• Title/Summary/Keyword: Time-frequency Transform

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Simulation of nonstationary wind in one-spatial dimension with time-varying coherence by wavenumber-frequency spectrum and application to transmission line

  • Yang, Xiongjun;Lei, Ying;Liu, Lijun;Huang, Jinshan
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제75권4호
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    • pp.425-434
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    • 2020
  • Practical non-synoptic fluctuating wind often exhibits nonstationary features and should be modeled as nonstationary random processes. Generally, the coherence function of the fluctuating wind field has time-varying characteristics. Some studies have shown that there is a big difference between the fluctuating wind field of the coherent function model with and without time variability. Therefore, it is of significance to simulate nonstationary fluctuating wind field with time-varying coherent function. However, current studies on the numerical simulation of nonstationary fluctuating wind field with time-varying coherence are very limited, and the proposed approaches are usually based on the traditional spectral representation method with low simulation efficiency. Especially, for the simulation of multi-variable wind field of large span structures such as transmission tower-line, not only the simulation is inefficient but also the matrix decomposition may have singularity problem. In this paper, it is proposed to conduct the numerical simulation of nonstationary fluctuating wind field in one-spatial dimension with time-varying coherence based on the wavenumber-frequency spectrum. The simulated multivariable nonstationary wind field with time-varying coherence is transformed into one-dimensional nonstationary random waves in the simulated spatial domain, and the simulation by wavenumber frequency spectrum is derived. So, the proposed simulation method can avoid the complicated Cholesky decomposition. Then, the proper orthogonal decomposition is employed to decompose the time-space dependent evolutionary power spectral density and the Fourier transform of time-varying coherent function, simultaneously, so that the two-dimensional Fast Fourier transform can be applied to further improve the simulation efficiency. Finally, the proposed method is applied to simulate the longitudinal nonstationary fluctuating wind velocity field along the transmission line to illustrate its performances.

웨이브렛 변환쌍과 적응-길이 메디안 필터를 이용한 임펄스 노이즈 제거에 관한 연구 (A Study on the Removal of Impulse Noiseusing Wavelet Transform Pair and Adaptive-Length Median filter)

  • 배상범;김남호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제7권7호
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    • pp.1575-1581
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    • 2003
  • 사회가 고도의 디지털 정보화 시대로 급속히 발전함에 따라 영상 및 음성 데이터의 획득, 전송, 저장을 위한 멀티 미디어 통신 서비스가 상용화 되어가고 있다. 그러나, 여전히 데이터를 디지털화하거나 전송하는 과정에서 여러 가지 원인에 의해 노이즈가 발생하고 있으며, 이러한 노이즈를 제거하기 위한 연구는 지금까지 계속되고 있다. 노이즈를 제거하기 위해 기존에 FFT와 STFT 등이 있었으나, 신호에 대한 시간정보를 알 수 없고 시간-주파수 국부성이 상충관계를 갖는다. 따라서, 이러한 한계를 극복하기 위해 신호처리 분야의 새로운 기법으로 제시된 웨이브렛 변환은 시간-주파수 국부성을 가지므로, 다양한 신호를 해석하는데 용이할 뿐만 아니라, 다중 해상도 해석이 가능하므로 최근 여러 분야에 응용되고 있다. 그리고, 두 개의 웨이브렛 기저가 힐버트 변환쌍을 형성하도록 설계될 때, 웨이브렛 쌍은 데이터 특징 검출에서 기존의 DWT보다 우수한 성능을 갖는다. 따라서, 본 연구에서는 절단된 계수 벡터에 의해 설계된 두 개의 dyadic 웨이브렛 기저와 적응-길이 메디안 필터를 사용하여 임펄스 노이즈를 제거하였다.

