基于分形理论的地震信号空间序列分析

当把地震勘探信号各道间对应于同一时刻的数据序列看作是反映一定范围内地层及其地质参数的复杂函数时,便构成了地震勘探信号的空间序列.建立了地震信号空间序列的分形模型,将根据一维时间序列重建动力学系统的理论和时间序列关联维计算的G.P算法拓展到对地震信号空间序列的研究之中,提出了地震信号空间序列关联维的分析方法.仿真结果表明,利用分形分析结果的地震勘探信号空间序列分数维图,可将信噪比较低的地震勘探信号从强干扰噪声中分辨出来.     

发动机故障分形诊断中噪声信号的分析和处理

为分析信号中噪声成分对信号关联维数计算结果的影响,提高利用信号关联维数诊断机械故障可靠性,模拟产生不同信噪比的含噪混沌信号,分析其关联维数随噪声水平的变化情况。证明噪声成分会极大影响到信号关联维的计算效果,利用含有噪声信号的关联维数刻画系统的特征行为是不可靠的,必须对获得的原始信号进行滤波消噪处理。通过对气阀正常、轻微漏气、较重漏气和严重漏气4种情况下,发动机启动电压信号降噪前后的关联维数对比研究,进一步证明,利用小波降噪对发动机启动电压信号进行预处理,可使得信号关联维数较为接近于系统的真值,极大地提高利用启动电压信号的关联维数判断发动机运行状态的准确性与可靠性。     

基于分形理论的地震信号空间序列分析

当把地震勘探信号各道间对应于同一时刻的数据序列看作是反映一定范围内地层及其地质参数的复杂函数时，便构成了地震勘探信号的空间序列．建立了地震信号空间序列的分形模型，将根据一维时间序列重建动力学系统的理论和时间序列关联维计算的G．P算法拓展到对地震信号空间序列的研究之中，提出了地震信号空间序列关联维的分析方法．仿真结果表明，利用分形分析结果的地震勘探信号空间序列分数维图，可将信噪比较低的地震勘探信号从强干扰噪声中分辨出来．     

关联维数计算的分析研究

本文从理论上分析了关联维数的计算方法,研究了实测数据采样序列的长度、采样序列的自相关性及附加噪声等因素对关联维数计算的影响,并给出实际算例.     

局部投影降噪在往复压缩机故障诊断中的应用

往复压缩机的振动信号为典型的非线性、非平稳信号.提出利用局部投影法对振动信号降噪,提取关联维数,并与热力参数相结合诊断往复压缩机故障的方法.首先利用基于定量递归分析的局部投影降噪算法滤除振动信号中的噪声,然后提取关联维数,再根据热力参数计算气缸的压缩比,最后结合关联维数和压缩比,诊断压缩机的故障.结果表明:应用局部投影法降噪后振动信号的局部标度指数曲线存在明显的平台区,关联维数易收敛;在降噪后时域指标无明显变化的情况下,关联维数变化明显,基于局部投影法降噪后的关联维数更能有效地反映设备的故障状态变化.实例中诊断出的往复压缩机活塞磨损故障验证了这种方法的有效性.     

形理论在油气水多相流流型识别中的应用

用分形的特征参数--关联维数来表征油气水多相流流动的分形性质.对水平管内油气水多相流流动的瞬态压差信号序列运用相空间重构法进行处理,计算出各种流型的压差信号的关联维数.分析结果表明,各种流型的信号序列在重构的伪相空间中具有不同的关联维数,反映了各个流型的动力学形成机制的不同,所以关联维数可用于多相流流型的识别.实验结果证明,这种采用分形理论对多相流流型进行识别的新颖方法是十分有效的.     

