二维正弦信号频率估计的ESPRIT方法研究

为了在噪声背景下估计二维正弦信号的频率,并获得较高的估计精度,给出了二维相关阵的大特征值所对应的主特征向量,位于由信号向量张成的信号子空间的结论,并因此提出了一种新的基于最大特征值所对应的第1特征向量的二维谐波频率估计ESPRIT(Estimation of Signal Parameters Via Rotational Invariance Techniques)方法.该方法用此第1特征向量构造一个特殊矩阵代替MEMP(Matrix Enhancement and Matrix Pencil)方法中的数据矩阵,进一步用二维ESPRIT方法来估计谐波频率.该方法依赖于信号子空间,对噪声和数据长度敏感性小,同时它不需进行谱峰搜索,可以得到较高的估计精度.同时给出了较为简便的频率配对算法.仿真实验证明了算法的正确性.     

基于TAM谐波检测方法

针对传统谐波检测方法及其存在的问题,将TAM方法应用于谐波检测。该方法以信号空间模型为基础,结合子空间旋转不变性和最小二乘法实现了电力系统的谐波检测。首先求解采样信号数据矩阵的协方差矩阵,然后对协方差矩阵进行奇异值分解,利用最小二乘法的原理减少噪声影响,得到较为精确的频率和幅值估计参数。仿真实验结果表明：该算法精确有效...     

时间域质心频移法估算品质因子Q

品质因子Q 是表征地下介质对地震波吸收衰减强弱的参量,是储层预测和油气检测的重要参量。质心法是估算Q 值的常用方法,精度和稳定性均较高,但该方法需要计算地震子波谱的质心和带宽,其精度依赖于波谱的提取质量。为避免地震子波谱的问题,提出时间域质心频移法,实现了在时间域估算品质因子Q,其核心是根据子波波形信息在时间域直接估算质心频率和带宽。对于常相位子波,其频谱的质心频率即包络峰值处的瞬时频率;对于Gauss 谱子波,其带宽可由包络宽度换算得到（两者乘积为一常量）。当地震子波近似为常相位及Gauss 谱时,可在时间域估算质心和带宽,按质心法公式估算Q 值,规避了地震子波谱的提取。VSP 下行波模型测试及实际资料应用表明,时间域质心频移法是可行可信的。     

基于重构噪声子空间的相干信号DOA估计

传统DOA(direction of arrival)估计算法无法处理相干信号,因此提出一种基于重构噪声子空间的高精度DOA估计算法.该算法利用阵元接收数据的自协方差与互协方差信息构造成增广矩阵作为新的协方差矩阵,对该矩阵进行奇异值分解得到相应的噪声子空间和特征值矩阵.为了获得更精确的信号向量,重构一个由新特征值矩阵对应的特征向量所组成的噪声子空间.最后通过谱峰搜索得到DOA估计值.算法不影响对非相干信号估计的效果,并且比IMMUSIC(improved multiple signal classification)算法具有更高的估计精度,在低信噪比及信号入射间隔较小的情况下也有良好的准确性.仿真结果表明,提出的改进算法在低信噪比及低采样快拍数的条件下,能有效估计出相干信号的波达方向.     

基于盖氏圆与TAM的电力系统谐波检测

电力系统中谐波检测是无功补偿、谐波滤除等电能质量分析与控制的前提。针对传统电力系统中谐波检测方法存在的问题,结合盖氏圆和TAM算法进行谐波检测。该算法以信号空间为模型,首先用盖氏圆检测出信号源数,然后结合信号子空间和噪声子空间的正交性以及子空间的旋转不变性,估计出信号的频率,最后由全最小二乘法(TLS)计算得到信号的幅值。仿真实验与实际数据分析结果表明:该方法速度快、精确度高,具有一定的应用前景。     

基于相位扫描的地震子波提取方法研究

以常相位假设为基础,通过计算随信号相位发生变化的目标函数值来对地震记录进行相位扫描,以寻求最能逼近子波真实形态的常相位值,并应用此相位及地震记录的振幅谱合成地震子波,达到地震子波提取的目的。在以往通用目标函数的基础上,增加了对信号相位特征反映更为敏感的绝对峰度准则目标函数,并在统计平均意义下,采用多目标联合扫描的方式求取信号相位,使其更能准确、真实地反映子波的相位特征,同时也能提高抗干扰能力。模拟试验证实了该方法的可行性和有效性,进一步通过对实际资料的子波估计以及应用估计的子波进行反褶积处理的结果论证了该方法的实用价值。     

