基于去除土壤效应的烤烟叶面积指数及烟碱含量的无人机高光谱监测研究

[目的]土壤背景在无人机遥感监测中存在干扰作用,本文旨在对烟草长势和品质无人机高光谱监测进行去土壤效应的研究。[方法]通过实施2个品种、4个施氮水平互作处理的烤烟田间试验,利用无人机平台搭载的高光谱相机获取大田关键生育期的烤烟冠层反射光谱数据,并分别使用土壤植被组分光谱分解(3SV)算法与植被指数阈值法去除土壤效应后的各小区平均光谱,利用植被指数优化算法进行全生育期烤烟叶面积指数和烟碱含量的高光谱监测模型构建。[结果]在使用3SV算法后,波段组合与烟叶烟碱相关关系较高的区域分布在λ1:450~500 nm和λ2:580~660 nm组合以及λ1:630~670 nm和λ2:680~700 nm;波段组合与叶面积指数相关关系较高的区域分布于λ1:730~770 nm和λ2:750~800 nm组合以及λ1:510~600 nm和λ2:680~700 nm。基于3SV算法的烟叶烟碱含量与叶面积指数监测模型验证精度均较植被指数阈值算法处理后有不同程度提高,‘云烟87’烟碱的模型验证决定系数R 2从0.64提高到0.88,RMSE从0.71%降低至0.29%,效果最为明显。利用3SV算法与波段优化算法,筛选出与‘云烟87’和‘K326’叶面积指数关系最佳的指数分别为NDLI_(515,691)和NDLI_(764,799);与‘云烟87’和‘K326’烟碱含量关系最佳的指数分别为NDNI_(450,658)和NDNI_(456,654),并建立了适用于监测大田生育期的叶面积指数与叶片烟碱含量的模型。[结论]通过比较不同去除土壤背景算法,发现3SV算法提高了烟草叶面积指数与烟碱监测模型的精度,为无人机高光谱大面积监测烟草长势与品质提供了技术支持。

基于有机质特征谱段的土壤Cd含量高光谱遥感反演

针对土壤Cd高光谱遥感定量反演中的机理性不足及数据冗余问题,提出一种基于有机质特征谱段的反演方法。该方法首先提取土壤光谱中对重金属Cd具有吸附作用的有机质特征谱段,进而通过竞争性自适应重加权采样法(Competitive adaptive reweighted sampling, CARS)优选特征谱段,采用偏最小二乘回归法(Partial least squares regression, PLSR)建立重金属Cd的反演模型,并利用郴州矿区土壤实验室光谱数据和哈密黄山南矿区野外光谱数据进行方法验证。研究表明:有机质特征谱段提取在降低数据冗余的同时提高了重金属Cd的反演精度,CARS算法相对于相关系数法(Correlation coefficient, CC)和遗传算法(Genetic algorithm, GA)特征选择具有更高的反演精度,基于有机质特征谱段的CARS-PLSR算法在土壤实验室光谱和野外实测光谱所得验证精度R2分别为0.94和0.80,表明该算法对于实验室和野外光谱均具有一定适用性。研究可为土壤重金属含量高光谱反演的特征波段选择和算法优选提供参考。

基于深度学习的多源空间数据融合技术在实景三维建模中的应用研究

随着城市化进程的加快,实景三维建模在城市管理、环境监测和基础设施管理等领域的应用日益广泛。深度学习技术支撑下,多源空间数据的融合,为实景三维建模带来了创新的解决方案。文中首先对多源空间数据的特性进行了详细分析,并探讨了其在三维建模领域中的应用需求。随后,重点讨论了深度学习技术在数据处理、特征抽取以及模型改进等方面的显著优势。探讨了多种深度学习模型在处理多源数据融合任务中的具体应用,并通过具体案例分析,展示了这些模型在实景三维建模领域的有效性和明显优势。最后,针对目前技术应用所面临的难题,文章提出了具体的优化措施及未来的研究路径。

融合粗糙集与D-S证据理论的航空装备故障诊断

针对航空电子装备故障诊断中出现的多源诊断信息存在冲突的情况,基于粗糙集与证据理论在处理不确定问题时的优势,提出了一种融合粗糙集与证据理论的故障诊断方法.该方法利用粗糙集将信息源给出的诊断数据转化为证据理论中的mass函数,进行结果融合.同时,该方法给出边界粗糙熵的定义,并基于边界粗糙熵获得反映各信息源在诊断融合过程中重要度的动态权重参数,提出一种新的证据理论的冲突合成规则.仿真实验表明,该方法可以有效地提升诊断信息融合结果的准确性,在航空电子装备故障诊断方面有较好的实用价值.

