基于奇异谱分析的混沌序列降噪

基于奇异谱分析的基本思想，提出一种降低混沌信号中噪声的算法及一种基于噪声奇异谱特性的最佳重构阶次选择方法．对一个混沌时间序列进行奇异谱分析，得到各主分量和经验正交函数，选择合适阶次重构信号，即可得到降噪后的混沌时间序列．数值仿真证实了该算法的有效性．     

船舶电力负荷混沌信号小波奇异点检测与降噪

为提高电力推进船舶电力负荷数据精度,提出基于分形的电力推进船舶电力负荷混沌信号小波奇异点检测与降噪.将含有噪声的电力推进船舶电力负荷混沌信号不进行小波反变换,采用计算量小,收敛速度快的二进小波模极大值解析迭代法重构信号,求出其重构信号的分形维数.根据所计算的分形维数判断是否有突变信号以及确定其发生的时刻,同时依据分形维数控制小波软阈值降噪的层次及其阈值,达到电力推进船舶电力负荷混沌信号与其噪声的自适应分离.以实际船舶电力负荷混沌信号为例进行计算,证明该方法能准确检测到奇异信号,并能实现电力推进船舶电力负荷混沌信号与其噪声的有效分离.     

基于双路奇异值分解的信号降噪方法

针对常规奇异值分解对强噪声抑制效果不佳的问题,提出了一种基于双路奇异值分解的信号降噪方法。首先采用奇异熵定阶的方法对高阶噪声进行预处理,然后从双路奇异向量的相关性出发确定低阶噪声奇异向量的位置,最后将剩余的奇异值与奇异向量重构得到优化估计的降噪信号。仿真实验表明：双路SVD相比常规SVD的降噪方法在低信噪比、白噪声的环境下信噪比增益提升4.07 dB,与纯净信号波形相关系数增量提升0.11。以一段受到座舱噪声污染的语音信号为实验对象,文中方法与双通道自适应噪声抵消的降噪方法对比,信噪比增益提升4.83 dB,运算耗时缩短1.5 s。此外,文中方法不受噪声类型的限制,对于有色噪声和单频干扰甚至混合噪声同样具有良好的适应性,有广泛的应用前景。     

空中目标信号相空间重构方法研究

为提取空中目标辐射噪声非线性和混沌特征,需要对目标信号作非线性时间序列分析,其第一步则是相空间的重构,基于Takens定理进行相空间重构前必须先确定重构相空间的时滞和嵌入维数两个重要参数。分别采用互信息方法确定重构最佳时延和关联积分法确定重构嵌入维数。分别以经典混沌信号和实测目标噪声数据为研究对象进行计算仿真,结果证明了该方法选择地参数进行相空间重构的有效性与准确性,重构的相空间能很好反应原混沌系统的特性,为下一步分析提取目标非线性特征奠定了良好的基础。     

基于SSA的弹头激波信号处理方法研究

针对弹头激波信号混杂其他噪声干扰无法分离时延特征参数问题,利用奇异谱分析(SSA)的自适应滤波特性进行处理,并对嵌入维数和重构主分量数目对分离效果的影响进行了讨论,建立性能评价函数和选择准则来进行优化。仿真结果表明,采用最优参数时SSA能有效提取出噪声条件下激波信号特征。     

基于奇异谱分析(SSA)的弹头激波信号处理方法研究

针对弹头激波信号混杂其他噪声干扰无法分离时延特征参数问题,利用奇异谱分析(SSA)的自适应滤波特性进行处理,并对嵌入维数和重构主分量数目对分离效果的影响进行了讨论,建立性能评价函数和选择准则来进行优化。仿真结果表明,采用最优参数时SSA能有效提取出噪声条件下激波信号特征。     

基于奇异值分解的高精度重力仪信号处理方法

在分析基于矩阵奇异值分解理论的滤波算法基础上,将其应用到高精度海洋重力仪系统信号处理中.在信号处理过程中,首先采用延迟法理论重构系统的相空间,得到吸引子轨迹矩阵,然后对轨迹矩阵进行奇异值分解,用部分奇异值重构有用信号的最佳逼近矩阵,并与自适应卡尔曼滤波进行了对比分析,以实际信号与处理后信号的信噪比作为衡量2种信号处理方法好坏的依据.理论分析和仿真实验表明,奇异值分解滤波方法和自适应卡尔曼滤波都能在一定程度上消除干扰噪声对重力异常信号的影响,但在相同背景条件下,奇异值分解滤波的性能优于自适应卡尔曼滤波.     

