频域内插算法的铁路移频键控信号分析及仿真

移频键控信号具有载频和调制频率都不唯一的多频特性,在傅氏变换后有频谱泄露的问题.讨论了产生频谱泄漏的本质原因.采用频域内插算法求出真实频率和其相邻离散频点的插值,利用此插值恢复出信号的真实频率,结合移频键控信号的频域特性,检测其参数特征值.仿真结果表明：文中方法能够检测出国产18信息移频键控信号和UM-71移频键控信号的载频和低频调制频率,载频误差在0.2Hz以内,低频调制频率误差在0.03Hz以内.     

采样时间和采样频率对基于加窗插值算法介损角测量的影响

为减少非同步采样时DFT算法计算介损角的误差,将加汉宁(Hanning)窗插值谐波分析法和加布莱克曼-哈里斯(Blackman-Harris)窗插值谐波分析法用于介损角的测量。介绍了两种算法的原理,比较了两种算法受采样时间和采样频率影响上的差别。结果表明:两种算法误差随采样时间增加呈振荡下降趋势,加汉宁窗插值算法极小误差值点为0.02 s的整数倍附近,极大误差值点为0.01 s的奇数倍附近,加布莱克曼-哈里斯窗插值算法在0.01 s的整数倍附近有极小误差,中间存在极大误差值;两种算法达到基本的精度时要求采样时间至少为3~5个工频周期左右,采样频率不小于500 Hz即可;在一定范围内,前者计算所得介损角的精确度对采样时间较敏感,前者的精确度对采样频率不敏感,后者的精确度对采样时间和采样频率都较敏感。     

Nuttall窗的光伏系统间谐波分析方法

传统谐波分析由于很难达到同步采样和整周期截断,给谐波参数的计算带来不可避免的误差,加窗插值算法可以改善由非同步采样带来的频谱泄露和栅栏效应,依据快速傅里叶变换理论,采用双谱线加窗插值FFT算法对间谐波参数进行估计,并给出了Nuttall窗的间谐波频率、相位和幅值的插值修正公式.通过对模拟谐波信号的仿真发现,该算法能够在对信号谐波准确分析的基础上实现对间谐波的精确检测,并且比其它对比窗函数具有更高的精确度.     

基于改进FFT的电力系统谐波频谱分析

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)是电力谐波检测分析中运用最广泛的方法之一,但受到频谱泄露的影响,测量精度有待进一步提高。针对以上问题,在使用FFT对电力谐波进行分析时,从改变采样时长、加窗函数和相位差法三方面进行算法改进,并进行仿真研究。研究结果表明,采样时间为信号周期的整数倍可以有效减小因频谱泄露而引起的测量误差,使用不同窗函数在抑制谐波频谱泄漏方面的性能各有不同,相位差法可以校正幅值和频率。改进FFT算法有利于提高电力谐波分析的精度,得到精度更高的信号频谱。     

基于小波变换的EEG噪声滤除算法设计与实现

对采样频率为1 ooo Hz的脑电波实测信号分别进行了基于快速傅里叶变换的频谱加窗滤波算法分析和采用小波变换的自适应阈值算法仿真对比分析．分析结果表明：采用传统的频谱加窗滤波算法,在信号噪声频带交叠的情况(如白噪声)中应用效果较差,无法滤除低频范围内与脑电信号混叠的白噪声;采用小波变换的自适应阈值算法的消噪效果明显好于传统的频谱加窗滤波算法,具有良好的应用价值．     

一种基于加窗的插值FFT重构Hilbert变换方法

提出了一种基于加窗的插值FFT算法重构Hilbert变换来测量无功功率的方法。该方法通过离散傅里叶变换及逆变换,能够准确地将各次谐波的电压进行90°移相,并利用加海明窗的插值FFT算法对各次谐波的频率、相位,以及幅值进行计算,克服频谱泄露所带来的影响,消除测量时产生的误差。仿真结果表明该方法具有很高的测量精度。     

基于Nuttall窗DFT校正的微电网谐波检测算法

谐波参数的准确估计是微电网谐波治理的基础和依据,微电网频率偏移大,信噪比低,采用常规傅里叶算法测量谐波误差大。提出基于Nuttall窗离散傅里叶变换(DFT)校正的谐波检测算法。首先,对采样数据加Nuttall窗,利用Nuttall窗旁瓣低且衰减快的特点抑制各频率成分间的频谱干扰;其次,采用DFT校正算法估计谐波频率、幅值、相位等参数,减小频谱泄露引起的谐波测量误差;最后,对微电网较大频率偏差和较低信噪比的情况下,对所提方法进行仿真分析。仿真结果表明,所提算法能有效抑制同步采样误差对谐波测量的影响,可显著提高微电网谐波测量的精确性。     

