经验模态分解及其雷达信号处理

 为了准确估计信号的瞬时频率,可用经验模态分解（EMD）将信号分解成有限个窄带信号。该方法因具有很强的自适应性及处理非平稳信号的能力而引起广泛关注,已在众多工程领域得到应用。但EMD是基于经验的方法,数值仿真和试验研究仍是分析EMD算法的主要方法。本文总结了EMD算法存在的问题,并指出深入挖掘支持该方法的理论基础是消除制约EMD算法进一步发展和应用推广的关键。针对所存在的问题,从改进筛分停止准则、抑制端点效应、改进包络生成方法和解决模态混叠问题等诸方面阐述了改进EMD算法的研究进展。综述了EMD在雷达信号处理领域的应用。最后分析指出了进一步研究EMD的几个主要方向。     

人工蜂群算法在解决EMD问题中的应用

图像的相似性度量问题是人脸识别中的核心问题。EMD是一种良好的直方图相交映射距离表示方法,是度量图像相似性的经典模型。元启发式智能算法是解决复杂EMD问题的一种主要方法,提出了一种基于人工蜂群算法的求解EMD问题的新算法。该算法首先提出了一种表示食物源的编码方法,然后设计出初始化解决方案的生成策略和确定食物源邻居的方法。最后,在ORL人脸库上的实验结果表明了新算法在解决EMD问题时的有效性。     

拖拉机动力输出轴载荷经验模态分解软阈值降噪研究

针对拖拉机旋耕作业动力输出轴(PTO)载荷降噪中载荷先验特性预判的问题,提出了PTO载荷经验模态分解(EMD)软阈值降噪方法,得到了PTO载荷相同时域内不同频率固有模态函数(IMF)。利用边界局部特征尺度延拓算法对IMF出现的端点效应进行了抑制,与镜像对称延拓算法和多项式拟合延拓算法比较,在运行时间、正交指数及IMF数量3项评价指标中均占优势。利用IMF分量与载荷相关系数,辨识出前3阶IMF分量为噪声主导分量,对前3阶IMF分量分别进行了软阈值降噪,与剩余分量叠加重构了降噪后的PTO载荷。降噪后的PTO载荷主频为4.492 Hz,与试验中旋耕机刀轴旋转频率相符。与EMD低通滤波降噪算法比较,EMD软阈值降噪算法属于自适应数据驱动,不需要设定截止频率。以含噪信号与噪声误差比(d_(nSNR))为降噪性能评价指标,EMD软阈值降噪算法的d_(nSNR)为12.712 5,小于EMD低通滤波降噪算法的d_(nSNR)值13.266 6,对比结果表明EMD软阈值降噪算法对实测拖拉机PTO载荷降噪效果明显。     

基于EMD的语音信号压缩感知算法

文中将压缩感知理论和经验模态分解方法(empirical mode decomposition,EMD)相结合,用于语音信号压缩上,提出了一种基于EMD的语音信号压缩感知算法。首先用EMD将语音信号分解,可得语音信号的本征模函数信号分量。然后仿真实验模拟EMD分解的过程,并验证本征模函数信号分量的稀疏性。最后结合压缩感知理论基础分别对各个信号分量进行观测抽样,以实现语音信号的压缩。由仿真实验结果可知,语音信号经EMD分解后得到的信号分量在DCT域上较原始语音信号有更好的稀疏性,并且将该算法压缩重构还原出的信号与常规的基于DCT的压缩感知算法以及基于近似KLT的压缩感知算法相比较有更高的平均信噪比,重构性能更佳。     

Hilbert-Huang变换与大电机局部放电超声信号消噪

通过分析Hilbert-Huang变换(HHT)的核心经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)算法及其实现过程,提出了基于EMD算法的数据压缩消噪。运用仿真模型信号和实验信号对提出地消噪算法效果进行验证;对同样条件下的数据源,与基于db2小波、db8小波的数据压缩消噪的效果进行了分析比较。此外,运用研制地硬件系统,在重庆某电机厂进行实验,采集在电机运行地真实环境下局部放电超声信号,并对其进行基于EMD算法、db2小波和db8小波数据压缩消噪分析和比较。仿真和实验结果分析表明,基于EMD算法的数据压缩消噪,与基于db2小波、db8小波的数据压缩消噪能达到同样的消噪效果,甚至更优,而且不损耗原信号能量;在对真实信号处理方面,前者更优于后者。     

基于EMD的前后置滤波语音增强算法

针对低信噪比下语音增强困难的问题及经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)在语音增强中的有效应用,提出了一种基于EMD的前后置滤波语音增强算法.将含噪语音信号进行卡尔曼滤波后做EMD分解,采用能量阈值法判断出含有残余噪声的本征模态函数(IMF),对其小波变换后与其余IMF重构为最终的语音增强信号.实验表明,在输入信噪比为-10~5dB的不同噪声环境下,以时域分段信噪比及语音质量感知评测PESQ作为评价指标,效果均优于单独的EMD、小波软阈值法及卡尔曼滤波算法,是一种有效的语音增强算法.     

经验模式分解算法的探讨和改进

对经验模式分解算法中的滤波停止条件和端点延拓问题进行了研究。在改进的EMD算法基础上,通过对本征模函数使用“新的滤波停止条件”,获得了更好的实验分解结果,同时,由于改进的EMD算法假定信号是无限长的,回避了B样条插值中节点延拓的固有问题,研究了有限长度信号的端点延拓问题,给出了端点延拓算法,从而弥补了已有方法的不足,使之更具实用性。实验表明,文中提出的算法是有效的。     

基于EMD改进算法的欠定混合盲分离

为改善拟合效果,针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)算法存在的端点效应,提出一种改进的EMD算法——端点极值延拓方法.利用改进的EMD算法对观测信号进行分解,将分解分量连同之前的观测信号构成新的观测信号,从而将欠定情况转化为超定情况,最后利用独立成分分析(independent component analysis,ICA)算法得到源信号的估计.通过仿真实验对比,证明了本文算法的有效性.     

