功率谱估计

摘要： 为更好地实现舰船识别与管理的目的,设计研究功率谱估计在舰船噪声特征提取中的应用方法。依照舰船实际信号与噪声信号的差异性推导滤波器结构,在滤波器内迭加一个白噪声谱改善信号失真问题,利用滤波器对舰船噪声信号进行白化处理。采用Welch功率谱估计法,通过窗函数截断白化处理后的舰船噪声时程离散信号,获取不同段舰船噪声信号的功率谱并实施平均值计算,得到舰船噪声信号的功率谱估计结果,分析该功率谱估计结果,得到舰船噪声功率谱特征。在具有多种舰船噪声特征信息的条件下,依照动态规划理论选取最优功率谱特征。仿真结果显示该方法有效实现信号滤波处理,基于该方法特征提取结果可实现高精度的舰船识别。

摘要： 提出将希尔伯特变换和功率谱估计相结合的光谱分析算法,对太赫兹反射时域波形进行处理,并将该算法应用于太赫兹时域光谱成像,将缺陷厚度和图像灰度关联,实现同时对玻璃纤维层压板内部缺陷厚度、位置和形状的成像检测。实验结果表明:将多重信号分类谱估计、自回归谱估计和希尔伯特变换结合时,能成功区分厚度为0.08mm缺陷上下表面反射脉冲,反射脉冲的时间分辨率小于0.5 ps,缺陷厚度的检测误差不高于0.03 mm。

摘要： 相位噪声测量是无线电计测领域的重要研究内容,随着信号源等各种信号仪器设备的不断发展,相位噪声测量技术方面也产生了更高的要求。介绍了互相关法测量相位噪声的理论与仿真分析方法,通过理论推导阐释了互相关法抑制干扰噪声的原理,在推论的基础上建立了基于MATLAB的仿真分析模型,仿真验证了不同互相关次数下,系统噪声底部的改善程度,并进一步分析了双通道相关性对互相关运算结果的影响,得到了对应的仿真验证结果,为相关的工程设计提供参考。

摘要： 在低信噪比条件下,管道泄漏检测存在较大的定位误差,为此本文提出了一种基于功率谱估计的长输天然气管道泄漏检测技术。对采集的管道信号进行滤波处理,利用IMF分量消除杂波干扰,从而提取出有价值的信号信息。功率谱将信号能量划分为不同的尺度,依据功率谱估计得到的功率分布和峰值结果,识别出管道内部存在的泄漏信号。计算信号传输延时,结合声速和管道长度,得到泄漏位置,从而完成管道泄漏的检测。实验结果表明,在传输距离分别为1km、5km和10km的条件下,基于功率谱估计的泄漏检测技术能够降低最大定位误差,误差均值为4.56%,比基于VMD算法和基于EEMD算法的泄漏检测技术分别减少了5.29%和6.44%,因此具有良好的应用前景。

摘要： 针对压电加速度传感器灵敏度校准过程中噪声对校准结果的影响难以消除的问题,结合Hn估计方法,利用其多次求互相关函数并求平均值的特性对系统噪声进行抑制.用"半长法"进行互相关计算,对多组采样信号进行互相关计算后再用FFT法进行功率谱计算,可得到功率谱的无偏估计.实验结果证明,利用该方法可提高压电加速度传感器灵敏度校准结果的准确度.

摘要： 基于太原南站钢结构站房健康监测系统,对站房结构在列车进站、出站、过站工况,人群检票进站工况以及施工荷载工况下钢结构站房的实测加速度响应数据进行分析,考察不同测试工况下钢结构站房的振动响应特性.结果表明:结构竖向加速度响应频率与列车加载频率呈倍频关系,站房在列车过站工况激励下的响应明显大于列车进站、出站工况,且均不会引起结构的显著振动;人群步频的1倍频与2倍频易激起结构竖向振动,但受步速限制,其等效峰值加速度(ESPA)最大值未超过规范限值;施工荷载激励频率在10 Hz以上,易激起X形钢柱竖向振动;等效峰值加速度曲线能较好反映加速度响应幅值的变化趋势,可用来评估大跨度站房结构的舒适度水平.

摘要： 利用最大熵谱法研究了风云二号D星≥2.0 MeV的高能电子通量的周期特性,算法以自相关模型为基础,通过对最大熵谱功率谱的分析,推测出风云二号D星高能电子通量存在13.87 d和27.8 d的周期.根据最终预报误差准则(Final Prediction Error,FPE)和赤池信息量准则(Akaike Information Criterion,AIC)确定最佳阶数,进而计算自相关模型参数,并将Levinson-Durbin和Burg算法与最大熵谱法进行比较,发现最大熵谱法在周期特性研究上存在优势.这一结果对研究地球同步轨道高能电子空间分布、预报高能电子增强事件和预警深层充电事件至关重要.

