基于变分模态分解的侵彻过载信号特征提取

针对传统侵彻过载信号处理方法存在滤波效果不佳、模态混叠、端点效应、自适应性差的问题,提出基于变分模态分解的侵彻过载信号特征提取方法。该方法将侵彻过载信号的特征提取过程转移到变分框架内进行处理,通过寻找变分模型的最优解获取本征模态函数,能够自适应地实现信号的频域划分和各分量的有效分离,并有效地提取出侵彻过载信号的数据统计特性。实验验证结果表明,与经验模态分解相比,变分模态分解的特征提取效果更佳、信噪比更高,重构信号的积分结果更好地反映了弹体的实际侵彻深度,是一种用于侵彻实验数据事后处理的可行的新方法。     

基于EEMD-CWD的齿轮箱振动信号故障特征提取

为实现齿轮箱故障特征提取,提出一种基于集成经验模态分解（EEMD）和乔-威廉姆斯分布（CWD）的齿轮箱振动信号特征的提取方法。对现场采集的振动信号进行EEMD分解,再对分解得到的固有模态函数（IMF）分量依照峭度准则进行排序,选取峭度指标较大的IMF分量进行CWD分析,最终得到信号的CWD.该方法可以有效抑制由于干扰项引起的频率混叠和干扰问题,有助于将原始信号在时间历程、频率成分和幅值大小3个方面的特征信息同时进行准确提取。利用该方法对实际齿轮发生断齿、裂纹故障进行了实验分析,结果表明：该方法能够全面、有效地提取齿轮振动信号中所蕴含的齿轮箱状态信息,为后续进行齿轮箱状态识别和故障诊断奠定基础。     

EMD和Elman神经网络在滚动轴承故障诊断中的应用

针对滚动轴承故障信号的特点,提出EMD和Elman神经网络结合的滚动轴承故障诊断方法。以滚动轴承振动信号为研究对象,首先对信号进行经验模态分解（EMD）,提取包含主要信息成分的本征模函数（IMF）分量,将IMF的能量比作为特征向量输入Elman神经网络进行网络训练和故障识别,实现滚动轴承的故障诊断。结果表明,EMD方法能按频率由高到低把复杂的非平稳信号分解成有限个IMF分量,具有自适应的特点,有效地突出轴承故障特征;而Elman神经网络能直接反映动态过程系统的特性,达到很好的识别效果。     

基于Hilbert-Huang 变换的雷达发射机故障特征提取

为解决目前难以准确提取非线性、非平稳雷达发射机故障信号特征的问题,提出一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)的雷达发射机故障特征提取方法。介绍HHT中瞬时频率和本征模态函数的概念,给出HHT中经验模态分解及其改进算法集合经验模态分解的具体过程。通过对发射机开关电源输入整流滤波电路的仿真,仿真故障电压信号经过集合经验模态分解得到若干本征模态函数,对其中一个本征模态函数进行Hilbert变换提取瞬时频率。计算结果表明:基于HHT的雷达发射机故障特征提取所得的瞬时频率物理意义明确,能够充分可靠地检测故障信息、提取故障特征。     

基于掩膜经验模态分解和ELM 的风速预测

针对随空间、时间呈现非平稳、非线性变化的特征,提出基于极限学习机和掩膜经验模态分解的组合短期风速预测方法.首先,风速序列的非平稳性特征对风速预测结果有较大影响,利用掩膜经验模态分解的方法将风速序列分解成对平稳的不同频率的分量,解决其存在的非平稳性问题;其次,为处理极限学习机的输入维数随意性选取问题,对风速序列分解不同频率的分量进行相空间重构;最后,利用ELM神经网络方法对各分量建立预测模型.实验结果表明:该预测方法在短期风速序列预测中取得了理想的预测效果,提高了算法精度,具有先进性和有效性.     

