基于振动信号降噪的钢板件损伤定位

为了实现汽车船舶等行业中钢板件的结构健康监测,针对冲击、碰撞损伤发生时的振动信号,提出了一种结合小波包阈值降噪(WPT)和集合经验模态分解(EEMD)降噪的方法来提高损伤源的定位精度。首先,设计了动态环境下钢板件的冲击损伤试验系统并进行实验方案设计,采集了损伤时刻数据;其次,通过对损伤信号进行WPT-EEMD降噪有效提高信噪比,并利用阈值检测获得信号到达各传感器的时间;最后,基于延时叠加算法,完成了钢板件中损伤区域的定位成像。实验结果表明,该方法可在动态环境下有效定位出钢板件上冲击损伤发生的位置,为解决动态无损监测问题提供了思路。     

矿井下分布式光纤定位精度及感测距离研究

煤矿井下分布式光纤定位系统通常采用双Mach-Zehnder 干涉仪分布式光纤振动传感技术,针对该技术存在感测距离短、系统空间分辨率低等问题,采用两个分布反馈( DFB: Distributed Feedback) 激光束和密集波分复用( DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing) 的非对称双Mach-Zehnder 干涉仪的分布式光纤振动传感技术,通过奇异值分解( SVD: Singular Value Decomposition) 算法进行降噪处理,并提出基于SVD 的互相关时延算法。实验证明,该算法能有效提高定位精度和感测距离,当感测距离为61 km 时,定位误差为51． 2 m。当矿井灾难发生时,能对被困人员精准定位,保障了有效救援时间。     

基于KNN-SVM算法的室内定位系统设计

以室内的用户定位需求为应用背景,提高定位精度为目标,针对室内中复杂的环境,基于最近邻法(KNN)和支持向量机(SVM),提出了新的室内定位算法.先采用KNN去除训练样本中的奇异点,再采用支持向量机进行定位.与KNN法、朴素贝叶斯法、SVM回归法等室内定位算法比较,结果表明该定位算法有效提高了定位精度和定位速度.进一步提出了基于Android平台的室内定位系统的设计方案,采用Java语言编程实现了该系统,并进行了系统测试.实验数据表明:该室内定位系统的平均误差为1.7m,最大误差为4.9m,该系统在满足速度要求的前提下,有效提高了室内定位精度.     

基于自适应滤波长基线组合AUV定位算法

针对水下环境噪声干扰以及水下时延误差等问题,提出基于自适应滤波长基线组合AUV定位算法。该算法采用长基线组合导航定位系统,以捷联惯性导航系统为主,长基线定位系统为辅,消除时延误差实现误差补偿;再引入自适应滤波算法,使用卡尔曼滤波算法对系统进行信息融合来矫正累积误差实现自适应滤波定位。仿真实验表明,该算法能有效消除水下复杂环境中的噪声干扰对AUV定位精度的影响,提高算法对未知噪声的适应性和定位精度。     

重构小波阈值的微机电系统-惯性测量单元降噪处理

针对随机误差对微机电系统-惯性测量单元(micro electro mechanical systems-inertial measurement unit,MEMS-IMU)输出数据精度的影响,利用离散小波变换可降噪的特点,对MEMS-IMU数据进行降噪处理.在小波降噪过程中,阈值的估计以及阈值函数的选取直接关系到降噪的质量,构建一个新的阈值函数,通过调节阈值函数中的比例因子,解决传统多重小波分解重构在降噪方面的不足.实测数据的处理结果表明:在小波降噪过程中,新的阈值函数能够有效抑制MEMS-IMU中随机误差的影响,与传统小波降噪相比,新的阈值函数降噪后,信号具有更佳的平滑度,能够有效提高捷联惯性导航系统的定位定姿精度.     

脉冲星信号的模糊阈值小波降噪算法

为了提高脉冲星辐射脉冲信号的信噪比,提出了基于模糊阈值的小波降噪算法.该算法的核心思想为:引入模糊理论,通过建立隶属度函数,计算出每个采样点信号幅值的隶属度,再利用小波阈值消噪的方法设定门限来分析隶属度,将隶属度大于门限的采样值划归为信号,反之为噪声,从而达到压抑噪声、保留信号的目的.实验结果表明,与基于极大极小原理和Stein无偏似然原理的降噪方法相比,基于模糊阈值的小波降噪算法将脉冲信号的信噪比提高了大约5~6 dB,同时可以保留信号的细节.新算法为脉冲星信号处理与应用提供了一个行之有效的算法.     