摘要： 在复杂环境下,由于少快拍、低信噪比和相干信号导致目标距离-角度二维超分辨估计性能下降,误差增大,本文提出了一种基于空间步进频雷达的距离-角度二维稀疏估计方法.该方法根据空间步进频雷达的回波特性得到距离和角度联合的等效接收信号模型;然后利用迭代的加权lq-范数的稀疏渐进最小化方差方法获得距离-角度二维功率谱估计.仿真结果表明,所提方法可以准确地实现目标距离-角度的二维估计,相对于MUSIC,lq-SIM和SAMV方法,本文方法在小样本和低信噪比情况下具有较高的估计精度,并且对相干目标仍具有较好的性能.

摘要： 为得到研究区域坐标时间序列的周期性变化特征,选取12个CORS站连续4年的坐标时间序列进行了频谱分析.研究表明:坐标时间序列存在并不是严格周年、半周年等的周期项;U方向周期运动明显高于水平方向,在水平方向上,N方向具有长周期项的趋势,E方向0.5年周期运动突出.

摘要： 针对利用地基雷达对空间目标进行观测以判定其运动状态的问题,提出了一种采用经典功率谱估计对RCS特性数据进行处理,获取目标的滚转频率,根据空间目标姿态稳定特性,实现对空间目标三轴稳定、旋转稳定和翻滚三种运动状态进行判别的方法.该方法主要由数据预处理、数据分段、功率谱估计和目标姿态稳定性判别等步骤组成,具有精度高和易于工程实现的特点,对非合作空间目标的运动状态识别具有重要价值.基于不同观测时长和数据率的雷达实测数据试验表明,该方法可实现对空间目标运动状态的准确估计.

摘要： 采用快速傅里叶变换(FFT)的周期图法是经典功率谱估计中的主要方法之一,但在实际信号处理时,其很难同时保证较好的谱分辨率和方差性能,因此须采用改进的周期图法(即Welch法)进行功率谱估计.本文所研究的内容就是在机载气象雷达仿真器终端对气象回波信号进行功率谱估计以判定有无揣流的算法，研究了改进后的周期图法原理的基础上,通过MATLAB仿真,分析了不同窗函数类型、窗函数长度等因素对估计结果的影响.仿真结果表明,与周期图法相比,Welch法通过选择适当的窗函数类型和窗函数长度,可以较好地改善谱估计结果的分辨率和方差性能,但是在短数据的谱估计上具有一定的局限性.

摘要： 随机信号的频率是用功率谱估计来分析的,而经典的功率谱估计有其局限性.应用最大交叠小波变换,对信号进行功率谱估计,并与经典功率谱估计、AR模型(AutoRegressive)估计方法进行比较,发现小波功率谱估计可以很好地提高短数据的分辨率和准确度,并且具有良好的抗噪性能,并对实际地震信号进行分析,取得了较好的效果.

摘要： 基于AR模型法进行功率谱估计，采用自相关法、Burgs、协方差法和修正协方差法四种方法估计功率谱，通过陡更数据长度和模型参数大小进行matldb仿真并进，亍分析，得到了较好的功率谱估计，对工程应用有重要的价值。

摘要： 传统的wiener滤波算法在应用中需要精确已知成像系统的点扩散函数(Point Spread Function，PSF)及图像的噪信功率比，这些应用条件限制了Wiener滤波算法的应用。本文针对这些缺点，结合天文图像自身的特点，提出了一种基于功率谱估计的迭代维纳滤波算法。该算法不需要关于成像系统及观测图像的任何先验信息，仅根据天文图像自身的特点及PSF的尺寸大小，即可复原出目标的清晰图像。模拟及真实观测数据的复原结果证明了本文算法的良好性能，复原后图像的视觉质量大大提高．

摘要： 信号的功率谱分析是研究信号特性的重要手段之一，反映了随机信号各频率成份的能量分布情况，可揭示信号中隐含的周期性及其他有用信息，在许多领域都发挥了重要作用。功率谱估计主要分为经典功率谱估计，基于参数建模的功率谱估计，基于非参数建模的功率谱估计等。经典的功率谱估计由于需要假定数据窗或延迟窗以外的数据全为零，导致该方法的频率分辨率较低，而基于参数建模的谱估计方法则可以获得较高的频率分辨率。本文将基于参数建模的功率谱估计方法应用在水声信号处理中，通过仿真和实测海试数据对该方法应用于水声信号检测的可行性进行了验证。

摘要： 非相干散射雷达是地面观测电离层的一种重要手段.论文针对中国曲靖非相干散射雷达(QJISR)的编码方式和信号处理方法,研究将现代谱估计方法应用到QJISR信号处理中,提高功率谱估计的频率分辨率和准确性.针对长脉冲和交替码两种编码方式,研究了不同现代谱估计方法的适用性.对非相干散射雷达信号处理的后检测滤波器进行改进,分析了不同窗口函数的特性.最后通过对实测回波数据处理结果的对比分析,证明了提出方法的有效性,对提高电离层参数估计精度具有重要的应用价值.