一种新的混合信号调制识别方法

在现代电子对抗和通信侦察中,共信道通信信号的调制模式识别是重要的研究课题。经验模态分解(EMD)是一种处理非平稳信号的新方法,但标准EMD方法存在模式混叠问题。文中提出了一种基于EMD分解与希尔伯特变换相结合的调制识别新算法,通过在EMD分解过程中多次添加掩蔽信号,用于共信道混合信号的分离,并讨论了所添加的掩蔽信号能够消除模式混叠现象需满足的必要条件。计算机仿真结果表明,该方法对频谱不混叠的单载波混合信号有较好的分离和调制识别效果。     

局域能量逐层提取的LMD模态混叠抑制方法

提出了一种基于局域能量逐层提取的局域均值分解（Local Mean Decomposition,LMD）模态混叠抑制方法。对待分析信号利用LMD得到一系列乘积函数（Product Function,PF）,对各PF的能量进行积分,根据积分比值确定模态混叠导致的能量泄漏程度,并从具有模态混叠的高阶PF中移除下一阶PF的成分构成新的PF,从原始信号中减去新的PF得到新的待处理信号,继续执行LMD,直到所有PF频率成分各自独立,从而实现对模态混叠的抑制。仿真结果表明：算法可以有效抑制小频率比混合信号导致的模态混叠,在实际工程上具有一定推广应用价值。     

基于变分模态分解的机械故障诊断方法研究

变分模态分解(VMD)是一种新的自适应信号分解方法,该方法的核心思想是假设每个模态的绝大部分都是紧紧围绕在某一中心频率周围的,然后将模态带宽的求解问题转化为约束优化问题,求解出每个模态。将VMD引入到机械故障诊断中,提出一种基于VMD的机械故障诊断方法,并与集合经验模态分解(EEMD)方法进行对比分析。仿真结果表明：VMD方法明显优于EEMD方法,能有效地分解出信号的固有模态;与EEMD方法相比较,该方法模态混叠现象弱,计算效率高,理论充分。将VMD方法成功地应用到转子不同碰摩严重程度的故障数据分析实验中,实验结果进一步验证了该方法的有效性,能够揭示出碰摩故障数据的频率结构,区分碰摩故障的严重程度。     

基于EEMD和二维边际谱熵的齿轮箱故障诊断

针对信号经验模态分解（EMD）过程中存在波形混叠现象,提出一种基于聚合经验模态分解（EEMD）和Hilbert二维边际谱熵相结合的方法对齿轮箱故障进行分类故障诊断．首先使用小波阈值分析对背景噪声较大的齿轮箱振动信号进行预处理;其次对预处理信号进行分解,得到IMF分量,对比正常信号与故障信号的区别;最后对3种工况信号进行Hilbert变换并计算得到边际谱,并且提取二维边际谱熵作为支持向量机（SVM）的输入量,建立故障诊断模型．经测试该方法在齿轮箱故障诊断方面有着较强的分类能力和诊断精度,具有一定的可行性．     

基于小波预处理的EMD算法静态寻北信号分析

针对直接应用EMD算法处理寻北信号的不可靠性,提出了基于小波预处理的EMD分解方法,并对传统小波阈值去噪分析方法做一改进,提出一种相关系数和3.0准则的自适应阈值方法。新方法规避了直接应用EMD过程中存在的模态混叠问题,并有效提取了寻北信号的误差信息和有用信息,能够用于某型磁悬浮陀螺寻北仪的寻北研究中。     

强背景噪声下的小波熵模极大值消噪方法

针对矿井提升机特征信号在强非平稳和强噪声背景下难以有效提取的问题,结合小波能量熵理论与小波模极大值的奇异性理论,提出一种有效的强背景噪声下提升机信号消噪方法。该方法利用信息熵能定量描述时-频域能量概率分布的特性,采用小波熵自适应确定噪声阈值,有效去除随小波分解尺度增大而不断减小的小波模极大值,保留随尺度增大而增大的模极大值,并重构经有效过滤的剩余小波模极大值,实现强背景噪声下噪声信号与真实信号的有效分离。通过对仿真信号和提升机实测信号的应用,表明了该方法消噪效果明显,消噪数据可靠,提高了强背景噪声下提升机故障诊断的数据可靠性。     

