基于星载合成孔径雷达图像交叉谱的全球海浪特征研究

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)因其全天时、全天候的观测能力,为全球海洋动力环境要素研究提供了重要数据支撑。然而,SAR海浪成像是非线性过程,现有理论中的近似求解会导致海浪谱反演的信息缺失。SAR图像交叉谱技术的提出一定程度上突破了这一限制,能够很好地量化海浪谱特性及海浪传播方向。本研究延续前人系列成果,利用最新提出的面向径向海浪的图像谱强度,开展不同尺度海浪随局地风速的变化趋势分析,并基于雷达视向图像谱强度提取了谱峰波数,进而结合欧洲空间局环境遥感卫星先进合成孔径雷达波模式在开阔大洋获取的近400万景SAR图像,分析了谱峰波数的全球分布特征,为量化全球风浪耦合过程提供新视角,揭示了海浪与风速耦合关系的空间分布与季节变化规律。

基于交叉谱法的C波段机载SAR海浪反演

传统的初猜谱海浪反演方法,需要先使用海浪预报模式来获取初猜谱,其优劣直接影响着反演的精度。为了摆脱对初猜谱的依赖,在不需要先验信息的情况下实现海浪反演,提出了基于交叉谱法的海浪反演方案。该方案采用C波段全极化机载SAR探测数据,利用全极化信息反演海面风矢量,作为WVW算法的风场输入,再通过WVW算法获取海浪谱,进而提取海浪信息。研究结果表明,海浪反演精度得到显著提高,海浪传播180°模糊问题也得到了有效解决。该方案对机载SAR海浪反演业务化应用具有借鉴意义。

奇异交叉谱分析及其在气候诊断中的应用

提出了一种新的用于气候诊断的奇异交叉谱分析方法（记为ＳＣＳＡ）。从理论上证明，它是一类时频域相结合的广义交叉谱分析，也是奇异谱分析（ＳＳＡ）的一个推广。ＳＣＳＡ可获得比经典交叉谱更为强化的耦合振荡信号，并在时域上描述两个系统之间各种耦合振荡信号的时变特征，因而可将频域上的耦合振荡信号在时域上加以合成和分解，包括非线性耦合振荡的弱信号，这对短期气候预报十分有益。文中实例证明，ＳＣＳＡ比经典交叉谱分析有更为优良的特性。

铁路运输与国民经济发展关系的交叉谱分析方法研究

根据相关性原理得出铁路运输指标和经济指标时间序列间的互协方差函数和互相关函数,利用图基-汉宁窗的截尾傅氏变换计算铁路运输指标和经济指标序列间的同相谱和正交谱估计值,表征两者的相关程度、超前滞后关系以及超前和滞后的时间差。实际数据计算结果表明中国铁路运输业的发展基本上滞后于国民经济增长2~3个月。

奇异交叉谱在海气相互作用诊断研究中的应用

利用SCSA（奇异交叉谱分析）方法，对中低纬海气及中低纬环流相互作用的耦合同期信号进行分析。结果表明：在3－7年尺度上海气相互作用关系密切，这个尺度与ENSO循环尺度基本一致，且其振荡行为与ENSO根荡相似．从这个意义上说在中低纬海气相互作用中，ENSO是个强信号；中低纬环流相互作用存在10－12年及准4年的优势耦合周期，其中准4年振荡和ENSO循环尺度相一致．这说明中低纬环流相互作用，除受ENSO影响外，自身还存在10年左右的振荡周期。

多维时间序列交叉谱分析在降水场诊断中的应用

在经典时间序列的交叉谱分析基础上 ,建立多维交叉谱矩阵 ,对某一感兴趣的频率段交叉谱矩阵作特征值和特征向量分析。作为初步应用 ,在获得云南 5月雨量存在准4 5年的显著耦合振荡周期的前提条件下 ,对相应的交叉谱矩阵进行特征值和特征向量分析后发现 ,用前 3个相应协谱和正交谱的特征向量就可反映云南 5月雨量场在 4 5年耦合振荡周期上的大部分空间分布信息 ,并得到了一些具有天气气候学意义的结论。结果表明应用多维时间序列的交叉谱分析来研究云南 5月雨量场的演化特征是可行的。

