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《重庆大学》 2002年
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多分辨时频分析理论与多功能时频分析系统的研究

纪跃波  
【摘要】: 本文在综述时频分析理论发展与应用的基础上,对各种时频分析方法如基于瞬时频率的时频分析、基于时间——尺度的小波变换以及科恩类时频分布进行了深入的研究,对其优点及局限性作了深入的分析。在指出短时付氏变换在交叉项、物理意义的直观性、计算量等方面优点的同时,也明确指出它在分析宽尺度范围非平稳信号时采用固定窗所带来的局限性。然而其优点却也是其它方法所不具备的。对于其局限性,论文引进了多分辨分析思想,创新性地提出了多分辨时频分析方法。基于多分辨分析思想,该方法主张对信号中不同的尺度分量采用不同的窗宽进行短时付氏分析,从而克服采用固定窗宽的缺陷。为了实现该方法,论文深入研究了用于实现多分辨分析思想的方法——二进尺度正交小波变换。在实现有限区间信号二进尺度正交小波级数分解中,创新性地提出二进尺度小波级数分解的4步分解模型。用该模型解释了二进尺度小波级数零相位失真特性;用该模型解释了有限区间信号二进尺度小波级数分解存在的相移造成的边界失真问题;并根据该模型提出了加长信号区间的办法解决了这种失真问题。 论文在研究有限区间信号边界问题时,提出了一种新的边界延拓方法——端值延拓法,该方法与常用的补零延拓法、对称延拓法和光滑延拓法比较有明显优点。 二进尺度正交小波级数分解可以实现信号的多分辨分析,然而这种多分辨分析方法的多分辨特性具有相对固定的关系,对任意信号还缺乏足够的适应性,因为各级数分量尺度具有固定的二进关系。而小波包则可以更灵活地适应信号的多尺度特性。然而按自然顺序排列的小波包频带是错位的。本文通过数学归纳法证明了自然顺序Harr小波包和二进顺序Walsh函数在区间上的一致性,从而根据Walsh函数列率顺序给出了Harr小波包的频率顺序。而通过理论分析可知,小波包的频率顺序和自然顺序之间的错位关系具有固定的规律,与小波包函数类型无关,从而可以由Harr小波包的频率排序规律给出任何小波包的频率排序。本文对小波包频率排序问题的研究是一项具有创新性的工作。 本文将多分辨时频分析方法应用于宽尺度范围信号的分析,并与魏格纳分布,乔伊威廉斯分布,短时付氏变换及连续小波变换做了比较,指出了多分辨时频分析的优越之处。 论文还介绍了作者所提出的零相位数字滤波方法,其中直接构造法简单且具有很大的实用价值。 在实践方面,本文介绍了作者在导师指导下研发的QLVJTF—1型虚拟式多功能时频分析系统。这是国内首创第一台联合时频分析仪。它具有强大的非平稳信号分 WP=6 析与处理能力。其主要功能包括时域幅值分析、频域幅值分析、零相位数字滤波、短时傅里叶变换、多分辨时频分析、魏格纳分布、乔伊威廉斯分布、小波和小波包阈值滤波、二进小波及小波包正交分解、连续小波变换等。论文特别介绍了仪器中的零相位数字滤波、多分辨时频分析、小波去噪等功能在非平稳信号时频分析中所具有的重要意义和价值,这些功能在国内外同类仪器中尚未见到。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN911.6

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 刘琛;连续小波变换在生物医学信号处理中的应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年08期
2 纪跃波;赵淳生;黄卫清;白永明;;超声波电动机定子非线性特性的时频分析与工作模态快速确定[J];机械工程学报;2007年11期
3 季忠;秦树人;彭承琳;;基于连续小波变换的心电信号特征提取及其仪器实现[J];生物医学工程学杂志;2006年06期
4 纪跃波;小波包的频率顺序[J];振动与冲击;2005年03期
5 金涛,季忠,秦树人;基于多分辨时频分析方法实现睡眠脑电图信号的自动分阶[J];中国机械工程;2005年19期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 鞠萍华;旋转机械早期故障特征提取的时频分析方法研究[D];重庆大学;2010年
2 季忠;脑电信号特征信息提取的时频分析方法及虚拟式脑电图仪的研制[D];重庆大学;2003年
3 杨炯明;虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究与应用[D];重庆大学;2005年
4 程发斌;面向机械故障特征提取的混合时频分析方法研究[D];重庆大学;2007年
5 吴宏钢;风力发电机组振动检测及噪声评估研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 施春雷;二维非可分MRA Parseval框架小波的构造[D];华北电力大学(北京);2011年
