一种海浪干扰IIR数字滤波器的设计与仿真

在船舶控制和性能研究中,海浪干扰是不可忽视的环境扰动.海浪影响着舰船的稳定控制和近海面作业的直升机的安全,所以应尽可能想办法消除海浪干扰.文中首先建立了海浪的模型,并进行了三级海况下海浪的实时仿真;接着采用巴特沃兹方法设计了一种海浪IIR数字滤波器,将海浪中的高频一阶波浪部分加以滤除;最后,运用MATLAB编程进行仿真实验,结果表明,所设计的海浪干扰数字滤波器的滤波效果显著,可以用于实际船舶控制应用中.     

基于Kalman滤波的直升机海面悬停精确高度提取法

针对反潜直升机海上悬停时高度信号受到的海浪噪声干扰,分别采用能量等分法和海浪功率谱法,基于Matlab/Simulink讨论了建立高精度的海浪快速仿真模型的方法,提升了海浪模型的实用性。在无线电高度表与垂直加速度计组合高度系统基础上设计了Kalman滤波器,实时地对海浪噪声进行滤波,以获取精确的高度信号。对不同海况下直升机遭遇的海浪进行仿真实验,结果表明所设计的高度组合系统及滤波器有效,具有良好的实时性和鲁棒性。     

噪声背景下的莫尔斯码滤波及其实现

介绍了对噪声背景下的莫尔斯码进行滤波的原理及方法.通过信号分析,设计切比雪夫滤波器,并基于MATLAB和VC混合编程,开发出独立运行的程序,实现了对噪声背景下莫尔斯码的滤波,为莫尔斯码的监听、辨识提供了便利.     

随机海浪的数值仿真与频谱分析

针对船舶航行抑制海浪干扰的需要,研究了海浪波形的建立方法。选取ITTC双参数谱作为海浪谱,通过能量等分法对其进行频率分割,计算分割频段重心频率作为谐波频率,根据长峰波海浪模型,将各次谐波进行时域合成。给出了基于能量等分法的海浪仿真算法,得出了时间和空间海浪仿真波形。采用Welch法对仿真海浪进行频谱分析,与理想海浪谱对比,仿真精度达到了1.6%,验证了该方法的有效性,为船舶航行运动参数的有效滤波提供了可靠的扰动信号。     

基于结构进化的无限冲激响应数字滤波器设计方法

针对传统无限脉冲响应(IIR)数字滤波器设计方法存在传输函数在整个设计阶段可能不是最优的问题,提出一种基于遗传算法结构进化的IIR数字滤波器生成方法.该方法直接设计滤波器结构,无需设计传输函数.首先,随机建立一组滤波器结构生成指令序列(SGIS).这些指令序列不仅能控制滤波器结构,也能表示滤波器结构.然后,对这些指令序列进行编码,将它们看作染色体; 最后用遗传算法优化这些染色体,得到最优滤波器.理论分析和实验仿真表明,与传统基于遗传算法系数进化的IIR滤波器方法相比,基于遗传算法结构进化的IIR滤波器通带波纹缩小40.58%,过渡带宽度缩小87.62%,阻带最小衰减减少9.22%.     

数字切比雪夫滤波器的设计及MATLAB仿真

本文探讨数字切比雪夫滤波器的基本理论和设计思想,并通过采用冲激响应不变法和双线性变换法设计一个数字切比雪夫低通滤波器为例来说明其具体过程,最后充分利用功能强大的数据分析软件MATLAB对该系统进行仿真。     

具有良好重建特性的正交镜像IIR滤波器组的设计新方法

提出了一种新的设计两通道近似完全重构IIR滤波器组的方法.分析滤波器组由基于全通滤波器的多相网络实现,所引起的相位失真几乎完全被综合滤波器组所平衡.从QMF的完全重构理论出发,提出综合滤波器组也由全通滤波器来实现,整个系统的设计就转化成相位均衡器的设计,并且给出构成综合滤波器组的稳定的全通滤波器的封闭解析表达式.仿真结果证明,本方法设计的系统不仅完全消除了幅度和混叠失真,相位失真可以在附加一定的信号延时的基础上进行最小化,而且计算量小,系统恒稳定.     

基于MATLAB的IIR滤波器设计与仿真

介绍了利用MATLAB快速有效地设计无限长冲激响应数字滤波器的方法。给出了使用MATLAB语言进行程序设计和FDATool工具进行界面设计的详细步骤。介绍了如何利用MATLAB环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。     

一种设计IIR QMF滤波器组的新方法

本文提出了一种新的设计两通道近似完全重构IIR滤波器组的方法.分析滤波器组由基于全通滤波器的多相网络实现,所引起的相位失真几乎完全被综合滤波器组所平衡.从QMF的完全重构理论出发,提出综合滤渡器组也由全通滤波器来实现,整个系统的设计就转化成相位均衡器的设计,并且给出构成综合滤波器组的稳定的全通滤波器的封闭解析表达式,仿真结果证明,该方法设计的系统不仅完全消除了幅度和混叠失真,相位失真可以在附加一定的信号延时的基础上进行最小化,而且计算量小,系统恒稳定.     

