时频分析

摘要： 为实现低信噪比条件下跳频(Frequency Hopping,FH)信号的快速检测,提出了一种基于K-means聚类的阈值选取方法。通过对时频矩阵中提取到的每一频率分量最大值进行K-means聚类确定阈值以及截断处理,依据跳频信号在驻留时间上的连续性与频域上的跳变性实现对跳频信号的检测。仿真结果表明,与同类方法相比,所提算法在低信噪比环境下依然有较高的检测概率,并且计算复杂度明显降低,实时性好,具有较高的工程实用价值。

摘要： 为改进结构瞬时频率的识别效果,提出一种新形式的改进广义S变换(improved generalized S-transform,IGST),并通过能量集中度(concentration measure,CM)推导了IGST窗函数的参数选择方法,最后结合同步挤压算法提出了改进多重同步挤压广义S变换(improved multi-synchrosqueezing generalized S-transform,IMSSGST);该算法的核心思想是将IGST的时频分布按一定的范围向时频脊线处进行多次同步挤压变换。数值模拟方面,采用两层剪切框架时变结构验证了该方法的准确性;试验方面,对七层钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)剪力墙结构进行了瞬时频率识别,验证了该方法在实际工程中的实用性。数值模拟和试验结果表明该方法能有效改善时频分析的能量聚集性,提高瞬时频率的识别精度。

摘要： 时频分析是分析应变数据的主要方法,采用小波变换和S变换,对山西代县和繁峙地震台的四分量钻孔应变仪受雷电、大风干扰的观测数据进行时频分析。结果发现,通过秒采样数据时频谱来识别雷电信号的能力优于分钟值数据,分钟值数据时频特征用来反应大风干扰信号的能力优于秒值数据;S变换在高、低频部分的时间分辨率均优于小波变换。通过小波变换及S变换对两个地震同震响应时频谱的对比研究,得出四分量钻孔应变仪秒值数据的时频谱对同震信号分辨能力优于分钟值数据。

摘要： 基于双频太赫兹回旋管设计了双频太赫兹雷达,针对振动、转动、翻滚运动目标建立了包含微多普勒信息的目标回波模型,采用时频分析方法开展了微动特征仿真计算。通过仿真结果可以看出,0.11 THz雷达和0.22 THz雷达对于振动、旋转、翻滚的微动特征都有厘米级的探测能力。在较强噪声条件下,通过自功率谱时频分析,可以抑制噪声,提高微动特征的探测能力。通过0.11 THz及0.22 THz两路回波基带信号的互功率谱时频分析,其相同频率的微动特征信息得到增强,同时噪声得到抑制,有利于微动特征信息的提取。

摘要： 采集雷达信号数据源发射的电磁信号以后,对其进行时域至频域的变换即离散傅里叶变换、自适应幅度波束成形使得信号频率得到补偿,并对重构信号的波形进行分析和比较。通过重新定义的模型进行表征,使得可见光、红外、雷达频谱等波段数据不损失自身所携带信息情况下,减少时变时间函数和选择性积分在检测性能方面遭受大的损失。计算得到重构信号和真实信号完整的时频,说明了该方法重构后的信号呈现不同的时频特性,并有更好的能量分辨率。

摘要： 现代自动化工业中,声发射传感器已被广泛应用于材料损伤监测,旧式商用声发射传感器因为结构脆弱,在实际应用中需直接粘于被测结构表面,导致二次利用率不高.为使所应用的监测系统效益比更高,本文提出一种采用压电隔膜作为敏感芯体的传感器结构.利用铅笔断裂法对其声学特性进行表征,测试结果显示,压电隔膜传感器和传统AE(声发射)商用传感器对信号的响应频率相关性最高可达到0.8以上.基于结果的良好相关性,可证明压电隔膜传感器具备结构简单、高效、耐用性高等优点,能够作为一种用于监测加工工艺过程的低成本替代方案.