摘要： 本文介绍了测试信号的分类方法,分析了测试信号的时域、频域两种数学描述方法.依据信号特征属性,测试信号可以分为连续和离散时间信号、一维和多维信号、确定性和随机信号以及能量和功率信号,每一种信号都有其不同的物理意义和处理方法.依据数学原理,对周期、非周期和随机信号进行了时域描述和频域描述,主要论述了包括时域内的幅值特征、时间特征、随机信号的统计特征、频域内的傅里叶级数、傅里叶变换和功率谱估计等内容.

摘要： 提高信噪比是研究气泡激光散射特性的关键。详细地分析了气泡激光散射信号中存在的各种噪声，主要包括背景光，工频电磁场，射频噪声和电子系统内的固有噪声。重点介绍了处理气泡散射信号的两种频域方法——傅里叶变换和功率谱估计。这两种方法都能降低噪声以及消除直流分量和市电的影响，达到检测气泡散射脉冲的目的。谱估计方法物理意义明确，利用Yule-Walker AR(自回归模型)方法估计得到的功率谱曲线具有更好的光滑性和较高的频率分辨率。研究结果表明：Yule-Walker AR谱估计方法是最合理、最有效的气泡散射信号处理方法。

摘要： 次声事件检测应用领域广泛,在MUSIC算法的基础上,提出利用分段递进方法和MDL准则来确定事件发生的时间及数量;同时,为了提升MUSIC算法的检测效率,提出了聚类检测的方法.仿真实验结果表明,分段递进MUSIC算法能够正确检测多个次声事件发生时间、方位和传播速度.

摘要： 次声事件检测应用领域广泛,在MUSIC算法的基础上,提出利用分段递进方法和MDL准则来确定事件发生的时间及数量;同时,为了提升MUSIC算法的检测效率,提出了聚类检测的方法.仿真实验结果表明,分段递进MUSIC算法能够正确检测多个次声事件发生时间、方位和传播速度.

摘要： 本发明公开了一种基于噪声功率谱估计的MEMS陀螺仪在线频差识别方法，根据检测模态的Q值以及预设的谐振频率，确定陀螺仪谐振子机械热噪声在检测模态输出端的功率谱理论曲线；在陀螺仪正常工作状态下对检测模态进行电压采样和傅里叶变换分析，得到输出端信号的功率谱曲线；将功率谱理论曲线与输出端信号的功率谱曲线进行互相关运算，得到互相关结果曲线，并确定互相关分析结果中两处峰值所对应的滞后量；利用所得滞后值以及已知的陀螺仪驱动模态谐振频率，确定出检测模态的谐振频率；计算得出陀螺仪工作模态的频差。本发明在不影响MEMS陀螺仪正常工作状态的前提下，从谐振子必然存在的机械热噪声中，在线实时提取出模态频率信息，实现模态频差识别。

摘要： 本发明提供的是一种相干平均法谐波信号功率谱估计方法。(1)对信号时间序列进行分段；(2)对各段信号加上窗函数；(3)对加窗后的各段信号进行第一次离散傅里叶变换；(4)对相同频率复信号进行第二次离散傅里叶变换；(5)对结果取模平方得到自功率谱，或者是两信号对应结果共轭相乘得到互功率谱；(6)最后挑选幅值最大所对应的结果作为该频点的功率谱估计结果。本发明既保持了韦尔奇法分段处理实时性好、运算快的优势，又充分利用了分段时间序列之间的相位信息，相对于韦尔奇法提高了谐波信号功率谱估计的输出信噪比。

摘要： 本发明提出一种基于极化层析分解的功率谱估计方法，包括：选定体散射、偶次散射和表面散射极化相干模型，依据极化层析分解原理提取体散射分量；对剩余极化层析矩阵进行极化相干矩阵估计；对估计得到的相干矩阵进行特征分解；计算各散射分量的功率谱估计值。本发明旨在提供一种基于极化层析分解的功率谱估计方法，以获取多种散射过程的垂直功率谱反演估计。本发明可有效利用极化层析分解获得多散射过程的多维特征参数，推动极化层析信息处理领域的特征挖掘。

