气象遥感图像及格点场重采样插值方法

重采样插值方法是气象信息处理领域研究的问题之一。针对气象遥感图像,介绍了基于地图投影坐标转换的直接重采样插值方法和间接重采样插值方法;针对气象格点场,介绍了双线性插值方法和贝塞尔插值方法。以气象业务中不同分辨率的气象卫星（FY2E和FY2D）遥感图像以及欧洲中期天气预报中心（ECMWF）降水预报场为例,分别对不同重采样插值方法进行了分析比较。结果表明：基于间接重采样的气象遥感图像最近邻点插值法的计算量小于邻点权重插值方法,而邻点权重插值方法的效果优于最近邻点插值方法;随着图像的分辨率提高,最近邻点插值法与邻点权重插值方法相比,计算量小的优势更加明显;对于高分辨率的气象遥感图像建议采用基于间接重采样的最近邻点法;对于气象格点场,贝塞尔插值方法的插值效果优于双线性插值方法。     

基于阶次分析理论的变速器故障判别实现方法

根据变速器下线产品质量检测的要求,研究了基于阶次分析理论的变速器故障判别实现方法。通过阶次跟踪计算将等时采样转换为等角度采样。并分析了对振动信号进行分轴重采样的原理和必要性,给出了分轴阶次谱计算的详细步骤。通过对故障变速器数据的分析表明,提出的方法可以明显识别变速器出现的齿轮啮合故障,并可以准确地定位故障零件。     

分段插值同步算法在数字化变电站中的应用

提出一种分段插值同步算法来实现数字化变电站的过程层同步采样,以降低系统对硬件的要求,并提高系统的可靠性.针对插值同步算法进行了分段设计,根据数据的线性度情况分别采用一阶线性插值法或二次插值法;分析了各算法的最大采样值理论误差;提出了过程层采样插值同步的具体实现方法.最后通过现场插值同步精度试验验证了该算法具有较高的同步精度,符合IEC6044-8标准对0.2S级测量电子式互感器的要求.     

基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断

煤矿机械设备轴承在强冲击、大载荷工况下产生的振动信号表现出强烈的瞬态非平稳与局部非线性特性。经典的时域统计分析方法和全局域变换方法难以识别故障特征;传统阶次跟踪方法存在设备安装不便、难以获取瞬时频率的问题;传统的无键相阶次跟踪方法在转速波动剧烈的条件下估计出的瞬时频率精度低,导致故障识别效果差。针对上述问题,提出了一种基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断方法。首先,利用基于谐波匹配补偿的时频分析方法对轴承振动信号进行处理,准确估计瞬时频率;其次,通过Vold-Kalman滤波方法自适应提取谐波分量信号;再次,采用Hilbert变换计算谐波的瞬时相位,进而获得时间域与角度域的映射关系,完成原始时间域信号在角度域的重采样;最后,对重采样的信号进行快速傅里叶变换,通过分析包络阶次谱,实现轴承故障特征识别。仿真和试验结果表明,该方法估计的瞬时频率与实际值之间的最大相对误差不超过1%,表征轴承故障特征阶次准确且明显,可有效诊断轴承故障。     

基于DFRFT的脉压方法及与匹配滤波性能对比

针对线性调频体制雷达的目标检测与测距,提出采用离散分数阶Fourier变换实现脉压,推导基于采样型离散分数阶Fourier变换脉压方法的理论模型,对采用离散分数阶Fourier变换实现脉压时出现的时延模糊进行分析,提出用与谱峰相邻数据的相位差估计真实雷达目标的时延解决模糊问题。在雷达目标检测与测距中,基于离散分数阶Fourier变换与匹配滤波的脉压方法相比,距离分辨力相同,运算量降低近一半。     

一种基于GPU的改进光线投射算法

针对传统光线投射算法计算量大、速度慢、在没有硬件加速情况下难以实时重建的问题,提出了一种基于GPU编程的快速计算重采样点值的光线投射算法。首先,设计一个GPU程序确定投射光线的终点与方向;其次,采用加速度步长采样方法确定重采样点的位置并利用快速复合插值方法计算重采样点的颜色值;最后,采用不透明度提前截止法进一步加速重建过程。实验结果表明,该方法计算复杂度低、执行效率高。在保证重建图像质量的同时,与现有基于CPU的光线投射算法相比,重建速度提高6倍,与基于GPU的传统光线投射算法相比,速度提高2倍。     