摘要： 针对基于小样本场景下人体动作识别出现训练效果差、过拟合现象以及传统对抗生成网络收敛速度慢、对计算机性能要求高等问题,从数据增强及超参数优化方面提出了解决方案。首先,搭建AWR1243雷达数据采集平台,对采集的回波信号进行预处理。其次,利用STFT进行时频分析以及新提出的FT_SSIM算法进行数据增强。再者,利用提出的ICAGA_CNN进行分类识别,并与传统的数据增强算法、超参数优化进行实验对比。为了验证该算法具有一定的泛化能力,先后选择了在公开KTH人体动作数据集以及利用雷达的实测数据进行验证。实验结果表明,一方面,提出算法有效避免了小样本场景下过拟合的发生,降低了传统数据增强对计算机性能的要求,加快了收敛的速度;另一方面,其具有更好的识别精度,平均识别率达到98.5%。这也说明了提出的算法在小样本场景下雷达动作识别具有很好的表现。

摘要： 水声目标辐射噪声特征提取和识别技术是水声目标识别的重要任务,也是水声信号处理领域的难题。鉴于梅尔滤波器中提取的听觉特征在语音识别中的广泛应用,文章基于梅尔倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)构建了一个水声信号深度分类网络。该分类网络通过MFCC特征提取方法逐帧提取舰船辐射噪声信号的梅尔倒谱系数,将其构建特征矩阵输入CNN中进行分类,构建了一个4类舰船辐射噪声样本集,并利用所提出的网络考察了不同维度下MFCC和LOFAR特征的分类性能,分析了不同类型特征和不同特征维度输入对网络分类性能的影响,可为水声分类研究相关人员提供参考。

摘要： 为了提高精密机床驱动旋转机械磨损状态的检测精度,提出了基于小波变换时频分析的旋转机械磨损状态检测方法。采用知识图谱成像算法构建磨损状态参数序列流的多源信息采集模型,并采用频谱特征分离方法,提取状态参数序列流的关联谱特征量。分解状态参数序列流的多尺度特征后,采用小波包变换和时频特征分析方法构建旋转机械磨损状态参数序列流的频谱特征分解模型,提取旋转机械磨损状态参数的小波包多尺度特征量,最后进行特征聚类,完成旋转机械磨损状态的检测。实验结果表明,所提出方法的旋转机械磨损状态检测的精度较高,检测性能较好,提高了旋转机械磨损状态的实时检测能力。

摘要： 为深入发掘道岔区轨道不平顺的时域和频域特征,利用自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)和希尔伯特变换方法,对高速铁路18号道岔动态检测几何数据进行分析。结果表明:CEEMDAN方法可突出不平顺的局部特征,有利于道岔结构局部特征的提取与定位;选择不同尺度的本征模态分量(IMF)对道岔区轨道不平顺进行重构,可在降低钢轨刨切和噪声干扰的基础上,突出道岔区中低频轨道不平顺优劣状态;经过CEEMDAN分解得到的同一层的岔区IMF具有同一尺度,同一尺度下IMF的瞬时频率集中,波动较小;道岔区轨距能量集中在长波区段,而道岔区高低、轨向、水平和三角坑能量集中在中长波范围。

摘要： 对于处理频率随时间变化的非平稳信号,传统的时域或者频域表示方法已经不能够满足需要.因此,时频分析成为分析时变非平稳信号的有效工具.基于Crazy Climber的时频分析方法对于一般时频分析方法的结果中出现的时频模糊现象具有明显的改进效果,有利于提高故障诊断过程中瞬时频率估计的准确性.尤其对于带有噪声的时频分布,可以在重新计算时频排列的过程中降低噪声的权值,使瞬时频率估计更加的准确.

摘要： 由于我国现有的地震地下流体观测井深度普遍较浅,抵抗干扰能力较弱,导致观测值中混杂着降雨、气压、人为因素等多种非线性、多尺度、非平稳的干扰信息.三海村井建于2013年,位于房县盆地南缘、青峰断裂带中段,井深118m,距离5月27日4.5级地震震中约26km.前人研究发现地震前3-4天(即5月23-24日)该井水位出现快速阶降变化,水位累计下降0.084m.相对于该井约2m的年变化量而言,该临震变化十分微小,很难在时间域发现,并应用到之后的异常判别中.HHT变换是1996年提出的一种新的具有自适应特性的时频分析方法，特别适用于对非平稳信号的频率随时间变化的规律进行精确的描述，是信号能量的一种完整的时一频分布。因此，作者基于该方法研究了2014年5月27日房县4.5级地震前后三海村井水位数据的时频特征。利用2014年的水位整点值数据，通过去趋势、EMD分解、Hilbert变换等步骤逐月计算了水位的时频变化。

摘要： 自动武器的自动机系统结构复杂、运动规律复杂、时序性和规律性要求十分严格,其性能与动作状态将直接影响到自动武器的工作可靠性和稳定性,影响整个自动武器的战斗力.对于自动机在动作过程中产生的冲击振动信号,采用时频分析方法,分析不同动作过程内自动机冲击振动信号能量在不同频率范围内的分布情况,将是了解自动工作状态的有效途径.本文采用扩展改进B分布时频分布(Extended Modified B-distrbution EMBD)进行分析,并与短时傅里叶变换方法进行了对比,初步了解自动机冲击振动信号整体的时频分布,确定冲击振动信号的多分量特性,进行了单一动作过程信号的有效分离,为后续信号处理和故障特征提取打下基础.

