Sigmoid变换的滤波-x四元数最小均方算法

滤波-x最小均方(Filtered-x Least Mean Square,FxLMS)算法是主动噪声控制系统中常用的算法,对中低频噪声有较好的控制作用,但在某些环境噪声中传统的算法可能达不到期望的抑制效果。提出一种基于sigmoid变换的滤波-x四元数最小均方算法,该算法利用四元数的空间特性使噪声信号在超复数域内部相互耦合和关联,并通过sigmoid函数对误差信号进行非线性变换来约束噪声信号以减低对权值更新的影响力度,避免权值在更新过程中发散,从而实现优异的收敛性能以及增强的鲁棒性。同时通过研究步长分析该算法的稳态特性,并在汽车、工厂噪声环境下验证提出算法性能的优越性,仿真结果支持了该结论。

基于伽玛通滤波器的双谱特征语音可懂度算法

针对现有的语音可懂度评价方法不能真实贴近人耳对语音的感知过程,提出一种基于人耳听觉特性的双谱特征预测语音可懂度评价(Gammatone-bspectral speech intelligibility metric, GBSIM)算法。充分利用双谱可以检测语音信号中的非线性相位耦合,抑制非高斯信号中的高斯噪声的特性,采用可以模拟人工耳蜗模型的Gammatone滤波器组,通过滤波处理将输入的语音信号分为32个听觉子频带,用三阶统计量对每个子频带的语音信号进行双谱估计并提取单一特征值来计算语音的可懂度。实例验证结果表明,该方法对信号失真变化敏感,其评价结果与主观评价具有很高的相关度,相对于传统的语音可懂度评价算法具有更好的评价效果。

听力学工作中的标准化要求

听力学工作的标准化要求日益提高。本文介绍了目前我国听力学检测和干预方法、测听设备、测听环境、听力干预设备、职业听力损伤和听力防护等方面的标准化现状,介绍我国听力学标准化面临的任务和需求。

基于GRACE星间重力位差的Slepian局部地表质量变化反演法

根据Slepian基函数在频域和空域的局部集中特性,建立了利用GRACE星间重力位差(GPD)估计局部地表质量变化的Slepian基函数反演模型及病态问题求解算法,并以亚马逊流域的陆地水储量变化(TWSC)反演为例,评估了反演方法的精度和有效性.首先,通过闭环数值模拟比较了Slepian基函数法(GPD SBF)、基于GPD的mascon方法(GPD Mascon)和球谐系数法(GPD SH)反演2005年亚马逊流域TWSC的性能,结果表明:Slepian基函数法通过限定信号的频域和空域范围,降低了反演过程中向下延拓带来的不确定性,有效削弱了法方程求解的病态性,其解算结果的稳定性明显优于GPD Mascon;GPD SBF的反演精度及可靠性总体上优于GPD Mascon和GPD SH,并且能够更好地恢复边缘区域的信号和减小泄漏误差的影响.其次,利用实测的GRACE GPD数据反演了2004—2015年亚马逊流域的TWSC时间序列,结果显示:GPDSBF相比GPDMascon反演的TWSC与官方mascon模型(CSR、JPL和GSFC RL06 mascon)更为一致,并且GPD SBF反演结果呈现出更多的空间细节和更好的信噪比.最后,利用不同GRACE反演结果计算的(TWSC的一阶导数)和水文气象数据(GPCP降水、ERA5蒸散发)由水量平衡方程估计了亚马逊流域Obidos水文站的月平均径流量,并采用测站的实测径流量进行检验,结果表明:GPD SBF和GPD Mascon估计的径流量与实测值扣除季节性信号后的差值STD分别为12.35 mm和14.54 mm,相关系数分别为0.71和0.69,并且GPD SBF和各种官方mascon模型估计的径流量与实测径流量更为接近.本文研究证明Slepian基函数法可削弱病态问题求解对正则化约束的依赖,其比传统的GPD Mascon解算精度和可靠性更高,为反演高精度、高分辨率的局部地表质量变化提供了一种新的解决方案.

