基于卡尔曼滤波器的管道泄漏检测技术研究

管道泄漏检测技术是保障管道安全生产的重要手段.应用Kalman滤波器对采得的输油管道原始压力数据进行实时性滤波,以消除噪声干扰、提高信噪比;利用滤波后的信号进行输油管道泄漏的报警和定位.依据虚拟仪器理论,设计了卡尔曼滤波的LabVIEW程序模块,设计的模块可以直接嵌入到现有的管道泄漏实时监测系统中.实验数据表明Kalman滤波器可大大提高输油管道泄漏报警的可靠性及其定位精度.     

SG-VMD-SVD的信号去噪方法研究

油气管道信号泄漏检测易受噪声影响,因此去噪成了关键问题.为了提高对油气管道信号的去噪效果,提出了一种基于Savitzky-Golay平滑滤波、变分模态分解(VMD: Variational Mode Decomposition)和频域奇异值分解(SVD:Singular Value Decomposition)去噪相结合的油气管道信号的联合去噪方法.首先,针对泄漏信号在时域利用SG平滑滤波降噪,去除尖脉冲、高频成分等噪声,提高输入信号的信噪比;将滤波后的信号利用VMD分解,通过计算各个本征模态分量(IMF: Intrinsic Mode Function)与信号之间的曼哈顿距离,从而区分信号分量与噪声分量,对噪声分量进行频域奇异值(SVD)去噪,最后将滤波后的分量与信号分量进行重构,得到最终降噪后的信号.通过仿真和实际实验表明,该方法与单一VMD法、VMD-小波变换、SG-VMD-时域SVD去噪方法相比,去噪后所得信号信噪比相对较高,并验证了该方法去噪效果的优越性和对油气管道泄漏信号去噪的可行性.     

输油管道泄漏信号去噪的研究

由石油管道泄漏引发的负压波传播到泄露点上游和下游的监测点时,会使该点的压力信号产生一个幅度较大的震荡,伴随震荡曲线将会产生一些噪声干扰。针对这一现象,将管道监测点采集到的压力信号,采用小波变换和中值滤波相结合的方法,在MATLAB软件环境下进行去噪仿真实验,最后得出该方法可以很好的去除负压波信号中的干扰。     

改进BP神经网络在管道泄漏检测中的应用

管道泄漏检测和定位在管道的安全生产中占有重要的位置.本文将用小波包分解技术提取的管道泄漏检测系统特征信号作为神经网络的输入,建立管道运行状态的神经网络分类器,根据输出对管道的运行状态进行识别.利用小波变换特性提取压力传感器的信号奇异点,根据负压力波定位法对管道泄漏点定位,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于实时小波的光纤陀螺阈值滤波

 为补偿姿态测量系统中光纤陀螺(Fiber Optic Gyroscope,FOG)的误差,根据光纤陀螺的静、动态误差在时频域上的分布,介绍了小波滤波的一般理论和方法,分析并比较了阈值和阈值函数的选取;采用数据滑动窗的方法实现了递推运算和实时的数据更新,对窗内数据进行周期对称延拓解决滤波信号的边界问题。仿真实验验证了实时小波阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的可行性,得出了不同小波基函数的选取对滤波效果的影响,并验证了采用软硬阈值结合方法实时滤波的优越性,该实时滤波方法不仅提高了陀螺输出的稳定性和使用精度,且对光纤陀螺信号处理具有参考价值。     

一种基于状态机的毛刺信号滤波方法

提出并实践了一种状态机的实时滤波方法,并成功应用于某军用车辆速度检测. 该方法以CPLD(FPGA)作为硬件,在高频时钟驱动下检测信号中瞬态脉冲宽度,滤除宽度短的脉冲,输出宽脉冲,从而实现脉冲干扰滤波功能. 阐述了该方法的原理和状态机实现方法,分析了该方法的滤波特性,并通过仿真计算其在方波毛刺信号上的应用,论证了该方法的可行性以及滤波宽度变化对该方法精度的影响.      

