二阶谱理论及在海浪研究中的应用 Ⅰ.二阶谱的性质

针对目前国内对于二阶谱的研究及应用尚不普遍的状况,在参考国外文献以及我们已完成的有关研究基础上,系统地阐述了实过程的二阶谱、交叉二阶谱与矢量过程的旋转二阶谱、旋转交叉二阶谱的定义与概念,重点讨论了实过程二阶谱的有关性质。

二阶谱理论及其在海浪研究中的应用 Ⅱ.估计方法与应用

为了使人们能方便掌握、合理选择估计二阶谱的方法,对目前现有估计二阶谱的相关函数方法、周期图方法、TOR方法和CTOM方法作了较详尽地介绍,并比较了各种方法的优缺点,最后重点讨论二阶谱于海浪研究中的应用及已取得的成果。

海浪非线性性的实验研究——Ⅱ.风浪二阶谱及其与非线性外观特征间的关系

本文介绍海浪非线性性实验研究的第二部分。利用实验资料,通过二阶谱分析,从内部结构上揭示部分风浪非线性的特征,以及这些特征随风速、风区、水深的变化规律,并建立风浪二阶谱、二阶相干谱与风浪非线性外观特征之间的关系。

均匀水底上二维随机波面的二阶谱

本文用摄动方法导出了均匀水底上精确至二阶的二维随机波动解。依据此解并将二阶谱定义为三阶矩函数的Fourier变换,首次给出了精确至二阶的二维随机波面二阶谱的理论表达式并简略地考虑了它的各个组成部分的物理意义。

用TOR方法估计海浪二阶谱

介绍了估计二阶谱的TOR方法,较合理地确定了TOR方法中AR模型的阶数,并首次将其应用于实际海浪过程的二阶谱估计。结果表明,用TOR方法对较短的波面序列进行二阶谱估计时,明显优于传统的周期图方法。

基于二阶谱的海面微波散射特性仿真

基于波面的二阶谱特征,研究了粗糙海面后向散射特性并进行了数值仿真。仿真结果表明,在散射模型中考虑海浪波面的二阶谱特征时,海面微波后向散射特性呈现出随方位角和入射角等参量变化的差异,体现了粗糙海面的非线性效应。

海浪二阶谱及其估计

本文扼要叙述了研究海浪二阶谱的意义,着重介绍了二阶谱的定义与概念,列举了现有几种估计二阶谱的方法,并对其周期图方法中相关函数的定义及推导过程作了更正。另外,我们用实测波面记录进行二阶谱估计,通过分析,得到了一些有益的结果。最后,本文对今后二阶谱的研究提出了一些设想。

基于RD谱轮廓线的高频地波雷达二阶谱提取

雷达回波谱中的噪声和目标回波会对二阶谱的提取造成困难。基于地波雷达海面回波谱特性,提出了一种采用距离-多普勒谱(RD谱)轮廓线结合一阶和二阶谱特点的二阶谱提取方法。此方法可以通过计算机自动实现对二阶谱的提取,有利于大批数据的分析和工程化系统的实时处理。利用该方法对典型实测雷达回波数据进行了处理和分析。结果表明,RD谱轮廓线能够反映一阶谱和二阶谱的特征,并且不易受噪声和目标的影响;从RD谱轮廓线获得的二阶谱分界点,可以为一维多普勒回波谱中的二阶谱提取提供参考,能够较好地避免由于目标和噪声的影响而导致的二阶谱边界误判问题,准确地分离二阶谱。

二阶谱——研究随机过程非线性的一种有效工具

针对目前国内对于二阶谱的研究及应用尚不普遍的状况，本文较详尽地阐述了实过程的二阶谱，交叉二阶的定义与概念，重点叙述了实过程二阶谱的有关性质以及用ＦＦＴ一阶谱估计的方法，最后介绍了二阶谱于海浪非线性研究中的应用及已取得的成果，期望该文对于谷想进行二阶谱研究及应用的人们有所裨益。

