到的振动数据集上,提出的方法对于4种类型数据的平均诊断准确率为100%;与传统小波去噪方法相比,准确率提高了35.67%,算法运行时间减小了7.25%。可见,本文提出的方法可以有效解决滚动轴承故障诊断问题。      

Research on anti-counterfeiting quick response 2D barcode techniques based on digital watermark

In order to increase the watermarking capacity and improve the anti-counterfeiting performance of quick response (QR) two-dimensional (2D) barcode based on digital watermarking technique, this paper proposes a kind of graying algorithm for binary image to make transform domain watermarking methods possible. Based on the graying algorithm, the quantization-based watermarking scheme in discrete wavelet transform (DWT) domain is then designed. The experiments show that the proposed watermarking scheme for QR 2D barcode greatly improves anti-counterfeiting performance without loss of any barcode information.     

Development of a wireless capsule endoscope system based on field programmable gate array

A new modular and programmable wireless capsule endoscope is presented in this paper. The capsule system consumes low power and has small physical size. A new image compression algorithm is presented in this paper to reduce power consumption and silicon area. The compression algorithm includes color space transform, uniform quantization, sub-sampling, differential pulse code modulation (DPCM) and Golomb-Rice code. The algorithm is tested in a field programmable gate array (FPGA) development board, and the final result achieves 80% compression rate at 40 dB peak signal to noise ratio (PSNR). The algorithm has high image compression efficiency and low power consumption, compared to other existing works. The system is composed of the following three parts: image capsule endoscope, portable wireless receiver and host computer software. The software and hardware design of the three parts are disscussed in details.     

石龙山隧道爆破振动信号的小波分析

采用db8作为小波基函数,对石龙山隧道同一炮次下垂直向、水平切向和水平径向的原始爆破振动信号进行尺度为7的一维离散小波变化。通过MATLAB程序分别计算了原始信号、各层小波的功率谱及能量比例;详细分析了各层小波的幅值特性、频谱特性及能量分布特性。研究结果表明:垂直向、水平切向和水平径向的优势频率分别为78.125～2 500 Hz、39.062 5～312.5 Hz和39.062 5～625 Hz。该分析方法在频率及能量分析方面的优势可以更加全面地获取爆破振动信号所带来的信息。     

基于简化差分相干积累的北斗B1频点信号精捕获算法

北斗卫星信号的捕获速度、灵敏度及精度将直接影响接收机的性能指标.本文提出了一种提高北斗导航卫星B1频点信号检测信噪比的精捕获算法,该算法基于简化差分相干积累（SDCI）的短时匹配滤波器（STMF）和快速傅里叶变换（FFT）运算（STMF-FFT）.为了保证在降低FFT运算量和提高信号检测概率的条件下,获得更精确的多普勒频率估计,采用逼近效果较好的切比雪夫线性最小二乘曲线拟合法得到多普勒频移的精确化估计值.理论分析和仿真验证表明：本文提出的SDCI算法比非相干积累算法获得的检测信噪比高约3.2 dB.     

小波变换在轴承故障声发射信号降噪中的应用

噪声消除是小波变换最成功的应用之一，其基本思想是将信号的小波变换系数通过阈值处理，然后进行小波重构得到降躁的信号。根据故障轴承声发射信号的脉冲特性选取Morlet小波．以“小波熵最小”原则确定Morlet小波的波形参数，然后进行连续小波变换。采用软阈值方法处理小波东数，通过小波重构得到降噪后的故障声发射信号，噪声得到了很好的抑制，故障脉冲特征明显增强。采用实验数据，通过与离散小波变换的比较，得到了用连续小波变换可以有效降低噪声、提取故障声发射信号特征的结论。     

工业时窗小波降噪调制连续线性动力学系统参数直接辨识

在时窗内对噪声干扰的信号进行小波降噪,对降噪数据调制积分得等价的代数方程,利用最小二乘算法,进行线性动力学系统参数的直接估计．针对受噪声污染的系统参数估计的有偏性,借助时窗降噪调制方法构造辅助变量,提出了降噪调制辅助变量递推算法,进行了系统参数的无偏估计．仿真实验和应用实例表明,该方法具有有效性和实用性,可为工业在线辨识获得可信的系统参数提供参考．     

Novel Adaptive Beamforming Algorithm Based on Wavelet Packet Transform

An analysis of the received signal of array antennas shows that the received signal has multi-resolution characteristics, and hence the wavelet packet theory can be used to detect the signal. By emplying wavelet packet theory to adaptive beamforming, a wavelet packet transform-based adaptive beamforming algorithm (WP-ABF) is proposed . This WP-ABF algorithm uses wavelet packet transform as the preprocessing, and the wavelet packet transformed signal uses least mean square algorithm to implement the adaptive beamfonning. White noise can be wiped off under wavelet packet transform according to the different characteristics of signal and white under the wavelet packet transform. Theoretical analysis and simulations demonstrate that the proposed WP-ABF algorithm converges faster than the conventional adaptive beamforming algorithm and the wavelet transform-based beamforming algorithm. Simulation results also reveal that the convergence of the algorithm relates closely to the wavelet base and series; that is, the algorithm convergence gets better with the increasing of series, and for the same series of wavelet base the convergence gets better with the increasing of regularity.     