双二次B-样条插值图像缩放

双线性和各种双三次插值方法是图像缩放中常用方法,但是双二次插值函数却很少被人提起。本文提出了一种基于双二次B-样条局部插值的图像缩放方法,该算法在图像局部重构过程中对称地采用了4×4采样点,并通过对该函数进行重采样来实现图像的缩放,避免了二次函数在图像重构与采样中的相位失真问题,此算法是一个局部性算法,易于扩展。实验结果表明,本文算法得到的图像的峰值信噪比(PSNR)、MISSIM值比双线性插值、双三次卷积、Catmull-Rom三次插值、Dodgson插值算法都要好,接近于最好的双三次B-样条算法,视觉效果虽然不如双三次B-样条插值算法,但优于Dodgson方法,计算时间比双三次B-样条减少了近三分之一。由于该算法没有对图像边缘特征进行特殊处理,对于一些细节纹理比较丰富的图像,将进一步研究。     

基于误差驱动与CSRBF的点云重建

提出了一种基于误差驱动的逐次迭代逼近的大规模3D散乱数据的重建算法。首先对点云数据进行重采样,采用归一化的CSRBF作为插值基函数。其次对重采样后少量的点数据进行插值。再次对未参加插值的点带入隐函数方程,计算误差。对误差超过一定阈值的点进行重采样,加入原采样点集合,重新进行插值。这样多次迭代以后便可以用最少的点来插值原来的点云模型。实验结果表明,该算法具有更高的鲁棒性和更高的效率。     

基于加新型自卷积窗的频谱插值谐波分析方法

为了解决快速傅里叶变换在电力谐波分析方法中存在采样的不同与非整数周期截取而造成的栅栏效应和频谱泄露的问题,提出一种基于P阶三角自卷积窗改进FFT频谱插值的电力系统谐波分析方法。首先使用P阶自卷积窗截取信号,之后选取幅值最大的频率附近的离散的频谱3条谱线进行加权平均计算来确定谐波谱线的准确位置,进而可以得到谐波的幅值、相位和频率,最后通过多项式拟合的方法,提出谐波修正的公式。通过仿真分析,所提出的自卷积窗函数能降低频谱泄露和栅栏效应带来的影响。采用改进的频谱插值算法可以提高电力谐波的检测精度,有助于对谐波的应用分析。     

直升机旋翼动平衡测量方法研究

为实现直升机旋翼在高速旋转过程中动平衡值的测量，提出了一种基于阶次跟踪的测量方法。该方法首先利用阶次跟踪原理对旋翼转速信号进行等角度重采样，确定重采样的时刻值；然后利用等角度重采样时刻值，对经三次多项式最小二乘法曲线拟合后的振动信号进行二次重采样，得到旋翼振动阶次重采样信号；最后利用离散傅里叶变换方法对其进行阶次谱分析，得到旋翼的动平衡值。该方法有效克服了传统频谱分析方法在分析非平稳信号中存在的频率混叠及能量泄露等问题；同时，该测量方法通过软件实现具有较好的可移植性，能与其他直升机减振分析模块一起使用。通过在仿真试验台及试验机上进行验证试验，结果表明，该方法能有效测量直升机旋翼的动平衡值。     

道旁声学信号多普勒畸变校正

采用道旁声学信号来分析列车滚动轴承故障的方法是该领域故障诊断发展的主要方向,但拾音器和声源的相对运动造成的多普勒效应使得声学信号的频谱发生了畸变,从而无法准确地反映设备状态。为了解决多普勒效应带来的采集信号频谱畸变,准确恢复原信号频谱结构,本文提出一种基于频偏率的变采样技术的方法,在通过外部条件获得信号频偏变化曲线后,根据频偏曲线获得每个采样点的频偏比例,利用变采样技术,通过插值方法获得新采样信号。本文是对作者所提重采样技术校正多普勒频偏方法的深化和提高,该方法能准确恢复原声学信号频偏结构,并通过仿真信号和实验验证了该方法的有效性。     