2 施春雷;二维非可分MRA Parseval 框架小波的构造[D];华北电力大学(北京);2011年
3 龙昊鹏;基于弯扭信息的塔式结构损伤位置识别[D];燕山大学;2011年
4 詹丽;基于小波分析的连续梁损伤识别研究[D];燕山大学;2010年
5 王林;小波抗混叠单子带重构算法及其在轴承故障特征提取中的应用[D];重庆大学;2012年
6 陶中幸;基于FPGA的信号时频分析方法研究[D];西北师范大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 章珂,刘贵忠,邹大文,钱俊生,李凤歧;二进小波变换方法的地震信号分时分频去噪处理[J];地球物理学报;1996年02期
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4 范中,田立生;利用子波变换检测瞬时信号[J];电子学报;1996年01期
5 纪跃波,秦树人,汤宝平;零相位数字滤波器[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年06期
6 纪跃波,秦树人,汤宝平;Wigner分布干扰项抑制及其算法[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年04期
7 郭瑜,秦树人,梁玉前;时频分析阶比跟踪技术[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年05期
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9 邹红星,戴琼海,李衍达,卢旭光;不含交叉项干扰且具有WVD聚集性的时频分布之不存在性[J];中国科学E辑:技术科学;2001年04期
10 林京,屈梁生;基于连续小波变换的信号检测技术与故障诊断[J];机械工程学报;2000年12期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年
2 张海勇;基于局域波法的非平稳随机信号分析中若干问题的研究[D];大连理工大学;2001年
3 谭善文;多分辨希尔伯特—黄(Hilbert-Huang)变换方法的研究[D];重庆大学;2001年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫四玉,龚志强,揭小平;基于特征的注射模型芯型腔自动创建实现方法[J];工程塑料应用;2003年11期
2 俞芙芳,王志鑫;基于三坐标测量的产品自由曲面反求[J];工程塑料应用;2005年05期
3 毕超;江波;;往复式单螺杆销钉挤出机停留时间分布研究[J];工程塑料应用;2007年12期
4 陈学锋;瞿金平;;注塑机曲肘式合模机构弹性振动的研究[J];工程塑料应用;2008年03期
5 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
6 谢晓娣;基于小波包变换的地铁远方短路电流分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
7 李晶;谷彩连;;小电流接地系统单相接地故障选线的算法研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年01期
8 司圣柱;小波变换方法及其在化学中的应用[J];安徽教育学院学报;2004年03期
9 杨凡;李祥;涂军;;基于DSP的远程视频监控系统的研究和实现[J];安防科技;2008年01期
10 李东升;;复杂背景彩色静止图像的人脸检测方法[J];安防科技;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱成华;;基于USB总线的弧焊电参数虚拟检测分析系统设计[A];制造业数字化技术——2006中国电子制造技术论坛论文集[C];2006年
2 党丽华;高志明;韩夏冰;毕慧超;;Q235钢的大气腐蚀电化学噪声小波包分析[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 陈保家;李力;赵新泽;;基于尺度-小波能量谱、粗糙集和神经网络集成的内燃机故障诊断方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 慕香永;裴润;刘志林;王经甫;;基于小波分析的船舶舵机加载系统多余力研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 胡汉辉;谭青;;基于小波包分析及模糊识别的风机故障诊断[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 杨辰龙;;曲面变厚度工件超声检测中的波形自动跟踪技术研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 王重阳;彭圆;张风珍;牟林;;CWT奇异值在水中目标回波信号特征提取中的应用[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