음악의 주파수 분석을 이용한 조명 제어 (Lighting Control using Frequency Analysis of Music)

  • 황보석;천성용;강소영;이찬수
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제16권11호
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    • pp.1325-1337
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    • 2013
  • 음악은 사람의 감성, 감정에 영향을 끼치며, 최근 음악의 정서적인 힘은 여러 분야에 응용되고 있다. 특히, 음악을 듣는 것뿐만 아니라 시각적으로 가시화하여 여러 분위기를 연출할 수 있다. 본 논문에서는 음악과 조명을 연계하여 사람과의 상호작용을 위한 감성 제어 시스템을 제안한다. 기존의 FT(Fourier Transform)는 시간에 대한 정보를 가지고 있지 않기 때문에 시간에 따라 주파수 성분이 변하는 신호의 정보를 효율적으로 분석하기 어렵다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 음악 신호 분석은 STFT(Short Time Fourier Transform)을 사용하였고, 세 가지의 장르로 음악을 분류하여 장르에 따른 주파수 특성을 비교해 보았으며, 분석된 범위내의 주파수 성분을 바탕으로 컬러 LED조명의 색상과 밝기 제어를 하였다. 기존의 음악을 이용한 LED조명 제어 연구와 다르게 감성적인 조명의 색 제어와 음악 신호의 변화량을 이용하여 밝기 제어를 하였으며, 제안된 조명 제어 방식은 감성 조명뿐만 아니라 여러 산업분야로 활용 될 수 있을 것이다.

웨이브렛 변환을 이용한 GIS의 부분방전 검출 알고리즘에 관한 연구 (A Study on the Algorithm for Detection of Partial Discharge in G15 Using Wavelet Transform)

  • 강진수;김철환
    • 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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    • 제52권1호
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    • pp.25-34
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    • 2003
  • Gas insulated switchgear(GIS) is an important equipment in a substation. It is highly desirable to measure a partial discharge(PD) in GIS which is a symptom before insulation breakdown occurs. The issue is that the PD signal is weak and sensitive to external noise. In this paper, the algorithm for detection of PD in GIS using wavelet transform is proposed. The wavelet transform provides a direct quantitative measure of spectral content, "dynamic spectrum", in the time-frequency domain. The recommended mother wavelet is 'Daubechies' wavelet. 'db4', the most commonly applied mother wavelet in the power quality analysis, can be used most properly in disturbance phenomena which occurs rapidly for a short time. Through the procedure of wavelet transform, noise extraction and reconstruction, the signal is Analyzed to determine the magnitude of PD in GIS. In experimental results, we can know that partial discharge is exactly detected in combination of Dl and D2 using wavelet transform.transform.

체적부하를 갖는 유체 전달관로의 압력전파 특성 (The Propagation Characteristics of the Pressure in the Volume Loaded Fluid Transmission Line)

  • 윤선주;손병진
    • 대한기계학회논문집
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    • 제18권11호
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    • pp.3075-3083
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    • 1994
  • The applications of the electrical transmission line theory to the pressure propagation characteristics in the volume loaded fluid transmission line with step and impulse input wave is demonstrated in this paper. The method is based on the premise that the time response is the inverse Fourier transform of frequency spectrum of the wave which spectrum is a product of frequency spectrum of input pressure wave and system transfer function. The frequency response and transient response of step and impulse input wave in the volume loaded fluid transmission line is analysed by the Laplace transform and inverse Laplace transform with FFT numerical algorithm. The numerical solution of the distributed friction model is compared with the average friction model and the infinite product model. And the result is showed that FFT method may have major advantages for the simulation of fluid circuitary.

웨이브렛 변환을 이용한 비정상 신호의 순간 주파수 결정 (Non-stationary signal analysis by Continuous Wavelets Transform)

  • 조익현;이인수;윤동한
    • 한국정보전자통신기술학회논문지
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    • 제2권2호
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    • pp.29-36
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    • 2009
  • 비선형적인 위상 변화를 지닌 비정상(non-stationary)신호는 레이더(Radar), 통신(telecommunication), 생체공학, 지질탐사, 음향 등 여러 분야에서 쉽게 접하는 신호이다. 비정상신호는 일반적으로 시간에 따라 신호의 물리적 특성이 변화하는 신호를 의미하며, 순간 주파수는 신호의 특정시간에 해당하는 신호의 주파수를 의미한다. 이 논문에서는 순간 주파수를 결정하기 위한 연속 웨이브렛 변환의 적용에 대하여 논하였다.

