利用动力学原理研究行波信号

针对行波在电网传输过程中存在畸变现象,文中以某110 k V电网(共计15个变电站节点)为例,对行波传播过程进行了仿真,分析了行波到达时间与传播路径的关系,及各站点行波信号的时频域特性。利用EMD-HHT算法计算得到行波的到达时间,利用动力学理论计算了行波头前0.5 ms(共计1 000个样点)波形的Kolmogorov熵及分维数F,研究发现:行波信号的K熵及分维数F随传播距离增加,呈减少趋势,且邻近线路或环网节点的指数分布数值相近,该结论可定性判断行波源的大致位置。     

室内机器人TDOA异步无参测距定位方法研究

针对超宽带室内机器人定位系统中TDOA的时钟难以同步以及测量存在各种干扰问题,提出一种室内机器人TDOA异步无参测距的定位新方法。该方法将实际测量计算而来的时间作为校正因子,为主基站构建异步时钟下无参考节点的测距算法模型,由主、从基站的测量信息可直接计算出机器人到达距离差;提出关联权值滤波算法获得到达距离差状态矩阵,有效降低信号干扰。并从测量性能、测距及定位等方面进行误差分析。实验结果表明,测距精度98%维持在10 cm以内,且不会随着长时间运行发生测量偏移,具有较好的定位精度,可满足室内机器人的定位需求。     

电气距离计算在风电故障分析中的应用

通过比较几种不同的电气距离计算方法,并利用软件仿真验证,发现采用传统阻抗法表示的电气距离在功率变化较大的情况下,不能很好地表征节点间的电气距离;而灵敏度法虽然物理意义不明确,其针对性却更强.而且灵敏度法表征的电气距离在设计电网分区和相邻风电场故障防范上,比传统的阻抗法更加精确和有效.     

基于小波包分解的断路器振动信号能量谱和能量熵分析

为了获取断路器在多次分合闸动作机械性能劣化过程中振动信号的差异,基于小波包分解理论,提取SF₆断路器在分合闸动作4 000次过程中的振动信号,并进行小波包分解,计算各个节点的能量谱和能量熵。计算结果表明,在合闸与分闸过程振动信号能量谱中,能量主要分布在节点(4,0)与节点(4,1),占比达到95%。随着断路器动作次数增加,分闸振动信号节点(4,0)的能量占比增加,节点(4,1)能量占比减少,能量分布向低频转移。合闸振动信号节点(4,0)与节点(4,1)的能量比均在一定范围内波动,未呈现出明显的变化趋势,合闸振动信号与分闸振动信号各个节点的小波包-能量熵均保持不变。     

28V低压直流载波通信系统的增益特性研究及系统实现

重点分析了搭载通信节点的直流信道的高频传输特性与阻抗特性,指出实际物理传输信道的特性是影响信号传输增益、有效传输距离及可靠性的关键,并利用信道结构的电路解析模型推导给出了不同通信节点配置情况下的高频信号传输增益计算式.在此基础上,搭建了总传输距离为8m的多节点直流载波通信实验平台,分别在1 MHz双节点与2 MHz多节...     

能量比函数法估算局部放电时延迟

GIS局部放电在线检测中信号到达的前沿包含了重要的定位信息,但该电磁波信号在较狭小的管道中传播,使其波形变得十分复杂,采用峰值法、相关法等方法难有满意效果,因此提出了能量比函数法,即构筑一个滑动的窗口并求取窗体内的干扰能量和信号能量的比值来确定信号到达的前沿。在求取受强噪声干扰、经过多路传递的信号时延的计算上该法较其它方法简单实用,计算参数易于选择,算法稳定性高。算例表明,在信噪比较高的高压局部放电试验中,计算的结果与理论值非常接近,对于信噪比较低的试验波形,仍能够成功的求取信号的时间差。     

基于能量均衡的无线传感器在配电网的部署算法

为了提高配电通信网的可靠性,针对宽带无线网络覆盖配电网存在信号盲区等问题,给出一种无线传感器延伸覆盖网络模型。考虑到能量、通信距离受限的无线传感器在配电网中采用多跳通信方式,致使与sink相邻的节点能量消耗大,易出现能量空洞问题,提出一种基于能量均衡的无线传感在配电网的部署算法。该算法以网络效率作为优化目标,在已知采集节点数和节点之间距离的前提下,求解出最优中继节点部署方案和各采集节点的传输距离。仿真结果表明,该算法符合配电网中的无线传感器的网络部署要求,能够延长网络生命周期、提高网络效率。     