基于C8051F040的环境数据采集系统设计

针对工业生产中环境复杂,所需要检测的参数众多,为了完成对某些物理量的监视,设计了1种以SoC(system on chip)芯片C8051F040为主控机,AD7734作为模数转换芯片,以串口作为与上位机的通讯接口、集成温度、电压、电流传感器的环境数据采集系统。详细阐述了设计思路并给出硬件电路与软件设计流程,并从硬件和软件上做出优化。经过测试,系统测量误差在0.3%以内。在实际使用过程中,系统运行稳定、可靠,使用简便,满足了对环境数据进行采集的要求。

不完备信息条件下的并发故障诊断方法

在实际的装备故障诊断过程中,经常存在测试信息不完整的情况,而此时对并发故障进行诊断,则更为困难。针对这种情况,首先,对目前应用于不完备信息条件下的故障诊断方法以及并发故障诊断方法进行了分析。定义了不完备并发故障诊断决策系统对存在缺失的测试信息进行表述。提出了不完备边界粗糙熵对决策系统的不确定性进行度量,给出每条测试属性的重要度,同时给出了不完备信息条件下属性值频率的计算方法。然后,为了对并发故障进行诊断,在DSm T框架下构建了并发故障诊断模型,在此模型下提出一种融合证据特征的区间信度合成规则。最后,通过故障诊断实例,验证了方法的有效性和适用性。

针对大尺寸平台的交叉眼干扰基线长度选择问题研究

针对大尺寸平台上交叉眼干扰基线长度选择的问题,从保持信号波前关系和临界距离两个方面进行了分析。指出了如果按照飞机模式在大尺寸平台上实施交叉眼干扰,会产生难以保持信号波前关系以及临界距离远大于被干扰雷达作用距离下限的问题。提出了交叉眼干扰的大尺寸平台实现模式,并给出了大尺寸平台模式下干扰基线长度选择的解决方案。该解决方案综合考虑了大尺寸平台的特性、交叉眼干扰作战对象的特性等实际因素,并进行了精确的数学推导,可以在一定程度上为工程实践中大尺寸平台上交叉眼干扰基线长度的选择提供依据。

基于证据特征的区间证据合成方法研究

基于区间值的证据合成理论可以有效地描述和处理不确定性问题,针对目前区间证据合成方法存在融合失效的问题,分析了其产生的原因并提出新的区间证据组合方法。对证据源本身的特征进行提取,依此对证据进行修改,并提出两种优化方法用于区间信度结构下的证据合成。数值实验结果表明,提出的方法收敛性、鲁棒性较好,在面对冲突区间证据融合时得到了合理的结果。

区间信度结构下的证据合成方法研究

在使用证据理论进行数据融合的过程中,有时精确的信度结构很难获得,此时需要对区间信度进行合成.本文分析了在DST和DSm T框架下的区间证据合成问题,对目前使用的方法进行了简要的回顾.通过对优化方法进行研究,提出了4种应用于区间信度组合的优化方法.CDI1~CDI4方法都可应用于DST和DSm T框架,对不精确,不确定以及冲突的信息进行合成,合成结果准确度逐步提高.文章最后给出了算例验证,并与其他区间信度合成方法的进行对比.