子空间法单输入多输出系统混合相位地震子波提取

针对高阶统计量混合相位地震子波提取方法要求地层反射系数是非高斯白噪声,并且子波提取速度较慢的缺陷,提出子空间法单输入多输出系统(SIMO)混合相位地震子波提取方法,即基于信号和噪声子空间正交的原理,建立二次型的目标函数,通过对目标函数进行优化就可以提取出混合相位的地震子波,它不需要对地层反射系数做任何假设,因此完全不同于高阶统计量地震子波提取.模型试验和实际应用结果表明,子空间法SIMO系统混合相位子波提取速度快且准确度高,非常适合于无井和井资料不可靠地区的地震子波提取,具有广阔的应用前景.     

一种改进S变换的微电网谐波/间谐波检测方法

为了快速、准确地检测出微电网中的谐波/间谐波,以便采取措施对其治理,减小其危害,文中提出了一种改进S变换的谐波/间谐波检测方法。该方法是在S变换的高斯窗函数中引入参数q,并对谐波/简谐波的信号进行S变换,得到含参数q的时频二维复矩阵,取其幅值矩阵中每一个时间采样点最大幅值构成信号随频率变化的最大频谱幅值曲线,则曲线上峰值点的个数即为谐波种类数,峰值点对应的频率即为谐波频率。通过采用最小二乘法计算出实际值与理论值的最小误差可确定参数q的最优取值范围,将该q值作为最终高斯窗指数中引入的q值即得到改进S变换。将改进S变换用于谐波、间谐波检测,并与原始S变换的结果进行了比较,结果表明,改进S变换能够准确获取谐波/间谐波的幅频信息,具有检测精度高、适应能力强、抗噪声性能好等优点。     

基于Toeplitz算法的谐波和间谐波参数估计

为准确地检测电力系统中谐波信号的参数,从被检测信号噪声的基本特性出发,将空间谱估计理论中的Toeplitz算法应用于谐波、间谐波参数检测.首先对采样信号构成的自相关矩阵进行奇异值分解,根据不同时刻白噪声相互独立的原理划分出噪声子空间和信号子空间,再利用最小二乘法和旋转不变参数估计的原理,实现信号的频率和幅值参数的准确估计.根据白噪声均值为0的特性,通过仿真实验和现场数据分析表明:本文提出的方法在提高谐波和间谐波的参数估计精度和抗噪能力等方面具有较好的可行性和有效性,能满足实际应用的需要.     

基于改进的PASTd子空间跟踪的半盲多用户检测

研究和分析了多种子空间跟踪算法.直接特征值分解和奇异值分解复杂度高,不利于工程实现,针对低复杂度的PASTd算法由于估计的特征向量不正交,从而导致收敛速度极慢的问题,提出一种改进的PASTd子空间跟踪算法,并将其应用于基于子空间的半盲多用户检测.该算法保证了特征向量的正交性,因此提高了算法的收敛速度.仿真结果表明,提出的算法收敛速度快,输出信干噪比和误码率性能优于PASTd半盲检测算法和OPAST半盲检测算法,逼近SVD半盲检测算法,并保持了较低的计算复杂度.     

地震子波外推方法研究

根据离散反演理论,综合测井和地震资料,充分考虑了地震子波的振幅特点和相位特点,给出了精确计算井旁地震子波的方法。在此基础上,针对测井与地震资料及地层的地质特点,提出了3种无井地震道处地震子波的外推方法,即反距离内插法、相位内插法和虚拟井法。其中反距离内插法是直接按照距离内插井旁子波;相位内插法则只内插井旁子波的相位,无井地震道处的振幅谱通过邻近的地震资料求出;虚拟井法是通过地震层序分析方法,由小波时频分析求出无井地震道处的虚拟反射系数后,进而得到无井地震道处的地震子波。介绍了各种方法的实现步骤,并给出了应用实例。结果表明,尽管各种方法计算的子波不同,但子波的变化是连续的。     

交互地震子波提取技术

利用子波的最大相位和最小相位分解技术,在复赛谱域得到一组具有相同振幅谱、不同相位谱的子波集合。根据方差模最大等数学物理准则以及用户对地震资料的先验信息和处理要求,借助于交互处理工具,用户可以从子波集合中确定其希望并认可的地震子波,从而完成子波反褶积、子波零相位化等提高分辨率的处理工作,达到识别和追踪薄层反射的地质要求。对物理模型采集的地震记录和实际野外采集的地震记录进行了子波提取实验,并利用提取的地震子波对地震资料进行了提高分辨率处理。实验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