激光测速中多普勒频移的测定

多普勒信号具有频率不变、相位和幅度随机取值的特点。为了获得多普勒信号的功率谱,用Welch法对功率谱进行估算,采用Goertzel对功率谱进行细化和能量重心校正。对实测多普勒信号进行仿真,结果表明：当重叠数是窗函数长度1/2时,用Welch法估算得到的方差和偏差能够达到较好的效果;频谱细化可以提高功率谱的分辨率;频谱校正使得多普勒频移更接近真实值。     

实验室用低频信号源的设计

针对实验室用低频信号源的设计方法进行研究.介绍了基于C8051F410单片机设计低频信号源的主要硬件电路原理图,分析了使用穷举法提高合成信号频率精度的软件设计思路.通过实验测试,设计的低频信号源输出信号频率范围为0.1～100 Hz,峰-峰值0～20 V可调,频率绝对误差小于0.1 Hz,幅值相对误差小于0.5%,能够满足实验室使用需要.     

频谱聚合中非数据辅助的幅频相估计与补偿

认知无线电中宽带信号需采用频谱分割与聚合滤波器组技术实现对频谱空穴的高效利用.由于不同子频谱的幅频相受到无线信道的干扰,在接收端子谱聚合时,幅、频、相误差对聚合信号会产生畸变,导致检测性能恶化.对此,提出了基于非数据辅助的幅、频、相失真估计补偿算法,利用相邻子频谱在过渡带内的幅频相一致性特点,在频域进行过渡带内信号的对齐处理,从而在子频谱聚合之前修正幅度、频率和相位,以恢复原信号谱.仿真结果表明,该算法能够有效地解决因分割子频谱在信道传输过程中造成的幅频相失真问题,系统解调的误码率性能接近相同系统参数下常规的导频估计算法,所提算法具有较高的估计精度和高效的频谱利用率.     

非同步采样的同步化谐波分析算法

为了消除采样过程中同步误差产生的频谱泄漏,提出一种基于搜索的同步化算法.该算法采用逆向搜索在非同步采样数据中截取整周期的采样序列,通过离散傅里叶变换(DFT)得到频谱,搜索频谱幅值得到基波谱线位置,计算基波及各次谐波的幅值和相位.误差分析和仿真结果表明,采样点数越多,算法精度越高,较高的采样频率有利于提高算法的分析精度.同步化谐波分析算法分为单周期和多周期两种方法,单周期法适合于非稳态周期信号的谐波测量,多周期法提供了一种精确分析稳态周期信号谐波的有效方法.     

汽车起步颤振实验的数据重采样方法

通过对汽车起步颤振现象的实车坡道实验,指出了基于短时傅里叶变换（Short Time Fourier Transform,STFT）进行分析的不足之处.然后采用34种不同的小波基函数,对原始振动信号进行小波分析及滤波,仅保留了低频的振动信息,最后通过降低采样频率,对滤波后的信号重采样并分析,发现采用dmey（Discrete Meyer wavelet）小波进行滤波及重采样后的结果,对本实验0-20Hz频域内信息的误差最小,并且较好地保留了原信号在该频域内的频谱特性.     

基于变频率动态采样的导航信号高精度多普勒频移中频模拟方法

研究了中频模拟器中时变系统采样间隔的高动态多普勒频移模拟方法. 基于卫星运动模型研究了信号高动态频移特性,提出基于变频率动态采样的伪码和载波多普勒频率偏移模拟方法;给出高精度码多普勒频移模拟设计方案,通过省略传统方法中必需的码数控振荡器模块来降低系统实现的硬件复杂度;通过对伪码频率模拟误差精度的分析,推导了算法主要参数取值的闭式解. 仿真结果表明,在接收信号频率具有有限二阶变化率的高动态环境下,该方法可有效提升多普勒频移模拟精度,并给出具有高稳定度的结果.     