双峰海浪谱的SAR图像交叉谱仿真研究

由6参数双峰频谱和cos-2s型分布函数得到了双峰海浪方向谱的波数谱形式,并利用海浪谱到合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像交叉谱的非线性转换关系,对双峰海浪谱的SAR图像交叉谱进行了仿真,分析了不同海浪参数和SAR平台参数对SAR图像交叉谱的影响,并与SAR图像谱进行了比较。

波流信号交叉谱估计方法比较

本文利用风浪实验数据,采用Welch、MTM、MVDR等方法估计了波面位移和铅直流速的凝聚谱,以期得到适合于波流信号的交叉谱估计方法。数据分析结果表明,三种方法给出的凝聚谱估计在以谱峰频率为中心的较宽频段上基本一致,均高于临界值,表明波流信号在主导波频段上存在显著的相关性;在高频段,MVDR方法估计存在一个类似单谱的指数衰减趋势,而另外两种方法的估计值持续高于临界值。数值模拟结果亦表明MVDR方法有更强的相关信号识别能力和频率分辨能力,且不易出现伪峰,因而估计结果更加可靠。

奇异交叉谱分析方法在夏季降水预报中的应用

利用奇异交叉谱(SCSA)分析方法,提取1951～2002年夏季(6～8月)河北省降水和北半球2～3月500hPa高度场关键区相互作用的耦合周期信号及其分量序列年际和年代际时变特征。基于SCSA,重建耦合振荡分量序列(RCCS),并与自回归分析相结合,建立预测模型,对河北省夏季降水趋势进行预测试验。结果表明2003年以后河北夏季降水将转入一个相对多雨阶段,若将此方案进一步完善,可望在业务中推广应用。

贵州夏季降水场与秋粮产量的交叉谱分析

本文利用交叉谱分析方法,研究了贵州地区夏季(6~8月)降水场与秋粮气象产量序列周期振动间的相互关系,讨论了各序列的功率谱分布特征.结果表明,贵州夏季降水与秋粮气象产量存在着3年左右的显著周期.

基于广义交叉谱密度方法的线性和非线性格兰杰因果关系检验

鉴于现行的均值格兰杰因果关系检验或者无法检验非线性的格兰杰因果关系,或者存在"维数灾难"问题,我们根据Chung和Hong(2007)的广义交叉谱方法提出了一个能统一检验线性和非线性均值格兰杰因果关系的检验统计量。本文的广义交叉谱检验统计量渐近服从一个标准正态分布,它不但能考虑所有滞后阶的信息,而且避免了"维数灾难"问题。蒙特卡罗试验结果表明广义交叉谱检验具有良好的有限样本表现。

最小交叉熵谱分析的非迭代快速算法

本文提出一种新的最小交叉熵(MCE)谱的快速算法。它无需求解非线性方程组,即先用信号的先验最小相位逆预滤波,然后估计它的最大熵(ME)谱,最后将此ME谱乘以信号的先验谱就给出了信号的MCE谱。计算机模拟证明,此新算法的正确性和有效性,即使在低信噪比时也能给出较优的谱估计。

最小交叉熵谱在矿震井水位资料中的应用

文中简述了最小交叉熵谱原理，并用模拟资料检验了最小交叉熵谱计算程序，最后用最小交叉熵谱方法分析了矿震井水位资料。结果表明，矿震井水位资料的最小交叉熵谱中，除了日变化的２Ｈ＿ｚ以外，在震前几小时到几天中均出现８Ｈ＿ｚ的高频分量，这是一般的谱分析方法无法得到的。本文提出的方法为矿震预测提供了新的路径。