基于Catmull-Rom插值算法光栅分辨率测试系统改进

为了减小探测器采集及软件处理导致的系统误差,提高光栅分辨率检测精度,利用半宽度法设计了一套满足李特洛条件的阶梯光栅分辨率检测系统。搭建了系统的光路,介绍了提高分辨率的方法,重点分析了探测器像元尺寸对系统分辨率测试精度的影响,提出了在LabVIEW软件中如何根据离散光谱信号并利用Catmull-Rom插值构造出连续光谱,提高半宽度法检测的精度。实验结果表明,在高分辨率测试系统中,通过软件算法对离散信号进行拟合分析,能有效的解决由像元尺寸造成的系统误差。     

LabVIEW下虚拟频谱分析仪的设计与实现

介绍了在LabVIEW开发环境下,以数据采集卡为硬件基础,采用虚拟仪器技术,完成频谱分析仪的设计.系统由信号采集、谱分析、数据存储与回放3部分组成.其中,谱分析包括幅度谱、相位谱、功率谱等.     

全相位FFT在导弹自动驾驶仪测试中的应用

自动驾驶仪是导弹的姿态控制系统,其性能好坏决定了导弹飞行的稳定性。为了精确测量其性能,对导弹自动驾驶仪测试原理和方法进行了研究,进行了正弦信号测量方法的分析,提出了基于全相位FFT数据处理方法,并结合时移相位差校正方法实现正弦形式信号的频率、幅度和相位等参数的精确测量。利用LabVIEW图形化编程软件设计了算法软件,通过仿真试验考察了该算法在无噪、低噪和大噪环境下信号测量精度,结果表明全相位FFT方法在信号频谱测量方面具有精度高、抗噪能力强等优点,满足自动驾驶仪的测试需求。     

Spectral analysis of nonuniformly sampled data – a review

In this paper, we present a comprehensive review of methods for spectral analysis of nonuniformly sampled data. For a given finite set of nonuniformly sampled data, a reasonable way to choose the Nyquist frequency and the resampling time are discussed. The various existing methods for spectral analysis of nonuniform data are grouped and described under four broad categories: methods based on least squares; methods based on interpolation techniques; methods based on slotted resampling; methods based on continuous time models. The performance of the methods under each category is evaluated on simulated data sets. The methods are then classified according to their capabilities to handle different types of spectrum, signal models and sampling patterns. Finally the performance of the different methods is evaluated on two real life nonuniform data sets. Apart from the spectral analysis methods, methods for exact signal reconstruction from nonuniform data are also reviewed.     

一种适用于有损压缩图像的重采样检测算法

有损压缩与重采样操作在图像像素间产生的相关统计特性导致有损压缩图像难以被检测。为解决该问题,提出一种适用于无损图像的重采样检测算法,利用插值信号的周期性对图像频域特征进行分析,通过估算插值系数实现重采样检测。实验结果表明,该算法鲁棒性强、应用范围广,对于JPEG有损压缩图像的重采样检测具有较高的正确率。     

数字电路板EMI的短时分形维数模糊控制滤波

基于短时分形维数的模糊控制滤波方法,对数字印制电路板(PCB)电磁干扰(EMI)信号中的噪声进行滤波;该方法提出了网络分形维数和短时分形维数的新算法,并讨论了模糊控制滤波方法中的模糊控制参数的选取算法;基于虚拟仪器(VI)LabVIEW6.i平台上对数字印制电路板传导干扰信号进行实时检测;经过信号处理,该系统还具有信噪分离、测量传导干扰信号的功率谱等功能;结果表明,该方法滤波效果良好.     

基于LabVIEW的材料法向吸声系数测量实验系统的研制

采用双传声器传递函数法,运用NI声振信号采集系统及LabVIEW软件,完成了材料法向吸声系数测量软硬件系统的研制,实现了测量管道设计、信号采集系统确定及分析程序的开发工作,应用本系统对海绵吸声材料样品进行了实验测量,验证了系统的有效性。