网络入侵微分方程正则化反演算法仿真

为了保障网络运行安全,维护网络运行环境,提出基于20-sim软件的网络入侵微分方程反演算法。引入微分方程,在20-sim平台内实现网络入侵模型的构建;通过模型奇点计算,明确网络入侵行为的蔓延程度以及网络入侵行为的扩散趋势。为优化网络入侵模型构建的精准度,引入正则化反演算法,通过对模型构造数据的正则化处理、模型约束目标函数分析,实现反演算法中正则化因子的自适应调节;将正则化反演因子代入反演方程中,实现模型参数向量的推导;根据反演参数推导结果,对网络入侵模型实施纠错与优化。实验结果表明,所提方法能够在较短耗时的前提下,实现网络入侵行为的精准分析,对互联网技术的发展具有重大意义。

基于混合相态降雨粒子的降雨分布反演算法

针对深对流降雨垂直结构特点,并考虑SAR降雨测量的正演模型(即归一化雷达散射截面模型)忽略冻结高度附近过冷水的情况,导致SAR降雨分布反演算法反演结果低估的问题,提出了一种基于混合相态降雨粒子的降雨分布反演算法。通过分析计算混合相态降雨粒子的散射衰减特性,并利用三层结构的降雨分布模型重新构建了反演算法公式。仿真结果表明,在对流降雨分布模型的配置下,提高了降雨分布反演算法的精度。

多设备源项区域监测反演算法初步研究

在一些设备室和实验室中,可能存在同一区域布置多个带源项设备的情况。为了对同一区域内多个设备中的源项同时进行监测,提出了一种多设备源项的区域监测方法。该方法通过蒙特卡罗程序,确定各设备材料成分、几何尺寸及探测系统相关的响应矩阵,利用数值模拟或实验测量得到某工况下各探测器的探测响应计数,利用反演算法求解各设备的源项,实现对同一区域内多个源项的监测。数值模拟实验表明,该方法是可行的,能够实现对于区域内重点关注源项设备的监测,可缓解探测器中干扰的问题。

数据不平衡支持下的降水相态反演算法探究

降水相态是指降水的形态,包括雨、雪、雨夹雪、冰雹等形式。由于其受高空温度、湿度、风力等因素影响,成因较为复杂,且对人类生产生活具有重要影响。因此,为进一步提高在缺乏地面观测情况下,获取降水相态实况信息的精准度,本文针对降水相态反演和气象要素关联,提出在数据不平衡支持下的降水相态反演算法A-BTL-PCCRF。并将该算法与A-BTL混合采样算法和PCCRF算法进行对比实验,验证算法有效性,以有效改善降水相态数据反演过程中的数据不平衡问题。

基于Projection算法的激光粒度测试反演算法研究

针对Projection迭代反演算法对噪声极其敏感,及在实际应用中造成粒度测量失真的问题,引入Vondrak数据平滑算法对Projection反演进行平滑处理。借助Visual C++6.0开发平台,编写测试软件对算法应用进行了仿真研究。通过分析比较平滑处理前后的反演结果,得出Vondrak数据平滑处理算法的引入有效提高了Projection反演的抗干扰性能。实验结果表明:基于Vondrak数据平滑处理的Projection反演结果能够反映粒度的真实分布,满足现代粉体工业粒度测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强的要求。

大地电磁自适应正则化反演算法

针对大地电磁正则化反演中正则化因子的选取困难问题提出了自适应正则化反演算法(AdaptiveRegularizedInversionAlgorithm,ARIA).在该算法中,①提出了一种新的数据方差处理方法:数据方差规范化,使得数据方差的大小只对数据的拟合发生影响,不对数据目标函数和模型约束目标函数的权重产生影响,从而减少了正则化因子取值的影响因素;②提出了粗糙度核矩阵的概念,并给出了由基本结构插值基函数计算粗糙度核矩阵的公式,使得模型目标函数的构建更为简便、直接;③根据数据目标函数、模型约束目标函数和正则化因子之间的关系,提出了两种正则化因子自适应调节方法.本文详细阐述了最平缓模型约束下的大地电磁一维连续介质反演的ARIA实现,以几个算例的分析比较来说明ARIA的有效性.

