W-SFCW和SFCW的水流特性试验研究

运用化学工程中反应器理论,试验分析波式潜流人工湿地(W-SFCW)中的停留时间分布。比较分析传统潜流湿地和理想反应器的流态特征,得出结论:在同样的水力负荷条件下,相对传统潜流人工湿地(SFCW),W-SFCW具有将污染物浓度降到同一浓度值所需时间更短、去除效率更高的内在机制。

基于SFCW雷达时间-距离像的摆动目标微动特征提取

建立频率步进连续波雷达摆动点目标回波模型,推导得出摆动目标高分辨距离像,研究距离像周期性变化规律,提出基于时间-距离像的摆动目标微动特征提取思路。针对幅度峰值搜索法对微摆动周期估计误差较大的问题,提出结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法等两种改进算法。仿真实验表明,在信噪比高于-10 dB时,结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法能够有效估计摆动目标距离、摆动幅度及摆动周期等参数,此时摆动幅度估计值是对其真实值在雷达视线方向上的投影值的估计。改进算法对目标距离和摆动幅度的估计精度与幅度峰值搜索法相同,对摆动周期的估计精度远远高于幅度峰值搜索法,可分别达到和优于采样周期的数量级。本文提出的改进算法可扩展应用于圆周旋转等周期性运动目标的微动特征提取。

基于TSFCW雷达的多目标速度和距离估计算法

基于毫米波防撞雷达的多目标检测和估计,对自动驾驶和交通安全有着重要意义。因此,分析现有的基于线性调频连续波(LFMCW)雷达的多目标检测算法的不足,提出了一种基于梯形步进频率连续波(TSFCW)雷达来实现多目标的速度和距离估计的方法。这种方法不仅能快速估计目标的速度和距离值,而且解决了两个目标的中频信号接近时无法正确估计两个目标距离和速度的问题,大大减小了多目标估计中出现虚假目标和漏检的概率。最后,利用仿真实验验证了所提算法的可靠性。

基于SFCW雷达的多场景墙体参数反演

穿墙探测所处的外界环境内通常存在多种散射体,是否存在金属物品、有无人体对墙体参数反演具有不同的影响,进而影响穿墙定位与成像的准确性。将不同的外界环境分为不同场景,根据电磁波传播理论和菲涅尔公式建立电磁波穿墙传播模型,并详细阐述了用于提高步进扫频连续波(stepped frequency continuous wave,SFCW)穿墙雷达分辨率的Extend Prony算法和墙体参数快速反演算法,得出一种反演墙体介电常数和厚度的方法,并在墙后无散射体场景、墙后存在金属物体场景和墙后存在人体场景多场景中进行实验,最后将真实值与实验结果对比,表明在不同场景中具有较强适应性,反演出的墙体参数是现场穿墙探测的重要参考依据。

基于SFCW-TDR技术的测墒仪在辽宁省西部代表地块的应用分析

分析了基于频域频率步进连续波-时域反射法(SFCW-TDR)技术的测墒仪在辽宁省西部代表地块进行土壤含水率监测能力。该技术主要应用半应用半理论公式,可以根据高频电磁波在插入土层中的TDR探针上测得的准确行程时间t推求土壤体积含水率。通过在不同地块比测和同一点长时间连续比测,两者测量数据绝对误差均在2%以内,可为地方防汛抗旱决策提供快速准确的数据支撑。

基于二维尺度维纳后滤波器的SFCW MIMO雷达成像伪影抑制方法

为了抑制传统后向投影成像方法产生的伪影,提出了一种基于二维尺度维纳后滤波的伪影抑制方法。首先,针对步进频连续波MIMO雷达,将频域BP成像方法建模为一个二维无失真波束形成器;然后,利用带尺度因子的二维维纳后滤波器使波束形成结果的均方误差最小;最后,分析了尺度因子对单目标和多目标成像性能的影响。现有基于相干因子(CF)的伪影抑制方法仅是所提方法具有不同尺度因子时的特例。通过选择适当的尺度因子,该方法可以克服CF方法的一些局限性。仿真结果表明,所提方法在距离向和方位向都能有效地抑制成像过程产生的伪影。

基于地基干涉雷达的高速铁路桥梁运营性能检定

目前应用最广泛的高速铁路桥梁检定方法为位移计、加速度计等接触式传感器,但其难以大量铺设,且工作效率低,每类传感器只能完成单一测量任务。而地基干涉雷达系统发射功率小、信噪比高、安装灵活,测量精度可达亚毫米级,一次测量即可完成多项桥梁参数检定的任务。利用矢量网络分析仪构建发射步进频率连续波信号的地基干涉雷达系统,对盐通高速铁路沿线的32 m简支箱梁桥进行实验。高速铁路检测车由310 km/h逐级提速至385 km/h,雷达系统可准确测量桥梁跨中的动挠度,进而分析其动力系数、挠跨比、强振频率、自振频率及阻尼比等参数。将仿真结果和拉线式位移计的实测结果与地基干涉雷达的实测结果进行综合对比分析,证明地基干涉雷达在高铁桥梁运营性能检定应用中的准确性和有效性。