实时音频信号采集系统中的数字滤波器的设计及实现

介绍了一种基于TMS320VC5416数字信号处理芯片及TLV320AIC10模数、数模转换芯片实现的音频信号实时采集、处理及显示系统.在MATLAB平台上采用二阶级联型设计实现了IIR滤波器低通、高通和带通设计仿真,用C语言和汇编语言混合编程的方法在DSP中完成了各种控制功能及CCS环境下的频谱仿真,对滤波算法、采样频率等关键设计技术进行了分析研究.该系统已经成功地应用于对地下管道漏水检测,并取得了良好效果.现场实际测试及仿真分析表明,该系统的实时性、稳定性及抗干扰能力方面均达到了预期设计指标.     

基于神经网络的多传感器自适应滤波及其应用

讨论了同一噪声源多传感信号神经网络自适应噪声抵消器的设计方法·利用神经网络自适应获取信息融合器LC的权系数,克服了采用基于平均法时可能失去部分信息造成信号估计误差太大的缺陷,较好地解决了多传感器信息融合的问题·该方法不仅能获得信号的最优估计而且能克服信号处理中存在模型扰动和噪声的不确定性等问题·为了检验该滤波方法的有效性,在输油管道的泄漏定位检测与诊断中,利用该滤波方法提高压力信号、流量信号等信噪比·结果表明,神经网络自适应噪声抵消器不仅实现简单,而且能快速、有效地消除流量、压力信号中的各种噪声·     

基于能量差的加权均值递归滤波算法

对基于激光测量的管形零件内轮廓母线采样数据进行滤波.提出了基于能量差的加权均值递归滤波算法.该滤波方法中权值求取方法的思想是尽量给滤波窗口内能量频谱相对集中的采样数据赋予较大的权值,而给由于干扰引起的畸变数据赋予较小的权值.合适的滤波窗口长度通过仿真对比试验获得.这一思想的合理性通过仿真分析和实验测试得到验证,并表现出良好的效果.     

点目标检测的滤波算法及其硬件实现

介绍几种在成像跟踪系统中常用的点目标滤波检测算法.为了满足图像处理的实时性要求,设计实现了一套针对图像滤波算法的FPGA硬件实现结构.该结构充分发挥了FPGA高速并行的计算能力,能在信号读出的过程中实时地完成多种滤波处理.实验证明该方案可行,具有良好的实时滤波效果.     

一种基于CIC和FIR的低功耗数字滤波器设计

针对地震信号采集系统中的滤波器设计问题,提出一种基于CIC滤波器和FIR滤波器的低功耗数字滤波解决方案.系统由四级前端CIC滤波器、三级前端FIR滤波器和一级离线均衡FIR滤波器构成,以满足地震信号采集系统和地质勘探的需求.对各级滤波器和整个系统的幅频特性和相频特性进行了研究,并通过仿真完成性能验证,结果显示此低功耗数字滤波系统的性能完全能够满足实际需求;将此低功耗数字滤波系统与当前业界的片上数字滤波解决方案进行对比,证明了此低功耗数字滤波系统能够大幅减少总运算量和前端功耗运算量.     

基于卡尔曼滤波器的背景抑制及小目标检测

提出了一种采用卡尔曼滤波器作为杂波背景预测器的小目标检测方法，相比较于传统的梯度下降算法，该方法充分利用了假设的杂波图像模型，并且算法中也没有影响检测性能的步长参数，因而具有更好的检测性能，实验表明，该方法能有效地抑制杂波，并同时增强小目标的信号。     

基于鲸鱼优化算法的变分模态分解和改进的自适应加权融合算法的管道泄漏检测与定位方法

针对管道泄漏检测与定位方法存在负压波传播衰减、噪声干扰大、数据融合率低等3种问题,提出了基于鲸鱼参数优化(Whale Optimization Algorithm, WOA)的变分模态分解(Variational modal decomposition, VMD)和改进的自适应加权融合算法(Improved Adaptive Weighted Fusion, IAWF)的管道泄漏检测与定位方法。该方法提出了三传感器泄漏检测与定位模型,并利用抗干扰能力强的WOA-VMD算法对原始信号进行消噪处理；然后采用小波分析求消噪信号的奇异点,进一步求出压力变送器检测到负压波信号的时间差；在此基础上,利用改进的自适应加权融合算法对多传感器数据进行融合,最终求得泄漏点的实际位置。实验结果表明:该方法可以有效地滤除噪声分量,能获得更精确的融合结果,定位精度高,相对定位误差可以控制在1%以内,为管道泄漏检测与定位提供了一种新方法。     

