基于CS-MVDR的多目标方位估计新方法

针对空时欠采样条件下多目标方位估计存在的问题,将压缩感知理论引入到最小方差无畸变响应(MVDR)方法中进行多目标方位估计,通过空间角度网格划分形式实现信号在空时域的稀疏性表示,利用空间谱估计恢复重构空间稀疏向量,从而实现空间上多信号入射角的方位估计。该方法不仅运算量低,在低信噪比、低阵元采样数、高估计精度和稳健性等方面的优势更为突出。

基于时-空过采样系统的点目标检测性能分析

为了提高扫描成像系统对于点目标的探测性能,提出了时-空过采样点目标探测体制,并对其进行了目标检测性能分析.首先,分析了单采样体制在点目标探测中易存在跨像元导致的目标能量分散问题,以及探测器随机高强度噪声及空间质子流尖峰信号导致的虚警问题;然后,提出了用于点目标扫描探测的时-空过采样体制.最后,基于图像信噪比对相同光学系统下单采样和时-空过采样系统的目标检测性能进行了比较分析.分析结果表明,通过采样方式能够实现目标能量集中到一个像元,保证了图像信噪比需求.通过高分辨率融合使得目标尺度大于噪声及尖峰的尺度,目标尺度最大扩展至3×3像元,基于目标空间相关的处理可以有效降低了虚警,提升系统检测性能.

分布式间歇采样转发信号对机载干涉仪参数测量影响分析

针对反机载干涉仪侦察场景,该文提出一种基于间歇采样转发技术生成分布式信号对干涉仪参数测量施加干扰的方法。辐射源与转发干扰机分布部署构成干扰系统,转发干扰机对辐射源脉冲信号进行间歇采样并向干涉仪转发,转发信号与辐射源信号准同步到达干涉仪,实现对干涉仪空域参数和时域参数的同时干扰。对于机载干涉仪运动过程中与干扰系统发生的位置关系变化,给出信号准同步约束并构建分布式信号叠加模型。然后针对干涉仪体制对脉冲空域和时域参数的测量机理,分析分布式信号实施干扰的原理,并分析信号参数对干扰效果的影响,进而提出分布式信号设计原则。仿真实验和暗室实验结果表明,该文所提出分布式波形可有效扰乱干涉仪对信号到达方位角、脉宽和脉冲重复周期等空时域参数的正确测量。

基于双重注意力时空图卷积网络的行人轨迹预测

当前行人轨迹预测研究面临两大挑战:1)如何有效提取行人前后帧之间的时空相关性;2)如何避免在轨迹采样过程中受到采样偏差的影响而导致性能下降.针对以上问题,提出基于双重注意力时空图卷积网络与目的抽样网络的行人轨迹预测模型.利用时间注意力捕获行人前后帧的关联性,利用空间注意力获取周围行人之间的相关性,通过时空图卷积进一步提取行人之间的时空相关性.引入可学习的抽样网络解决随机抽样导致的分布不均匀的问题.大量实验表明,在ETH和UCY数据集上,新方法的精度与当前最先进的方法相当,且模型参数量减少1.65×10^(4),推理时间缩短0.147 s;在SDD数据集上精度虽略有下降,但模型参数量减少了3.46×10^(4),展现出良好的性能平衡,能为行人轨迹预测提供新的有效途径.

融合非均匀采样与特征强化的人体不文明行为检测方法

针对人体异常行为时空动作检测对相似行为存在误检及局部肢体行为检测精度较低的问题,基于自制的不文明行为时空动作检测数据集(UBSAD),提出了一种融合非均匀采样与特征强化的人体不文明行为检测方法。该方法在时空特征提取阶段引入Video Swin Transformer(VST)作为主干网络,用于捕获视频中的长期时序依赖关系,提升网络全局信息学习能力;将提出的环形残差VST模块替换主干网络最后阶段的VST模块,放大目标区域和背景区域的差异,并结合多头自注意力机制,强化对目标区域的特征提取;在视频帧采集阶段提出了独特的非均匀采样方法,根据任务需求调整输入数据分布,使模型有层次地获取动作变化信息,有效提升网络对相似行为细节特征的关注;在特征提取网络之后嵌入新的融合浅层特征的级联池化三维空间金字塔特征强化模块,进一步增强多种尺度下的特征适用性,有效减少动作细节信息在特征提取过程中的丢失和降低背景信息的干扰,实现特征强化的效果。实验结果表明,该方法在UBSAD数据集和公开数据集UCF101-24上mAP指标分别达到了71.93%和83.09%,比使用基线网络VST作为时空特征提取模型分别提高了7.39个百分点和1.22个百分点,能够有效检测目标的行为。

