基于拟合误差最小化原则的奇异值分解降噪有效秩阶次确定方法

为了最大限度地提高旋转机械设备故障振动信号的信噪比,研究了奇异值分解降噪的原理,提出了一种新的奇异值分解降噪有效秩阶次的确定方法。首先,对振动信号进行相空间重构,对吸引子轨迹矩阵进行奇异值分解;然后,按不同的阶数,将奇异值分成信号组和噪声组,对每次分组的结果,以阶数为自变量、以奇异值为因变量,拟合成信号特征奇异值曲线和噪声特征奇异值曲线,并求拟合误差;最后,将拟合误差最小值对应的奇异值阶数确定为有效秩阶次,并进行奇异值分解降噪。通过数值仿真和实际齿轮故障数据分析,表明该方法可以有效地提高信号的信噪比,为后期的故障特征提取创造有利条件。     

基于矩阵秩最小化和统计修正的信号降噪方法研究

针对奇异值分解在信号降噪时有效秩的选择问题,提出一种基于矩阵秩最小化和统计修正的信号降噪方法。首先,利用矩阵秩最小化理论将奇异值有效秩选择问题转化为秩的约束优化问题;然后,通过凸优化求解,得到干净信号的Hankel矩阵,实现一次降噪;最后,根据奇异值子集标准差对干净信号Hankel矩阵进行统计修正,进一步优化降噪效果。模拟信号和真实信号的实验结果表明:该方法可以有效的消除脉冲干扰和高斯噪声,能够最大限度的降低信号均方误差,提高信噪比,增强了奇异值分解在信号降噪中的通用性。     

基于SVD降噪的经验模式分解及其工程应用

提出了一种基于奇异值分解降噪的机械设备振动型号经验模式分解方法,该方法首先对原始振动信号进行相空间重构和奇异值分解,然后根据分解奇异值的奇异熵确定降噪阶次,最后利用经验模式分解法提取降噪后振动信号的基本模式分量。对滤波前和滤波后的工业现场振动信号进行了经验模式分解,分析结果表明奇异值分解能够有效地提高信噪比,突出原始振动信号的故障特征,使得降噪后的振动信号分解出的基本模式分量具有更明确的物理意义,有利于对设备故障进行精确诊断。     

基于奇异值分解和变分模态分解的轴承故障特征提取

为了有效提取轴承故障,提出了基于变分模态分解和奇异值分解降噪的故障特征提取方法。通过对故障信号进行变分模态分解,获得其本征模态函数。基于峭度指标,选择包含故障信息的本征模态函数进行信号重构。利用奇异值分解降噪技术对重构信号进行处理,提高信噪比。最后对降噪信号进行包络解调提取故障特征频率。与常见的故障特征提取方法相比,该方法能有效辨别滚动轴承的典型故障,突出故障特征,提高滚动轴承的故障诊断效果。     

基于动态聚类的奇异值分解降噪方法研究

针对奇异值分解降噪中吸引子轨道矩阵重构阶次难以有效确定的问题,提出了基于非监督动态聚类算法来确定矩阵有效重构阶次的新方法.该方法利用含噪声信号的奇异谱图中表征噪声的噪声平台平缓和集中的特性,通过向谱图纵轴投影,应用动态聚类合理确定噪声平台的边界,进而有效地确定奇异值分解降噪中矩阵的有效重构阶次.仿真结果表明,该方法有较好的降噪精度和算法稳定度,提高了算法的实用性.     

基于Hilbert谱奇异值的滚动轴承故障诊断

提出一种基于Hilbert谱奇异值的故障特征提取方法,将其与支持向量机结合应用于轴承故障诊断。利用小波阈值降噪的方法对拾取的轴承故障振动信号进行滤波降噪,然后利用经验模式分解将降噪信号分解为若干个IMF分量之和,对每个IMF分量进行Hilbert变换得到振动信号的Hilbert谱,对Hilbert谱进行奇异值分解得到反映轴承状态特征的奇异值序列,再利用奇异值作为特征向量,应用支持向量机进行轴承故障诊断,并对不同核函数的诊断结果进行了分析比较。对正常轴承、内圈故障、外圈故障、滚动体故障的实际信号的诊断验证了该方法可的有效性。     

基于中值滤波－奇异值分解的胶合板拉伸声发射信号降噪方法研究

为了去除声发射信号中的随机噪声与脉冲干扰,提高有用信号质量,提出了一种中值滤波与奇异值分解相结合的降噪方法。该方法首先对原始声发射信号进行中值滤波,去除幅值较大的异常值,其次对去除异常值的信号序列进行相空间重构和奇异值分解,最后针对难以确定重构阶数这一问题,提出奇异值能量差分谱概念,并利用能量差分谱的较大峰值位置来确定奇异值的重构阶数,以实现降噪。数值仿真和五层胶合板脱胶和表板断裂测试的实测数据分析表明,该方法能够有效地保留原有信号的特征,并能最大限度地消除噪声,提高信噪比     