“物理大地测量学”课程思政的探索与实践

“物理大地测量学”是测绘类专业的一门核心基础课程,针对该课程内容开展课程思政教学与实践对于培养德才兼备的测绘类专业人才具有重要意义。以武汉大学测绘学院测绘类专业为例,分析了“物理大地测量学”开展课程思政的必要性,从科学精神、创新精神、家国情怀、大国工匠精神和团队协作精神等层面梳理了该课程内容的思政元素融入点,重点对课程思政教学中的具体实践路径和一些需要注意的问题进行了探讨与案例分析,可为测绘类专业课程思政建设和教学实践提供参考。

基于波形分类的近海卫星测高数据自适应重跟踪方法

对卫星测高波形数据分类的聚类分析方法进行改进,给出一个用于确定最佳聚类数的有效性指标。以台湾海峡的Topex/Poseidon测高数据为例,对近海测高波形进行分类研究,并分析各类波形的最优重跟踪方法,在此基础上提出近海测高波形重跟踪的自适应方法。对多个周期测高数据进行重跟踪试验,结果表明,自适应方法优于其他重跟踪方法,可显著提高近海测高数据的质量。

基于卫星加速度恢复地球重力场的去相关滤波法

基于加速度法恢复地球重力场时,卫星加速度是由卫星轨道数值微分得到,而数值微分会放大高频误差,进而降低了重力场解算结果的精度。针对数值微分导出的加速度误差具有有色噪声的特性,提出利用去相关算法构造白化滤波器对加速度有色噪声进行滤波处理,并根据去相关的基本原理分别构造了基于三点差分和ARMA模型的白化滤波器。采用不同噪声背景的CHAMP卫星模拟轨道数据进行解算,结果表明:基于去相关滤波解算的重力场模型精度均要比等权解算的重力场模型精度高,初步验证了去相关滤波方法的有效性。

基于梯度信息的微波辐射亮温资料质量控制方法

卫星微波垂直探测器的辐射观测资料在数值预报中的同化应用使得数值预报水平有了巨大的飞跃。微波资料的质量控制是保证观测资料成功同化的关键所在。文章提出一种基于AMSU-A(Advanced Microwave Sounding Unit-A)辐射亮温资料梯度信息的新质量控制方法,将亮温梯度距平值明显较大的资料作为被降水污染或因为其他原因出现的"坏"的资料。利用中尺度非静力WRF(Weather Research and Forecasting)模式和区域三维变分同化,针对"海鸥"(2008)和"圆规"(2010)2个个例,对比旧质量控制中的降水检测和阈值检测方法,评估该方法用于AMSU-A资料同化时对台风数值模拟的情况。研究表明,旧质量控制方法将会使一些"坏"的微波观测资料同化进入模式,降低模式分析场的质量,进而导致同化结果有较大误差。相对于旧方法获得的分析场,利用基于亮温梯度信息的质量控制方法可使更多"坏"的观测剔除,同化后模式初始时刻的位势高度场和风场更接近于真实情况。与传统AMSU-A辐射资料的同化相比,新质量控制方案使2个台风路径数值模拟的偏差有明显的减小:"海鸥"个例中,模拟台风路径误差的最大改善比为12,路径误差改善约540km;"圆规"个例的最大改善比为13,模拟路径误差减小118km。

基于小波收缩阈值降噪的卫星重力梯度数据粗差探测方法

基于小波分析理论,提出小波收缩阈值降噪对重力梯度测量数据的粗差探测方法,模拟生成含有白噪声和粗差的重力梯度数据,并进行粗差探测的试算和分析。模拟试算结果表明,此方法用于重力梯度测量数据的粗差探测可达到97%的成功率。

