基于粘滞流体B样条模型的快速非刚体配准方法

基于粘滞流体模型的非刚体配准算法是一种适合个体差异较大配准场合的方法。其关键步骤为求解偏微分运动方程组,但原始算法中采用直接离散结合同步超松弛(SOR)的方法相当耗时。为了缩短求解时间,提出一种基于粘滞流体B样条模型的快速方法。首先利用B样条对速度场进行建模,将方程组未知量转为B样条系数,减小计算负担;接着利用B样条的一些重要性质,推导出基于快速傅里叶变换(FFT)的B样条系数求解方法,进一步加快求解速度。实验结果表明,新算法在保持原始算法相同配准精度的同时,具有很快的计算速度。     

基于DSP的低压配电网谐波测量仪设计

设计了一种基于DSP的低压配电网谐波测量仪,对各次谐波进行精密测量,采用多通道同步采样AD转换器AD73360减小相位误差,使用同步串行传输数据,利用数据窗口和数据抽取获得FFT变化所需数据进行谐波分析,实验数据表明设计的谐波测量仪精度较高。     

基于加窗插值FFT和动态频率的谐波检测算法

快速傅立叶变换在非同步采样的情况下存在较大的误差,因而无法在电能计量过程中获取准确的谐波能量。为了减小非同步采样对快速傅立叶变换的影响,提高电能计量的精确度,通常采用加窗的方法。本文详细分析和推导了加窗插值算法。在此基础上,采用Hanning窗,对插值算法进行改进,最后通过仿真试验,分析结果进一步验证了,改进后的谐波分析的结果与实际情况更为接近。     

Combining the Hanning windowed interpolated FFT in both directions

The interpolated fast Fourier transform (IFFT) has been proposed as a way to eliminate the picket fence effect (PFE) of the fast Fourier transform. The modulus based IFFT, cited in most relevant references, makes use of only the 1st and 2nd highest spectral lines. An approach using three principal spectral lines is proposed. This new approach combines both directions of the complex spectrum based IFFT with the Hanning window. The optimal weight to minimize the estimation variance is established on the first order Taylor series expansion of noise interference. A numerical simulation is carried out, and the results are compared with the Cramer-Rao bound. It is demonstrated that the proposed approach has a lower estimation variance than the two-spectral-line approach. The improvement depends on the extent of sampling deviating from the coherent condition, and the best is decreasing variance by 2/7. However, it is also shown that the estimation variance of the windowed IFFT with the Hanning is significantly higher than that of without windowing.     

快速傅里叶变换在轧辊偏心补偿控制中的应用

描述了轧辊偏心信号的特点.介绍了基于快速傅里叶变换的轧辊偏心补偿控制策略,并给出了实施效果.     

三维随机海浪实时模拟方法研究

分析比较了当前两种比较完备的线性海浪理论,在随机海浪模型基础上设计了一种三维海浪实时模拟方法.利用快速傅立叶变换(FFT)算法进行数值加速计算,完成了海浪的三维造型;研究了基于OpenGL的图形绘制原理,引入顶点数组渲染图形的方法完成了海浪波面的绘制;采用多线程机制使得海浪的数值计算和三维显示能够同步进行.在此基础上对天空以及海浪表面光反射效果进行了模拟,提高了视觉逼真度.通过测试发现,图像刷新频率达到30帧/秒,模拟效果良好.     

基于FPGA硬件实现的谐波检测方法

针对现有系统对谐波检测实时性差和精度低的问题,介绍一种基于傅立叶变换和FPGA硬件实现的谐波检测方法.分析了谐波检测中影响测量精度的关键因素,采用数字锁相环来同步被测信号,以减小由非同步采样所产生的误差.基-4FFT 处理器的硬件设计采用全并行的乘法运算单元结构和并行的存储分配方法,最大限度地提高谐波检测的速度.数字锁相环和基-4 FFT 算法用VHDL语言设计实现,并用MAX plus Ⅱ软件进行仿真,仿真结果表明,所设计的数字锁相环可以很好地跟踪被测信号,在180ms时,误差仅为0.01Hz,很好地消除了非同步采样所引起的测量误差;采用所设计的基-4FFT运算器对给定的谐波数据进行运算,得到的谐波幅值和相位误差小于0.05%,运算时间仅为8μs.     

LoRa物理层同步及解调性能研究

针对现有的基于FFT的同步算法误差较大的问题,提出了一种优化的LoRa物理层前导码同步方法。首先,根据Chirp信号的时频转换特性,分别采用差分算法和插值算法对前导信号的归一化的小数频偏和小数时延进行估计,在此基础上采用基于FFT同步的联合估计算法对整数频偏和整数时延进行估计;之后,从理论上分析残余的同步误差对LoRa信号解调性能的影响。仿真结果表明,所提出的同步方案可以在相应信噪比极限下满足解调性能要求。     

基于双 AWG 的新型 FBG 连续解调方法研究

为了实现基于阵列波导光栅(arrayed waveguide grating, AWG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratin, FBG)的连续解调, 提出了一种使用两个 AWG 联合解调的方法。 在一个 AWG 相邻两通道光谱中间插入另一个 AWG 对应通道的光谱,组成最小 的光谱周期;每次测量均从三通道中选择光强度最强的两个通道,利用相对光强解调算法,根据其波长—功率关系对 FBG 中心 波长进行精确测量。 使用两个 100 GHz 的 AWG 搭建了实验平台,并对温度传感器的解调进行研究。 实验表明,在 0. 8 nm 的系 统最小动态范围周期内,实现了对 FBG 的连续精确解调,系统的解调线性度达 0. 999 1,波长精度达±4 pm。 对数据和实验结果 进行数学分析,可以将 C 波段范围分成多个波长周期,系统可以实现在 C 波段 40 nm 全周期范围内对单个 FBG 的连续解调。 该方法不但可以实现在 C 波段范围内基于 AWG 对 FBG 的连续解调,使得运用 FBG 可以连续感测外界物理量变化,提高了系 统的实用性。 而且,该方法能够准确解调出波长信息,为实现对 FBG 的连续精确解调提供了借鉴信息,有利于进一步扩大 FBG 的应用领域。     

基于高速环形振荡器的皮秒量级事件计时测量

研究设计基于高速环形振荡器的皮秒量级事件计时器。利用代表事件的信号上升沿去触发高速环形振荡器,产生与事件同步的时钟脉冲信号,对正弦参考信号采样,再通过全相位FFT算法处理,大幅提高事件计时测量的精度。实验结果表明,在正弦参考信号中心频率f₀=10 MHz,全相位FFT运算点数N=8 192,ADC的量化位数b=14 bits,采样频率f_s=140 MHz的情况下,事件计时器能够获得约3.16 ps rms的单次测量精度,时间稳定性优于±0.31 ps/h,实验结果与基于理论分析的误差范围一致,达到皮秒量级事件计时测量。