9 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
10 陈丽容;姜湘岗;;飞行控制系统仿真建模中的计算精度分析[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
3 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
2 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
4 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
5 高鹏;基于DSP的WiMAX自适应调制解调器的设计[D];山东科技大学;2010年
6 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
7 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
8 杨俊杰;开源虚拟引擎三维地形环境拓展研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
9 张竑;数字媒体时代的三维动画变革研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
10 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龙飞,张道信,范羚,吴小培;基于时窗复杂度序列的睡眠脑电分析(英文)[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年01期
2 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
3 章春娥;裘正定;;二维各向同性不可分小波变换特性分析[J];北京交通大学学报;2006年05期
4 崔玲丽;丁芳;高立新;张建宇;王颖旺;;齿轮裂纹早期故障的完全解调分析[J];北京工业大学学报;2006年08期
5 杜修力;何立志;侯伟;;基于经验模态分解(EMD)的小波阈值除噪方法[J];北京工业大学学报;2007年03期
6 王建林,刘静宜;虚拟集成测试与虚拟仪器技术[J];北京化工大学学报(自然科学版);2001年02期
7 许宝杰;张建民;徐小力;李建伟;;抑制EMD端点效应方法的研究[J];北京理工大学学报;2006年03期
8 马彦斌,吴祈耀;维格纳分布在脑电信号处理中的应用[J];北京理工大学学报;1995年02期
9 吴小培,冯焕清,周荷琴,王涛;独立分量分析及其在脑电信号预处理中的应用[J];北京生物医学工程;2001年01期
10 高小榕,陈奎孚,杨福生,孙晓英;基于时频分解法抑制Wigoner分布交叉项的研究及其在心音分析中应用[J];北京生物医学工程;1997年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邹虹;多分量线性调频信号的时频分析[D];西安电子科技大学;2000年
2 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年
3 张海勇;基于局域波法的非平稳随机信号分析中若干问题的研究[D];大连理工大学;2001年
4 谭善文;多分辨希尔伯特—黄(Hilbert-Huang)变换方法的研究[D];重庆大学;2001年
5 郑海波;非平稳非高斯信号特征提取与故障诊断技术研究[D];合肥工业大学;2002年
6 钟佑明;希尔伯特—黄变换局瞬信号分析理论的研究[D];重庆大学;2002年
7 朱洪俊;心电信号深层识别机理的研究与虚拟式心电图仪的研制[D];重庆大学;2002年
8 王珍;基于局域波分析的柴油机故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2002年
9 胡劲松;面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D];浙江大学;2003年
10 汤宝平;新一代虚拟仪器—智能控件化虚拟仪器系统的研究[D];重庆大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 任宜春;基于小波分析的结构损伤诊断方法研究[D];湖南大学;2004年
2 赵玉宝;小波变换在地震信号去噪中的应用研究[D];中南大学;2005年
3 林宝龙;小波变换在结构损伤识别中的应用研究[D];浙江大学;2006年
4 曾程;大跨越输电塔结构极限承载力分析[D];同济大学;2006年
5 李继军;小波分析及其在信号、图像降噪中的应用研究[D];西安电子科技大学;2006年
