新的独立性度量及其在混沌信号分析中的应用

时间:2023-05-27 03:42:23 作者:奔雷剑法郭芙蓉 综合材料 收藏本文 下载本文

【导语】“奔雷剑法郭芙蓉”通过精心收集,向本站投稿了8篇新的独立性度量及其在混沌信号分析中的应用,下面是小编为大家整理后的新的独立性度量及其在混沌信号分析中的应用,仅供参考,欢迎大家阅读,希望可以帮助到有需要的朋友。

篇1:新的独立性度量及其在混沌信号分析中的应用

新的独立性度量及其在混沌信号分析中的应用

发现独立性可用一种简便的数格子方法估计,据此提出了“占格率”这一全新的独立性度量.接着又提出了一类无穷多种独立性度量--准熵,它们将变量经分布函数变换后量化,再用凸函数对其联合概率的均匀性进行度量.占格率的数学期望也是一种准熵.此外,还提出了广义互信息及其递归算法,将传统的'互信息推广到一类无穷多种独立性度量.上述新度量对连续变量的分布不作先验假设,而是从样本中得出分布函数值的无偏估计,因此适合于根据观测值估计任意连续分布变量的独立性.本文还将新度量用于混沌信号分析,表明它们都是在经典的互信息之外的奇异吸引子重构时延的好的选取准则.并且指出Fraser和Swinney提出的著名的互信息递归算法是本文提出的广义互信息递归算法的一个特例.

作 者:陈阳  作者单位:东南大学无线电工程系,南京,210096 刊 名:东南大学学报(自然科学版)  ISTIC EI PKU英文刊名:JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年,卷(期):2003 33(1) 分类号:O415 关键词:混沌   独立性   延迟重构   奇异吸引子  

篇2:二维随机变量独立性度量及其在独立分量分析中的应用

二维随机变量独立性度量及其在独立分量分析中的应用

以调整的X2统计量作为随机信号相关性的'度量,以该度量作为独立分量分析的对照函数,利用模拟退火算法分离出了参数办法不容易分离出来的独立信号.

作 者:索文莉 李长国 樊顺厚 SUO Wen-li LI Chang-guo FAN Shun-hou  作者单位:索文莉,樊顺厚,SUO Wen-li,FAN Shun-hou(天津工业大学理学院,天津,300160)

李长国,LI Chang-guo(解放军军事交通学院基础部,天津,300161)

刊 名:天津工业大学学报  ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITY 年,卷(期):2007 26(6) 分类号:O211.5 关键词:独立分量分析   相关性   模拟退火  

篇3:小波分析在陀螺信号检测中的应用

小波分析在陀螺信号检测中的应用

基于陀螺漂移信号模型,利用小波分析对含第一类间断点的.陀螺漂移信号进行仿真分析.假设系统工作到100s时发生故障,频率发生突变,持续到200s时恢复正常,信号分析采用的小波函数为Daubechies小波.在利用db6小波对信号进行三层分解之前,同样利用小波信号分析技术,采用默认阀值对信号进行消噪处理.实验表明,小波分析技术可即时检测出陀螺发生故障位置和时间,并有效提高陀螺可靠性.

作 者:沈鹏 徐景硕 杨号 SHEN Peng XU Jing-shuo YANG Hao  作者单位:沈鹏,徐景硕,SHEN Peng,XU Jing-shuo(海军航空工程学院,青岛分院,山东,青岛,264001)

杨号,YANG Hao(海装驻阎良地区军事代表室,陕西,西安,710089)

刊 名:兵工自动化  ISTIC英文刊名:ORDNANCE INDUSTRY AUTOMATION 年,卷(期):2007 26(10) 分类号:V249.3 TP274.5 关键词:小波分析   奇异点   故障检测   陀螺漂移信号   Daubechies小波  

篇4:经验模式能量在脉动信号分析中的应用

经验模式能量在脉动信号分析中的应用

After an aerial object enters the water, physical changes to sounds in the water caused by the accompanying bubbles are quite complex. As a result, traditional signal analyzing methods cannot identify the real physical object. In view of this situation, a novel method for analyzing the sounds caused by an aerial object's entry into water was proposed. This method analyzes the vibrational mode of the bubbles by using empirical mode decomposition. Experimental results showed that this method can efficiently remove noise and extract the broadband pulse signal and low-frequency fluctuating signal, producing an accurate resolution of entry time and frequency. This shows the improved performance of the proposed method.

