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颤振扰动对空间动态光学成像的傅里叶频谱分析

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颤振扰动对空间动态光学成像的傅里叶频谱分析

作者：于梓麒长春理工大学

学位级别：硕士

天基光学系统摆镜推帧和扫描等新型动态成像模式的提出,使得高分辨率大宽幅成像技术的实现成为可能。然而,载荷部件固有的颤振扰动与这种新型成像模式相关联的扰动特性耦合,产生了新的干扰因素导致图像质量急剧退化,严重阻碍了高分辨率... 详细信息

天基光学系统摆镜推帧和扫描等新型动态成像模式的提出,使得高分辨率大宽幅成像技术的实现成为可能。然而,载荷部件固有的颤振扰动与这种新型成像模式相关联的扰动特性耦合,产生了新的干扰因素导致图像质量急剧退化,严重阻碍了高分辨率遥感成像技术的发展。因此,有必要系统地研究新型成像模式下颤振扰动对图像质量的劣化作用。本论文主要做了两部分工作,分别对动态摆镜成像系统中的CMOS面阵相机帧推成像过程和TDI CCD扫描成像过程进行数学建模,分析动态成像过程中多源颤振扰动对图像质量的影响。为了研究CMOS面阵相机帧推成像过程中相机姿态角度、随机颤振引起的误差速度对成像质量的影响,推导了物面与像面间的曲率映射函数,获取单帧图像在不同姿态角度下的像元畸变示意图;构建星下点成像和动态帧推成像的频域滤波模板,并以高分辨率遥感图像作为输入,仿真输出不同姿态角下的畸变图像和颤振扰动退化图像。仿真结果表明:面阵相机逐帧成像过程中,姿态角度周期变化,不同姿态角度下的畸变图像具有显著差异,姿态角增大至50°输出图像畸变程度明显加深,图像均方误差增大了5.1958,图像清晰度下降,说明随机颤振引起的误差速度和相机曝光时长直接影响图像清晰度。为了研究TDI CCD相机扫描成像过程中颤振频率和振幅对成像质量的影响,建立了TDI相机运动扫描成像方程,设计融合扰动源振幅与频率的滤波模板,提出频域扰动滤波模板的成像像质退化模型,拟合获取1Hz～1000Hz扰动源参数,结合扫描行频进行扰动分段函数划分,仿真模拟多源扰动下相机输出图像。仿真结果表明:天基载荷摆镜扫描成像过程中,颤振频率与相机曝光频率接近时,扰动频率和振幅会对图像退化产生较大的叠加影响。在轨道高度为500km,相机焦距为0.5m的扫描成像模型中,瞬时姿态角度为50°,相机曝光频率为110Hz,频率接近110Hz的颤振会加剧图像劣化,传递函数曲线出现明显下降。由此可知,扰动频率与天基相机扫描行频接近时,对成像质量的影响极大。本文在定性的基础上定量探究颤振扰动对空间动态遥感成像质量的影响,通过反演动态成像颤振扰动退化图像的输出过程,分析了图像退化机理。本课题的研究对于提升高分辨率成像质量和发展新型成像技术具有重要意义,并对新型空间成像模式的颤振扰动抑制和图像退化评估工作提供一定理论基础。

关键词：傅里叶频谱分析动态光学遥感成像颤振扰动图像畸变

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地磁、地电台网记录傅里叶频谱分析

地震地磁观测与研究 2019年第2期40卷 52-61页

作者：周剑青郭建芳王利兵佟鑫张海博于春颂河北省地震局秦皇岛中心台中国河北066100 河北省地震局邢台中心台中国河北054000

依据FFT计算方法,选取中国地磁、地电台网各10个台站记录,对NS、EW分量进行10日频谱分析,结果发现,磁静日和磁扰日电、磁场数据具有不同特征。(1)磁静日数据:①电、磁场周期成分以12h为主,其次为24h、8h。在X分量(NS向)中,非显著周期成... 详细信息

依据FFT计算方法,选取中国地磁、地电台网各10个台站记录,对NS、EW分量进行10日频谱分析,结果发现,磁静日和磁扰日电、磁场数据具有不同特征。(1)磁静日数据:①电、磁场周期成分以12h为主,其次为24h、8h。在X分量(NS向)中,非显著周期成分,如4h、48h、6h,所占频次较大,Y分量只存在12h、24h、8h成分;②EW测向(或Y分量)电、磁场最大频谱值大于NS测向(X分量);③X分量最大谱值多在12h,Y分量在24h;④台网位置由北向南,Y分量最大谱值逐渐减小,X分量则两头略高,在35.0°—40.0°N范围内变化平稳。(2)地电暴日数据:①沿海地区NS测向主要周期成分比内陆地区复杂且偏大,大于18h的成分相对活跃,最大以20h、24h、36h成分出现,内陆地区最大周期成分为18h,其次为12h。EW测向谱值在各台变化较一致,均体现了以12h、8h为主的变化特征;②各台NS测向最高谱值均大于EW测向。