HY-1 CCD宽波段水色要素反演算法

利用2003年春季黄海、东海区现场实测数据,建立了HY1卫星4波段CCD成像仪水色要素反演算法.由于HY1CCD的宽波段特性阻碍了黄色物质的反演,因此反演的水色要素仅包括水体表层的总悬浮物、悬浮泥沙(SS)以及叶绿素a的浓度.现场遥感反射率光谱由ASD地物波谱仪测量,对于叶绿素a的浓度利用现场萃取荧光法测量,总悬浮物、悬浮泥沙由实验室滤膜称重法获得.反演算法的拟合相关系数均大于0.88,平均相对误差在40%以下.对反演算法进行了误差灵敏度分析,结果表明对于总悬浮物、悬浮泥沙和低浊度水体中的叶绿素a的浓度反演算法能够满足日常的业务运行要求,但是对于高浊度水体中叶绿素a的浓度反演算法对某个波段组合比较敏感,仍需要进一步探讨.

井间电磁成像的迭代反演算法

提出一种基于逐次逼近解法的选代反演算法，对并间地层电导率的构造进行成像．该方法用一阶Ｂｏｒｎ近似将积分方程线性化，得到对电导率分布的初始估计，在选代反演中用高阶Ｂｏｒｎ近似对井间地层电导率构造进行更精确的估计．应用该方法还可以对井间电子率分布进行二次成像，从而使成像分辨率更为准确．数值计算结果表明，这种迭代反演算法与基于Ｂｏｒｎ近似、二阶Ｂｏｒｎ近似和扩展Ｂｏｒｎ近似的反演算法相比提高了成像分辨率，且计算效率相当．

HY-2A微波散射计风场反演算法

本文针对我国首颗自主发射的海洋二号(HY-2A)卫星微波散射计,建立了业务化运行的风场反演算法,该算法将散射计海面风矢量反演分为粗搜索和精搜索两个步骤,有效地提高了运算效率。采用矢量圆中数滤波算法进行风向模糊解去除,并采用NCEP风场作为背景场对初始场进行选择,提高了模糊去除准确性。算法的反演结果经与NDBC对比和ASCAT风场星星对比验证,结果表明HY-2A卫星微波散射计可提供风速精度优于2 m/s或10%,风向精度优于±20°的海面风场观测产品,可满足海洋科学研究和海洋业务应用的需求。

星载双频云雷达的云微物理参数反演算法研究

使用星载雷达模拟器输出的模拟数据,为星载双频云雷达选择了最佳的频点组合,并开展了双频联合反演云微物理参数的算法研究。结果表明:(1)在位于大气窗口的6组频点组合中,94/220 GHz的组合对滴谱参数的微小变化较为敏感,有利于进行双频的联合反演。综合考虑不同频点的探测能力、衰减以及工业部门的制造水平后,认为94/220 GHz可以作为未来星载双频测云雷达的探测频点。(2)双频反演中最核心的双波长比(DWR)和体积中值直径(D_0)的关系与冰晶粒子密度相关。当密度随着粒子直径变化时,DWR随着D_0单调递增,当粒子密度固定不变时,DWR-D_0曲线可能会出现非单调变化,从而使得固定密度时的反演比变密度时更加复杂。(3)后向迭代的双频反演算法同样适用于94/220 GHz进行云微物理参数的反演,并且对模拟数据的反演精度较高。此外,反演精度受到系统噪声以及定标精度的影响,为了满足反演精度的要求,系统噪声和定标误差应该控制在1 dBz以内。