一种对称小波重构算法及其在突变信号检测中的应用

分析了在奇异信号检测等问题中，使用Mallat算法对信号小波系数做单支重构波形存在失真的原因．通过调整Mallat算法的运算流程，得到了小波变换的一种基于共轭正交滤波器组的重构算法．理论分析与仿真试验结果表明，文中算法使上述失真现象得到了改善，同时具有正交性、对称性和有限支撑性等优良性质，可用于对信号作精确的分析。     

A semi-fragile wavelet transform watermarking scheme for content authentication of images

A novel semi-fragile watermarking scheme for the content authentication of images using wavelet transform (WT) is presented in this paper. It is tolerant to the embedded wavelet image compression methods based on WT such as embedded zerotree wavelet (EZW), set partitioning in hierarchical trees (SPIHT) and embedded block coding with optimized truncation (EBCOT) in JPEG2000 to a pre-determined bit-plane, but is sensitive to all other malicious attacks. The image features are generated from the lowest-frequency (LF) subband of the original image as the embedded watermark. The watermark is embedded into the pre-determined bit-plane by adjusting the corresponding values in the given subband. In the process of watermarking authentication, we compare the image features generated from the LF subband of the received image with the embedded watermarking information (the image features of the original image) extracted from the pre-determined bit-plane in the given subband of the received image to decide whether the image is attacked maliciously or processed acceptably (the embedded wavelet compression). The most important advantage of our watermarking scheme is that the watermark information can be extracted from the watermarked image when detecting watermark, so the received image authentication needs no information about the original image or watermark. Experimental results prove the effectiveness of our proposed watermarking scheme.     

一种M带小波的构造方法及其应用

传统2带小波变换在高尖载波信息中提取暂态居分的应用中存在局限性,M带小波变换弥补了这一缺陷,在探讨M带小波基的构造条件的基础上,研究了一种基于余弦调制完全重构滤波器组的M带小波基的构造方法,仿真分析了局部放电暂态信号的6带小波变换的特点,展示了该M带小波基构造及其应用的优点。     

考虑对地航速和航向的船舶典型轨迹提取方法

基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据的船舶典型轨迹挖掘需要经过两个重要步骤,一是压缩 AIS 数据,二是聚类压缩后的 AIS 数据。传统的DP(DouglasPeucker)压缩算法,只考虑船舶轨迹的压缩形状,忽视了船舶航行中其他重要信息。为解决此问题,把对地航速和航向加入到DP算法的压缩过程中。在AIS轨迹聚类方面,传统谱聚类方法只对船舶轨迹的位置进行相似性度量,没有考虑船舶轨迹的其他维度,针对此问题,提出多属性轨迹相似性度量方法。由于不同的输入参数影响着最终的聚类质量,引入Calinski-Harabasz指标评价谱聚类算法,实现聚类参数的自适应选择。利用山东威海水域的实际AIS数据进行实例研究,并与传统谱聚类算法做比较实验。实验结果表明,利用该方法提取到的典型轨迹符合真实水域的交通情况,相较于传统谱聚类方法具有更高的聚类质量。     

基于小波变换分析箱梁振动噪声的时频特性

为探讨列车激励引起箱梁振动噪声的时频特性,以32 m混凝土简支箱梁为例,现场实测箱梁各板件的振动和近场噪声,并采用小波变换结合MLP （modified Littlewood-Paley）小波基的方法进行信号处理. 引入小波脊线和小波能量比两个指标对信号的时频特性进行定量分析,在此基础上,探讨了行车速度和行车方向的影响规律. 研究结果表明:相比Morlet小波和Mexihat小波,MLP小波更清晰地刻画箱梁振动噪声在时-频两域的局部集中特性;箱梁噪声比振动的频变程度要小,且前者的小波能量在频域上更为集中;翼板振动和腹板振动的频变特性分别对行车速度和行车方向敏感;45～60 Hz范围是箱梁噪声控制的关键频率范围.      

机车仿真器视景系统中的图象处理

为了满足视景仿真中空间分辨率的要求，将传统的几何变换和小波变换相结合，提出了一种改进的图象放大算法。该算法能够在不丢失高频信息的条件下放大图象，使得放大后的图象画面清晰，细节丰富。为了叠加信号灯，提出了基于模式识别的区域连接增长算法，该算法能够自动跟踪信号灯的位置和大小。