天然气管道泄漏音波序列局部投影降噪研究

天然气管道泄漏检测采集的音波序列中含有大量噪声,在进行泄漏特征提取之前必须进行降噪处理.通过频率分布和混沌性分析,引入泄漏音波序列局部投影方法.该方法寻找相空间重构过程中由噪声形成的子空间,通过抑制该空间中的噪声投影来达到降噪的目的.仿真信号测量和现场试验表明:局部投影方法适用于泄漏音波序列降噪,可以解决降噪过程中频率混叠和混沌性带来的问题;与其他方法相比,局部投影方法在时域统计指标、频域和功率谱分析、自相关函数分析以及提高信噪比等方面明显得到改善,大大提高了泄漏特征提取的准确率.     

关联维估计在舰船辐射噪声特征提取中的应用

为有效利用舰船辐射噪声的混沌特性,提取其混沌特征来对目标进行分类识别,采用了一种集相空间重构技术和关联维数拟合估计为一体的系统的特征提取方案,并成功应用于对舰船辐射噪声的特征提取.首先采用平均互信法和虚假最近邻点比例确定混沌时间序列相空间重构两个重要参数,给出了关联维数的计算方法,并提出用最小二乘曲线拟合,准确估计出关联维数结果.通过不同类别一定样本数量的实测数据计算它们的关联维特征参数,仿真结果表明该方法提取的特征参量具有很好的可分性,为下一步对舰船目标的分类识别打下基础.     

一种改进的模极大值混沌信号降噪方法

基于混沌和噪声的不同表现特征,提出一种改进的小波模极大值信号降噪方法。首先,该方法根据不同尺度噪声残余率的差别,确定离散二进制小波变换的最优分解尺度。然后,结合奇异谱理论对小波变换后的近似系数进行处理,去除表征噪声的较小奇异值;利用空间尺度相关性分析细节系数,自适应选取模极大值的阈值范围,提取有用信号,体现混沌系统内部特性。以Lorenz模型和月太阳黑子为例进行仿真分析,验证了本方法的可行性和实用性,提高了系统的信噪比,降低了系统的重构误差。     

非线性时间序列的最优相关维数估计

提出以能量谱中的截断频率之倒数作为相空间重构过程中的窗长，在窗长固定情况下，利用奇异值分解算法确定嵌入维数和时间延迟两个参数，克服了不考虑窗长单独选择嵌入维数和时间延迟造成的相关维数收敛性差的缺点，大大提高了计算效率。采用迭代奇异值分解算法对含噪声的信号进行降噪，降低了噪声对相关维数计算结果的影响，从而提高了计算结果的可靠性。     

润滑油磨粒超声回波信号的双树复小波自适应降噪

针对润滑油磨粒含有强噪声的回波信号的问题,采用基于双树复小波变换(DT-CWT)的自适应降噪方法,从而提取清晰的磨粒回波信号. 该方法结合奇异谱分析(SSA)和小波熵理论,分别对双树复小波变换后的近似部分和细节部分进行分析. 奇异谱分析去除了近似部分包含的噪声,同时,小波熵理论能够自适应选取不同分解层上的阈值,实现了细节部分系数的自适应选择. 仿真表明,对于润滑油磨粒超声回波信号的双树复小波自适应降噪,输出信号信噪比(SNR)高、均方根误差(RMSE)小、相似系数(NCC)大,算法运算时间能够满足在线检测要求. 实验分析表明,该方法降低了信号中的噪声,还原了准确的波形特征.      

非线性时间序列的相空间重构参数估计的新算法

针对混沌理论中非线性时间序列相空间重构的理论和方法,提出一种估计嵌入维数和延迟时间的新算法,采用矢量空间平均位移法确定延迟时间;基于混沌吸引子上邻近点之间距离随着时间增加最终趋于饱和的特性,估算非线性时间序列相空间重构的嵌入维数. 实例表明,该算法可以有效估计非线性时间序列的相空间重构参数.     