关键词：地电场地磁场傅里叶频谱分析

直流有功功率调制对四川电网暂态稳定性的影响

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电网技术 2012年第11期36卷 140-146页

作者：卢岑岑王晓茹西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031

提出了基于傅里叶频谱分析的直流有功功率调制器参数估计方法,研究了四川电网直流有功功率调制的输入信号源选择问题,分析了直流调制对系统暂态稳定性的影响。仿真获得针对四川电网交直流外送通道故障情况下的直流有功功率调制策略表,... 详细信息

提出了基于傅里叶频谱分析的直流有功功率调制器参数估计方法,研究了四川电网直流有功功率调制的输入信号源选择问题,分析了直流调制对系统暂态稳定性的影响。仿真获得针对四川电网交直流外送通道故障情况下的直流有功功率调制策略表,为提高四川电网实际运行时的暂态稳定性提供了参考。仿真结果表明,文中提出的控制器参数估计和调制信号选择方法是有效可行的,获得的调制参数较工程参数更为有效,也证明了通过直流有功功率调制可以明显提高系统抵御严重故障的能力。

关键词：交直流混联电网傅里叶频谱分析直流有功功率调制参数选取暂态稳定性

基于最小二乘平滑滤波与CEEMDAN的光纤陀螺信号处理研究

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振动与冲击 2020年第10期39卷 269-278页

作者：徐朗蔡德所三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002

针对光纤陀螺在面板堆石坝面板挠度监测中易受到噪声干扰,难以准确提取反映结构变形特征信号的实际问题,提出一种基于最小二乘平滑滤波与CEEMDAN混合降噪的方法。该方法运用CEEMDAN将光纤陀螺实测信号进行分解,得到一系列IMF分量。分别... 详细信息

针对光纤陀螺在面板堆石坝面板挠度监测中易受到噪声干扰,难以准确提取反映结构变形特征信号的实际问题,提出一种基于最小二乘平滑滤波与CEEMDAN混合降噪的方法。该方法运用CEEMDAN将光纤陀螺实测信号进行分解,得到一系列IMF分量。分别对每一阶IMF分量进行傅里叶频谱分析得到幅值谱图和幅值的方差,根据幅值方差的大小判断噪声IMF分量与有用信号IMF分量的分界,结合最小二乘平滑滤波对噪声IMF分量进行降噪。最后将降噪后的IMF分量与有用信号IMF分量进行重构,得到降噪后的光纤陀螺信号。通过对仿真信号和水布垭面板堆石坝面板挠度监测的实测数据进行分析,该方法能有效滤除噪声信号,准确提取反映结构变形的特征信号,验证了该方法对实际工程中光纤陀螺测量信号降噪的可行性和适用性。

关键词：面板挠度监测集合经验模态分解傅里叶频谱分析方差最小二乘平滑滤波

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整车排气系统对汽油机动力性的影响

内燃机学报 2018年第6期36卷 538-545页

作者：孙雪迎苏方旭张艳青北京汽车动力总成有限公司技术中心北京101106

基于一款自主开发的自然吸气直喷汽油机,通过台架试验,采用GT仿真的方法研究了整车排气系统对汽油机动力性的影响,并采用傅里叶频谱分析方法对排气波动进行傅里叶正变换及逆变换,实现波动信号在时域和频域的转换,进而分析了影响动力性... 详细信息

基于一款自主开发的自然吸气直喷汽油机,通过台架试验,采用GT仿真的方法研究了整车排气系统对汽油机动力性的影响,并采用傅里叶频谱分析方法对排气波动进行傅里叶正变换及逆变换,实现波动信号在时域和频域的转换,进而分析了影响动力性的关键谐波成分,并确定了在整车排气系统中影响此谐波的反射源为前级消声器.结果表明:前级消声器在整车排气系统中的位置对某些转速的动力性影响显著,通过合理优化控制整车排气系统反射波的频率,使其波疏在排气结束时到达排气道口,可以明显降低缸内残余废气量,从而提升动力性.最后,探索了通过傅里叶频谱分析方法验证及优化整车排气系统以提高发动机低速动力性的方法.