一种新的差分奇异值比谱及其在轮对轴承故障诊断中的应用

因滚动体和保持架的随机滑动,轴承故障信号多为伪循环平稳信号。针对这种情况,提出了应用周期截断矩阵的奇异值分解的轮对轴承故障诊断方法。研究了轴承故障伪循环平稳信号的奇异值分布,结合奇异值能量差分和奇异值比,提出了一种新的能量差分奇异值比谱作为周期截断矩阵的嵌入维度计算方法;利用能量差分奇异值比谱计算嵌入维度并利用轮对轴承振动信号构造周期截断矩阵,对矩阵进行奇异值分解,并提出利用差分能量谱确定奇异值有效秩阶次并重构矩阵从而分离出周期信号;对该信号做包络分析以实现轮对轴承的故障诊断。应用轮对实验台的复合故障轴承振动数据对该方法进行验证,结果表明,所提方法能够有效提取轴承外圈、滚动体及保持架的特征频率的基频及其倍频,与传统应用Hankel矩阵进行奇异值分解降噪方法相比,该方法抗干扰能力显著,能够分离同频带的不同故障周期信号,且得到的包络谱谱线清晰,谐波丰富,使故障诊断的可靠性得到了显著提高。     

基于SVD降噪和盲信号分离的滚动轴承故障诊断

滚动轴承早期微弱故障特征信号往往淹没于系统噪声信号中而难于识别,奇异值分解技术（SVD ）可以有效降低噪声水平,提高周期成分的提取能力,盲源分离技术可以分离故障源信号并提取故障特征。本文将奇异值分解技术和盲信号分离技术的优势应用于滚动轴承故障诊断,利用奇异值分解降噪特性消除系统信号中的混合噪声,对降噪后的信号通过盲信号分离技术进行盲源分离,提取出原始故障信号。数值仿真及实验结果表明,该方法可以成功地分离出滚动轴承实测信号的典型故障,提高滚动轴承故障诊断的效果。     

延伸奇异值分解包及其在高速列车轮对轴承故障诊断中的应用

结合多分辨奇异值分解包的分解结构和对滚动轴承故障信号的Hankel矩阵的奇异值分布特性研究,提出了延伸奇异值分解包。该算法的核心包括矩阵递推构造和矩阵重构。以分量信号能量为指标,提出了有效分量信号的筛选准则,并基于该准则,进一步提出了延伸奇异值分解包的快速算法。仿真结果表明,延伸奇异值分解包对信号中共振频带分量信号具有很好的分解能力,方法具有强鲁棒性,同时极大地改善了奇异值分解包中出现的模态混叠。应用高速列车轮对轴承试验数据对该方法进行试验验证,结果表明,该方法能有效分离高速列车轮对轴承复合故障信号的不同共振频带信号,对筛选的有效分量信号进行包络分析,可有效提取不同类型的故障特征频率及其谐波,对共振频带的聚集性和故障的表征力相比奇异值分解包均有显著提高。     

基于小波和奇异值分解的图像边缘检测

针对传统图像边缘检测抑制噪声能力弱的问题,给出了一种小波变换和局部梯度场内奇异值分解相结合的边缘检测方法.首先在图像预处理阶段,为了提取准确的边缘特征,文中利用小波变换的时频局部化特性,对图像进行小波变换.该文对用小波求取的梯度场使用局部梯度奇异值分解的方法;利用奇异值的特性和良好的稳定性,使提取的边缘特征更加突出并且能够达到抑制噪声的目的.实验证明该文方法既能在无噪声影响的图像中提取出清晰完整的单边缘,又能在有噪声干扰的情况下提取出理想的边缘.     

Bandelet变换在金属断口图像去噪中的应用

Bandelet变换是一种基于边缘的图像表示方法,能自适应地跟踪图像的几何正则方向。本文中首先用小波去噪方法对带噪声的金属断口图像进行预处理,利用软阀值函数获得阀值T,进而获取去噪后图像的四叉树结构,并沿Bandelet块的最佳几何方向进行曲波变换,最后利用SUREShink 计算各Bandelet块的自适应阈值,然后采用多层软阈值去除噪声,进行Bandelet逆变换重构图像。实验表明同传统的小波子带多阈值去噪法相比, 该算法不仅提高了去噪后图像的峰值信噪比(PSNR),而且具有更强的边缘保持能力。     

基于双边滤波的自适应彩色图像去噪研究

目的为了克服彩色图像去噪后存在的特征模糊,研究基于双边滤波的自适应彩色噪声图像去噪方法。方法使用二维离散小波变换(DWT)对含噪声的彩图图像进行近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量等4个方向的分解。根据DWT各方向分量归一化后的方差比例,利用RBF神经网络构造双边滤波系数模型确定不同方向的最佳去噪系数,提出彩色噪声图像自适应去噪方法(DWT-ABF),并将该方法与常规方法作对比。结果在不同噪声类型以及混合噪声失真情况下文中方法都能有效地去除噪声,并同时保留图像细节信息,且与其他方法相比,文中方法去噪后的图像都具有更高的PSNR值。结论文中方法克服了传统双边滤波无法自行确定最佳参数的缺陷,同时也良好地解决了去噪图像特征模糊的问题。     