摘要： 本发明属于宽带频谱感知技术领域，具体的说是涉及一种基于次奈奎斯特采样的快速功率谱估计方法。本发明通过建立压缩样本与原始信号自相关函数的数学模型，将自相关函数转化为卷积利用FFT计算求解，算法中不涉及矩阵运算，仅包含FFT与简单四则运算，计算复杂度低，方便实现宽带信号的实时频谱感知。本发明的优点是，多陪集压缩采样框架结构简单，容易实现；利用了信号的二阶统计信息，可以在低信噪比环境下准确的完成频谱检测；功率谱重构算法只涉及FFT和简单的四则运算，计算复杂度低，可以满足宽带频谱实时感知的需求。

摘要： 本发明涉及一种基于功率谱估计的RCS起伏周期分析的研究方法，包括获取不同点源目标的RCS解析表达矢量值；间接法求解功率谱密度，并对功率谱密度估计求解出快起伏的起伏周期；分析点源目标的起伏周期规律。随角度变化获取不同点源目标分析起伏周期，方法通过分析功率谱的截止频率，得到目标RCS随角度变化的快起伏周期。信号的功率谱密度反映了单位频带信号功率的大小，是频率的函数，功率谱揭示信号中隐含的周期性等有用的信息。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟域空间功率谱估计的互质阵列自适应波束成形方法，主要解决现有技术中自由度性能受限的问题，其实现步骤是：(1)基站端架构互质阵列；(2)利用互质阵列接收信号并建模；(3)获得虚拟阵列等价接收信号；(4)计算互质阵列虚拟域空间功率谱；(5)期望信号导引向量重建；(6)干扰加噪声协方差矩阵积分重建；(7)计算波束成形器权重矢量。本发明充分利用了互质阵列能够增加自由度的优势，在虚拟域计算空间功率谱以进行参数估计，并结合重建的思想实现对互质阵列物理天线阵元权重矢量的设计，有效地提升了波束成形器的自由度性能，可用于信号的定向发送与接收。

摘要： 本发明提供一种功率谱估计值的调整方法及终端，解决现有技术难以完全消除功率谱中的直流分量的问题。本发明的方法包括：若包含有窄带信号，则根据第一组频点的平均功率谱估计值，对第二组频点的功率谱估计值进行调整，其中，所述第二组频点中每个频点与所述目标频点的频率间隔大于或者等于第一预设阈值，且小于或者等于第二预设阈值，所述第一组频点中每个频点与所述目标频点的频率间隔大于所述第二预设阈值，且所述第二组频点包含预设多个彼此相邻的频点。本发明能够得到不含有窄带信号的功率谱，实现了消除功率谱中直流分量的目的，能够提升有效频点在功率窗比值排序中的排名，缩短终端全频段搜网时间。

摘要： 本发明属于声纳信号处理领域，公开了加窗二维解卷多波束功率谱估计算法，其步骤包括根据阵列结构、处理频段预先计算、存储每一个扫描指向(θ,F)的导引向量全集，即点扩展函数；采用k点阵元时域数据进行加窗傅里叶变换，得到第n批阵元频域数据；采用预存的导引向量集进行加窗波束形成器处理得到多波束功率谱估计结果；用离散二维积分形式的R‑L迭代算法对空域‑时域加窗的多波束功率谱二维解卷处理，估计出目标的真实能量分布估计PBout；在完成解卷处理之后，对PBout进行二维谱峰搜索，以极值点中最小值作为背景估计，对所有非极值点背景平滑，得到新的多波束功率谱估计。本发明方法有效改善了被动声纳窄带警戒的性能，具有较强的工程实践意义。

摘要： 本发明提出一种基于极化层析分解的功率谱估计方法，包括：选定体散射、偶次散射和表面散射极化相干模型，依据极化层析分解原理提取体散射分量；对剩余极化层析矩阵进行极化相干矩阵估计；对估计得到的相干矩阵进行特征分解；计算各散射分量的功率谱估计值。本发明旨在提供一种基于极化层析分解的功率谱估计方法，以获取多种散射过程的垂直功率谱反演估计。本发明可有效利用极化层析分解获得多散射过程的多维特征参数，推动极化层析信息处理领域的特征挖掘。

摘要： 本发明公开了一种基于最小化准则的电磁矢量互质面阵张量功率谱估计方法，主要解决现有方法中功率谱估计精度受限的问题，其实现步骤是：构建电磁矢量互质面阵；电磁矢量互质面阵接收信号的张量建模；面向互质稀疏均匀子面阵的结构化张量波束成形；计算互质稀疏均匀子面阵的张量波束功率；基于子面阵张量波束功率最小化处理的电磁矢量互质面阵张量功率谱估计。本发明从电磁矢量互质面阵接收信号张量的空域滤波原理出发，建立起两个稀疏均匀子面阵的互质布设特点与虚峰分布特性之间的关联，并以此为基础，形成基于互质稀疏均匀子面阵输出信号的最小化功率处理技术框架，从而实现精确的张量功率谱估计，可用于目标定位和成像。