关键词：整车排气系统自然吸气直喷汽油机排气波动傅里叶频谱分析前级消声器

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预紧状态下柴油机气缸套变形特性

内燃机学报 2015年第6期33卷 555-561页

作者：兰利平向建华何联格北京理工大学机械与车辆学院北京100081 长安汽车股份有限公司动力研究院重庆401120

为了有效抑制高强化柴油机气缸套变形导致的密封失效问题,针对气缸套横截面采用失圆度和傅里叶频谱的气缸套变形评价方法,分析了柴油机机体、气缸盖和气缸套等组合结构在预紧状态下的气缸套变形特性,获得了缸盖螺栓的预紧力、沉孔深度... 详细信息

为了有效抑制高强化柴油机气缸套变形导致的密封失效问题,针对气缸套横截面采用失圆度和傅里叶频谱的气缸套变形评价方法,分析了柴油机机体、气缸盖和气缸套等组合结构在预紧状态下的气缸套变形特性,获得了缸盖螺栓的预紧力、沉孔深度和位置分布对缸套变形的影响规律,并与试验测试结果进行了对比验证.结果表明:预紧力作用下,气缸套中上部呈现椭圆变形,底部变形较小;随着螺栓预紧力的增大,气缸套整体变形程度增大;而当螺栓沉孔深度增大时,气缸套2阶傅里叶变形增大,4阶傅里叶变形减小;最后,对角螺栓连线与进、排气口中心连线之间夹角的增大会导致气缸套变形显著减小.

关键词：柴油机气缸套变形失圆度傅里叶频谱分析螺栓预紧力螺栓沉孔深度螺栓位置分布

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有限振幅扰动下高超声速钝楔绕流感受性

北京航空航天大学学报 2014年第5期40卷 675-684页

作者：唐小军王振清孟祥男吕红庆哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

为了研究自由流脉冲波作用下高超音速流动感受性特征,采用高阶有限差分方法模拟钝楔超高音速绕流中来流慢声脉冲波作用下的非定常流场,并应用傅里叶频谱分析了边界层扰动模态的演化.结果显示,自由流脉冲扰动下,边界层不同模态波沿流线... 详细信息

为了研究自由流脉冲波作用下高超音速流动感受性特征,采用高阶有限差分方法模拟钝楔超高音速绕流中来流慢声脉冲波作用下的非定常流场,并应用傅里叶频谱分析了边界层扰动模态的演化.结果显示,自由流脉冲扰动下,边界层不同模态波沿流线呈现不同变化规律.球头区边界层感受到的主要是基频波,在球头向非球头区过渡段,主导模态迅速向高频迁移;在非球头区,主导模态频率缓慢向高频迁移.总的来说,沿流向总扰动模态中的低频模态成分变小,高频,特别是二阶谐频附近模态成分显著地增大.沿流线发展,边界层不同扰动模态之间存在伴随能量迁移的模态竞争物理现象,主导模态的发展对其他模态有很强的抑制作用.

关键词：高超音速脉冲波傅里叶频谱分析边界层稳定性扰动模态

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脉冲波作用下高超音速非定常流场的壁温效应

哈尔滨工程大学学报 2013年第10期34卷 1226-1233页

作者：王振清孟祥男唐小军吕红庆哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了研究壁面温度对来流脉冲扰动下高超音速流动的影响,采用高阶有限差分格式数值模拟了绝热壁和3种等温壁条件下高超音速来流扰动非定常流场,并应用Fourier频谱分析讨论了不同壁温条件下扰动波在边界层的发展过程.结果表明,壁温对脉冲... 详细信息

为了研究壁面温度对来流脉冲扰动下高超音速流动的影响,采用高阶有限差分格式数值模拟了绝热壁和3种等温壁条件下高超音速来流扰动非定常流场,并应用Fourier频谱分析讨论了不同壁温条件下扰动波在边界层的发展过程.结果表明,壁温对脉冲波作用下流场的影响主要集中在边界层,而对远离壁面的流场影响较小,壁温不同表面密度和摩擦系数分布有明显的差异.同时,壁温条件对脉冲波作用下的高超音速边界层扰动波的发展有着显著地影响.

关键词：高超音速壁温脉冲波傅里叶频谱分析扰动模态

基于脉搏频谱分析的监测疲劳驾驶的穿戴式手环设计

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基于脉搏频谱分析的监测疲劳驾驶的穿戴式手环设计