卷积混合信号频域盲分离技术研究

阵列声纳观测的舰船辐射噪声信号是由多目标源、海洋环境噪声等经多途卷积混叠形成,为提高被动声纳的检测能力、有效分离多目标信号与环境噪声,提出一种新的信号盲分离方法,利用滑窗短时傅里叶变换将时域信号卷积混合形式转换到频域瞬态混合形式,针对每个频率点利用非平稳水声信号的多拍交叉相关序列,建立频域适用盲分离算法,估计分离网络矩阵,分离恢复多源信号,研究了多源多途水声信号盲分离技术,用仿真信号和水池实验实录信号进行频域盲分离算法检验,结果表明信号分离效果较好。     

一种非平稳卷积混合声音信号的盲分离算法

讨论一种非平稳卷积混合声音信号盲分离算法。该算法基于多时延解相关准则建立代价函数,用Frobenius范数最小化代价函数得分离矩阵。算法计算量低,适用于自适应在线运算,而且不要求时延相关矩阵是正定的。对非平稳卷积混合声音信号进行仿真实验,验证了算法的有效性。     

模拟气体绝缘组合电器产生不同局部放电的试验装置研制

针对现有直线型气体绝缘组合电器(GIS)局部放电模拟实验装置的不足,研制了一种可变结构的GIS模拟实验装置,可方便地实现对T型、L型和直线型GIS结构的模拟。通过超高频电磁波传播特性和材料应力分析,给出了装置的结构尺寸和材料选择参数,从进行的单一和多缺陷产生的局部放电试验表明,该装置能够激发出不同绝缘缺陷产生不同频段的超高频TE波和TM波局部放电信号,且具有各自特点和差异,这为深入研究GIS不同绝缘下产生的局部放电电磁传播特性、产生条件、超高频检测方法以及缺陷辨识等提供了可靠地实验研究手段。     

单频点频域卷积混合盲分离技术

在双频点频域卷积混合盲分离算法的基础上,提出一种单频点频域卷积混合盲分离算法.通过恰当地选取频域盲分离中短时傅里叶变换（STFT）的参数,可仅依靠一个频率片上的分离信号来完成双频点算法.相对于传统频域卷积混合盲分离方法,该方法不受各频率片顺序不确定性不统一及比例不确定性不统一的影响.仿真实验证明了该算法的有效性.     

基于子空间方法的多输入多输出信道盲辨识与均衡

子空间方法是一种有效的基于二阶统计量的盲信道辨识方法.具有计算量小、性能好、所需样本量少,不需要信号源相关性信息的特点.文中将单输入多输出（SIMO）系统的信道辨识子空间方法推广到多输入多输出（MIMO）系统.在MIMO的情况下,估计所得到的信道参数矩阵与真实参数矩阵间存在一个模糊矩阵,利用二阶盲源分离的方法将其转化为置换矩阵与对角的尺度矩阵乘积,得以提取源信号.此外,针对盲源分离中卷积混合信号分离的问题,利用此类盲均衡方法及其模型中的卷积矩阵,可将卷积混合转化为瞬时混合,从而利用大量已有针对瞬时混合的算法进行盲源分离.并对此进行了仿真,验证了其可行性.     

同频同调制通信信号的卷积混合盲源分离

针时卷积混合同频同调制通信信号,提出一种新的卷积混合盲分离算法,利用滑窗Z变换将时域卷积混合形式信号通过数学变换转换到z域瞬时混合形式,通过成熟的线性混合盲分离算法分离出Z域源信号,估计出时域上的源信号.该方法适用于适定情形下的卷积混合盲分离问题,需要设置的分离参数只有一个,就是滑动窗口长度,从而降低了计算复杂度,提升了分离性能,易于硬件实现,可移植性强.     

GIS局部放电信号及内置传感器检测分析

气体绝缘组合电器(GIS)局部放电不仅激发横向电磁波(TEM),而且会激发横向电场波(TE)和横向磁场波(TM).利用电磁场中的并矢格林函数理论,推导出了GIS中PD信号在任意点激发瞬变电场的计算表达式,在计算GIS中PD激发的电场时,应考虑TEM波和检测频段内所有高次模波的贡献.在实验室GIS模拟装置上,设计了灵敏度及抗干扰能力优于外置传感器的内置传感器,并用天线模型对其进行了频率响应特性分析,最后直接用高参数数字存储示波器测量了由金属突出物缺陷产生的局部放电信号.     

一种基于多判据综合决策的语音信号频域盲解卷积排序算法

在基于子带ICA的语音信号频域盲解卷积问题中,通过短时傅立叶变换把信号从时域卷积混合转化为各频点的瞬时混合将导致分离结果出现次序和幅度上的不确定性.在传统排序方法的基础上提出一种改进的基于多判据综合决策的排序算法,同时通过实验探讨了窗函数长度和信号非平稳性之间的关系.仿真实验表明,多判据决策有效克服了各种传统单一方法的局限,使得排序精度和最终分离质量获得提高.     