一种改进的集合平均经验模态分解去噪方法

针对现有非平稳信号去噪处理中的难点,提出一种改进的基于集合平均经验模态分解（EEMD）去噪方法,该方法根据本征模态函数（IMF）能量从被测信号中估计出噪声,使用估计的噪声代替EEMD方法中添加的噪声,最后将集合平均IMF分量累加得到去噪信号。使用相关性判据剔除了EMD分解产生的伪IMF分量,改进了噪声估计方法。仿真表明,改进的方法能够对调幅调频含噪信号进行有效的去噪处理。     

S变换时频谱SVD降噪的冲击特征提取方法

为了从滚动轴承故障振动信号中提取出冲击特征,以进行轴承故障诊断,提出基于S变换时频谱奇异值分解(SVD)的信号降噪方法。S变换是一种信号时频表示方法,适合于处理与分析非平稳的冲击特征信号。在SVD降噪过程中,数据矩阵由信号的S变换谱系数构成;奇异值序列的置零阈值位置坐标可由奇异值差分谱最前面部分峰值群的最后一个峰值点序号来确定。最后对降噪的数据矩阵进行S逆变换,获得信号的时域冲击特征。仿真研究表明,基于S变换时频谱的SVD降噪方法可以成功地从低信噪比信号中提取出周期性的冲击特征。将本方法用于处理与分析滚动轴承故障振动信号,根据所提取出的冲击特征出现频率,能够方便有效地实现轴承相关故障的诊断。     

基于小波包和LMS自适应降噪的柴油机振动诊断

由于柴油机振动信号的特征频带和噪声频带存在重叠现象,利用小波阈值消噪时难以选取合适的小波阈值,针对该问题提出一种基于小波包的LMS自适应滤波降噪方法。该方法将小波包与LMS自适应滤波相结合,首先利用小波包变换对信号进行多层分解,然后以噪声干扰对应尺度上的第一层“细节”分量及最大分解尺度上的逼近分量重构信号,将重构后的信号作为LMS自适应滤波器原始输入信号,再以小波包最大分解尺度上的高频细节信号作为自适应抵消器的参考输入信号,进行LMS自适应滤波降噪处理。仿真计算和工程应用表明,该方法参数设置较少,易于控制,不涉及小波阈值降噪中阈值的选取问题,对比试验信号的分析验证了方法的有效性,将该法应用在柴油机振动诊断中提高了故障识别率。     

基于卷积盲源分离的噪声鲁棒性语音识别的研究

研究了一种基于卷积盲分离算法与MFCC（Mel-Frequency Cepstral Coefficient）特征相结合的噪声鲁棒语音识别方法。该方法在预处理阶段,首先计算预白化观测数据的多阶自相关协方差矩阵,以获得多时延处理的二阶解相关统计信息。然后利用得到的二阶统计信息构建两个对称正定矩阵,通过Cholesky因式分解等一系列变换获得唯一存在的矩阵,根据此矩阵估算语音信号并提取MFCC特征用于后续识别。实验结果表明,在低信噪比条件下,该方法对于数字语音的识别性能优于基本的MFCC识别器和文献中已有的卷积分离算法。     

基于小波收缩策略的一种新阈值去噪方法研究

分析了信号处理中相干噪声的特点,针对小波变换标准软阈值去噪法处理相干噪声能力相对差的弱点,介绍了一种基于SURERisk理论建立的自适应阈值去噪法,但其数字计算能力较差。基于同样理论,提出一种新的阈值函数,具有二阶导数和实际应用数字特性。并在此基础上确定了自适应阈值计算方法,建立了新的阈值去噪法,可用于去除相干噪声。计算机仿真表明,对于受相干噪声干扰的数字信号,该方法能较大提高信噪比,较好恢复信号。     

Performance analysis of multiple-input multipleoutput singular value decomposition transceivers during fading and other cell interference

A generalised method is derived to compute the error probabilities of singular value decomposition (SVD)-based receivers for a multiple-input multiple-output (MIMO) system with uncoded transmission. The method can be used for a wide class of flat fading environments, including independent and identically distributed (i.i.d.) and semi-correlated Rayleigh and i.i.d. Ricean channels. Although the method is applied to equal-power binary phase shift keying, it can easily be extended to higher-order M-ary phase shift keying (M-PSK) and M-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM) signal constellations and adaptive 'water-filling' schemes. The error probability curves derived from closed-form formulas and simulations demonstrate very close agreement. The error performances of channel inversion, minimum mean square error and zero forcing receivers are compared with the SVD receiver for a single-user system. The impact of multiple users is considered by studying the performance of an adaptive MIMO SVD transmission scheme operating in a cellular environment. In particular, the effect of inter-cell interference on the performance of the scheme is quantified, modelling the interference as increased Gaussian noise. A number of cellular layouts are examined and the impact of the resulting singal-to-interference and noise ratio on the constellation sizes that can be supported, the BER and so on is considered. The primary metric used for our performance analysis is the error-free transmission rate, which is derived for our adaptive system. For the cellular scenarios considered, it can be found that the effect of interference is considerable and the performance of the adaptive MIMO SVD scheme is only marginally better than that provided by conventional diversity methods.