基于稀疏阵列的多带信号频率和到达角联合估计

随着工作频段的不断拓展,传统的基于空时Nyquist采样的多目标源频率和到达角联合估计方法受到阵列孔径和采样速率的约束,提高估计精度往往伴随着较高的硬件成本。为此,基于互质阵列设计了一种十字型空时欠采样接收结构,并结合噪声空间重构、信源相关性配对,提出了一种具备闭式解的频率和到达角的无模糊估计方法。得益于稀疏阵列可有效拓展阵列孔径,所提方法相比基于传统均匀线阵的方法,在相同的硬件资源和较低信噪比条件下即可取得明显的估计精度提升效果。

伪异常选择驱动学习的视频异常检测

无监督视频异常检测方法通常使用正常的监控视频数据通过帧重构/帧预测方法来训练视频异常检测模型。然而,正常视频中往往包含大量的相似画面和背景帧,数据集冗余的问题尤为明显,因此不能高效地进行异常检测模型训练。针对该问题,提出了伪异常选择驱动学习的视频异常检测方法,从原始视频训练数据中迭代选取部分异常分数高的正常视频帧(伪异常帧)来构建新的训练池,用于学习和优化视频异常检测模型。在检测模型方面,设计了基于后继帧预测的双路U-Net骨干网络,以不同采样率的视频段分别作为两个支路的输入,从而从多个粒度上更好地提取和利用视频的时空特征。为了加强典型训练数据对帧预测任务和异常检测的影响,双路U-Net中设计了多层的记忆学习模块。在常用视频异常检测数据集上进行实验,验证了所提方法在检测精度和训练效率上的有效性。

湖北省草地贪夜蛾种群分布的区域差异及其受温度条件的影响

草地贪夜蛾是近几年迁入我国的重大农作物害虫,而湖北省是该害虫每年从南向北迁飞的重要通道.为了解湖北省草地贪夜蛾的种群分布特征,选取湖北省22个县市具有代表性的点位,通过玉米田间设置的诱捕装置对草地贪夜蛾成虫发生情况进行抽样调查,获得了各样点5—10月成虫日捕获数的抽样调查数据并结合各样点的日平均温度数据进行了统计分析.结果显示:湖北省草地贪夜蛾的发生时间主要在7—10月,全年峰值出现在8月中旬至9月上旬.从空间上看,鄂东和鄂中地区草地贪夜蛾虫量较高,两区域的全年峰值时间分别是9月中旬和8月下旬,样点的日捕获虫量最高可达74头和32头以上,鄂西虫量极少,样点的日捕获虫量最高不到1头.回归分析显示:各样点的对数虫量(诱捕数量的对数)与日平均气温之间存在显著的线性关系,表明日均温对诱捕数量具有显著影响.综上,湖北省草地贪夜蛾的种群分布存在明显的区域差异,而温度条件可能是导致这种差异的一个重要的影响因素.

考虑出行路径决策的电动汽车充电负荷时空预测方法

为了构建准确的电动汽车充电负荷模型,本文提出一种考虑出行路径决策的充电负荷时空预测方法。首先,采用拉丁超立方采样抽取用户的起始出行时刻和起始荷电状态。其次,考虑用户的不确定性充电需求,利用模糊综合评价法以剩余荷电状态、停驶时长以及充电时长3种评价指标构建用户的充电行为模型。最后,考虑道路交通状况对用户出行路径的影响,根据Logit模型构建路阻函数模型,利用动态Floyd算法获取用户的出行路径,通过蒙特卡罗模拟得到电动汽车充电需求的时空分布。通过算例分析以及路径规划实验,表明本文方法能够更好地模拟用户的实际出行轨迹,在路径规划、载客量的影响以及模型精度上均具有优势。

基于样本熵的渭河流域降水序列时空特征分析

变化环境下渭河流域降水时空复杂性发生改变。选取渭河流域21个气象站1960—2018年共59 a的实测日降水数据,采用滑动样本熵研究流域降水序列复杂性的静态和动态演变特征,并通过滑动移除样本熵结合贝叶斯变点分析进行突变性检验。结果表明:渭河流域降水序列复杂性具有空间差异性,各子区域降水复杂性和代际变化趋势较为一致,渭河上游、中游及泾河流域降水在1995年发生突变,下游在1991年发生突变,北洛河流域分别在1970、2000年发生突变。