自回归三谱切片及其关联维数应用研究

建立了磁流变减振系统的振动测试信号的时间序列AR模型,绘制了AR三谱及其切片图,分析了不同工作频率与控制电流下系统的动力学性能变化,计算了各切片谱的关联维数.结果表明,各切片谱的复杂程度及变化规律与其关联维数存在对应关系,三谱切片及其关联维数可用于定性和量化衡量系统的动力学特性。     

南水北调西线工程调水区径流序列特性分析

应用重构相空间技术和混沌理论对月径流时间序列的特性进行了分析.以南水北调西线工程调水区主要河流附近的甘孜、朱巴等4个水文站月径流时间序列为对象,研究了嵌入相空间维数和关联维数之间的变化关系,得到了饱和关联维数和最小嵌入维数,结果表明:当最小嵌入维数超过6时,关联维数逐渐趋于稳定,即达到饱和,得到饱和关联维数在1.1～1.5之间,说明这些月径流序列可能具有混沌特性,这一研究结果为利用混沌理论来建立径流的预测模型提供了较为科学的依据.     

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.     

多变量时间序列复杂系统的相空间重构

根据单变量时间序列相空间重构思想 ,提出了多变量时间序列描述的复杂系统的相空间延迟重构方法 .对每一分量的时间序列 ,分别利用互信息最小法确定最佳延迟时间间隔 ,最小嵌入维数的选取方法是单变量时间序列情况下虚假邻点法的推广 .给出了q阶广义关联积分和q阶广义关联维数的计算公式 ,并证明了广义关联维数与所用范数无关 .计算了Lorenz系统按前 2个变量进行重构时的最佳延迟时间间隔和最小嵌入维数 .计算结果表明 ,用多变量时间序列重构比用单变量时间序列重构所需的数据长度要短得多且在方法上更有效     

一种新的多级混沌同步保密通信系统的研究

以Lyapunov稳定性理论为基础,研究了一种三个耦合的恒等系统的全局同步的方法.通过选取适当的耦合参数,使得三个耦合的混沌系统达到同步.基于混沌遮掩的方法,把这种同步方案应用到保密通信.利用三个耦合的恒等系统,提出了一种二次加密方法,在前两个耦合的系统中加密后,利用后两个耦合系统再一次加密.通过加入随机白噪声干扰,对多级混沌保密通信系统进行噪声干扰分析和计算,并用小波分析理论对加噪信号进行处理.仿真结果表明,含有噪声的有用信号经小波理论处理后,可以很快无失真地恢复过来.     

基于局域波和混沌的转子系统早期故障诊断

针对转子系统早期微弱故障诊断问题,提出了一种基于局域波分析和混沌相结合的故障诊断新方法.分析了Duffing混沌振子的混沌运动,说明混沌振子的非平衡相变对微弱信号的敏感性和对白噪声的免疫力.可以通过混沌振子由混沌运动到大周期运动的相变识别微弱信号的特征频率成分.由于实际检测信号为多分量信号,若直接输入Duffing振子达不到检测识别目的.为了消除其他成分的干扰,利用局域波分解,任何复杂的信号都可以分解为有限的并且具有不同的基本模式分量,每个分量是单一成分信号,实现了信噪分离.将局域波分量输入所设计的混沌振子,通过混沌振子系统行为由混沌状态变为大周期运动状态,表明检测信号中含有特征成分,实现了利用混沌振子对低信噪比微弱信号的检测识别.对转子系统早期不对中故障信号进行检测结果证明了方法的有效性.     

基于局域波和混沌的转子系统早期碰摩故障诊断

为实现低信噪比下的微弱信号检测,提出一种基于局域波和混沌的微弱信号检测方法.将微弱的故障信号分解为有限的并且具有不同基本模式的分量,每个分量为单一成分信号,实现了信噪分离.将局域波分量输入所设计的混沌振子,混沌振子系统行为由混沌状态变为大周期运动状态,表明检测信号中含有特征成分,实现了利用混沌振子对低信噪比微弱信号的检测识别.对转子系统早期碰摩故障信号检测结果说明了该方法的有效性.     

基于Duffing混沌系统的频谱感知算法

针对极低信噪比情况,提出一种基于混沌理论的周期信号的频谱感知算法.该算法利用混沌系统中对周期小信号的敏感特性以及对噪声的免疫特性,在很大程度上解决了感知低功率谱密度信号和隐藏的授权用户的问题.仿真证明了算法的可行性和有效性.     