作 者:李杨 李思纯 朴胜春 孙世钧 Yang Li Si-chun Li Sheng-chun Piao Shi-jun Sun  作者单位: 刊 名:船舶与海洋工程学报(英文版) 英文刊名:JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND APPLICATION 年,卷(期):2010 9(1) 分类号:U6 关键词:empirical mode decomposition   energy feature extraction   fluctuant signal analysis  

篇5:混沌理论在水文系统中的应用分析及海浪预报探讨

混沌理论在水文系统中的应用分析及海浪预报探讨

混沌理论在水文系统中的应用主要集中在水文时间序列的.混沌性识别和水文混沌预测的模型研究上.重点探讨了水文系统混沌分析应用领域的研究进展,并分析认为,提取海浪混沌特征,探索海浪预报的一种新方法,很值得尝试并深入研究.

作 者:杨继(W) 邵利民 郭超 易海祁 曹祥村 YANG Ji-li SHAO Li-min GUO Chao YI Hai-qi CAO Xiang-cun  作者单位:海军大连舰艇学院,军事海洋系,辽宁,大连,116018 刊 名:海洋技术  PKU英文刊名:OCEAN TECHNOLOGY 年,卷(期):2008 27(1) 分类号:P731.33 关键词:混沌理论   水文系统   海浪预报  

篇6:时频误差分析法在地震信号分析中的应用

时频误差分析法在地震信号分析中的应用

时频误差分析法与常规的误差分析法相比,既能反映地震信号的振幅误差,也能区分其相位误差.通过连续小波变换的时频误差分析法,分析了平面地震波在复杂构造中含随机介质及其对应构造的各向同性介质模型中的共炮点合成地震记录的'时频振幅误差和时频相位误差.研究结果表明,随机介质的振幅比各向同性介质的振幅衰减大,且随机介质的频率也较各向同性介质的频率为宽.

作 者:田仁飞 曹俊兴 TIAN Ren-fei CAO Jun-xing  作者单位:成都理工大学,信息工程学院,成都,610059 刊 名:地质找矿论丛  ISTIC英文刊名:CONTRIBUTIONS TO GEOLOGY AND MINERAL RESOURCES RESEARCH 年,卷(期):2008 23(3) 分类号:P631.414 关键词:时频误差分析法   时频振幅误差   时频相位误差   波场特征  

篇7:TigerSHARC DSP在信号处理系统中的应用

TigerSHARC DSP在信号处理系统中的应用

摘要:文中讨论了TiserSHARCDSP在信号处理系统中的几个应用问题。介绍了多片TigerSHARCDSP芯片构成的信号处理系统组成;估计了系统的运算量、所需的计算时间以及完成算法所需的DSP数目;讨论了DSP复位波形的要求以及与CPLD配置芯片的关系;最后说明了DSP的电源供电和功耗的计算方法。

关键词:TigerSHARCDSP;运算量;复位;功耗

随着人们对实时信号处理要求的不断提高和大规模集成电路的迅速发展,作为数字信号处理核心和标志的数字信号处理器?DSP?芯片得到了快速的发展和应用。本文将介绍AnalogDevice公司的一款DSP-TigerSHARC在信号处理系统中的应用,并将对设计中的一些问题进行讨论说明。