基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法

受地下介质吸收衰减及环境噪声的影响,地震反射波的频率主要集中在中低频,且频带较窄,信噪比较低.反褶积方法是解决此类问题的重要手段,而谱模拟反褶积方法因克服了传统反褶积的假设条件"反射系数为白噪声"而备受推崇,但子波振幅谱无法准确获取的缺陷限制了其应用.为此,在传统的谱模拟反褶积方法基础上进行改进,提出了一种基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法.微分算子在频率域具有单调递增的线性特征,可提高信号的高频成分并压制低频成分,即具有分频属性,且反映频率的高低与微分阶数成正比.以期望子波振幅谱为约束条件,对不同阶微分信号的振幅谱进行融合,可获得精确的宽频地震资料,避免传统谱模拟反褶积方法在求取子波振幅谱过程中存在的误差.经过对薄互层模型及实际地震记录的试算,获得了比传统方法更好的效果,证明本文方法对提高地震资料分辨率比传统谱模拟反褶积方法更加有效.

二阶谱虚部与波面水平不对称关系的理论导出

Masuda等人最先研究了二阶谱虚部并赋予其物理含义,他们通过引入Rayleigh阻力和Mile’s机制,从理论上导出了复二阶谱的解析形式,并采用简单模型,建立了二阶谱虚部与波形水平不对称间的定性关系.最近,本文作者利用大量实验资料,证实了Masuda等人提出的定性关系.但是,如何从理论上建立它们之间的定量关系,一直是人们企图解决的难题.本文通过引入波面斜谱二阶谱的定义与概念,首次从理论上严格导出二阶谱虚部与波形水平不对称间的定量关系.

先天性心脏病筛查系统设计

为提高医生筛查先天性心脏病的效率,设计一款基于卷积神经网络的先天性心脏病筛查系统。系统以软硬协同的方式实现心音、心电等生理参数的实时同步采集以及可视化和定量化分析。系统包含上下位机,下位机以FPGA为核心实现心音心电数据采集以及小波阈值去噪等预处理,上位机在Windows系统环境下以Python编程语言实现二阶谱特征提取、卷积神经网络二分类识别以及用户界面可视化显示。最终,系统对200名志愿者进行测试,准确率达到94.5%,特异度为95.9%,敏感度为93.2%。结果表明系统具有良好的表现,可以为临床先心病筛查提供有效的辅助。

特征融合的射频指纹识别方法

在射频指纹(radio frequency fingerprint,RFF)识别系统中,考虑到同一发射机的鲁棒性与不同发射机之间的差异性,提出了将瞬态信号二阶谱中的功率谱密度和互功率谱密度两个特征融合作为指纹的方法,并结合径向基概率神经网络分类器来进行分类.同时,对同一型号两个系列的多种无线网卡进行了分类检测,并与不同的特征提取方法和分类器进行了比较.结果表明,与已有方法相比,此方法的分类精确度有较大的提高.

利用雷达海面回波谱获取海风信息

利用雷达多波束采样法确定唯一合理的风向,再利用有效浪高及浪高谱峰值频率,由SMB算法或JONSWAP算法精确计算风速,从而得到完整的海面风场信息.

关于幅值平方相干函数(MSCF)

首先,理论证明传统的幅值平方相干函数(MSCF),MSCxy(f)=｜Sxy(f)｜2/Sxx(f)Syy(f),等于1,所以不能用于提取任何信息。然后,以定义三个叫做二阶谱的概念为基础,证明了两个关于二阶谱的定理。作为二阶谱定理的推论,提出一类可以识别两信号间的相干性的四型新的MSCF,既有分量型,也有整体型的,而且说明了等于1或0的条件。

基于深度学习的慢性阻塞性肺病的诊断模型研究

慢性阻塞性肺病(COPD)是一种常见的以持续气流受限为特征的慢性呼吸道疾病,具有很高的发病率和死亡率。目前临床上对COPD的诊断方式十分复杂,不仅耗时且有创或有辐射伤害,不适用于日常筛查。本研究设计了一种基于深度学习的COPD诊断模型。首先,将RespiratoryDatabase@TR多媒体呼吸数据库中42位COPD患者的肺音数据和来自天津大学胸科医院的24位COPD患者以及37位健康受试者的临床采集肺音数据相结合,分别运用高通滤波器和基于集合经验模态分解(EEMD)及小波熵的去噪算法进行去噪处理,然后通过归一化、交叠剪切、数据扩增完成预处理过程;然后利用二阶谱分析技术提取肺音特征;最后,将特征输入到改进的19层卷积神经网络模型中,实现健康受试者与COPD患者的二分类。实验结果表明,所提出的模型能够有效诊断COPD,其准确度、敏感度、特异性、F1分数和Kappa系数分别达到了98.93%、98.47%、99.41%、98.95%和97.86%,且由于采用了双中心数据并进行了去噪处理,模型可靠性更高,具有重要的临床意义。