平面波耦合腔中热传导和声泄漏对低频互易校准的影响

针对低频耦合腔互易校准中存在的热传导和声泄漏问题，通过理论计算和不同长度耦合腔的系列实验研究，探讨其对互易校准结果的影响规律。首先阐述了互易校准原理及电容传声器低频时的频响特征，传声器均压孔在声场外时，低频声压灵敏度随着频率降低而逐渐增加；其次，对发射传声器-耦合腔一接收传声器构成的耦合腔系统中的热传导修正因子进行计算，结果表明，随着耦合腔长度变长，热传导修正因子变小，不确定度分量变小；通过不同长度的耦合腔组成的互易校准系统研究声泄漏的影响并探讨其优化方案，实验结果表明，10mm和15mm耦合腔对互易校准结果影响较小，重复性高，该实验结果与传声器的低频响应特性一致。

用小波分析理论研究采矿速度与矿震的关系

矿震主要受开采活动、矿山所处构造环境及区域构造应力场的影响。应用小波多分辨率分析发现,开采速度与矿震发生有很强的联系性和相关性,证实了通过控制开采速度可减少矿震发生的观点,论证了应用开采速度曲线预测矿震的可行性,并给出了具体的预测数据。实验表明,慢匀速开采能有效地减少矿震发生的次数。

基于最小二乘法模拟听力损失曲线滤波器设计

为了在助听器客观评价时综合考虑佩戴者的不同程度听力损失,提出了一种听力图的模拟方法。该方法首先通过听力图计算各个频率点的幅度衰减;然后以此为依据,采用最小二乘法设计有限冲激响应滤波器,来模拟典型的听力图,使语音通过该滤波器后达到与听力图显示的患者听力损失相同的衰减效果,从而实现对听力损失的模拟。最后,通过一组实验表明:该滤波器对输入信号的频域衰减效果确实同典型的听力图一样。可见该滤波器有望加入助听器的测量评价体系,以提高评价准确性。

山东省新生儿听力筛查机构设备校准现状初探

目的完成山东省新生儿听力筛查及儿童听力障碍诊治机构的质量控制工作,加强筛查和诊断设备的计量溯源性。方法山东省卫生健康委员会委托山东省耳鼻喉医院,联合中国计量科学研究院制定了全省范围内的听力筛查与儿童诊治机构听力设备校准方案。省质控中心初步汇总需校准设备,制定行程,国家计量院分赴各市质控中心实地校准。对调查问卷和校准结果进行汇总分析。结果在方案实施过程中,共校准191家机构,449台听力设备,其中131台(29.2%)设备有3年内校准记录,其余318台(70.8%)设备校准周期超过3年。54台(11.9%)设备不能校准。结论此次调查为国内首次对全省相关听力设备进行校准,不仅为山东省后续的设备质控工作积累了成功经验,也为其它省的类似工作提供了范例。

灰色技术与小波网络融合的多因素预测模型

针对多因素预测中预测对象与影响因素之间具有非线性相关性、预测对象及其影响因素呈随机性、非线性变化的特点,同时各影响因素对预测对象的重要程度不尽相同,学习样本容量小、信息不充分,充分利用小波神经网络对非线性函数的强大拟合能力和灰色累加技术弱化原始数据随机性、增强规律性的优势,建立了灰色小波神经网络融合的多因素预测模型,并将其应用于交通量预测中.结果表明,与BP网络比较,所建模型可行有效,且提高了预测精度.

云参数对微波亮温模拟计算的影响试验

利用CRTM(Community Radiative TransferModel)快速辐射传输模式对NOAA-K系列卫星的AMSU-A通道亮温进行正演模拟,重点研究云粒子类型、云高、云厚度等云参数对微波亮温模拟的影响。结果表明:改变云粒子类型时,云水和雨水对模拟亮温影响较大,模拟亮温值比晴空高1 K;霰、雪、冰、雹等固态粒子对模拟亮温的影响较小,模拟亮温值略低于晴空无云情况;云层光学厚度较大时,各通道亮温受云层影响的情况取决于权重函数峰值高度和云顶高度的配置;多个高度存在云时,若最上层云较厚(2 km),光学厚度大,相应通道亮温取决于最上层云,较低层云对亮温不产生影响;云层变薄,光学厚度减小,高度低于云层或略高于云顶的通道亮温随云层厚度的变化明显,若通道高度远高于云顶,云层厚度的变化对于其亮温模拟的影响很小。