6 时轶;风力发电机组振动测试技术研究[D];新疆农业大学;2007年
7 刘文彬;旋转机械非平稳信号特征分析仪开发[D];昆明理工大学;2008年
8 孙磊;基于IEC标准的风力发电机组声发射评估理论研究及其专用系统的实现[D];重庆大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 隋文涛;张丹;;平稳小波变换在轴承振动信号去噪中的应用[J];轴承;2012年01期
2 齐子元;张英堂;徐章遂;程利军;;基于多分辨率近似熵的发动机声信号特征提取[J];车用发动机;2008年05期
3 史会轩;李朝晖;刘媛;;基于小波包频带分析技术的水轮机空化特性研究[J];大电机技术;2009年01期
4 何长军;荣杰;郑伟涛;龙昊鹏;;基于小波变换的风荷载作用下格构式塔架损伤识别[J];工业建筑;2013年S1期
5 章浙涛;朱建军;匡翠林;周璀;;小波包多阈值去噪法及其在形变分析中的应用[J];测绘学报;2014年01期
6 李正国;全菲;;基于加Hamming窗FFT和db24小波包变换的电力系统谐波分析[J];电力科学与技术学报;2014年02期
7 谭文才;张秋菊;;小波包多阈值去噪的一种改进方法[J];江南大学学报(自然科学版);2012年02期
8 赵明渊;周明天;许雄基;张渡;;基于支持向量机的脑——机接口模式分类和模型参数研究[J];计算机应用;2007年02期
9 张丹;隋文涛;李志永;季画;;静态小波相关滤波法在振动信号处理中的应用[J];制造业自动化;2011年11期
10 余永华;陈杰;杨建国;纪鹏飞;;基于支持向量机的柴油机气阀漏气的声发射诊断研究[J];内燃机工程;2013年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 韩朝晖;;利用小波包分析提取信号分量[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
2 权友波;郭伟;;小波包变换在抑制GPS导航信号中窄带干扰的应用[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
3 谢永芳;董群英;彭涛;王雅琳;;基于小波包移频算法的AR模型的滚动轴承故障诊断[A];第24届中国控制与决策会议论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 郑莹莹;基于桡动脉波形分析的动脉硬化评估指标研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 蒋永华;旋转机械非平稳信号微弱特征提取方法研究[D];重庆大学;2010年
4 赵玲;旋转机械系统故障特征提取中的分形方法研究[D];重庆大学;2010年
5 赵慧敏;柴油机非稳态振动信号分析与智能故障诊断研究[D];天津大学;2010年
6 李孟麟;融合叶尖定时信号的旋转机械转子故障诊断技术研究[D];天津大学;2011年
7 隋文涛;滚动轴承表面损伤故障的特征提取与诊断方法研究[D];山东大学;2011年
8 李占芳;矿井提升系统振动特性及典型故障诊断研究[D];中国矿业大学;2008年
9 张珣;基于精细脉象的体肺循环多元同步检测与定量分析的研究[D];浙江大学;2008年
10 史会轩;大型水轮机空化在线监测与分析——方法及应用研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵长生;滚动轴承故障特征增强方法与状态预测研究[D];大连理工大学;2010年
2 纵瑞芳;基于荷载位置变动的梁式结构损伤识别的研究[D];武汉理工大学;2011年
3 李银;基于ARM的心电信号采集系统设计[D];武汉理工大学;2011年
4 邢方印;基于小波分析的针刺缓解腓肠肌群疲劳的评价[D];北京中医药大学;2011年
5 杜盼盼;突发性心血管病无创监测预警技术的研究与实现[D];杭州电子科技大学;2011年
6 李军红;基于时频分布心音信号分析的心脏疾病诊断研究[D];兰州理工大学;2011年
7 杨飞飞;基于脑电图的BIS指数麻醉深度监测技术的研究[D];山东理工大学;2011年
8 周乐;基于膈肌肌电的呼吸机同步算法研究[D];华南理工大学;2011年
9 黄思娟;基于小波分析的EEG伪迹去除与特征分析研究[D];华南理工大学;2011年
10 汪凯;感应电动机转子和轴承故障检测方法研究[D];天津理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马彦斌,吴祈耀;维格纳分布在脑电信号处理中的应用[J];北京理工大学学报;1995年02期
2 吴祈耀,吴祈宗;脑电信号的现代谱分析技术[J];北京理工大学学报;1995年02期
3 黄德双,毛二可,韩月秋;小波变换应用于雷达信号处理的潜力和展望[J];北京理工大学学报;1995年02期