我国股市与经济周期互动关系的谱分析

在成熟资本市场上,股市周期和经济周期存在较强的相关关系。利用谱分析法进行实证研究,发现我国股市和经济周期的波动表现形式较为复杂,在主周期波动过程中又嵌套多个次波动周期,并且股市和经济周期的主波动周期长度也并不一致,仅在次波动周期长度上存在一定的相似性。从长期看,股市周期领先于经济周期16个月;从短期看,股市周期要滞后经济周期约2个月,这与西方成熟市场不完全吻合。造成这一现象有多方面的原因,应通过相应的政策手段加以改善。

谱分析方法在研究我国经济周期中的应用

本文利用谱分析方法对我国1996年一季度至2017年一季度的经济增速数据进行实证研究。Welch的估计结果表明,我国存在长度为3.55年的经济周期,此周期长度符合基钦周期的特征,且经济周期与库存周期之间存在较强的共振关系;进一步利用相位谱分析发现,经济周期的变化领先库存周期变化0.9年左右。在分析库存周期历史数据的基础上,本文认为,我国现阶段正进入新一轮库存周期,但尚属于弱周期,对我国经济增长支持力度有限。为减小库存周期对经济的影响,建议继续实施积极的财政政策,保持货币政策的灵活适度、优化企业的经营环境。

基于拟线性变换的海浪方向谱反演方法研究

海浪谱反演的交叉谱方法能有效降低斑点噪声并确定海浪传播方向,但从海浪谱到SAR交叉谱的非线性变换非常复杂,给海浪谱反演带来了分析和计算上的困难。依据从海浪谱到SAR交叉谱的非线性变换,给出了从海浪谱到交叉谱的拟线性变换,并利用海浪谱非负的约束条件,建立了一种基于该拟线性变换的反演方法。在引入海浪谱非负约束条件的情况下,反演过程中可以用拟线性变换代替非线性变换确定每次迭代的方向,不但能简化计算,并且能在反演精度不受影响的情况下,使反演过程更快、更稳定地收敛到最优海浪谱。

轴承故障交叉项时频诊断方法的研究

在分析调幅信号Wigner-Ville交叉项分布特征的基础上,提出了使用交叉项"虚互谱能量"诊断调幅型机械故障的新方法,并利用设计的带通核函数,提取交叉项"虚互谱能量",最后使用具有调幅故障的轴承冲击共振滤波数据,验证了方法在实际应用中的有效性。

基于LaBr_(3)(Ce)闪烁体的γ能谱测井仪性能提升研究

地处南部非洲纳米比亚的湖山铀矿的主要含矿岩石为白岗岩,其矿石中放射性元素钍含量较高,对γ测井结果影响较大。为了解决钍元素对γ测井结果的影响,采用了高分辨率LaBr_(3)(Ce)闪烁探测器、交叉谱段法以及分离射线谱技术,研制了新型γ能谱测井仪,极大地提高了钍、铀、钾核素的计数率、仪器的量程以及测井速度,并能有效区分钍、铀、钾核素,实现了铀含量的定量测量,该测井仪器的实验和校准测试是在控制孔、爆破孔、国家标准铀模型中进行的,验证了其测量精度、范围、速度适用性、稳定性、重复性等。新型γ能谱测井仪在测量范围及测井速度方面,达到γ测井规范要求,即铀含量测量上限达到5.0%eU,测井速度达到0.067 m·s^(−1)。能够直接解释出钍、铀、钾含量,提高了矿石铀品位测量的准确性。使用该γ能谱测井仪成功实现了湖山矿爆破孔矿石铀品位的快速定量测量,并可精确估算铀矿量。

旋转机械故障交叉项时频诊断方法

首先分析了调幅信号Wigner-Ville分布的交叉项分布特征,提出了使用交叉项"虚互谱能量"诊断调幅型机械故障的新方法,并利用设计的带通核函数,提取了理论调幅信号的交叉项"虚互谱能量",最后使用具有调幅故障的实际齿轮数据,验证了方法在实际应用中的有效性。

袭击湛江市热带气旋的谱分析

利用近３５ａ登陆湛江市热带气旋的年频数和湛江市年平均气温两个时间序列，用连续功率谱和交叉谱方法，分析了袭击湛江市热带气旋的活动特点。