大气SO2柱总量遥感反演算法比较分析及验证

卫星遥感技术已成为城市污染气体SO_2监测和全球火山活动监测及预警的重要手段.目前新的PCA(principal component analysis)算法有效减小了反演数据噪声,并替代之前业务算法BRD(band residual difference)用于边界层SO_2柱总量产品的反演.然而,目前对PCA算法反演产品精度的评价和验证研究较少,缺少与BRD算法产品进行长时间序列的比较以评估算法适用性,尤其在中国大气污染重点城市区域.本文利用地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)观测及多尺度空气质量模式系统(RAMS-CMAQ)大气化学模式模拟等数据,评估PCA和BRD反演算法的精度及误差.另外,选取洁净海洋地区、中国大气污染重点城市区域和高浓度火山喷发三种情况,比较分析PCA与BRD SO_2总量的时空格局变化差异及对不同SO_2总量下的适用性,并对两种算法反演不确定性进行分析讨论.结果表明,在中国京津冀、珠江三角洲和长江三角洲区域,PCA SO_2总量反演值低于BRD,BRD反演结果更接近于地基的MAX-DOAS观测值,冬季BRD和PCA SO_2总量值低于RAMS-CMAQ模拟结果,夏季7月和8月BRD SO_2总量值高于RAMS-CMAQ模拟结果.在SO_2总量接近于0值的洁净海洋地区,PCA算法产品噪声水平低于BRD算法,但PCA反演结果整体偏差大于BRD算法.在高浓度火山喷发情况下,当SO_2总量大于25 DU时BRD SO_2总量反演值低于PCA,且随着SO_2总量增大,两种算法反演值差异亦增大.该研究对于OMI(Ozone Monitering Instrument)SO_2产品的应用具有重要的参考价值,通过分析不同反演算法的差异及对其不确定性追因,对于算法改进研究也具有重要的科学意义.

基于GPS数据的MODIS近红外水汽改进反演算法研究

以高精度的GPS PWV为标准水汽值,研究建立MODIS近红外水汽改进反演算法以提高反演精度。对美国Kansas州和Oklahoma州2009年4-9月17期的MODIS近红外水汽反演值和对应的SuomiNet网GPS大气可降水量进行对比研究,发现Kaufman和Gao Bo-Cai算法反演的MODIS PWV与GPS PWV的时空变化趋势基本一致,但MODIS PWV系统性地偏低于GPS PWV,存在较大的反演误差。基于GPS PWV与Kaufman和Gao Bo-Cai算法水汽反演值间的线性回归关系、GPS PWV与MODIS近红外第19波段的二通道比值透射率间的关系对MODIS近红外二通道比值法进行了改进,并利用研究区数据进行验证,结果表明所建改进算法可大幅提高MODIS PWV的反演精度。

基于最大似然估计的海面风场反演算法研究

最大似然估计法被认为是海面风场反演的最佳方法,目前被用来处理SeaWinds散射计数据。风矢量求解算法是风场反演算法的核心内容。最大似然法的目标函数形式决定了在风场反演过程中必须采用数值方法求解风矢量,而传统数值求解方法运算量大。该文对最大似然估计的风场反演方法的基本原理和具体过程进行探讨,根据其目标函数的一般分布特征,提出一种较为高效的数值风矢量搜索算法。用SeaWinds散射计的L2A实测数据和相应的L2B数据验证了该算法的可行性。

结构混凝土超声波层析成像的反演算法研究

针对混凝土超声波层析成像结果不唯一和稳定性差的问题,首先依据超声波在混凝土中的传播特点,在反演算法中引入物理意义明确的自然权矩阵,对走时较小的射线和射线较密的成像单元加以重权.然后通过混凝土速度反演的数值模拟和模型试验,对反演算法进行了比较研究.结果表明,相对于最小二乘法和阻尼最小二乘法,基于自然权的加权阻尼最小二乘算法,由于利用了正确的先验信息,不但使反演过程收敛,而且具有数值稳定、抗噪能力强的优点,其成像结果能真实有效地反映对象内部缺陷,因此更适用于混凝土的超声波速度反演.