4 裴韬,鲍征宇;傅立叶变换在地球化学数据处理中的应用[J];长春科技大学学报;1999年01期
5 盖强,马孝江,张海勇,邹岩崑;一种消除局域波法中边界效应的新方法[J];大连理工大学学报;2002年01期
6 王文华,王宏禹;一种非平稳随机信号模型的时变参数估计算法性能研究[J];大连理工大学学报;1997年01期
7 王文华,王宏禹;非平稳随机信号 ARMA 模型时变参数与其 WVD 的关系[J];大连理工大学学报;1997年06期
8 何正友,钱清泉;基于小波变换的信号奇异性指数计算方法及其应用[J];电力自动化设备;2000年03期
9 章珂,刘贵忠,邹大文,钱俊生,李凤歧;二进小波变换方法的地震信号分时分频去噪处理[J];地球物理学报;1996年02期
10 王中德;快速变换的历史与现状[J];电子学报;1989年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张汝波;何立刚;李雪耀;;强噪声背景下莫尔斯信号的自动检测与识别[J];哈尔滨工程大学学报;2006年01期
2 张喜明;黄巍;张红旗;;采用时频分析方法进行多目标信号的分辨[J];现代雷达;2006年11期
3 栾海妍;江桦;崔伟亮;;一种基于软件无线电语图仪的设计与实现[J];仪器仪表学报;2007年S1期
4 温广瑞,张西宁,屈梁生;奇异值分解技术在声音信息分离中的应用[J];西安交通大学学报;2003年01期
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9 章兰英;侯孝民;郑海昕;;短时傅里叶变换软件解调中窗函数影响分析[J];装备指挥技术学院学报;2005年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 曹思远;杨东升;;基于俞氏子波的时频分解[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
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4 李安;覃方君;金云翔;;基于自相关-短时傅里叶的陀螺电机转速提取方法[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
5 宋雨;侯孝民;;DSTFT软件解调中的位同步算法研究[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2007年
6 王慧;许伯强;杨甫;;笼型异步电动机轻载状态下断条故障检测方法研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(中册)[C];2008年
7 李文超;王绪本;邓薇;;一种新的时频分析方法在UWB-GPR中的应用[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2007年
8 吴爱弟;牟永光;曹思远;;正交小波包的时频分析[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年
9 徐灵基;杨益新;;舰船线谱噪声的高分辨多普勒时频分析[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年
10 王建群;王建;高下;刘晓宙;冯雨露;沈晓辉;俞晨杰;杨烨;;艺术嗓音中不同唱法的元音共振峰研究[A];中华医学会第十次全国耳鼻咽喉-头颈外科学术会议论文汇编(上)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张翠;基于光纤布喇格光栅智能周界安防方法及关键技术研究[D];武汉理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周丹;短时傅里叶变换和提升小波变换在脉象信号分析中的应用[D];重庆大学;2008年
2 吴凌;OCT三维重建与多普勒成像研究[D];浙江大学;2007年
3 安金坤;基于时频分析的非平衡干扰抑制研究[D];西安电子科技大学;2008年
4 吴晶晶;钢琴音乐信号的特征识别[D];燕山大学;2009年
5 张士忠;声引信中线谱检测的相关方法和时频分析[D];西北工业大学;2007年
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7 林杨;多普勒穿墙雷达的系统设计和信号处理[D];电子科技大学;2013年
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9 王虎;基于时频分析的跳频信号参数估计研究及应用[D];电子科技大学;2011年
10 项红亮;光子多普勒速度测量系统的数据处理方法[D];北京交通大学;2012年
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