局域波降噪及样本熵在齿轮箱故障诊断中的应用

针对齿轮箱振动信号中存在大量背景噪声及以往故障诊断中在时域、频域寻找与故障相关信息过程相对复杂的问题,提出了一种将局域波降噪与小波包分解提取频带能量最大信号的样本熵作为特征量相结合的齿轮箱故障诊断方法.首先,以峭度值作为依据对局域波分解后的各IMF(本征模式分量)分量进行重构,完成对原始信号的降噪.接着对降噪后的信号进行小波包分解并计算各子带的能量,选取子带能量最大的频段信号计算其样本熵作为特征量完成对故障的识别.以齿轮箱试验台实测信号为对象进行对比分析,证明了该方法的有效性.     

履带车辆制动器扭振信号瞬时频率特征提取方法研究

履带车辆的制动性能是评判其机动性优劣程度的重要指标之一,发动机引起的扭振在一定程度上会造成制动器制动效果降低,甚至失效。扭振信号常淹没于噪声信号中,因此在分析过程中很难判断所分析的信号是否存在扭振特征。针对上述问题,提出参数优化变分模态分解(VMD)的扭振信号瞬时频率特征提取方法。通过采用粒子群优化算法,以能量熵为适应度函数优化VMD参数,得到最优组合。采用最优参数组合对扭振信号进行降噪和重构,对重构的扭振信号进行零点线性插值,计算两脉冲之间的间隔,得到扭振瞬时转速波动信号。对瞬时转速波动信号进行频谱分析,实现对扭振信号瞬时频率特征提取。惯性载荷扭振实验结果表明：在转子转速为600 r/min、扭振激励频率为50 Hz的条件下,对采样频率为20 480 Hz的位移信号做参数优化VMD能精确提取扭振瞬时频率特征,误差小于1%。     

误差影响下滚动轴承多重故障模态特征信号的盲源分离方法

针对旋转机械设备受到测量误差及系统误差等因素影响,导致滚动轴承多故障模态信号难以分离的缺陷,提出一种误差影响下滚动轴承多重故障模态特征信号的盲源分离方法。对故障信号进行白化预处理得到白化矩阵,进而计算白化矩阵的4阶累积量,并构建4阶累积量矩阵;将累积量矩阵对角化,并取前K个较大特征值对应的特征向量作为新累积量矩阵;利用总体最小二乘方法估计最小化新累积量矩阵与目标正交矩阵的误差函数,最大程度地联合近似对角化新累积量矩阵,实现多故障信号的分离估计;为进一步评估该方法的有效性,选用时域相关系数及时频域双谱估计两种评价方法对分离结果进行验证。结果表明,该方法分离出来的信号与源信号相关系数高,并且时频域双谱估计相似,是一种有效分离多重故障的方法。     

基于小波包能量谱与主成分分析的轴承故障特征增强诊断方法

滚动轴承出现损伤时,采集的振动信号呈非平稳性,采用一般的时域和频域分析方法不能准确提取出振动信号的故障特征。根据小波包多分辨、精细化的分解特性,提出一种基于小波包能量谱与主成分分析（PCA）方法的滚动轴承故障诊断算法。将振动信号进行小波包分解,得到重点频率段信息的能量谱,提取能量谱作为特征向量;利用PCA方法对特征向量降维并减小噪声信号的干扰,获得增强的故障特征;利用层次聚类方法和改进的模糊c均值聚类算法对不同类型的滚动轴承故障进行识别,两种聚类方法都准确地识别出了不同的故障类型。实例验证结果表明,所提方法能够有效地提取振动信号中的有用故障特征,实现轴承故障类型的精确诊断。     