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Wavelet Transform을 이용한 수문시계열 분석 (Analysis of Hydrologic Time Series Using Wavelet Transform)

  • 권현한;문영일
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제38권6호
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    • pp.439-448
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    • 2005
  • 본 논문은 수문시계열에서 나타나는 주기성 및 경향성 등을 평가하기 위한 방법으로 Fourier Transform을 개선한 Wavelet Transform방법을 제시하고 이에 대한 타당성 및 적용성을 월강수량 및 연강수량 자료와 대표적인 기상인자인 남방진동지수(SOI)와 해수면온도(SST)를 대상으로 평가해 보았다. Fourier Transform은 시간적인 특성을 파악하지 못하는 반면에 Wavelet Transform은 수문시계열이 갖는 시간적인 특성을 유지하면서 빈도에 대한 스펙트럼을 보다 효율적으로 평가할 수 있었다. Wavelet Transform을 이용하여 분석한 결과 국내 월강수량은 1년을 중심으로 강한 스펙트럼을 나타내고 있으며 연강수량은 2-8년 주기에서 통계적으로 유의한 주기를 확인할 수 있었다. SOI와 SST에서는 2-8년 주기가 지배적임을 확인할 수 있었다.

순간 진동수 추정 방법론의 비교와 외팔보, 엔진 블록 및 자동차 문 진동에 의 적용예 (Comparisons of Estimation Methods of Instantaneous Frequency and Examples of its Application to Beam, Engine Block, and Car Door Vibration)

  • 박연규;김양한
    • 소음진동
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    • 제3권4호
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    • pp.341-352
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    • 1993
  • Although a frequency analysis by FFT algorithm has been widely used in the vibration community, this approach has somewhat limited features when an analysist want to see the details of frequency trends because FFT shows only energy contents along frequencies. So the concept of instantaneous frequency that represents the dominant frequency component at each time needs to be introduced. In this paper, to get the instantaneous frequency, two methods are used. Methods using Hilbert transform and evolutionary spectrum are those. One of the problems of estimating instantaneous frequency using Hilbert transform is that it is normally very sensitive to signal to noise ratio(SNR) because of the differentiation. Moving window is applied on the estimation of instantaneous frequency, and instantaneous frequency histogram are used to handle this problem and proved to be very effective. Computer simulations for various signals have been done to understand the characteristics of instantaneous frequency. The usefulness of signal analysis using instantaneous frequency was tested by three simple experiments, which were engine experiment, beam experiment, and car door experiment. The instantaneous frequency analysis is found to be a useful technique to analyze the signals that have time varying frequencies.

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Shannon 엔트로피 개념을 이용한 가보 웨이블렛 최적 형상의 선정 (The Selection of the Optimal Gabor Wavelet Shape Factor Using the Shannon Entropy Concept)

  • Hong, Jin-Chul;Kim, Yoon-Young
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문초록집
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    • pp.324.1-324
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    • 2002
  • The continuous Gabor wavelet transform (GWT) has been utilized as a useful time-frequency analysis tool to identify the rapidly-varying characteristics of some wave signals. In the application of GWT, it is important to select the Gabor wavelet with the optimal shape factor by which the time-frequency distribution of a signal can be accurately estimated. To find the signal-dependent optimal Gator wavelet shape factor, the notion of the Shannon entropy which measures the extent of signal energy concentration in the time-frequency plane is employed. (omitted)

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High-order, closely-spaced modal parameter estimation using wavelet analysis

  • Le, Thai-Hoa;Caracoglia, Luca
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제56권3호
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    • pp.423-442
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    • 2015
  • This study examines the wavelet transform for output-only system identification of ambient excited engineering structures with emphasis on its utilization for modal parameter estimation of high-order and closely-spaced modes. Sophisticated time-frequency resolution analysis has been carried out by employing the modified complex Morlet wavelet function for better adaption and flexibility of the time-frequency resolution to extract two closely-spaced frequencies. Furthermore, bandwidth refinement techniques such as a bandwidth resolution adaptation, a broadband filtering technique and a narrowband filtering one have been proposed in the study for the special treatments of high-order and closely-spaced modal parameter estimation. Ambient responses of a 5-story steel frame building have been used in the numerical example, using the proposed bandwidth refinement techniques, for estimating the modal parameters of the high-order and closely-spaced modes. The first five natural frequencies and damping ratios of the structure have been estimated; furthermore, the comparison among the various proposed bandwidth refinement techniques has also been examined.