交互地震子波提取技术

利用子波的最大相位和最小相位分解技术，在复赛谱域得到一组具有相同振幅谱、不同相位谱的子波集合。根据方差模最大等数学物理准则以及用户对地震资料的先验信息和处理要求，借助于交互处理工具，用户可以从子波集合中确定其希望并认可的地震子波，从而完成子波反褶积、子波零相位化等提高分辨率的处理工作，达到识别和追踪薄层反射的地质要求。对物理模型采集的地震记录和实际野外采集的地震记录进行了子波提取实验，并利用提取的地震子波对地震资料进行了提高分辨率处理。实验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

建筑物对爆炸地震波传播的影响

爆炸地震波传播会受环境介质等因素的影响,从厂房防护和炸药储存安全距离方面考虑,了解建筑物对爆炸地震波传播造成的影响很有必要。通过建立钢筋混凝土厂房模型,在模型外部及内部进行爆炸试验并测得相应的地震波信号,对其峰值速度拟合以及采用小波包变换的分析方法,研究建筑结构对地震波传播峰值速度和振动频率的影响。由于建筑结构的存在,改变了地震波传播的环境介质,使其峰值速度产生了较大的衰减,频率中高频成分所含能量减少。研究补充了建筑结构对爆炸地震波传播造成的影响,为炸药生产厂房及储存仓库安全距离的判定提供了参考依据。     

基于极大重叠离散小波变换的金融高频数据波动率估计

利用极大重叠离散小波变换方法对资产收益的积分波动率进行估计.针对沪深300指数选取不同小波函数估计积分波动率,计算相对误差统计量.结果表明,不同小波函数对积分波动率估计不存在显著差异,但随着抽样频率的增加,估计精度逐渐提高.对尺度及其相应尺度下的波动率进行对数变换可见,二者之间存在显著的线性关系,随着尺度的增加,波动率逐渐变小.     

小波构造综述

小波函数的构造是小波理论分析与应用研究的基础 ,不同的小波函数具有不同的光滑性、消失矩、对称性等性能指标。如何根据所处理的信号特征构造或者选择最佳的小波函数、提高信号处理的效率与质量是小波理论与应用研究的目的。文章从小波构造的角度论述了小波理论的发展历程 ,着重论述了几种有代表性的小波构造方法、实现原理及其最新研究进展 ,并用MATLAB语言给出了相应的尺度函数与小波函数图形     

拟合多维能量反应谱及峰值速度的地震动调整方法

基于小波变换原理提出了一种以设计用多维能量反应谱及峰值速度为目标的实测地震动调整方法.该方法首先依据多维能量反应谱与伪加速度谱之间的近似转换关系,在时域内叠加小波函数实现对实测地震动记录的初步调整,保留原始地震动的强度、频率非平稳特性;再应用二阶基数B-样条小波函数模拟上述调整后的多维地震动场,通过循环调整拟合精度较低频段的小波系数和对峰值速度贡献最大的小波分量,实现对设计用能量反应谱及各向峰值速度的同时拟合.算例分析结果表明,该方法具有较高的拟合精度,对初始地震动的能量分布改变较小,为建筑结构基于能量平衡设计时的多维动力反应分析提供了一种新的地震波合成方法.     

基于匹配追踪的叠前道集吸收补偿和频散校正

基于匹配追踪算法,对地震道集吸收和频散进行补偿。首先,运用匹配追踪算法对叠前道集作匹配分解,以零偏移距匹配子波建立随子波中心时间和中心频率乘积值变化的振幅衰减曲线,进而得到不同匹配子波衰减振幅的增益系数;然后,基于射线路径获取零偏移距吸收衰减与非零偏移距吸收衰减间的关系,运用零偏移距振幅增益系数与道集角度计算各个角度地震道的匹配子波振幅增益系数;最后,用振幅增益系数对不同匹配子波衰减振幅分别进行吸收补偿,并重构地震信号;对于频散影响,通过匹配子波求取品质因子进行频散校正。数据资料测试发现,深部吸收衰减能量得到有效补偿,同时消除了吸收对振幅随偏移距变化特征的影响。