凯塞窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

针对在采用快速傅里叶变换分析电力谐波时,对信号非同步采样以及非整周期截断的情况下,会产生频谱泄露和栅栏效应,无法有效检测谐波的各参数值等问题,提出了加窗插值算法,能够提高计算精度抑制频谱泄露,Kaiser窗的频带内能量主要集中在主瓣中,拥有绝佳的旁瓣抑制性能,该算法充分利用峰值谱线频点最近的四条谱线进行加权运算提高运算精度,运用MATLAB多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果表明,四谱线插值算法得到的21次谐波的幅值相对误差≤0.000 01%,相位相对误差≤0.000 001%,基波频率计算相对误差为6.2×10-11%,并且能够有效消除频谱泄露和栅栏效应的影响,计算精度更高。     

基于小波变换的轨道信号参数检测

根据国产移频轨道信号的特点,提出利用小波分析中多分辨率理论的检测方法来检测轨道信号瞬时值,基于Matlab软件平台对轨道信号的基带调制频率进行检测并对其误差进行测量.仿真结果表明,该方法能有效地降低移频轨道信号参数的测量误差,并具有很好的稳定性.     

非半周期采样信号相位差估计的相位校正相关法

针对非半周期采样信号的相位差估计问题,提出一种非半周期采样信号相位差估计的相位校正相关法。首先,利用频率估计的相位匹配方法对采样信号进行频率估计,得到采样信号的频率估计值;其次,对采样信号进行互相关,得到互相关信号,并通过采样信号的信号时移和互相关构造一路新的互相关信号,使两路互相关信号具有相同的误差项;然后,利用两路互相关信号得到相位校正互相关信号;最后,利用相位校正互相关信号和频率估计值获得采样信号的相位差估计值。理论分析表明,该方法消除了采样信号非半周期采样对相位差估计的影响,无需预知信号幅值即可实现采样信号相位差的无偏估计。为验证所提方法的有效性和优越性,在不同相位差、信噪比和信号长度条件下对本文方法进行了仿真实验,并利用科氏流量计进行了应用实验。仿真实验结果表明,本文方法有效提高了非半周期采样信号的相位差估计精度,其相位差估计精度优于互相关方法、数据延拓式相关方法和正交时延估计方法的相位差估计精度,更接近克拉美罗下限。科氏流量计流量测量实验验证了本文方法在实际应用中的有效性。     

一种减小频谱泄漏的采样频率自适应算法仿真研究

由于采样不同步造成的频谱泄漏是影响频谱分析和谐波检测精度的重要原因。提出一种通过采样数据计算信号实际频率的软件算法,较为准确地得到信号的实际频率,并根据算法求得的频率动态调整采样时间间隔,实现采样频率的自适应。因而能够减少同步误差,从而降低频谱泄漏的影响,对于频率变化较为缓慢的电力信号能够明显地提高测量精度。该算法实现简单,精度较高。仿真验证了算法的特性,给电力系统谐波分析提供了一种有效的方法。     

频谱修正与还原方法在轨道移频信号检测中的应用

在轨道移频信号的参数检测中,为了达到较高的检测精度,满足良好的实时性要求,提出了以快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）算法为基础的频谱修正与还原的方法.在低分辨率频谱中,通过谱线位置插值和谱线幅度合成,将泄漏状态下的频谱还原为接近无泄漏状态,实现移频参数的准确、快速获取.与传统的频谱细化算法相比,该方法具有兼顾检测精度与实时性的优点.利用Matlab对该检测方法进行仿真分析,证明该方法有效、可行,为轨道移频信号检测仪的设计提供了依据.     

基于卷积矩形窗的电子式互感器测量算法

针对电子式互感器测量算法中的频谱泄露现象和栅栏效应,提出了一种基于卷积矩形窗的离散傅里叶变换(CRW-DFT)算法作为测量算法以提高电子式互感器测量精度,利用矩形窗的卷积运算构造了卷积窗函数,并完成了谐波幅值、相位计算公式的推导和分析.对基于卷积矩形窗的CRW-DFT算法进行MATLAB仿真实验,结果表明卷积窗在整数倍频率附近的谱泄漏效应均低于同宽度的其他现有窗函数,表明该算法能够有效减小频谱泄漏和栅栏效应对测量结果的影响,当其用于具有较小同步误差的谐波分析时,非同步采样引起的测量误差将最小,能够有效地提高电子式互感器测量的精确度.     

DFT测频的加窗插值算法与实现

分析DFT频谱中栅栏效应的形成原因,推导出DFT频谱的幅度比值校正算法,在此基础上,系统地推导不同加窗函数下的插值校正公式以提高DFT测频精度,重点探讨插值算法的工程实现方法,提出一种适于FPGA实现的基于区间搜索的频率偏差估计算法,以避免复杂的除法运算.通过对不同信噪比、不同频率偏差下的校正结果进行仿真分析,发现该算...