电缆局部缺陷的步进频连续波定位方法

电缆缺陷定位是电缆检修的重点,宽频阻抗谱法(broadband impedance spectroscopy,BIS)是一种常用的频域反射电缆缺陷定位方法,BIS面临的问题是,现场的噪声会干扰测量,且检测效率不高。因此提出了一种基于步进频连续波(stepped frequency continuous wave,SFCW)的新方法来提高电缆缺陷定位的检测效率和抗干扰能力。首先,依据SFCW电缆缺陷定位的原理结合电缆分布参数模型进行电缆缺陷定位仿真实验。然后,在实验室300、611 m长的射频同轴电缆和180 m长的10 kV XLPE电缆上进行缺陷定位测试,验证了所提方法的有效性。试验结果表明:SFCW能有效定位电缆的缺陷,定位误差小于0.6%,首末端定位盲区小于8 m,对于模拟缺陷的有效定位距离大于511 m;相较于BIS法,SFCW方法将抗噪能力提高了5.7~10.1 dB,SFCW方法定位一根电缆的测试时间已小于10 s,检测效率有了较大提升。

GBInSAR河流滑坡变形监测应用

对城市中河流滑坡进行变形监测与分析掌握滑坡体形变规律,是滑坡安全性评估的重要手段。针对南宁邕江柳沙半岛滑坡灾后加固过程中稳定性,采用GBInSAR技术对该滑坡进行连续高精度变形监测,同时结合时间序列分析方法获取了该滑坡体的二维形变时间序列图以及特征点的形变时间序列。变形监测与分析结果表明,滑坡体上的加固带处已基本稳定,加固带上大部分PS点的形变在1 mm以内;滑坡体的大部分区域的形变基本在4 mm以内,且形变呈明显的非线性变化;GBInSAR技术可以快速、有效地获取河流滑坡整体形变信息及形变的演化过程。

Extend Prony算法在提高步进扫频连续波探地雷达分辨率中的应用

本文研究了ExtendProny方法在提高步进扫频探地雷达分辨率、提取目标距离信息中的应用.结合扫频雷达回波信号的特点,对Prony算法处理步骤和改进措施进行了重点阐述,并利用实测数据对算法有效性进行检验,对不同探测目标、有无噪声干扰情况下算法的鲁棒性给出评价.最后对该算法在目标自动识别中的应用潜力给予了说明.

风车草和香蒲人工湿地对养殖水体磷的去除作用

研究了风车草和香蒲水平潜流人工湿地对养殖水体中不同形态磷的去除效果差异,并对其机理进行了探讨.结果表明,以风车草湿地为例,对养殖水体中总磷(TP)、颗粒态磷(PP)、溶解态正磷酸盐(DIP)、溶解态有机磷(DOP)的平均去除率分别为87%、95%、92%和43%,表明人工湿地对水体中不同形态磷的去除效果存在差异.风车草湿地处理系统对TP和DIP的去除率显著(P<0.05)高于香蒲湿地.而对于DOP的去除效果,香蒲湿地处理系统要明显(P<0.05)优于风车草湿地系统.在运行80d后,风车草人工湿地出水DOP浓度要高于进水浓度,表明该湿地系统出现DOP净释放现象.

波式潜流人工湿地对生活污水中磷的去除效果研究

通过试验测定波式潜流人工湿地(W-SFCW)与潜流人工湿地(SFCW)中基质、介质填料、植物在污水处理中所截留的磷含量,分析湿地各组成部分对磷的吸收作用,并对各组成部分的去除效果进行比较研究。试验进一步明确了W-SFCW和SFCW对磷的净化机理,从而为优化设计提供了基础。结果表明,在相同试验条件下,W-SFCW对TP的去除率比SFCW高。两种湿地系统中土壤和湿地植物截流吸附了较多的磷,石头填料对污水中的磷也有一定的吸附作用。其中,湿地植物芦苇比美人蕉对污水中磷的吸附作用更为明显。

瞬时测频接收机的连续波干扰技术研究

雷达信号频率是接收机进行信号分选的一个重要参数。分析了比相法瞬时测频(IFM)接收机的组成和测频原理,针对同时到达信号对IFM接收机测频结果的影响,从雷达反侦察角度出发,提出用步进频率连续波信号对接收机进行干扰来破坏其正确测频结果,并进行仿真分析验证了干扰效果。

地基合成孔径雷达干涉测量技术及其应用

在简要讨论地基合成孔径雷达干涉测量(ground-based interferometric synthetic aperture radar,GB InSAR)技术原理的基础上,归纳了常规地基InSAR形变测量的主要处理流程。全面总结了地基干涉测量雷达系统的主要类型及其发展趋势,地基InSAR技术的主要应用领域以及目前存在的问题,对比分析了地基和星载InSAR在形变测量上的优势和不足。