一维大地电磁测深几种反演算法的比较研究

大地电磁反演算法主要分为线性与非线性两类。马奎特法、遗传算法以及模拟退火是其中具有代表性的算法。本文将三种方法的反演过程、结果及理论进行了对比研究 ,指出各自的优点与局限性 ,以及使用时应注意的相应条件。研究表明 ,马奎特法寻找目标函数全局最优的能力较差 ,只能局部寻优 ,但运算速度快 ;模拟退火法和遗传算法寻找目标函数全局最优的能力较强 ,但运算速度较慢。当对地下地电参数预先有一定程度了解 ,又可以选取比较合理的初始解时 ,可选择马奎特法 ,否则宜选用其他非线性全局寻优能力强的反演方法。

拉布拉多海一年平整冰厚度SAR反演算法

在利用实测一年平整冰厚数据和同步全极化RADARSAT-2 SAR影像、全面分析不同SAR极化参数对海冰厚度敏感度的基础上,发现Alpha角最高;从理论上证实利用两者相关性反演冰厚的可行性,将所得经验方程用于冰厚反演,其结果与实测数据吻合较好;与现有常用方法的反演结果进行对比表明,新方法误差较小;Alpha角可以用于一年平整冰厚度反演,证明全极化SAR海冰信息反演冰厚确有优势。

陆面温度的反演算法和大气订正的影响

提出了由卫星辐射测量反演陆面温度的算法,可在不需要预先给定通道的地面比辐射率的情况下,同时确定地面温度和比辐射率.同时,为了了解实际应用这种算法的可能性,在一系列陆面温度反演的模拟试验中,考察分析了在大气温度和湿度廓线有各种不同的误差时大气订正对陆面温度反演精度的影响.结果表明,在大气订正中应用的大气温度和湿度的误差不超过通常由探空和卫星遥感得到的大气温度和湿度的误差时,反演得到的地面温度仍可具有较好的精度,在考虑的大多数情况下,均方根误差小于1K.

基于Landsat TM的3种地表温度反演算法比较分析

以福州市为研究区,使用Landsat TM数据,利用基于影像的反演算法(IB算法)、单窗算法(MW算法)和单通道算法(SC算法)对研究区进行地表温度反演,并将这3种算法的反演结果与研究区的亮度温度进行了比较,结果表明:(1)3种算法反演的结果总体趋势比较接近,其中尤以MW算法和IB算法较为接近,研究区整体平均温度二者仅相差约1.0℃;(2)3种算法反演的结果均比亮度温度高,其中IB算法高出约1.9℃,MW算法高出约2.9℃,而SC算法则要高出约5.3℃.

双侧向电阻率测井反演算法研究

双侧向测井仪因其激励源的复杂性给其测量数据的反演带来了极大的困难．本文利用变形玻恩（Born）迭代法对轴对称二维非均匀介质中双侧向测井仪的位场数据进行了严格反演．在每一次迭代过程中采用了高效数值模式匹配的正演计算方法，它可半解析地求出反演中所需计算的格林（Green）函数及其偏导数，同时利用所推导出的位场非线性积分方程中积分运算的半解析形式，大大提高了计算效率和反演质量．通过反演实例表明，反演结果与电导率原状剖面吻合较好，并且受噪声影响较小．

大气气溶胶散射相函数反演算法

大气气溶胶是地气系统的重要组成部分,是大气辐射、战场环境和气候变化等的重要影响因子之一,历来受到人们的广泛关注。为了探求气溶胶对高能激光传输时能量的衰减效应,建立气溶胶散射相函数反演算法就变得十分必要。以合肥地区为例,利用已有的商用仪器积分浊度计(TSI-3563)和太阳辐射计(PGS-100)实际测量的气溶胶散射特性和光学厚度,给出波长为0.55μm的气溶胶散射相函数的反演结果。并根据误差传递理论通过计算分析确定最终的反演误差约在12.8%。该研究将丰富气溶胶光学特性的研究手段,为相关光学工程建设提供参考。