在MEG场源定位中小波变换的一种应用

基于小波变换的多分辨率分析，利用阈值化概念，本文提出了脑磁场源定位分析中的一种降噪方法。用本方法对实验中所检测的由声音产生的脑磁信号进行处理，降噪效果明显，定位精度由几十毫米提高到几毫米。尤其在对原始信号进行低次数平均的情况下，本降噪方法更具优越性。     

小波变换在MEG场源定位中的应用

基于小波变换的多分辨率分析，利用阈值化概念，本文提出了脑磁场源定位分析中的一种降噪方法。用本方法对实验中所检测的由声音产生的脑磁信号进行处理，降噪效果明显，定位精度由几十毫米提高到几毫米，尤其在对原始信号进行低次数平均的情况下，本降噪方法更具优越性。     

基于小波包惩罚函数的烟机振动信号软阈值降噪

为解决烟机振动信号受到噪声干扰这一问题,研究基于小波包阈值降噪的原理和方法,给出了小波包阈值降噪的步骤,阐述了Birgé-Massart惩罚函数确定阈值的原则和软阈值的量化处理,分析了阈值、信噪比和均方误差随惩罚因子的变化规律.并将基于小波包惩罚函数的软阈值降噪与Rigrsure、Heursure、Sqtwolog、Minimax4种阈值降噪方法进行了比较.结果表明基于惩罚函数的小波包软阈值方法能有效降低噪声.基于该方法的烟机振动信号降噪在保留信号突变部分的同时,具有良好的光滑性.     

小波降噪卡尔曼滤波锂电池荷电状态估计

针对锂离子电池充放电电压信号(DCV)中存在的噪声信号导致荷电状态(SOC)估计精度降低、波动较大的问题,提出了一种基于离散小波变换(DWT)的降噪扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。该算法利用多分辨率分析(MRA)分解携带噪声的DCV信号,通过对比4种阈值硬阈值降噪规则对携带噪声的DCV信号的降噪处理效果,选择Stein无偏风险阈值硬阈值降噪规则调整小波系数,通过含自适应遗忘因子的递推最小二乘法辨识电池模型参数后,利用扩展卡尔曼滤波算法估计SOC。仿真结果表明:使用Stein无偏风险阈值硬阈值降噪规则有效地降低了DCV信号中的噪声信号;所提算法具有较好的鲁棒性,能够有效地提高SOC估计精度,使SOC估计误差范围控制在3%之内。     

多尺度和多方向特征的图像去噪

提出一种基于多尺度和多方向的自适应图像阈值去噪方法。先对图像进行非下采样Contourlet变换得到不同尺度和不同方向上的变换系数,然后根据变换系数特征,引入尺度和方向阈值因子,用分解尺度系数的均值和区域能量表示图像的纹理信息。在相同分解尺度下,区域能量越大,表示该方向具有更多的纹理信息,阈值应该设置就越低,反之阈值就越大。根据尺度和方向阈值因子,自适应地确定图像去噪的阈值。最后对变换系数进行反变换,实现图像去噪。实验结果表明,与小波变换和Contourlet变换相比,保留了更多的图像轮廓细节,提高了图像的质量。     

基于小波变换与形态学的机场跑道异物检测算法

机场跑道异物(foreign object debris,FOD)检测的精准性和效率直接决定了民航运输业的安全。为了提高机场跑道异物的定位精度,研究中提出基于小波变换与数学形态学相结合的机场跑道异物边缘检测质心定位算法。此算法先对采集到的机场跑道图像进行小波分解,高频部分利用小波变换的尺度边缘检测,并进行小波阈值去噪;低频部分利用数学形态学算子进行形态学边缘检测,然后对得到的高频和低频图像进行融合,并对异物边缘轮廓进行增强,最后利用质心定位法求解异物像素坐标。实验结果表明:小波变换与数学形态学相结合检测出的图像边缘具有较好的互补性,结合了小波变换在边缘精确定位和对噪声的抑制方面较好的性能,数学形态学在检测弱边缘和保留图像细节的优点,通过此算法提取的跑道异物边缘信息细腻且定位准确,能有效识别与机场跑道背景相似的异物并准确定位。     

基于梯度提升回归树的井下定位算法

为了提高井下定位系统的定位精度,提出了基于梯度提升回归树(gradient boost regression tree, GBRT)的井下定位算法。本文首先介绍了GBRT算法的实现过程,然后利用射线追踪算法模拟井下多径信号叠加后的接收信号强度(received signal strength, RSS)数据集,最后对比了GBRT、K最近邻(k-nearest neighbor, KNN)、随机森林(random forest, RF)、支持向量机(support vector machine, SVM)和神经网络多层感知器(multi-layer perceptron regressor, MLPR)算法的定位结果并对GBRT的定位结果进行5点平均滤波。实验结果表明,在100个点组成的行人轨迹定位中,GBRT算法的定位结果的均方误差为0.381米,明显优于其他四种算法,平滑滤波后的定位轨迹更加贴合真实轨迹。因此,本算法可以有效提高定位精度,可以满足井下定位系统的精度要求。     