希尔伯特-黄变换方法边界问题的处理

在研究基于经验模态分解（EMD）算法的基础上,本文提出了一种处理EMD边界问题的新方法——拟正弦边界延拓法,并通过仿真试验,与采用特征波法的分解结果进行比较。对比表明,拟正弦边界延拓法能有效地抑制EMD分解出的固有模态函数两个端点处的摆动,从而提高时频分辨率,应用拟正弦边界延拓法处理EMD的端点效应具有一定的优越性,值得推广应用。     

一种新的四元阵列融合声源识别方法

针对声源识别中观测模型线性化误差,信号特征参数提取依赖于经验分析阈值判断而造成信息丢失的问题,本文从信号观测模型、预处理、特征提取与分类识别、半实物仿真试验等方面,提出了一种新的四元阵列融合声源识别方法。首先在系统坐标系下建立了四元阵列有色噪声环境下的观测模型;其次基于EMD理论,给出了四元阵列EMD融合算法,有效抑制了高频信号的干扰;再次基于MFCC-DTW方法,设计了阵列信号特征提取与分类识别算法;最后通过半实物仿真试验,并与相关研究基础对比,分别验证了本文提出的EMD融合算法及阵列信号特征提取与分类识别算法的有效性。     

经验模式分解在故障诊断中的应用研究进展

随着人们对机械振动领域研究的深入,经验模式分解(EMD)被越来越多的应用于机械故障特征提取与智能识别中。针对近年来国内外学者使用EMD的研究成果及发展趋势进行综述,主要包含经验模式分解的基本原理,经验模式分解在故障特征提取、智能识别方面的应用以及最新进展。同时对EMD在机械故障特征提取及故障识别中的应用进行了系统的归纳,为实际工况中机械故障诊断提供了理论依据,提出了使用EMD进行机械故障特征提取待解决的相关问题,并对未来发展趋势进行了展望。     

遥感影像浅水河道提取二维EMD方法

遥感影像中浅水河道与居民地具有相似的光谱特性,在浅水河道自动提取过程中噪声较多,经验模态分解(EMD)可获取原始信号不同尺度上的细节信息,有效地提高遥感影像浅水河道自动提取的精度。利用环境与减灾小卫星数据,以彰武县柳河为研究区,对该区2012年10个时期NDVI时间序列分别EMD分解,选取每个时相信息量较大的前三个固有模态函数(IMF),结合2012年9月18号影像共34波段作为研究数据,利用极大似然法、BP神经网络传统的分类方法进行分类。结果表明结合EMD的分类方法可有效地去除居民地噪声, Kappa系数最高达到0.9690,总体分类精度最高达到93.35%,从而有效地解决了遥感影像中浅水河道提取正确率低的难题。     

EMD和GARCH模型应用于股票价格预测

将EMD（经验模式分解）方法应用到股票价格趋势的预测中,找出影响股票市场波动的关键因素,旨在提高预测的精确性。通过EMD方法将上证指数日收盘价数据分解为不同频率的数据段,重组为高频序列、低频序列和趋势序列,运用高阶自回归和GARCH模型对分解出来的各序列进行拟合和预测,避免各个分段预测过程中的误差累积,最后对预测数据重组,得到样本外数据的预测序列。结果表明,该模型具有较好的预测效果,能给投资者提供更为合理的股票投资意见,同时为趋势预测研究提供借鉴。     

一种改进的经验模态分解消噪阈值函数

在已有的经验模态分解（empirical modede composition,EMD）阈值消噪的基础上,提出了一种新的EMD域可导阈值函数。新阈值函数简单且便于计算,具有连续性和高阶可导性,可有效克服硬阈值EMI）消噪时和消噪后EMD系数不连续的缺点;也可有效克服软阈值EMD消噪时和消噪后EMD系数与原始EMD系数之间存在着恒定偏差的缺点。实验结果表明,经可导阈值的EMD方法消噪后,可有效减弱含噪信号突变点处的Gibbs现象,消噪后信号具有更好的视觉效果。与经典的硬闽值和软阈值EMD消噪方法相比,所提出的方法在信噪比和均方误差两方面都有较好的提高。     

中国电解二氧化锰工业的发展

分析了我国电解二氧化锰工业的过去和现状；中国电池工业的发展为电解二氧化锰工业的发展提供了机会，生产规模不断扩大，产量持续增长，新的生产工艺技术和设备不断得到运用，我国电解二氧化锰的质量已达到世界先进水平。行业的发展仍有较大空间，但行业结构有待调整。     

基于EMD闪光视觉诱发电位的单次提取方法

探讨了基于EMD方法的单通道闪光视觉诱发电位(FVEP)信号的单次提取方法.应用EMD方法的自适应多分辨率特性,首先把单通道闪光视觉诱发电位信号进行EMD分解,然后根据FVEP的频率特征,选择对应的IMF分量进行重构,得到有效去噪后的FVEP信号,可实现FVEP信号的单次提取.与目前临床最常用的叠加平均方法比较,说明利用EMD方法单次提取的FVEP信号能够准确反映FVEP的典型特征信息,满足了临床应用要求.