基于L型级联互素阵列的多目标源载频和到达角联合估计

随着通信频段的不断拓展,受到Nyquist意义下的阵列间隔和采样频率的限制,多带信号载频和到达角的联合估计难度急剧增大。为突破该瓶颈,设计了一种基于L型级联互素阵列的空时欠采样接收结构,并结合伪噪声空间重构、信源相关性配对,提出了一种全解析的载频和到达角的配对和无模糊联合估计方法。得益于稀疏阵列和时域欠采样,所提结构有效增大了阵列孔径并降低了采样成本。仿真实验证明了所提载频和到达角联合估计方法在较低快拍数和信噪比的条件下,可取得较高的估计精度。

基于时空注意力金字塔卷积的动作识别

动作识别算法需要从视频中提取空间和时域特征,对计算存储资源要求较高。基于2D CNN的网络更为轻量,但从视频中提取时域特征的能力较弱,动作识别性能通常受到限制。S-TPNet提出时空金字塔模块以获取图像序列的时间粒度特征,有效提升了基于2D CNN的动作识别网络的性能。基于S-TPNet,设计了时空注意力模型以凸显空间和时间上的重要特征。为降低输入数据量,通常抽取局部视频帧作为输入,为降低采样帧与整体视频之间的不稳定差异,设计了自适应等间隔采样策略。实验表明,在未预训练的情况下,本网络在UCF-101和HMDB-51数据集上分别将Top-1精度提高了5.1%和3.3%,并且不会大幅增加所需参数。

西北旱区压砂地土壤水分的时空分布特征

以西北旱区有着300多年历史的压砂地为研究对象,利用平均相对偏差、统计回归等方法研究土壤水分的时空稳定性特征。结果表明,表层土壤水分变异性最强,随着土层深度的增大,变异性减弱。0-10 cm土壤水分高低值区差异较明显,图形破碎化程度较大,随着土层深度的增大,土壤水分等值线由密变疏,逐渐趋于平滑,图形的破碎化程度相对减弱,斑块的空间连续性增强。土壤水分在干旱条件下斑块的空间破碎化程度高于湿润条件下,时间稳定性随土层厚度的增加而增强,平均相对偏差及标准差变化范围较小,可以选择代表性测点代表0-10、〉10-20、〉20-30、〉30-50 cm土壤水分平均值的估计值。利用2013年数据建立的统计回归模型对2014年不同土层代表性测点土壤水分进行预测,预测精度较高（相对误差最大为15.42%）,表明代表性测点可表征整个研究区土壤水分的均值。以期为该区域合理布设土壤水分监测点和墒情的准确预测提供理论依据。

辽宁省土壤中铊的时空分布、存在形态及其环境意义

本文立足于“化学定时炸弹（CTB）”的新概念及其基本研究思想，利用超低密度采样方法，研究了辽宁省泛滥平原沉积物（土壤）中铊的时空分布和演化特征以及铊的存在形态特征。结果表明，自工业化以来（1943～1993年）的大约50年时间里，随着工农业的迅速发展，辽宁省土壤中的铊有明显的累积，部分地区如辽西南的大凌河流域和辽中的太子河流域已遭受到铊的轻度污染，预测再过50年（即2043年），全省受铊污染的面积将进一步扩大；铊在土壤中主要以硅酸盐结合态和水溶态存在，另有少量以硫化物和有机质结合态存在;铊的累积主要是人类活动造成的，累积的速率与铊在土壤和沉积物中的存在形态密切相关，表现出以硅酸盐结合态存在的铊含量比例越高其累积速率也越大，而以水溶态存在的铊含量比例越高其累积速率越小甚至出现负累积；铊在土壤和沉积物中的存在形态与土壤和沉积物自身的理化性质如土壤类型、pH值、有机质含量等有一定的关系。

时空过采样探测系统性能仿真

基于星载扫描辐射计的工作原理,对传统的线列扫描成像系统和过采样系统的采样过程进行了数学建模和仿真成像,在两种采样模式下对点目标探测进行了仿真。在Matlab环境下对过采样探测系统进行了仿真图像的沿线阵方向的两倍空间过采样和扫描方向上(即时间上)的2～10倍的过采样仿真。通过对过采样探测系统各种工况下的仿真,得到了图像中信号能量值和目标尺寸大小的关系,分析了目标位置的不同对成像质量造成的影响。最后给出了不同大小目标两个通道上的四倍过采样图像,并分析了图像中存在的跨像元现象。