多级串联潜流人工湿地净化城市地面径流的试验研究

在室外露天试验场按不同水流方式设计和建造2组多级串联潜流人工湿地,通过中型试验测试其在不同运行方式下对西安市地面径流中COD、NH4+-N、TN、TP的净化效果。结果表明:2组人工湿地系统出水水质均达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准;在湿地净化过程中,填料起主要作用,可吸附40%～50%的污染物,植物和微生物的协同作用可将净化效果提高20%～30%;2种人工湿地系统HRT为36～48h,运行间隔时间为7～15d的运行效果最佳;改变水流方式的复合流人工湿地系统净化效果优于水平潜流人工湿地系统,净化效果高出5%左右。研究设计的2种人工湿地均可用于城市地面径流污染的控制和雨水利用。

基于墙体参数估计的穿墙成像与校正算法

墙体对电磁波的传播具有折射与多次反射作用,若采用传统的雷达成像方法,则会造成墙后目标的偏移与散焦。通过分析墙体与墙后目标对步进频连续波信号的回波特性,提出了一种基于墙体参数估计的穿墙雷达成像与校正算法。该方法首先根据墙体回波的距离向压缩结果划定墙体相对介电常数与厚度的估计范围,并利用估计范围内的参数取值构造补偿因子,然后通过比较补偿后墙后目标的聚焦效果来确定墙体参数的具体值。仿真结果与实验结果表明,该方法能够在系统离墙较远的条件下实现墙体参数的估计,同时完成墙后目标的准确成像。

一种基于时域差分的穿墙雷达BP成像算法

利用步进频连续波雷达对墙后运动的人体目标进行探测,对墙体杂波抑制和人体目标成像展开了研究。首先,利用人体目标慢速运动的特征,采用时域差分的方法抑制墙体杂波,使人体目标回波得以凸显;然后,分析了墙体折射对目标回波时延的影响,在此基础上对传统的后向投影成像算法进行了改进,使其适用于墙后区域的目标成像;最后,对该算法进行了推广,在一定程度上实现了对人体目标的跟踪。实测数据的处理结果表明,该算法能够在系统离墙12.6 m的情况下有效地消除墙体回波的影响,清晰地显现出在墙后运动的人体目标。

Research on Nitrogen Removal and Microorganism in a Subsurface Flow Constructed Wetland System in Sihong County

Experiments in monitoring the removal of organic material and nitrogen and determining the amounts of mi- croorganism at different sites in the subsurface flow constructed wetland in Sihong county were performed. The results show that the removal of CODCr agrees with the kinetic equation of a first order reaction. The removal of pollutants varies with different seasons. The removal rates of CODCr, NH3-N, TN in the spring are 15%–23% higher than those in the autumn. The amount of ammonifier is larger than that of denitrifying bacteria and the amount of denitrifying bacte- ria is larger than that of nitrosomonas. The amount of bacteria around the plant roots is larger than that on the surface of the packing medium. No apparent change is observed for the amount of denitrifying bacteria and nitrosomonas between spring and autumn.

基于多任务贝叶斯压缩感知的探地雷达成像算法

针对步进频率连续波探地雷达(SFCW-GPR)目标成像空间的联合稀疏性,在基于稀疏贝叶斯压缩感知(BCS)成像的基础上,提出了多任务贝叶斯压缩感知(MT-BCS)算法;针对不同的任务,采用一种通用的先验层次贝叶斯模型,该算法能在有限观测数据条件下,通过利用每组观测数据之间的相关性,使得从较少的随机样本中恢复原始信号;该算法对每组任务的重构都是独立的,在充分利用观测数据的相关性的同时,又可以保留各自数据的特性,实现各组观测数据之间信息共享;仿真结果表明,MT-BCS的重构性能良好,在相同条件下MT-BCS算法的重构效果优于BCS算法所得到的重构效果。

基于窗函数的非均匀步进频信号设计

针对均匀步进频连续波信号脉冲压缩处理过程中加窗处理抑制旁瓣导致信噪比损失的问题,提出了一种基于窗函数的非均匀步进频信号设计方法。首先根据分辨率和最大作用距离要求设计了步进信号总带宽和步进脉冲数,然后根据旁瓣要求和选择的窗函数设计了非均匀频率步进,最后根据雷达作用范围设计了频率步进量化间隔。该步进频信号呈现中间脉冲步进频率间隔小,两边脉冲步进频率间隔大的特点,在非均匀傅里叶逆变换脉冲压缩处理过程中无须加窗处理即可获得较低旁瓣,避免了加窗处理导致的信噪比损失。点目标仿真结果和实测数据处理结果验证了该非均匀步进频信号设计方法的有效性。