确定盲分离中未知信号源个数的奇异值分解法

在信号源少于传感器观测到的混合信号时,未知信号源数目的估计一直是已有盲分离算法中一个未解决的问题,通过理论分析,提高并证明了在信号源盲分离问题中,可以通过计算混合信号数据矩阵的秩数来确定信号源的个数,存在观测噪声时,可以通过计算混合信号数据矩阵的奇异值分解进行估计未知信号源数目,给出了实际的计算方法,并通过计算实例证明了该方法的正确性和有效性,从而解决了盲分离中信号源个数的估计问题,为盲分离技术的应用进一步奠定了基础。     

基于相空间重构的匹配追踪混沌信号去噪

基于混沌信号和噪声在相空间轨道的动力和几何特性,提出一种相空间重构的匹配追踪混沌去噪方法。该方法利用相空间重构产生与混沌信号微分同胚的相空间集,采用匹配追踪方法将信号分解为匹配信号结构的时频原子的线性和,达到无损去噪的目的。对Lorenz混沌系统模拟试验表明,该方法具有良好的去噪效果和计算收敛性。应用该方法于混沌相关光时域定位仪实际探测信号的测试,降低互相关旁瓣平均水平9.539 4。     

小波及奇异值分解在混沌特征计算中的综合去噪研究

观测时间序列的非线性动力学混沌特征研究在电力、气象、地震、边坡等工程领域的应用日益广泛，但观测序列的噪声对研究结果具有重要的影响，人们通常采用傅立叶或者小波变换方法去噪。但对于混沌序列来说，这种去噪方法具有一定的局限性，会造成观测数据一定程度的破坏，对混沌分析结果会产生一定的影响。本文探讨运用小波变换结合奇异值分解（SVD）方法来解决观测时间序列在混沌特征分析时的去噪问题，该方法针对混沌分析过程中的源观测数据特点，首先用小波方法对一维观测序列去噪，并对去噪后的序列计算混沌特征分析中的重要参数一相空间重构参数m，τ，根据m，τ对源一维观测序列进行重构，得到重构的相空间矩阵A，然后对矩阵A采用SVD方法进行处理，通过这两种方法相结合的方式来达到更好的去噪目的。结果表明其去噪效果是明显的，数据经过小波变换和SVD联合处理后其观测序列的混沌特征更明显和易于提取，提高了观测时间序列混沌分析的可靠性。     

冲击噪声背景下独立信号与相干信号并存的测向自适应新方法

根据冲击噪声的幅值特点和快拍数数量,通过对阵列接收数据进行去冲击预处理后进行数据重构,提出一种冲击噪声背景下独立信号与相干信号并存的DOA估计的新自适应方法。首先,估计出阵列接收数据中信号成分的幅值上限;然后,对阵列接收数据中受到冲击噪声影响的数据进行归一化处理,削弱冲击噪声;最后,根据快拍数量对噪声残差数据进行采样后重构信号,利用传统的二阶统计量方法分别对独立信号和相干信号进行达波方向(DOA)估计。研究结果表明:该方法阵列利用率较高,估计性能好,且在强冲击噪声环境和小快拍数下仍然具有良好的估计性能。     

基于奇异值分解降噪方法的大型风机故障诊断研究

利用奇异值分解降噪方法对大型风机异常振动信号进行降噪处理,并应用MATLAB软件实现。首先将含噪的测量信号构成的矩阵分解成有用信号空间与噪声空间,采用三种不同的奇异值阈值选取方法,即奇异值差分谱方法、特征均值方法以及奇异值中值方法,对两个空间的奇异值矩阵处理后,再重构信号,实现测量信号的降噪,从而凸显故障的信息特征。利用计算数据和图像说明不同奇异值阈值选取方法的降噪效果,得出奇异值中值方法对大型风机异常振动信号降噪效果最佳。在此基础上对信号进行频谱分析,可以实现对大型风机故障的高效准确诊断。     

时延法相空间重构双参数联合估计方法研究

重构相空间对于研究混沌时间序列有着重要的理论与现实意义,目前采用的分别估计嵌入时延和最小嵌入维数的技术路线,割裂了这两个参数所具有的天然联系.为此提出时延法重构相空间的双重构参数联合估计方法,根据两个重构参数的取值标准,利用迭代的方法,同步估计出时延法重构相空间双参数.应用所提出的方法,分别对高斯白噪声和Lorenz系统两个时间序列进行了数值验证,分析表明计算结果是可信的,可以应用于时间序列的相空间重构.     

基于非线性动力学理论的水下噪声非线性特性

以非线性动力学理论中的相空间重构理论为基础，利用延时法对水下噪声时间序列信号进行了相空间重构。并深入分析了延迟时间和相空间维数的确定原理，在重构的相空间中研究了舰船辐射噪声的非线性特性，利用相似序列重复度这一参数，绘制了舰船辐射噪声RPT曲经并分析了其非线性特性，通过对实测数据的计算表明，在重构相空间中辐射噪声具有不同于高斯白噪声和确定性信号的几何特性，不同类型目标具有可分性，能为水声目标识别提供一种新的思路。