基于AD9910的调频信号发生器设计

针对产生功率可调的调频信号的需求,本文设计了一款基于DDS芯片AD9910的调频信号发生器。该系统以C8051F040为控制核心,以PA2460为功率放大器,以PE4302为幅度调节器,并通过键盘设定输出信号的频率,产生输出波形,功率均可调节的调频信号。本文给出硬件电路与软件设计流程。实验结果表明,该信号发生器性能稳定,输出信号频率误差小,实现了设计的功能需要。

基于CC1020加功率放大器的射频收发模块设计

随着无线通信技术的发展,无线数传系统成为1个重要的发展方向。针对无线数传系统中单片射频收发芯片在远距离通信方面存在的不足,本文介绍了1种由CC1020无线收发芯片与功率放大器PA2460组成的射频收发系统模块设计方案。该模块具有低功耗、体积小的特点,并可方便地集成到各种无线测控系统中。本文详细阐述了设计思路并给出硬件电路与软件设计流程。实验结果表明,本文设计的模块有效地实现无线数传功能,发射功率达到30dBm,最远传输距离可达2 000m。

基于“海绵体”原位试验的环境地质适宜性评价及应用--以河南省新乡市为例

海绵城市是针对城市建设中解决城市雨洪问题提出的生态理念,其本质是通过渗、蓄、净、排等手段解决城市水资源问题的综合治理.本研究从环境地质条件出发,考虑海绵城市建设中地质体的海绵属性,开展研究区原位双环渗水试验和工程钻孔,针对原始海绵地质条件的降雨入渗最大深度和地表土体渗水速度进行分析,提出海绵渗水、海绵蓄水两个指标.该指标可有效表示及概括海绵城市建设中环境地质适宜性,易得易懂,具有较强的普适性,易于推广.最后以中国中部城市新乡市为例,进行海绵城市建设环境地质适宜性评价.

光学望远镜镜片旋转镀膜修正挡板的仿真设计

目的提高新疆天文台南山观测基地ZZS1800-1/G真空镀膜机的膜厚均匀性指标。方法通过建立旋转行星夹具系统的膜厚分布模型,利用高精度数值计算,基于ZZS1800-1/G真空镀膜机,研究镀膜机结构参数与镜面几何结构对膜厚均匀性的影响,分析蒸发源位置、望远镜镜片参数与修正挡板形状的关系,并进行修正挡板的仿真设计与验证。结果在旋转行星夹具系统中,蒸发源与原点的距离对半径较大的镜面膜厚均匀性的影响最为明显。该距离600 mm以内,在镜面半径小于100 mm时,膜厚均匀性均低于1.7%;镜面半径为600 mm时,膜厚均匀性最佳,为23%。加入修正挡板后,膜厚均匀性理论计算值为0.035%。在镀半径为600 mm的镜片时,为保证均匀性小于1%,修正挡板的加工形变量要控制在2.2%以内。结论加入修正挡板可有效提高ZZS1800-1/G真空镀膜机的膜厚均匀性,本文建立的仿真模型可为ZZS1800-1/G真空镀膜机在实际镀膜工作时修正挡板的设计提供理论参考依据。

基于改进奇异谱分析的信号去噪方法

传统的去噪方法,比如小波阈值去噪,它只对高斯噪声有效,对于脉冲噪声却无能为力.近年来发展起来的奇异谱分析方法可以在高信噪比的条件下很好地滤除上述两类噪声,但该方法降噪过程涉及了一定的主观因素,并且受矩阵扰动理论的限制,该方法随着信噪比的降低,去噪能力也随之下降.针对上述情况,提出一种改进算法,将矩阵秩最小化理论应用于奇异谱分析方法中.仿真结果表明,改进算法去噪效果明显,能够最大限度降低信号均方误差,提高信噪比,增强奇异谱分析方法的通用性.

基于WMRMR的滚动轴承混合域特征选择方法

为充分利用时域、频域以及时频域中的有效特征,提高滚动轴承故障诊断准确率,提出一种混合域特征集构建方法,利用原始信号分别生成时域和频域特征集,通过经验模式分解提取固有模态函数的排列熵和Hilbert谱的奇异值作为时频域特征集,使得混合域特征集比单域特征更能全面准确反映轴承运行状态。针对混合域特征集存在维数过高、特征之间冗余性严重的问题,采用加权最大相关最小冗余的特征选择方法,以支持向量机分类正确率为依据,选取7个有效特征向量。实验结果表明:基于WMRMR的混合域特征选择方法的分类准确率可达98%,能够有效的识别轴承故障信息。

下一代自动测试系统的核心:合成仪器系统

对传统的自动测试系统进行了简要分析,指出传统自动测试系统的不足。针对传统自动测试系统的不足,从合成仪器的硬件设计思想和软件需求两方面进行了阐述。主要介绍了合成仪器的模块化硬件结构,合成测试系统的软件组件编程思想,合成测试系统的软件算法以及合成测试系统的设计规则。