摘要： 时频分析是一种将信号从时间域变化到时间频率域的信号处理方式,可以有效地反映信号在特定时刻和频率的能量聚集情况.时频分析包括短时傅里叶变换(STFT)和小波变换(CWT)两类线性时频变换,和以维格纳变换(WVD)为代表的双线性时频变换.但由于STFT和CWT无法同时获得良好的时间分辨率和频率分辨率,WVD又无法准确识别非线性信号的自身信号.因此,国内外学者们一直致力于研究时频分析的新方法.

摘要： 受电弓和接触网之间的接触力波动已成为衡量接触网不平顺度及弓网受流性能的重要指标,在接触力测量过程中,测量结果易受多种因素干扰而难以评估.本文以实测接触力信号为研究对象,采用时频分析对接触力信号的平稳性进行检验,并通过快速傅里叶变换、数字滤波处理得到较为可靠的接触力信号波形.

摘要： 大量的理论研究及生产实践资料中发现,含油气储层下方存在低频伴影现象,而且在很多情况下低频伴影可以作为油气识别的直接指标.然而,要利用低频伴影进行储层的含油气性预测首先需要解决低频伴影的高精度检测问题,常用的低频伴影检测方法主要是利用时频分析技术如短时傅里叶变换、Gabor变换、小波变换、S变换、广义S变换等,每种方法在处理不同的实际信号时各有自己的优点和缺陷,通用性较差.通过引入时频聚集性更高的自适应广义S变换对锦州N构造区进行高精度时频谱研究,发现该区湖底扇体储集层下方存在低频伴影现象,并基于低频伴影的分布对储层的含油气性进行预测,实钻结果与预测吻合度高,证实了方法对于直接油气检测的有效性,为储层预测提供了一种更高精度的手段.

摘要： 时频分析经常被用来刻画非平稳振动信号的局部信息,而经时频变换后的特征信号具有较高的矩阵维数,很难对高维特征矩阵直接进行分类或特征提取.为此,提出了基于时频分析与非负矩阵分解算法(NMF)相结合的复合故障诊断方法.首先,对振动信号采用短时傅里叶变换,获取局部特征信息;其次,利用NMF算法实现数据的降维,并根据特征信息重构信号;然后,在NMF算法中引入加权峰值因子(CCF),对重构后的信号进行选择;最后,将得到的分离信号进行包络谱分析,实现故障诊断.以轴承复合故障为研究对象进行验证,分析结果表明:所提出的方法可以有效提取出外圈与滚动体冲击性特征,实现了轴承的复合故障诊断.

摘要： 针对复杂电子设备产生的辐射EMI噪声,该文提出了将短时快速傅里叶变换应用于辐射噪声分析的新噪声诊断方法.通过时频分析,提取被测设备的辐射噪声信号特征,与被测设备系统进行比对分析,最终找到引起辐射噪声超标的噪声源.实验结果表明,采用文中方法,可以精确找出辐射PCB模型中的辐射干扰噪声源,采取整改抑制措施后,某型开关电源的辐射噪声低于YY0505测试标准阈值,从而验证了方法的有效性.

摘要： 当前座椅噪声检测需要在本底噪声30dB以下的专业消声室中,通过人工来判别座椅噪声水平.这种方法缺陷在于消声室造价高、质检效率低、噪音检测人员的技能影响测量精度造成质量风险,而目前国内外还没有一套测试系统可以针对单轨级别的产品进行振动异音检测.针对上述问题及现状,开发出了一套汽车座椅电动滑轨在线检测系统.系统包括信号采集平台、信号特征提取及模式识别算法.通过信号采集平台,可以最大限度降低环境噪声影响,保证测试信号稳定性及可靠性.通过对大量正常滑轨信号的时频域特征进行统计分析,来得到检测滑轨是否合格的阈值界限.同时,使用这些时频域特征对隐马尔科夫模型进行训练,可以得到滑轨属于何种异音类型的判别模型.试验表明,此在线检测系统可以实现生产线上电动滑轨异音的自动检测与判别.