电网站域空间环境下移动目标主动定位方法

通过对站域巡检的作业人员及其装备在复杂工况环境下的定位问题进行研究,在基于信号到达时间差（TDOA）定位方法的基础上,提出了一种针对移动目标的主动定位测量方法。引入概率误差,对电网站域环境中的待定位目标节点到不同基站的距离差实现目标节点定位的传统定位方法进行优化,能够有效地提高站内工作人员及其装备的定位精度。通过在复杂工频电场环境中进行试验的结果表明,采用该优化方法计算得出的结果均优于现有的传统定位方法,其在视距条件下能够有效提升定位精度,实现对变电站空间内的移动目标进行定位,并保障作业人员安全的目的。     

基于动态模式分解的三端多段式架空线-电缆混合输电线路故障定位新方法

针对三端多段式架空线-电缆混合输电线路故障定位问题,提出一种基于动态模式分解算法的故障定位新方法。首先,将能够改善模态混叠的动态模式分解算法和反映瞬时能量变化的Teager能量算子相结合用于故障行波波头准确检测;将三端多段式混合线路简化为“三端线路”,给出一种基于故障初始行波到达各端测点及T节点时间差的故障分支判定条件,并根据其判定出故障支路。然后,计算故障初始行波到达该支路端点和T节点的时间差,并与故障行波由该支路各架空线和电缆的连接点传播到端点和T节点的时间差进行比较,确定故障所在的架空线路段或电缆段。最后,利用双端行波法计算故障距离。仿真结果表明,所提基于动态模式分解算法的故障定位方法可准确判断三端多段式架空线-电缆混合线路的故障支路并定位出故障位置。     

基于广域行波波头频率分量幅值比信息的输电网非同步故障定位

现有电网行波故障定位方法大多依赖行波到达时间和波速信息,需要精确同步。提出一种利用线模电压初始行波波头频率分量幅值比信息的输电网故障定位方法。该方法基于初始行波波头频率分量幅值的衰减特征和行波最短传播路径,采用虚拟故障点法,利用全网测量点的实际和理论幅值比差值构建故障线路识别判据;在保证训练普适性和少训练样本的前提下,利用径向基函数(RBF)神经网络拟合初始行波波头2个不同频率分量幅值比与故障距离的非线性关系实现故障精确定位。所提方法只需初始行波波头较低的频率分量幅值比信息,无需全网布置测量点和精确同步。在PSCAD/EMTDC中建立了IEEE 30节点系统的仿真模型,仿真结果表明所提方法定位精确、可靠性较高。     

基于复域超多维标度的混合TOA/AOA定位算法

针对全球卫星导航系统信号完全拒止环境下的定位问题，使用超宽带(UWB)技术获取测量信息，基于多维标度变换算法(MDS)提出一种复域下的混合测距信息(TOA)和测角信息(AOA)的超多维标度定位算法(TA-SMDS)，并进一步构建了复域内的核矩阵，提出复域下的超多维标度定位算法(TA-CDSMDS)。对比3种算法的定位结果，以及10°、15°、20°测角误差和不同测距误差下的定位误差，得TA-CDSMDS算法相较于TA-SMDS和MDS，有更小的定位误差，更贴近克拉美罗下界；分析不同节点下3种的计算时间，TA-CDSMDS算法在优化TA-SMDS的基础上减少28%~48%的时间，具有更好的定位性能。     

基于静态传感器位置误差的TDOA源定位

从目前静态传感器的随机误差角度研究了使用到达的时间差异来进行的源定位。开发一个约束加权最小二乘源定位方法,它合并源位置和辅助变量之间的关系作为一种约束。CWLS源定位被表达成一个无限的二次约束优化问题,这是一个非凸问题。通过使用隐藏凸性的原始优化问题,能有效地获得目标优化源定位估计。模拟证明有良好的性能。     

基于减法聚类的TOA/AOA定位方法研究

针对在无线传感网中现有定位技术定位精度不高的问题,提出一种基于减法聚类的定位方法以获取更好的定位性能和更高的定位精度.首先由多个已知传感器节点测量来自未知节点的电波到达时间和电波达到角,通过分组处理,然后对每组数据进行加权最小二乘估计,依据多次测量和估计,最后采用减法聚类处理来抑制误差导致的位置模糊性来实现对未知节点的精确定位.计算机性能仿真结果表明所提出的定位方法能有效地抑制测量误差,具有较小的定位误差,并进一步提高了定位精度.     