基于Gazebo虚拟世界的草莓采摘机器人仿真研究

【目的】提高草莓采摘的自动化水平,解放劳动力并降低采摘成本。【方法】研究小组设计了一种基于曲柄连杆机构的三爪同步夹持式采摘机器人,分析了其主要部件Kinect深度相机、六轴机械臂以及三爪夹持式采摘机械手的结构设计,并在Gezebo虚拟世界中构建了采摘机器人的模型,生成了草莓采摘机器人的末端运动轨迹,完成了该草莓采摘机器人的前期开发试验和算法验证。【结果】该草莓采摘机器人可精准地夹持草莓,减小了采摘过程中对草莓表皮的损伤,同时机械臂末端运动半径最大可达770 mm,完全满足小型辅助采摘设备的基本需求。【结论】Gazebo能真实地还原草莓采摘的自然环境,充分验证了该草莓采摘机器人的可行性,同时还可以在虚拟环境中模拟不同的任务场景,可为六轴机械臂或其他多轴运动机械的运行轨迹设计提供准确的实验数据,并为机器人的实际应用提供指导。

剪切夹持一体化水果采摘末端执行器的设计与分析

【目的】推进水果采摘机械化,同时减少机械采摘中水果的损耗。【方法】本研究设计了一种剪切夹持一体化的通用采摘末端执行器,该执行器采用直流减速电机推拉螺杆套接的法兰盘来改变连杆与导轨滑块间的角度,从而带动移动刀台的往复运动,实现剪切夹持与松开的动作;刀片下端配备硅胶材质的柔性夹持体,可以在剪切力增大时夹紧果梗,便于剪断;同时使用SolidWorks软件对该执行器进行了动力学分析。【结果】电机转矩与刀尖剪切力在连杆与导轨夹角最大处的比例系数为3.697,结合选定的电机型号,该末端执行器的剪切力大于小型水果的果梗剪切强度,满足一般水果的采摘要求。【结论】该末端执行器通过改变微动开关的位置及刀片夹持体的相对位置可适用于不同类型的水果剪切果梗采摘,具有轻便、操作简单、适用性强等优点。

体外冲击波联合肩胛上神经阻滞治疗偏瘫后肩痛的疗效观察

目的:探讨体外冲击波(ESWT)联合肩胛上神经阻滞治疗偏瘫肩痛(HSP)的临床疗效。方法:选取2020年1月—2021年12月江西省新余市人民医院收治的50例脑卒中HSP患者作为研究对象。采用随机数表法分为对照组和观察组,每组各25例。对照组在常规治疗基础上给予ESWT治疗,观察组在对照组基础上增加肩胛上神经阻滞治疗。对比两组患者治疗后的视觉模拟评分法(VAS)、肩关节被动活动度(PROM)及上肢运动功能(FMA)评分。结果:治疗后,观察组患者VAS评分明显低于对照组,差异有统计学意义(t=2.205,P<0.05);观察组患者PROM明显高于对照组,差异有统计学意义(t=7.493,P<0.05);观察组患者FMA评分明显优于对照组,差异有统计学意义(t=5.049,P<0.05)。结论:ESWT联合肩胛上神经阻滞能显著降低HSP患者的疼痛程度,增加肩关节活动度,改善上肢运动功能。

下垫面对微波亮温模拟计算的影响试验

CRTM模式设计了精确的方案来模拟下垫面比辐射率,这对充分利用卫星资料进行同化来提高初始场精度从而改善数值预报效果具有重要意义。文章利用美国标准大气廓线,选择NOAA16搭载的AMSU-A传感器,研究了晴空下陆面温度、海陆分布比例对各通道亮温模拟的影响。结果表明:(1)地面和近地面通道亮温受下垫面温度影响明显,其他通道亮温则是受通道权重函数峰值高度处物理温度的影响比较大;(2)下垫面中,随着海面所占比例的递增,陆面所占比例的递减,地面通道亮温值减小。