一种基于时频分析的多跳频信号盲源分离算法

针对多个无人机遥控信号的分离问题,提出一种基于时频分析进行数据处理的多跳频(frequency hopping, FH)信号盲源分离(blind source separation,BSS)算法。利用不同跳周期的跳频信号驻留时间的差异性,改进时频脊 线的提取;利用小波变换检测改进后时频脊线的突变点,求脊线最大驻留时间即为跳频信号中的最小跳周期;分离 出不同跳周期的跳频信号,并基于时频能量值的不同,对不同信号幅度的跳频信号进行盲源分离。结果表明：与同 类算法相比,该算法在不依赖多通道数据的采集及混合矩阵估计等情况下,可实现单通道情况下多跳频信号的盲源 分离,具有一定的工程应用价值。     

基于特征融合的注意力增强卷积神经网络的航空发动机滚动轴承故障诊断方法

针对现有基于深度卷积神经网络的故障诊断方法只考虑对信息局部特征的提取、忽视全局信息的不足,将可以把握全局信息的注意力机制融入卷积层,使得注意力机制参数和卷积层参数参与网络的训练,提出一种注意力增强卷积神经网络的机械故障诊断方法。通过经验模态分解、变分模态分解和小波包分解的方法提取滚动轴承振动信号的高维特征模量;将特征模量组成多通道样本输入到注意力增强卷积神经网络中进行训练,利用网络对特征模量自适应地融合和选择,从而挖掘特征模量的隐式特征;使用Softmax分类器进行分类识别;通过训练好的网络对高转速下的滚动轴承进行故障诊断;利用不同信噪比的信号对所提方法进行测试,以验证网络的泛化能力和故障诊断效果。实验结果表明：该方法能准确、有效地对航空发动机滚动轴承不同故障的损伤程度进行分类识别。     

参数化时频分析在连续波有源探测中的应用

针对双曲调频信号在连续波有源探测中的目标回波检测和直达波干扰抑制问题,提出了基于参数化时频分析的连续波信号处理算法。首先,通过分析双曲调频连续波的信号时频特性,结合参数化时频分析思想,提出了适于有源探测的频域参数化时频变换和针对双曲调频信号的核函数设计。然后,为抑制接收信号中的直达波干扰,采用参数化旋转时频变换处理接收信号,并进行时频域滤波以分离信号分量,再利用反变换重构回波信号。数值仿真和海上实验结果表明,所提算法不仅能准确估计信号时频特征、有效获取双曲调频连续波信号的时频增益、提升检测性能,还可以有效抑制直达波干扰。     

Optimal Time-Frequency Atom Search Based on Adaptive Genetic Algorithm

Adaptive signal decomposition is an important signal processing method.The chirp-based signal representation,for example,the Gaussian chirplet decomposition,has been an active research topic in the field of signal processing.A main challenge of the Gaussian chirplet decomposition is the numerical implementation of the matching pursuit,which is an adaptive signal decomposition scheme,and the challenge remains an open research topic.In this paper,a new optimal time-frequency atom search method based on the adaptive genetic algorithm is proposed,aiming to the low precision problem of the traditional methods.Firstly,a discrete formula of finite length time-frequency atom sequence is derived.Secondly,an algorithm based on the adaptive genetic algorithm is described in detail.Finally,a simulation is carried out,and the result displays its validity and stability.     

一种基于空间时频分布的波达方向估计方法

基于信号空间时频分布的到达角（DOA）估计算法利用Cohen类分布构造时频分布矩阵代替传统的阵列协方差矩阵，既适用于平稳信号的场合又适用于时变、非平稳信号的情形。如何在时频分布矩阵中选择合适的时频点是此类算法的关键。分析了信号项选择和联合对角化的原理，并通过无约束最优化方法在时频平面上寻找单信号项的时频点，通过时频MUSIC方法对线性调频信号进行DOA估计，仿真结果证实了该方法的有效性。