摘要： 当前座椅噪声检测需要在本底噪声30dB以下的专业消声室中,通过人工来判别座椅噪声水平.这种方法缺陷在于消声室造价高、质检效率低、噪音检测人员的技能影响测量精度造成质量风险,而目前国内外还没有一套测试系统可以针对单轨级别的产品进行振动异音检测.针对上述问题及现状,开发出了一套汽车座椅电动滑轨在线检测系统.系统包括信号采集平台、信号特征提取及模式识别算法.通过信号采集平台,可以最大限度降低环境噪声影响,保证测试信号稳定性及可靠性.通过对大量正常滑轨信号的时频域特征进行统计分析,来得到检测滑轨是否合格的阈值界限.同时,使用这些时频域特征对隐马尔科夫模型进行训练,可以得到滑轨属于何种异音类型的判别模型.试验表明,此在线检测系统可以实现生产线上电动滑轨异音的自动检测与判别.

摘要： 实施例提供了一种处理音频信号以获得音频信号的子带表示的方法。该方法包括以下步骤：对音频信号的至少两个部分重叠的样本块执行级联的交叠临界采样变换，以基于音频信号的第一样本块来获得子带样本集，并且基于音频信号的第二样本块来获得子带样本集。此外，该方法包括以下步骤：在基于第一样本块的子带样本集与基于第二样本块的子带样本集相比代表时频平面中的不同区域的情况下，从基于第一样本块的子带样本集中识别一个或多个子带样本集，并且从基于第二样本块的子带样本集中识别一个或多个子带样本集，经识别的一个或多个子带样本集组合起来代表时频平面中的相同区域。此外，该方法包括以下步骤：对基于第一样本块的子带样本集中的经识别的一个或多个子带样本集和/或基于第二样本块的子带样本集中的经识别的一个或多个子带样本集执行时频变换，以获得一个或多个经时频变换的子带样本，每个经时频变换的子带样本与经识别的一个或多个子带样本或者一个或多个子带样本的时频变换版本中的对应一个相比，代表时频平面中的相同区域。此外，该方法包括以下步骤：执行两个对应的子带样本集或其时频变换版本的加权组合，以获得音频信号的混叠消减的子带表示，其中两个对应的子带样本集中的一个子带样本集或其时频变换版本是基于音频信号的第一样本块获得的，两个对应的子带样本集中的另一个子带样本集或其时频变换版本是基于音频信号的第二样本块获得的。

摘要： 本发明公开了一种基于时频分析技术的井控有色拓频方法，其特征在于以下步骤：步骤S1：首先利用深度域测井数据的声波数据求取反射系数，然后获得反射系数的振幅谱，统计分析研究区测井资料的反射系数振幅谱，利用最优化拟合方法获得修正因子中的未知参数；步骤S2：对时域地震数据进行S变换，获得对应的振幅谱和相位谱，利用修正因子校正振幅谱后获得有色振幅谱；步骤S3：将获得的有色振幅谱和原始的相位谱相结合获得有色时频谱；步骤S4：利用逆S变换实现从时频域到时域的转换，得到其拓频处理后的地震道。本发明的有益效果是：能够有效拓宽地震数据的频带，提高分辨率，为后续地震资料的处理和解释提供强有力的技术支撑。

摘要： 本发明涉及一种基于时频分析的同频辐射噪声源诊断方法，用于分离出不同的辐射噪声源分量。本发明先利用多通道高速数字示波器同时测量被测电路在不同场点产生的辐射噪声时域信号，再利用信号分析方法得到辐射噪声的时频二重域信号，然后根据超标频点的大小提取辐射噪声超标频率的时域信号，最后利用非线性信号分离算法确定辐射噪声源的分量，从而实现同频辐射噪声源的有效诊断。本发明用于医疗器械设备、电力设备、大功率变流器、汽车电子、轨道交通装备、网络通讯设备等电子设备中，能够有效诊断出相关电子设备辐射噪声超标的原因，为后续辐射噪声抑制提供理论和实践依据，从而使相关电子设备通过GB 9254、GB 4824、YY0505等电磁兼容标准检测。

摘要： 基于时频分析的时变滤波参数产生与实现系统及方法，涉及通信和信号处理领域。本发明是为了更好的滤除多用户干扰及噪声。本发明公开了一种基于时频分析的时变滤波参数产生与实现方法。该方法在接收端引入时变参数产生单元，包括缓存单元、时频分析单元和带宽向量生成单元。首先对缓存信号进行时频分析，得到时频分布矩阵；然后根据设定的滤波门限确定滤波通域，并根据设定的时间窗长度对各时间窗内的滤波器带宽进行量化，产生带宽向量；可调滤波器根据输入的带宽向量，对各时间窗内的信号进行时变滤波。通过本方法可以根据信号的带宽变化对信号进行滤波，更好的滤除多用户干扰及噪声。