基于TDOA和AOA的5G室分场景三维定位方法

在智慧楼宇以及电力检修运维中,需要及时获取设备或人员位置信息。针对室内因非视距传输和多径效应引起的定位精度不高问题,提出了一种基于奇偶交错布局的室分与5G结合的室内三维定位方案。首先,采用到达时间差(time difference of arrival, TDOA)和到达角度(angle of arrival, AOA)融合定位。其次,把具体定位算法融入到定位架构里,基于边缘计算快速获取室内对应移动目标的位置信息。在进行TDOA定位过程中,MEC端的定位服务器结合压缩感知进行信道估计,并在分段正交匹配追踪(stagewise orthogonal matching pursuit, StOMP)算法的基础上加入奇异值进行降噪处理。在进行AOA定位过程中,先利用改进的波束空间变换技术构造矩阵进行降维,为保证降维过程中信息不损失,提出对附加角度误差进行分析处理,然后,采用多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法进行定位。最后,5GC核心网服务器利用Chan-Taylor算法进行TDOA/AOA融合定位。仿真结果证明了所提出的定位方法能够实现对移动目标的精准定位。     

基于地震波的油气管道安全监测

针对目前广泛存在的油气管道受到人为破坏的问题,本文提出了通过对管道周围的人、车辆等发出的震动信号进行采集,对信号特征进行分析,从而对目标进行分类识别,并根据信号到达各传感器的时间差通过三角定位原理实现对入侵目标的空间定位以及对目标的运动轨迹进行监测,从而对管道安全构成威胁的行为进行早期监测、定位和预警。     

基于立体十字阵的闪电定位方法

为获取闪电产生雷声源的相对位置信息,利用空间几何方位估计算法,建立由七个传声器组成的立体十字阵,提出一种闪电定位方法,实现基于阵列的全方位闪电探测。首先,根据雷声源到各传声器的距离,推导得出雷声源的坐标计算公式。其中,Z轴的一对传声器用以确定坐标z向参数的正负。然后,基于间接测量误差理论,对阵元间距、雷声源的角度及距离,与定位精度的关系进行研究与分析。仿真结果表明,本文方法测得雷声源的坐标误差率约为0.01%,角度误差率约为0.005%。这在取得较好定位效果的同时,有效解决现有工作运算量偏大、定位精度偏低的问题。     

基于粒子群TOA室内定位的系统误差修正

到达时间（time of arrival,TOA）的测距易受多径干扰的影响而产生较大的系统误差,造成室内定位时精度变差。针对上述问题,首先分析了TOA定位中系统误差的产生及特点,而后提出一种基于粒子群优化的定位算法。算法利用测距值与所求解位置的空间约束关系建立求解域,而后应用粒子群算法求解,并通过建立关于系统误差的罚函数和适应度函数实现误差修正,并减小粒子搜索空间,加快算法收敛速度。实验表明,利用本文描述的定位算法,可以有效抑制室内定位中测距产生的系统误差,定位精度得到明显提高。     

近场声源三维定位MUSIC算法研究

信号到达方向(DOA)估计是阵列信号处理的最主要目的之一,基于语音阵列的DOA估计与传统的窄带远场信号的DOA估计在信号模型和处理方法上有很大区别.本文把经典的MUSIC算法推广到语音阵列处理中,实现了声源三维定位.该算法的基本思想是:把宽带语音信号通过短时傅立叶变换转换为独立离散频率点,利用MUSIC算法求出每个/部分频率点的空间谱矩阵,然后加权平均这些空间谱矩阵.通过搜索该平均空间谱矩阵,找到信号源的位置.最后,在16元均匀圆环阵的情况下,选用双语音信号源进行了仿真.仿真结果表明,该算法定位性能优良.     

基于Dijkstra算法的电网故障行波定位方法

为避免电网故障行波定位方法中环网的复杂解网运算,提出了一种基于Dijkstra算法的电网故障行波定位新方法。该方法在电网中某条输电线路故障后,在所有变电站检测记录初始行波到达时间。然后,利用Dijkstra算法计算最短路径,建立最短路径距离矩阵,并利用最短路径矩阵和初始行波到达时间计算故障距离,建立故障距离矩阵。最后,对故障距离矩阵中的元素进行有效性识别,并综合所有有效故障距离得到精确的故障点位置。仿真结果表明该方法无需复杂环网的解网运算,可有效提高网络定位的可靠性与准确度。     

Localization of Active Pathways in Peripheral Nerves: A Simulation Study

A methodology is investigated for determining the location of active pathways in a peripheral nerve using measurements from a multicontact cuff electrode. The problem is treated as an inverse problem of source localization and solved using the sLORETA algorithm, developed for the electroencephalogram/magnetoencephalogram source localization problem. Simulated measurements are generated corresponding to action potentials traveling along either one or three pathways in a rat sciatic nerve. The performance of the proposed methodology using these measurements is evaluated in terms of localization error, missed pathways, and spurious pathways. The source localization performance when assuming an idealized nerve anatomy is compared to that when the correct anatomy is known. The effect of a spatio-temporal constraint based on the nerve anatomy and electrophysiology is also investigated. The approach in its present form was not found to be sufficiently reliable for subfascicular localization in practice, due to mean localization errors in the 140–180 $mu {rm m}$ range, high numbers of spurious pathways, and low resolution. Nonetheless, the constraints were shown to produce a marked reduction in the number of spurious pathways. Conditions under which the source localization approach may be useful for peripheral nerves are discussed.