用改进小波阈值分析法处理场地微动数据

针对场地土层监测数据受工程施工及气候变化等诸多外界因素的影响而出现土层结构判断失准的情况,基于小波分析理论,提出一种改进小波阈值去噪方法,用于处理青藏高原实测微动数据。首先采用基线校正法对原始监测数据进行调零,然后通过改进小波阈值分析法和传统滤波法分别对校正后的数据去噪处理,最后通过功率谱分析验证改进阈值小波分析法的滤波效果。对比结果表明：改进小波阈值分析法去噪效果优于传统滤波法,且与实测数据吻合较好,具有工程应用前景。     

基于小波变换自适应匹配的高速铁路牵引网故障单端行波定位法

为减少高速铁路牵引网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高高速铁路牵引网故障行波定位的准确度,提出了基于小波变换自适应匹配的高速铁路牵引网故障行波定位方法。该法结合小波变换奇异性与相似性算法,对行波信号进行分析,提取小波函数多尺度分解结构重构的高频信号进行故障行波定位。行波波头到达时间由该高频信号经相似性算法分析,获取特征值点位置计算。行波的传播参考速度由模拟实验分析结果所得。现场测试故障行波数据分析表明,该高速铁路牵引网故障行波定位方法能有效提取故障行波特征,并消除行波传播色散特性影响,定位误差<100 m。     

改进的相控阵雷达信号检测方法

针对传统雷达信号检测方法对相控阵雷达信号检测概率较低的问题,提出了一种结合小波降噪和极值序列法的信号检测方法。该方法采用小波阈值降噪法对雷达信号进行预处理,以提高侦收信号的信噪比,利用极值序列法在高信噪比下检测精度较高的优势,完成对信号的准确检测和参数的精确估计。仿真结果表明,与传统检测方法相比,该方法在低信噪比下对相控阵雷达信号的检测概率平均提高21.8%。     

基于极坐标捕捉机制的移动传感网信号定位算法

为解决当前LTE-5G领域内移动传感网信号定位算法存在的定位精度不高、定位时间过长及定位能力较差等不足,提出了一种基于极坐标捕捉机制的移动传感网信号定位算法。首先,通过逆向频率变换及角度矩阵映射,设计了一种抗噪能力较强的信号接收模型,使其能够结合正交处理的方式来抑制信道噪声干扰,以降低定位过程中因噪声而导致精度不高的问题。随后,联合预设极坐标中心与频率-拓扑关系,构建了一种环定位结构,充分利用sink节点性能不受限的特点来快速捕获信号发射位置,提高定位精度,减少定位时间。仿真实验表明:与常用的正交环定位算法(Orthogonal Loop Location Algorithms,OLL算法)、双源定位算法(Dual-source localization algorithm,DSL算法)相比,本文算法定位精度高,定位时间短等优势,具有很强的实际部署价值。     

基于Halcon的蒸汽发生器堵板操作机器人视觉定位算法

蒸汽发生器的工作环境复杂、危险,施工人员在完成堵板螺栓紧固时存在一定的风险。介绍了一种基于图像识别的螺栓紧固方法。机器人自主作业平台主要包括机器人系统和图像采集系统两个部分,采用图像处理软件Halcon,实现基于灰度值的图像阈值分割,利用圆形曲线算法得到圆后,最终得到圆的几何中心。此外,还显示了采用扭矩和时间控制方法的紧固螺栓方法。最后通过螺栓实验和精度验证了图像识别和螺栓紧固的过程。结果表明针对堵板机器人螺栓定位问题采用的基于阈值分割的定位算法识别率为100%,定位最大误差为1.10mm,最小误差为0.92mm,满足堵板机器人螺栓自主定位的精度要求。     

基于随机权重混沌粒子群反向神经网络算法的RFID定位算法

为了提高射频识别 (radio frequency identification,RFID)定位系统的准确性与可靠性,并改善反向传播神经网络算法在RFID定位算法中收敛速度慢、精度低、稳定性差的缺点,提出一种基于随机权重的混沌粒子群优化反向传播神经网络定位方法 (random weight chaotic particle swarm optimization back-propagation neural networks,RW-CPSO-BP)。在运用RW-CPSO-BP算法对标签进行轨迹预测过程中,首先对3个阅读器接收到的标签接收信号强度指标值 (received signal strength indicator,RSSI)先用均值滤波进行预处理,然后再进行归一化处理,将处理过的数据分为两组在RW-CPSO-BP模型中进行训练,从而得到误差曲线。经过RW-CPSO-BP优化过权值和阈值的BP模型能较好地定位移动标签,而且克服了陷入局部最优解的问题。仿真结果表明,RW-CPSO-BP算法收敛速度和稳定性明显高于BP网络,误差也较BP网络低,更加适合用于进行复杂环境下的RFID定位。