1系统设计及各部分功能简介

图1所示是一个信号处理系统的硬件框图。实际上,为了简化系统硬件,减少DSP片间连线,该系统的6个DSP以松耦合的链路方式进行连接。首先由DSP1通过外部DMA方式读入中频解调后的I、Q路数据,并由DSP1对读入数据进行脉冲压缩?匹配滤波?,脉冲压缩后进行二次对消,以消除固定杂波。再由DSP1将处理后的数据按距离单元段通过链路口0、1分别发送给DSP2、DSP4。DSP2、DSP4主要进行目标检测?MTD?,并采用滑窗加权FFT实现窄带多谱勒滤波器组。当DSP2、DSP4完成MTD后?再将对应每个距离单元的16个输出数据通过链路口分别送到DSP3和DSP5。之后,由DSP3、DSP5先进行求模运算,再进行恒虚警计算。DSP3、DSP5处理后的数据经链路口传输到DSP6,在DSP6接到该信号后,先对距离单元内16个输出进行门限处理,并选择其中最小杂波剩余值作为本单元的输出。门限处理后,DSP6还应完成视频积累,视频积累采用累加求平均的方式,这样可以避免反馈积累的拖尾现象。视频数据以DMA方式通过外部口送出,并分别加到D/A与DS96F172等输入端,前者产生模拟视频,后者以差分形式送到显示单元。

图1

2TigerSHARCDSP简介

TigerSHARCDSP是一款高性能的静态超标量数字信号处理器,该处理器专为大的信号处理和通信任务而在结构上进行了优化。由于该处理器将非常宽的存储带宽和双运算模块结合在一起,从而建立了数字信号处理器性能的新标准。TigerSHARC静态超标量结构使DSP每周期能够执行多达4条指令、24个16-bit定点运算和6个浮点运算。

该TigerSHARCDSP器件在三条相互独立的128bit宽度的内部数据总线中,每条可连接三个2Mbit内部存储器中的一个,并可提供4个字的数据、指令及I/O访问和12Gbytes/s的内部存储器带宽。当其运行在250MHz时,ADSP-TS101S的内核指令周期为4ns,同时可以提供20亿次的40bitMAC运算或者500万次80bitMAC运算。

TigerSHARCDSP器件的主要性能如下:

●最高运行速度为250MHz,指令周期为4ns;

●带有6Mbits片内SRAM;

●带有双运算模块?每个内部包含有一个ALU、一个乘法器、一个移位器和一个寄存器组;

●具有一个外部端口、4个链路口和可编程标志引脚、SDRAM控制器和2个定时器;

●与用于片上仿真的IEEE1149.1标准的JTAG接口兼容;

●可通过共享总线无缝连接多达8个Tiger-SHARCDSP的片内总线仲裁。

3系统运算量分析及计算时间估计

根据信号处理任务,下面具体分析系统各组成部分的'运算量,并估计所需的时间,并确定完成算法所需的DSP数目(总信号处理周期小于1000μs)。

3.1脉冲压缩

图2所示是采用FFT技术实现脉冲压缩滤波的算法框图。若总距离单元数为1200,则需做2048点复数FFT。当2048点复数FFT完成后,还必须和预先存储好的匹配滤波器系数H?k?相乘。一般需要做2048个复数乘法,相乘结果还需做2048点复数IFFT以获得脉冲压缩结果。TigerSHARCDSP做2048点复数FFT?IFFT?大约需要100μs?工作在250MHz?。因此,可以充分利用TigerSHARCDSP的双运算块和单指令多数据?SIMD?特点同时进行两个距离单元的复数乘法,这种方法完成2048个复数乘法仅需25μs。

固定杂波对消可以采用二次对消器来实现,其

差分方程为:

y(n)=x(n)-2x(n-1)+x(n-2)

对于每个距离单元,它都需要取三个数、做两个减法、一个加法并存储一个数,这样,完成1200个距离单元的二次对消大约需要25μs。因此,脉冲压缩和固定杂波二次对消只需要一片DSP便可完成,而且还有较多时间富余。

3.2动目标检测(MTD)

用FFT实现窄带多谱勒滤波器组时,为了降低旁瓣,可在系统中采用滑窗加权FFT的方法,权系数为海明权,即:

S(k)=FFT{S(n)W(n)}?n=0,1,2,…N-1

其中S(n)为雷达回波序列,而W(n)则可用下式表示:

W(n)=0.54-0.46cos[2πn/(N-1)]

n=0,1,2,…N-1

TigerSHARCDSP做16点加权复数FFT大约需要80个指令周期?0.32μs?,因此,当距离单元数为1200时,共需384μs。这样,此滑窗多谱勒滤波器组?考虑到运算的辅助操作?仅需要两片TigerSHARCDSP就可实现并行处理,且还有较多的富余时间。

3.3求模

求模可采用如下近似公式:

一般情况下,求模须对每个距离单元的16个通道FFT输出进行运算。TigerSHARCDSP做一个16通道的求模运算需要0.5μs,距离单元数为1200时,共需600μs?故可由两片TigerSHARCDSP并行处理。

3.4恒虚警

恒虚警算法框图如图3所示。

该算法可充分利用TigerSHARCDSP的双运算模块,同时并行处理两个距离单元的两个通道,完成1200个距离单元的16个通道的恒虚警计算共需500μs,故可用DSP3和DSP4并行处理。

3.5积累

积累可采用简单累加求平均的方式,由于其计算量较少,因此,用一片TigerSHARCDSP实现仍有较大时间富余。

综上所述,由TigerSHARCDSP构成的高速信号处理系统总共仅需6片DSP,即可对不同的距离单元段进行并行处理。

4TigerSHARCDSP特殊的复位方式

TigerSHARCDSP的上电复位波形较为特殊,在设计时应充分重视,建议采用CPLD实现其复位。上电复位波形要求如图4所示。但应注意以下几点:

(1)tSTART_LO在供电稳定之后必须至少大于1ms?

(2)tPULSE1_HI必须大于50个系统时钟周期,同时小于100个系统时钟周期;

(3)tPULSE2_LO必须大于100个系统时钟周期。

(4)在DSP上电后,如需正常复位,其低电平持续时间必须大于100个系统时钟周期。

本系统采用EP1K50产生上电复位波形和时序控制。由于EP1K50需要一个配置芯片,而且它和DSP存在一个上电先后的问题。也就是说,在上电后,如果CPLD芯片完成配置文件的读入时,DSP仍未上电稳定,则应充分延长Tstart_lo的低电平时间,以避免DSP上电未稳定而CPLD上电波形已结束。因此,应保证DSP上电稳定先于CPLD芯片配置文件的读入,此问题在系统设计时应予以充分重视,否则DSP将无法正常工作。

5电源供电及功耗估计

TigerSHARCDSP有三个电源,其中数字3.3V为I/O供电;数字1.2V为DSP内核供电;模拟1.2V为内部锁相环和倍频电路供电。TigerSHARCDSP要求数字3.3V和1.2V应同时上电。若无法严格同步,则应保证内核电源1.2V先上电,I/O电源3.3V后上电。本系统在数字3.3V输入端并联了一个大电容,而在数字1.2V输入端并联了一个小电容,其目的就是为了保证3.3V充电时间大于1.2V充电时间,以便很好地解决电源供电先后的问题。

5.1内核功耗估计

内核最大电流为1.277A,该电流是DSP进行单指令多数据(SIMD)方式下,4个16位定点字乘加与两个四字读取并行操作以及进行由外部口到内部存储器DMA操作所需的电流。实际上,DSP内核电流大小还和

内核工作频率有关,图5所示是其内核电流与频率的关系曲线。因此,供给DSP内核电流可根据不同的并行处理任务和内核工作频率来确定。若并行处理较少,工作频率低,所需电流就小。这样,最大内核功耗为:

PDD=VDD×IDD=1.2×1.277=1.534W

5.2外部口功耗估计

外部口的功耗(对VDD-IO)主要是输出引脚(例如数据线的某个位由高到低,或由低到高)转换的功率消耗,而且该功耗与系统无关。由于这种转换的外部平均电流为0.137A,因此,功耗为:

PDD_IO=0.1370A×3.3V=0.45W

6结束语

本文介绍了多片TigerSHARCDSP在实时信号处理系统中的应用。该系统充分利用了TigerSHARCDSP高速的运算能力及数据吞吐量,可对不同的距离单元段进行并行处理。文中分析了系统的运算量、所需计算时间以及完成算法所需的DSP数,并且讨论了DSP应用过程中的复位,电源设计和功耗问题,因而具有一定的工程指导意义。实践表明,由TigerSHARCDSP构成的系统硬件结构简单,软件编写容易,且成本较低。目前该系统已成功用于某雷达系统。

篇8:变频器在离心机中应用分析

分离机械是将液体与固体颗粒混合物进行分离的设备,主要分为离心机、分离机、压滤机、滤油器、过滤器等设备,分离机械一般是工艺流程中的后处理设备,所以直接关系到最终产品的质量。从整体上看,我国分离机械技术水平与国外先进水平相比存在较大差距。主要表现在:分离机械品种、规格少,不能完全满足国内生产需要,特别是分离物料粘度大、精度细的机械,效率高、生产能力大、自动化程度高的分离机械绝大多数依赖进口;分离机理和应用技术研究落后,新产品开发速度慢;制造工艺落后,生产效率低,产品可靠性、稳定性较差,技术水平和自动化水平较低;配套设备和材料不能满足分离机械产品生产的需要,尤其是产品的质量、可靠性很不稳定。

从分离机械的发展来看,数字交流变频器将替代原来的电磁调速、直流调速、液力偶合调速、多速电机,而逐步成为分离机械的主要驱动装置。本文将介绍的是ABB公司的新品ACS550变频器在分离机械的设计和应用。

ACS550是ABB公司最新推出的智能性变频器,该系列变频器用于0.75KW~355KW低压交流传动。它能精确地控制速度和转矩,能匹配现有的标准鼠笼异步电动机。ACS550具有三种控制方式,即标量V/F控制、无传感器矢量控制、转矩控制,所以该款变频器不仅能够适合于最简单的电机运转,同时也可以应用在复杂的工作场合。其可靠的过载能力设计,也可以同时满足普通负载和重载工作。

分离机械的驱动电机一般分为单电机驱动和多电机驱动两种,本文将主要介绍ACS550变频器在作为单电机驱动的典型案例三足式离心机的应用和作为多电机取得驱动的典型案例卧螺离心机的应用。

2、变频器在三足式离心机中的应用

三足式离心机是一种结构简单、对物料的适应性很强、应用面最广的立式离心机,

分沉降型和过滤型两大类。应用最多的是过滤型三足式离心机。它即能适于分离粒径仅为数微米的细颗粒,也能用于成件物品的脱液。通过调整各操作工序的延续时间,可用于分离过滤难易程度不同的各种悬浮液,通过调节滤饼的洗涤时间,可以满足不同的洗涤要求。这种机型主要适用于中小型的生产规模,但由于有上述很多长处,所以广泛应用于制药、化工、轻工、纺织、食品、机械制造等工业部门。

在本应用中,变频器驱动的是离心机的转鼓,启动平稳,分离因数可调;彻底克服了传统直流碳刷式离心机噪音大、故障率高、使用寿命短、转速不稳定等缺点,是重力沉降分离设备更新换代产品。交流变频离心机在减震系统和变频电机等几项重要指标上具有鲜明的特色和独创性。常见的三足式离心机的单机驱动功率在3KW 与55KW之间,ACS550完全可以胜任。

ACS550在三足式离心机中的应用原理ACS550变频器的原理,在其外围线路中,主要分三个部分:

(1)直流母线UDC 、UDC-端接制动单 、?端,然后根据不同的选择(如回馈制动接电网三相、能耗制动则接制动电阻),Tk为制动单元的内部继电器,当本单元出现故障时,Tk动作,通过变频器的端子DI4定义,瞬间封锁U/V/W输出。

(2)控制回路输入、输出端子中,采用宏9902=5的定义

DI1:手动/自动起动/停车(手动):得电起动

DI2:正转/反转(手动):得电转向为反转

DI3:EXT1/EXT2选择:得电选择自动控制

DI4:运行允许:一旦断开变频器将停车

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