基于可拓案例推理的故障诊断方法

可拓案例推理是将可拓学与案例推理结合后形成的一种知识推理方法.首先介绍了可拓案例的复合元表示,并重点给出了区间型故障征兆的相似度计算方法.然后分析了可拓案例推理过程,在可拓案例检索中,采用了粗糙集方法确定故障征兆权重,并提出规则引导的检索策略;在可拓案例重用中,采用可拓传导变换实现了针对不同检索结果的可拓案例重用;在可拓案例修改中,采用可拓增删变换完成了对重用可拓案例的故障征兆和权重的增删;在可拓案例保存中,讨论了对修改可拓案例进行保存的添加、删除和替换3种方式.最后通过应用案例说明采用该方法进行故障诊断的过程,并对可拓案例检索的时间复杂度进行分析,将本文提出的检索策略与全局检索策略进行比较,结果表明采用本文提出的检索策略可以提高检索效率,加快诊断速度.

一种基于AD检验的CFAR检测器

传统的恒虚警率(CFAR)检测器鲁棒性较差,为此,提出一种基于AD检验的CFAR检测器AD-CA。通过Monte Carlo仿真得到AD检验的临界值,并删除异常样本。仿真结果表明,在均匀背景下,AD-CA的检测性能与OS检测器相当;在多目标背景下,AD-CA的检测性能比OS检测器有所提升,当干扰目标个数大于N–k时,仍能保持较好的检测性能。

方差均值平方比恒虚警检测器

为了提高雷达恒虚警(Constant False Alarm Rate,CFAR)检测器在多目标背景下的鲁棒性,更好地检测目标,提出了一种新的基于方差均值平方比(VMSR)的恒虚警检测器,并建立了相应的检测器模型,得出了标称化因子T值和置信区间(a,b)。在均匀背景和多目标背景下,对VMSR检测器进行了仿真分析。在均匀背景下,VMSR检测性能优于OS,相比CA仅有很小的检测损失;在多目标背景下,VMSR检测性能相比OS得到了提升,特别是在干扰目标个数r>N-k时,OS不能有效检测出目标,而VMSR仍能保持较好的检测性能。结果表明,VMSR在多目标背景下检测性能优于OS,其在多目标背景下具有较强的鲁棒性。

基于连续小波变换的烤烟叶片总氮和烟碱含量高光谱监测预测研究

【目的】明确关键生育期及烤后烟叶总氮和烟碱含量的光谱响应规律并构建监测预测模型,以期及时准确地获取烟叶总氮及烟碱含量。【方法】通过实施不同品种、不同施氮水平互作处理的烤烟田间试验,以不同处理的植株冠层高光谱为数据源,通过多尺度连续小波变换和敏感小波特征提取,构建各生育期及烤后烟叶总氮和烟碱的监测预测模型。【结果】(1)不同生育期鲜烟叶总氮及烟碱含量的最优小波特征有所差异:总氮的最优小波特征位置随着生育进程的延长向长波方向移动,从427nm(旺长期)到720 nm(打顶期)再到769 nm(中部叶成熟期);而烟碱在打顶期(WF_(715,6))和中部叶成熟期(WF_(714,3))具有较为一致的特征位置,但最优尺度不同,因此在不同生育期分别建立监测模型是必要的;(2)打顶期的总氮及烟碱含量监测精度较高,该时期的敏感小波特征WF_(720,7)与烟株叶片的总氮含量相关系数较大(r=-0.83);特征WF_(715,6)与烟株叶片的烟碱含量相关系数较大(r=-0.81),且模型验证集NRMSE均在20%以内;(3)打顶期对烤后烟叶总氮和烟碱含量预测精度优于旺长期及中部叶成熟期,使用打顶期冠层光谱提取的敏感小波特征WF_(628,3)预测总氮含量的NRMSE为7.37%,WF_(856,3)预测烟碱含量的NRMSE为12.6%。【结论】本研究基于敏感小波特征构建的各生育期烤烟叶片总氮及烟碱含量监测和预测模型具有较好的准确性,为烤烟氮素管理调控、品质监测预测以及烤烟加工分级等提供支持。