基于MATLAT／FDATOOL的数字滤波器的设计与分析

数字滤波器是数字信号处理的一个重要技术分支,随着软硬件技术的飞速发展,数字遗波器的设计摆脱了繁重的计算工作。依赖于计算机辅助设计,令数字滤波器以更快的速度发展。目前常用的数字滤波器设计与仿真软件是MATLAB。MATlAB拥有强大的运算能力和仿真能力．是数字滤波器设计工作不可或的工具。     

Fast method of interpolation for frequency estimation of sinusoidal and spindle data

Estimating the frequency of one or more sinusoidal waves is a problem belonging to the field of signal analysis. The frequency characteristics of sinusoidal waves can be measured by peaks or troughs of the waves. Because of (he limit of the sampling frequency, the peaks or troughs of sinusoidal and EEG waves in the sampling usually deviate from their original ones in the time domain. Starting from a sinusoidal wave analysis, we present a correction formula with which the deviation time t_d can be calculated so as to detect the position of the real peak or trough of the data as fast and as accurately as possible on the time axis. The wave of the sleep spindle in the EEG can be considered as an asymmetrical sinusoid. Then after the waves have been filtered, the formula can also be applied to analyse the spindle of EEG waves and it is shown to be useful in the measurement of the frequency of the spindle wave. Error analysis and practical examples are presented.     

三维海浪造型的研究

为了表现海浪的真实感和实时性仿真,本文以Pierson．Moskowitz模型为基础,采用波的波长和波速建立了海浪波高的初始状态值．通过FBM（FractalBrownMotion）的菱形网格方式计算海浪曲面片上每个网格点的波高,把每个点画出;再以菱形网格模拟海浪形状,将海浪点的波高描述为随时间和空间变化的多个正弦波叠加近似地表现海浪的运动效果;利用光照模型给海浪添加明暗凹凸效果,增加海浪的真实感;将真实世界中某一海浪的图像作为纹理源,贴到每个网格上,提高仿真的逼真度和运行速度,达到实时仿真的效果．利用Java和JOGL编程模拟,逼真地生成了海浪在不同风向、不同等级情况下的场景．实验表明文中所述方法得当,技术可行．     

船舶动力定位海洋环境的建模与仿真

在船舶动力定位系统设计中,必须考虑船舶所受到的外界环境于扰的影响。为了有效地量化海洋环境对动力定位船舶的作用,该文提出了海洋环境负载（包括风、海浪和海流）的建模方法,并运用MATLAB的M文件和SIMULINK分别编制了风干扰力和力矩计算和随机海浪的仿真程序,在三级海况下,实现了对海洋环境的仿真,得到了合理的仿真结果。此外,通过改变仿真参数,也可以对其它任何海况进行仿真,使仿真程序具有较好的通用性和灵活性。该海洋环境的建模和仿真方法。对动力定位系统控制策略的选取和软硬件配置的调试有着重要意义,为船舶动力定他的实时模拟奠定了基础。     

不规则海浪的仿真

讨论了二维不规则长峰波和三维不规则短峰波的模型建立和仿真,在MATLAB基础上得到了较为理想的海浪模拟结果,并利用Visual C 开发了一个界面,用以控制风速变化来查看波形的变化,最后利用OpenGL完成了三维波浪的显示.大量仿真结果证明,本文所提的方法是可行且有效的,对实际海浪具有良好的模拟效果.     

不规则海浪的仿真

讨论了二维不规则长峰波和三维不规则短峰波的模型建立和仿真,在MATLAB基础上得到了较为理想的海浪模拟结果,并利用Visual C＋＋开发了一个界面,用以控制风速变化来查看波形的变化,最后利用OpenGL完成了三维波浪的显示。大量仿真结果证明,本文所提的方法是可行且有效的,对实际海浪具有良好的模拟效果。     

Design of phononic materials/structures for surface wave devices using topology optimization

We develop a topology optimization approach to design two- and three-dimensional phononic (elastic) materials, focusing primarily on surface wave filters and waveguides. These utilize propagation modes that transmit elastic waves where the energy is contained near a free surface of a material. The design of surface wave devices is particularly attractive given recent advances in nano- and micromanufacturing processes, such as thin-film deposition, etching, and lithography, which make it possible to precisely place thin film materials on a substrate with submicron feature resolution. We apply our topology optimization approach to a series of three problems where the layout of two materials (silicon and aluminum) is sought to achieve a prescribed objective: (1) a grating to filter bulk waves of a prescribed frequency in two and three dimensions, (2) a surface wave device that uses a patterned thin film to filter waves of a single or range of frequencies, and (3) a fully three-dimensional structure to guide a wave generated by a harmonic input on a free surface to a specified output port on the surface. From the first to the third example, the resulting topologies increase in sophistication. The results demonstrate the power and promise of our computational framework to design sophisticated surface wave devices.     

油管声波色散特性仿真

在油井监测系统中,以油管管壁作为信道的声波通信方法可以降低成本和提高可靠性。声波在油管这种周期性结构中传播时表现出色散特性,即发生畸变失真,这是影响声波数据传输方法的一个主要障碍。根据油管中声波频率和波数的关系,该文详细分析了具体的求解过程,给出了一种适合于计算机仿真的方法,并且提供了使用Madab语言实现的主要源代码。仿真结果显示：在油管这种声波信道中,通带和阻带交替出现;油管可以视为一种梳状滤波器,而且随着频率的增加,通带越来越窄,阻带越来越宽,色散越严重。该文对于从事相关研究的人员有一定的参考价值。     

常见三维场景中水面特效的模拟

针对常见三维场景中水面特效真实感与实时性较难平衡的现状,提出了一种基于Gerstner波模型的水面特效模拟方法。对振幅添加了随机扰动,使得波动更具有变化;在将叠加后Gerstner波分为大波与小波的基础上,通过改变不同类型波的参数可方便地控制波形;最后引入反射率与透明度以适应不同的环境与水体。实验结果表明,新的模型不仅呈现出更加真实的水面特效,而且得到了比较理想的渲染速度。