不规则波浪在陡坡上非线性传播变形的试验研究

通过试验研究了不规则波浪在一陡坡(1:10)上的传播过程中的非线性特征。为达到研究目的,在试验水槽中以JONSWAP谱为靶谱生成了两组随机波浪。试验结果显示,在坡前常水深区域和坡顶,两种波况下波高分布均符合瑞利分布;但是在变浅区域两种波况的波高分布却不尽相同。应用基于小波变换的二阶相位谱来分析波浪在传播过程中的非线性相位耦合特征,结果表明:随着水深的变浅,波浪的非线性逐渐增强并且参与非线性相互耦合的频率成份也越来越多。通过二阶相位谱发现:随着水深的减小,参与最强的非线性相位耦合频率向高频处移动。另外通过傅立叶频谱、二阶谱以及二阶频谱共同分析陡坡上两组波况下低频波浪的演化情况。

不同产地金银花的红外光谱鉴定

为不同产地金银花药材的快速、准确鉴定提供技术支撑,采用红外光谱指纹图谱的一阶、二阶导数图谱,鉴定云南、山东、安徽、湖北及江苏5个产地的10份金银花药材。结果表明:5个产地的金银花红外指纹原始谱图整体上无太大差异且振动峰位置基本相似,无法区分产地;一阶谱图中,湖北产金银花的吸收峰3411 cm^-1、1632 cm^-1、1378 cm^-1、1259 cm^-1、1047 cm^-1、804 cm^-1,江苏产金银花的吸收峰510 cm^-1、1410 cm^-1、827 cm^-1,均可将其与其余产地金银花区分开;二阶谱图中,安徽产金银花的吸收峰2800 cm^-1、2900 cm^-1和2300 cm^-1,云南产金银花吸收峰3668 cm^-1,湖北、江苏产金银花的吸收峰600 cm^-1、700 cm^-1、1700 cm^-1、2300 cm^-1、3600 cm^-1,均可与其余产地的样品进行区分。红外光谱的一阶、二阶导数光谱各个区段振动吸收峰的峰强、峰位及峰形可将5个产地的金银花区分开。

近岸斜向波浪不对称特征参数化

近岸波浪的不对称特征对浅水区泥沙输运以及海岸结构物受波浪冲刷影响而引起的破坏都起着关键作用,而目前关于波浪不对称特征的研究多集中在正向传播方式上,没有考虑斜向传播的影响,因此,对斜向波浪在近岸传播过程中的波形不对称特征展开研究具有重要的意义。基于高阶Boussinesq水波方程建立了斜向入射波浪沿斜坡传播的数值模型,并利用该模型进行数值试验,模拟了入射波浪沿0°~75°不同方向的传播过程。通过对不同角度入射得到的结果进行比较,讨论了入射角度对波浪不对称特征的影响。结果表明:入射角度越大的波浪,其在变浅过程中的二阶谱以及波浪的偏度和不对称度参数也越小。说明随着波浪入射角度增大,其非线性相互作用程度会发生减弱,导致波浪的非线性特征增长趋势逐渐变缓。最后,给出了考虑斜向角度影响的波浪不对称特征参数经验公式。

双色波激发细长港内低频振荡的物理试验研究

通过物理试验研究双色波传入细长港池并激发港池低频振荡,合理的试验布局降低了波浪二次反射对造波机的影响问题。利用快速Fourier变换和小波变换方法分析双色波在港内的幅频响应以及波浪能量的时-频分布情况,并利用小波二阶谱分析港内波浪不同成分之间的非线性相互作用过程。结果表明:当双色波短波频率对应港池不同共振频率时,通过波浪非线性相互作用产生的二阶长波在港内响应幅值不同;短波频率对应港池较低共振频率时,波浪会在港内聚集更多的能量;二阶长波以及高次谐波与双色短波之间呈复杂的非线性能量传递过程。