摘要： 本发明公开了一种提高微动锥体目标时频分辨率的时频分析方法。该方法为：首先建立弹道导弹目标几何模型，然后对目标发射单一频率脉冲，接收目标的回波，通过对目标回波做时频分析得到目标的时频分布图，从而可以估计微动的锥体目标的几何外形参数和微动参数，这对于目标识别具有很大的意义。为了获得目标的时频分布图，需要对目标的回波信号应用时频变换方法进行时频分析，时频变换方法的好坏就决定了时频分布图时频分辨率的高低，这直接影响后续参数估计的精度。本发明引入同步压缩小波变换SWT(Synchrosqueezing Wavelet Transform,SWT)对微动目标回波进行时频分析，与其他时频变换方法对比具有较高的时频分辨率。

摘要： 本发明提供了一种基于能量重心法的扫频卷积变换时频分析方法，包括以下步骤：步骤一、对实验信号做希尔伯特变换得到信号的解析信号；步骤二、构建一个频率从0到二分之一采样频率范围内变化的复数正弦扫频序列；步骤三、对解析信号进行移动加窗操作，得到一系列的加窗信号段；步骤四、将加窗信号与复数正弦扫频序列进行卷积；步骤五、利用能量重心法对卷积序列能量谱进行校正，可以得到最大能量峰值位置在复数正弦扫频序列中的坐标；步骤六、通过能量峰值坐标计算出信号的瞬时频率；应用本技术方案可实现分析平稳信号和非平稳信号时，计算精度高，计算时间短。

摘要： 本发明属于非平稳信号时频分析领域，涉及一种强频变信号时频分析方法。利用局部增强的思想，针对时间多次重排同步压缩变换处理后的时频分布结果，在所有的沿时间方向的时频切片上任意时刻选择一个时间区间，以该时间区间内幅值最大值对应的时间位置作为该时刻的群延迟估计算子，利用所构造的群延迟算子对时间多次重排同步压缩变换处理后的时频分布结果进行再次压缩，使得获得时频能量分布结果逼近强频变信号的理想时频分布。

摘要： 本发明公开了一种基于时频分析技术的井控有色拓频方法，其特征在于以下步骤：步骤S1：首先利用深度域测井数据的声波数据求取反射系数，然后获得反射系数的振幅谱，统计分析研究区测井资料的反射系数振幅谱，利用最优化拟合方法获得修正因子中的未知参数；步骤S2：对时域地震数据进行S变换，获得对应的振幅谱和相位谱，利用修正因子校正振幅谱后获得有色振幅谱；步骤S3：将获得的有色振幅谱和原始的相位谱相结合获得有色时频谱；步骤S4：利用逆S变换实现从时频域到时域的转换，得到其拓频处理后的地震道。本发明的有益效果是：能够有效拓宽地震数据的频带，提高分辨率，为后续地震资料的处理和解释提供强有力的技术支撑。

摘要： 本发明涉及一种基于时频分析的同频辐射噪声源诊断方法，用于分离出不同的辐射噪声源分量。本发明先利用多通道高速数字示波器同时测量被测电路在不同场点产生的辐射噪声时域信号，再利用信号分析方法得到辐射噪声的时频二重域信号，然后根据超标频点的大小提取辐射噪声超标频率的时域信号，最后利用非线性信号分离算法确定辐射噪声源的分量，从而实现同频辐射噪声源的有效诊断。本发明用于医疗器械设备、电力设备、大功率变流器、汽车电子、轨道交通装备、网络通讯设备等电子设备中，能够有效诊断出相关电子设备辐射噪声超标的原因，为后续辐射噪声抑制提供理论和实践依据，从而使相关电子设备通过GB 9254、GB 4824、YY0505等电磁兼容标准检测。

摘要： 基于时频分析的时变滤波参数产生与实现系统及方法，涉及通信和信号处理领域。本发明是为了更好的滤除多用户干扰及噪声。本发明公开了一种基于时频分析的时变滤波参数产生与实现方法。该方法在接收端引入时变参数产生单元，包括缓存单元、时频分析单元和带宽向量生成单元。首先对缓存信号进行时频分析，得到时频分布矩阵；然后根据设定的滤波门限确定滤波通域，并根据设定的时间窗长度对各时间窗内的滤波器带宽进行量化，产生带宽向量；可调滤波器根据输入的带宽向量，对各时间窗内的信号进行时变滤波。通过本方法可以根据信号的带宽变化对信号进行滤波，更好的滤除多用户干扰及噪声。