基于STA/LTA的输油管道泄漏检测方法

研究了将微震检测中的STA/LTA方法与负压波检测法相结合,并应用于输油管道泄漏检测的技术方法.根据管道泄漏时产生的负压波波形与微震信号初至的相似性,可利用STA/LTA方法对该特征波形进行准确的提取和捕捉,并通过对比管道首末站检测到该特征波形的时间差,对泄漏点位置进行定位.研究表明该方法可有效识别突变的负压波信号,并减少传统泄漏检测方法中小波变换等信号处理方法带来的计算复杂性.室内实验结果表明,将STA/LTA应用于输油管道泄漏检测具备可行性且能够有效识别负压波信号.      

采样数据滤波器设计方法综述

本文对开关电容滤波器和开关电流滤波器的设计方法作了综述。通过实例,提出了由LC滤波器原型电路到有源RC滤波器。再到开关电容滤波器的设计方法,并应用相互互易网络原理和信号流留转置方法,提出了由开关电容滤波器设计开关电流滤波器的方法,由于LC滤波器的设计有表册可查,据此可以很方便地设计出具有各种性能指标的开关电流滤波器。     

Method for signal decomposition and denoising based on nonuniform cosine-modulated filter banks

In this paper, a novel method for signal decomposition and denoising is proposed based on a nonuniform filter bank （NUFB）, which is derived from a uniform filter bank. With this method, the signal is firstly decomposed into M subbands using a uniform filter bank. Then according to their energy distribution, the corresponding consecutive filters are merged to compose the nonuniform filters. With the resulting NUFB, the signal can be readily matched and flexibly decomposed according to its power spectrum distribution. As another advantage, this method can be used to detect and remove the narrow-band noise from the corrupted signal. To verify the proposed method, a simulation of extracting the main information of an audio signal and removing its glitch is given.     

基于模糊逻辑的数字滤波器设计

针对传统滤波器单一模型设计的缺点,提出一种将滤波噪声统计特性与模糊逻辑相结合的数字滤波器设计方法.该方法根据噪声统计特性,利用缩短三角型模糊函数,确定模糊逻辑滤波器的参数.通过滤波噪声标准偏差与最大滤波噪声门限的比较,提出了分别采用单值滤波和均值滤波的方法,并推导了均值滤波方法中的周期抽样数目.给出了算法具体设计步骤,包括:滤波方法选择、连续信号周期采样、模糊化数据处理和去模糊化.仿真表明,基于模糊逻辑的数字滤波器对不同标准偏差的噪声均有良好的滤波性能,并且设计经济合理,时间开销小,软硬件易实现,有工程应用价值.     

形态滤波器在交通视频检测中的应用

介绍交通视频检测的基本过程，分析了交通视频图像的特征，研究了三种形态滤波器——中值滤波器、普通形态滤波器、顺序滤波器对交通视频图像的处理能力．顺序滤波器的使用依赖于二值图像中噪声与目标的分布参数P．提出了选择交通视频图像分布参数P和滤波窗大小的基本方法．实验证明，选用合适参数P的顺序滤波器能够大大减少计算量，快速地处理交通视频的二值图像，基本满足在各种气象条件下的实时采集交通数据的要求。     

一种基于自适应模糊滤波的语音增强方法

在语音识别和语者识别中，通常需要先将输入的语音信号进行去噪处理，这样可使识别的正确率大大提高，通常采用基于LMS算法和RLS算法的自适应线性滤波器来进行去噪。提出了一种基于自适应模糊滤波器的语音增强方法，该模糊滤波器是一种非线性滤波器，它在语音信号的特征域空间采用参数映射的方式来滤除噪声，并能够进行自适应结构调整和参数更新。实验结果表明，采用自适应模糊滤波器来滤除噪声比线性滤波器具有更好的效果。     

基于改进的 STU KF 电压暂降检测方法

为了准确检测电压暂降,提出一种基于改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波(STUKF)的电压暂降检测方法.该方法在建立的电压信号状态模型基础上,利用改进的STUKF对发生暂降的电压信号状态进行跟踪,从而实时提取出电压的幅值和相位信息.仿真结果和实际数据检测表明,所提方法能够有效地检测电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变.与传统的STUKF相比,改进的STUKF跟踪精度更高、鲁棒性更强.