杭州市区空气中SO_2时空分布与变化

研究了被动式SO2 采样法在杭州市区使用的可适性 ,建立了其与空气自动监测数据的回归方程 ,自动监测值 =0 .336 0×挂片值 + 4 7.2 0 ,r =0 .80 5 ;利用被动采样法适用地域范围广、使用周期长的特点 ,分析了杭州市区空气中的SO2 浓度及变化 ,并使之图形化 .结果表明 ,不同气候条件下SO2 的高值中心位置不同 ,夏季大气扩散条件好 ,高值中心南移 ,冬季逆温层厚 ,高值中心区变大 ;酸雨的发生强度与发生频率与大气中SO2

基于空间和时间差别采样的彩色图像分割

针对复杂图像的目标检测问题,提出一种基于空间和时间差别采样的彩色图像分割方法。选定目标和背景的感兴趣区域作为候选样本,对图像空间高梯度区域像素进行采样,使用极限学习机学习得到粗分割目标。模拟人眼视觉神经网络,对差别像素进行重采样,利用新增样本更新分类模型。实验结果表明,该方法可以从复杂图像场景中有效地分割目标。

仪征市土壤养分时空变异特征及合理取样数量研究

通过对仪征市第二次全国土壤普查、1994年土壤普查、2000年土壤养分调查、2005年农业部测土施肥试点土壤养分数据，应用地统计和GIS技术进行时空变异特征分析，研究结果发现：20年间大部分土壤养分都具有良好的半方差结构，土壤速效钾的变化分2个变化时期，前期减少后期增加，以1994年为分水岭；土壤pH呈略为的下降趋势；速效磷平均含量不高，变化不明显；有效锌含量比较稳定平均含量在1．0mg／kg；有机质含量呈稳定的上升趋势，平均每年增加3．0％。在本研究区域内，除了有效锌，其他土壤养分均存在一定的显著性差异，运用Cochran公式对研究区域样本容量进行估计，结果表明：研究区域范围土壤养分5％～10％的相对误差和95％置信水平条件下，能满足农业部测土配方施肥的精度，合理取样数量分别为：pH26个、有机质199个、速效钾52个、速效磷410个、有效锌310个。

空时欠采样下多目标频率和方位联合估计新方法

针对空时欠采样下多个窄带信号参量估计问题,提出了一种基于同时估计多实数的广义稳健中国剩余定理的频率和方位联合解模糊方法。该方法首先对任意单阵元采用多次时域欠采样,获得多个目标的模糊的频率估计值,然后利用同时估计多个实数的广义稳健中国剩余定理估计出多目标的无模糊频率;在空时欠采样下,获得多组阵元接收到的信号相位差的模糊值,再利用广义稳健中国剩余定理解相位模糊,从而估计出多源信号的真实方位。仿真实例表明新提出的方法可以在空时欠采样情况下有效地对多个目标同时解频率和方位模糊,频率和方位联合估计的精度高,稳健性好。

黑龙江省样地气象因子及NPP时空变化分析

本文以黑龙江省为研究区域,以2005年和2010年气象数据(平均气温、降水量、平均相对湿度、平均风速)和样地数据为数据源,分别采用三种空间插值(反距离权重插值法、样条插值法、克吕格插值法)的方法进行插值、精度验证及对比分析,获得不同气象因子的最优插值方法。利用最优插值方法获得黑龙江省内样地点的不同气象因子值,并利用周广胜模型计算NPP值,进行黑龙江省样地气象因子及NPP时空变化分析研究。研究结果表明:降水量、平均气温的最优插值方法为克吕格插值法,平均相对湿度的最优插值为反距离权重法,平均风速的最优插值为样条插值法;黑龙江省2010年比2005年的年均温升高了近0.04℃,年降水量升高了22.15mm;随着2010年降水量和气温的升高,NPP也有明显增加,其差异呈缩小趋势;黑龙江省NPP由北向南逐步增多,中东部地区高于西北部地区。该研究为了解黑龙江省内区域生态环境承载力、人类社会发展对于生态环境影响以及植被与气候变化之间的响应关系都有重大的理论与现实意义,为碳循环与区域性及全球变化研究提供了数据支持。