齿轮早期故障的间歇混沌诊断方法

研究了小信号摄动的Ｈｏｌｍｅｓ型Ｄｕｆｆｉｎｇ振子的混沌及间歇混沌运动，发现策动力与摄动信号间的微小频差是振子产生间歇混沌的原因，得出了振相变对小信号敏感以及频差较大的周期干扰信号和噪声具有免疫力的结论，通过识别振子的间歇混沌运动可对齿轮单齿缺陷故障进行诊断。     

多级混沌保密通信系统方案的设计及其噪声干扰的研究

以Lyapunov稳定性理论为基础,针对一系列非扩散混沌系统,提出一种三个不同混沌系统之间的异结构同步方法.就混沌通信问题,提出了一种多级混沌保密通信系统的实现方法,在前两个同步的系统中加密后,利用后两个同步系统再一次加密.通过加入高斯白噪声干扰,对多级混沌保密通信系统进行噪声干扰的分析和计算,并用小波分析理论对加噪信号进行处理.仿真结果表明,有用信号的传输在噪声的干扰下发生畸变,经小波分析理论处理后, 有用信号可以无失真地恢复过来.     

混沌干扰下的随机共振研究

利用随机共振现象可以实现弱信号检测,目前大量的研究是在白噪声或色噪声背景下进行的,对于混沌干扰下的随机共振的研究却很少。研究了混沌背景干扰下的信号检测,发现在混沌干扰下双稳系统也会发生随机共振现象,因此可以检测出淹没在混沌干扰中的信号;在混沌与噪声同时存在的混合背景下,随机共振现象仍然存在,混合背景可以发生与单一噪声背景类似的随机共振现象。     

单结管电路中的随机共振过程

为考察二阶非线性电路响应中是否存在随机共振过程 ,用噪声信号和周期信号同时激励二阶非线性单结管电路 ,并观察其响应和测量输出响应信号的信噪比。结果表明 :在一定的条件下 ,增大输入噪声的值不仅不降低输出响应信噪比 ;反而迅速增加输出响应的信噪比 ,使输出响应中周期信号的分量反而加强 ,而且输出响应的信噪比对于输入噪声的变化具有“共振”形状的曲线。从而证明了二阶非线性单结管电路不仅是混沌系统 ,也是随机共振系统 ,且随机共振响应是混沌系统一种响应模态     

阵发混沌和阵发同步:噪声在周期信号控制时空混沌中的作用及机制

当外加适当频率和强度的周期信号时,一维等离子体驱动耗散非线性漂移波方程中的时空混沌态能够被成功控制到空间有规的层流态;通过在驱动波坐标系中将系统变换成一组在周期势中运动的耦合振子(模式),模式之间的广义相同步被认为是控制的机制之一.本文的研究则发现,足够强的外加噪声可以使控制后空间有规的系统出现时空混沌的阵发;.在逐渐增大噪声强度时,层流态被越来越多阵发的时空混沌运动打断,直至最后都变成了无规运动;.而在时空混沌的阵发阶段,相位滑移导致模式之间的广义相同步也失去了.     

差分混沌键控(DCSK)通信系统估值误差分析

在具有去噪声模块的DCSK（differential chacs shift keying）通信系统中，存在三种导致估值误差的因素，这三种因素分别来源于DCSK信号本身、加性信道噪声和去噪声模块。经过对上述三种因素的分析，提出了一种新型的DCSK通信系统，该系统使用混沌多相序列（CPS）避免DCSK信号本身带来的误差，同时采用相空间量子化的方法降低加性信道噪声的干扰。仿真结果表明，虽然这种新型的DCSK通信系统因去噪声算法带来的误差而使其噪声特性略逊于FM－DCSK，但是在CPU运算时间及系统结构上，该系统比FM－DCSK复杂性降低，易于实现。