基于自然梯度的非平稳信号自适应盲分离算法

基于自然梯度原则并利用信号的时间相关属性对一类代价函数进行推导,获得一种新的非平稳信号自适应盲分离算法．算法利用样本的多时延解相关方法以及迭代计算的形式获得盲混合信号的分离矩阵,无需对观测样本进行分块处理,计算工作量低．仿真结果表明,算法分离精度高,迭代过程平稳,对多个信号源的盲分离可实现良好的分离性能．     

基于斜投影的卷积信道盲信号分离

为实现卷积混合信号的盲分离,提出了一种基于斜投影的子空间方法,首先设计"过去"、"现在"和"未来"的观测数据空间,并通过斜投影将卷积混合转化成为线性瞬时混合;然后采用静态分离算法重构源信号。该方法利用了观测数据矩阵的结构信息直接获得线性瞬时混合的数据模型,不需要进行高维子空间代价函数的优化,运算量相对小。计算机仿真验证了算法的有效性。     

GIS局部放电超高频信号复小波的模式识别

为了对模拟气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)的4种绝缘缺陷产生超高频(ultra high frequency,UHF)局部放电(partial discharge,PD)数据和波形进行识别,用复小波变换对UHF PD信号进行分解,利用均值、方差、偏斜度、陡峭度、能量共5个统计参量对复小波变换的各尺度系数进行量化,构造出能够描述UHF PD信号特征的候选特征子集,引入衡量特征分类能力的分离度指标J作为特征量降维的评判指标,从60个特征量中选取了5个具有较高分类能力的最佳特征量,作为径向基神经网络识别放电类型的输入有效向量,识别结果表明:db系列复小波系数的实部和虚部信息共同描述了PD信号的特征,从中提取的最佳特征量具有较高的分类能力,其中db4复小波的分类效果最好。     

GIS局放超高频在线监测系统研制

利用超高频微带贴片天线传感器和超高频滤波放大器,实现了局部放电信号的采集、提取、调理和传输.采用LabVIEW图形化语言的虚拟仪器技术实现了对气体绝缘组合电器(GIS)设备局部放电信号的定时循环检测、信号处理、数据分析、缺陷类型模式识别、监测数据查询和绝缘状况初步评估等功能.该系统已在重庆市某220 kV级GIS变电站成功运行,试验运行结果表明,采用虚拟仪器技术的GIS局部放电超高频在线检测系统能实现GIS局部放电超高频检测.     

基于自适应谱的局部放电信号时频特性分析

应用自适应谱对单个局部放电脉冲信号进行了时频特性分析,并与短时傅里叶变换谱、离散Wigner分布和Choi-Williams分布相比较,结果表明自适应谱上有能量集中、时－频域分辨率高、无交叉干扰项等优点,它能够细致刻画局部放电信号在时频平面上所发生的变化过程,准确反映出局部放电信号的时频特性,从而为局部放电信号的特征提取和模式识别开创了一条新的途径,对时频谱的分析还发现,局部放电信号的的频率分量达到GHz范围,这就为超高频和超宽频带局部放电检测的研究提供了理论依据。     

变压器局部放电超高频信号传播特性仿真分析

变压器内部产生的超高频(UHF)电磁波信号在传播过程中,有很多因素会影响传感器所检测到的信号波形和能量.为了研究影响因素与UHF信号的关系,构建了变压器仿真计算的物理模型,并用时域有限差分法计算变压器内局部放电产生的UHF信号,通过分析UHF电磁波信号的幅值和能量累积曲线,研究了绕组和铁心、检测点与激励源间的距离、检测点附近不同金属导体位置等因素对UHF信号的影响.该研究结果有助于对UHF信号传播特性的理解以及提高信号检测的准确度.     

外部传感器超高频GIS局部放电检测技术

针对GIS同轴结构中局部放电脉冲所激发电磁波的宽频带特征，设计出一种新型局部放电超高频检测非频变超宽带天线，用无限巴伦实现天线和传输线之间的阻抗匹配．由超宽带天线、宽带放大器、数字存储示波器和计算机组成外部传感器超高频局部放电检测系统，利用该系统对所建立的GIS固定微粒局部放电模型进行检测，并对局部放电源进行定位，实验结果表明，设计的天线满足GIS局部放电超高频检测要求，建立的系统可以方便地实现GIS局部放电检测和局部放电源的定位。     

检测电缆附件局部放电内置传感器的特性分析

针对高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylen,XLPE)电缆的结构及其附件内部易出现绝缘缺陷而导致放电的特点,基于电容耦合原理研制出用于电缆附件局部放电(partialdischarge,PD)信号检测的宽频带电容型内置传感器,通过建立传感器特性分析的电路模型,全面分析了影响传感器性能的各个因素,对其响应的频率特性进行了实测,并在实验室110 kV XLPE电缆PD试验平台上对电缆接头内部沿固体复合介质表面产生的放电进行试验研究。测试结果表明:研制的内置电容型传感器频率响应特性优异,能传感纳秒级暂态脉冲信号,其有效频带达500 MHz,可以用于XLPE电缆及附件PD超高频(Ultra-high frequency,UHF)信号的检测。     

GIS超高频局部放电在线监测技术应用研究

超高频(UHF)局部放电检测技术是目前国际上对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)类设备普遍采用的状态监测技术,具有灵敏度高、抗干扰性好等特点。本文介绍了一个基于超高频局放检测技术的GIS设备在线监测系统,其中运用UHF传感器捕捉GIS内部局部放电信号,经过在线监测系统对捕捉信号进行信号采集、检测、运算和分类,结合人工智能专家判别系统,来分析GIS设备状态与故障特征。实际现场应用结果表明了该系统的有效性。