网络环境、联合经验与网络惯例——一个交互效应模型

以西安市生物制药和电子通信行业中的典型企业为研究对象,构建创新合作行为网络,采用层次回归方法检验假设。研究结果表明:网络成员间联合经验越丰富,网络惯例越稳定;创新合作网络环境变化越多,网络惯例越容易产生变化;随着网络成员间联合经验的增加,网络环境对网络惯例变化的影响作用降低。

基于GLORYS12V1再分析数据的楚科奇陆架区流场季节变化特征分析

楚科奇海是北太平洋海水进入北冰洋的唯一通道,为更好地了解北太平洋入流水在陆架区流场的季节变化特征,本文基于1993~2020年的GLORYS12V1再分析数据,对楚科奇陆架区流场的空间分布和关键通道断面流场季节变化特征进行了分析。气候态平均结果显示,太平洋入流水通过白令海峡进入楚科奇海后主要由汉娜德海谷、中央水道、巴罗峡谷和德朗海峡断面流出陆架,四支路径的流量占白令海峡入流的比例分别为50.3%、25%、16%和6.9%。季节变化结果显示,白令海峡和德朗海峡断面流量的月变化在5月达最大,其余断面则在7月达峰值。德朗海峡断面西侧东南向沿岸流在秋季最强。5 m和30 m流速的联合经验正交函数分解的模态较为类似,体现了垂向结构的一致性。第一模态的空间分布显示整个研究区域均为同位相分布,且四支主要路径上呈现高值,其时间序列在冬夏半年呈反位相变化。第二模态主要体现陆架区西侧西伯利亚沿岸流场的上下半年呈反位相变化。将各断面的流量序列分解为与风相关的部分和非风因素相关的部分进行分析发现,气候态平均流量除德朗海峡处风起主要贡献外,其余断面均为非风因素对流量起正贡献而风起负贡献,非风因素引起的流量达0.23×10^(6)~1.33×10^(6) m^(3)/s,不过风和非风因素对各断面季节变化特征的影响并不一致。气压场和风场季节变化的分析结果显示,夏冬季波弗特高压和阿留申低压之间气压差的变化导致了东北风强度变化,进而影响了楚科奇陆架中心区冬/夏半年北向流的弱/强。而春秋季主要分别是波弗特高压和阿留申低压的东西位置变化对西伯利亚沿岸的流场产生影响。

联合CEEMD和改进阈值去噪的初至波识别算法

提出了一种新的阈值函数并联合互补集合经验模态分解算法,用改进能量算法对初至波进行提取。将信号分解为几个本征模态函数和一个残余信号,计算每个本征模态函数分量的自相关函数及频域的主频,并依据自相关函数特点和主频分布情况判断噪声信号主导的本征模态函数,对这些分量用新阈值函数去噪,将信号重构使用能量比值法提取初至点。仿真信号计算结果及实际实验结果表明,该方法能有效提取出低信噪比信号的初至波,高精度拾取初至时间。

基于AED-CEEMD-Transformer的锂离子电池健康状态估计

锂电池健康状态(state of health,SOH)的精确预测评估对电池设备安全稳定运行极为重要,通过对SOH的快速准确预测,可以提高电池设备的安全性并降低出现故障的风险。针对难以精确预测锂离子电池SOH的问题,本文采用电池容量作为SOH的指标,提出一种利用平均欧几里得距离(average euclidean distance,AED)和互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)方法建立基于Transformer网络结构的锂离子电池健康状态估计算法。首先,我们利用AED评估电池数据库中的电池与待预测电池初期循环容量之间的相似度,并选出具有相似容量退化趋势的电池作为训练集以提高模型的训练速度,然后利用CEEMD方法将电池容量曲线分解为容量再生部分以及退化趋势部分,将各个分量分别使用Transformer网络来建立锂电池退化模型,进而得到锂离子电池的SOH预测结果。本文使用分别来自斯坦福大学与马里兰大学的两个具有不同充放电策略与不同测试环境下的锂离子电池数据集来验证了所提出的电池预测算法的准确性。本文所提模型的均方根误差均能控制在4%以内,具有较好的精确性,并通过与基于LSTM、RNN、GRU的常用锂离子电池健康状态估计算法结果的比较,验证了所提出估计方法的优越性。

中国东部夏季雨带推进过程的年际、年代际变化

利用中国东部355站夏季逐日降水资料,定义了空间均一化降水指数,并利用联合经验正交展开(EEOF)等方法研究了中国东部夏季雨带推进过程的年际变化和年代际变化特征。结果表明:中国东部夏季雨带以110°E为界分东西两个雨带中心向北推进,且由于两雨带进程不一致,致使整个东部夏季雨带呈东北—西南向向北推进;当雨带推进偏强时,雨带易偏北,夏季多出现Ⅰ型降水分布,雨带推进偏弱时,雨带易偏南,夏季多出现Ⅱ型、Ⅲ型降水分布;中国东部夏季雨带推进强度在1966年和1979年发生明显突变,1957—1966年雨带推进偏强,而在1979—1989年雨带推进偏弱。

基于改进云分段模型的光伏功率缺失数据补齐研究

光伏功率缺失数据阻碍了对光伏功率的相关研究,因此,须要对光伏功率缺失数据进行有效补齐。在分析各种补齐方法的基础上,文章对原始光伏功率数据进行了描述和预处理,依据光伏功率模型对光伏功率数据进行分段,利用正向云算法,建立并实现了传统云分段模型。考虑到传统云分段模型中正态随机熵的不足,文章利用联合经验函数拟合出各分段太阳辐照度与光伏功率的联合分布,得到改进的随机熵并建立改进的云分段模型,参照云分段模型结果和不同光伏功率缺失数据的波动特性,构建了光伏功率缺失数据的补齐模型。通过不同方法对不同种类和比例的缺失数据进行补齐,分析结果表明,文章所提出的光伏功率缺失数据补齐方法的效果优于滑动平均法和传统云分段模型。

时-空二维波传播分解方法及其在季节内振荡分析中的应用

大气季节内振荡最显著的特征之一就是其复杂多变的传播特征。为了进一步分析大气季节内振荡的传播特征及其不同传播方向分量的不同作用,基于波的传播理论,对时-空谱分析进行了发展,提出了时-空二维波传播分解方法,并用理想函数验证了其正确性和可行性。结果表明:对任一时-空二维序列,采用此方法均可正确地分解得到空间上具有不同传播方向的3部分分量:前进波、后退波和驻波分量。之后,对向外长波辐射(OLR)、200和850hPa纬向风的东传、西传分量以及驻波分量分别进行联合经验正交函数(CEOF)分析。结果表明,在东传分量上,热带大气季节内振荡主要表现为纬向1波的向东传播,与对流层高、低层纬向风呈现反位相的斜压结构,和未分解的情况相比,前两个主要模态重要性的排序出现了颠倒,说明通过时-空二维波传播分解,避开了各分量之间的相互影响,进一步揭示了前两个模态的物理意义及其在季节内振荡中的重要性;在西传分量上,热带大气季节内振荡主要表现为纬向2—3波的向西传播;驻波分量主要表现出印度洋和太平洋的反位相结构。对热带地区大气季节内振荡的东、西分量的分析,深化了对热带大气季节内振荡东传、西传特征的了解,这对于热带大气季节内振荡更加准确预报及其物理模型的建立有着重要的意义。时-空二维波传播分解方法改变了原有分析方法仅对各变量进行整体分析的思路,为进一步了解大气季节内振荡现象提供了一个新的视角和工具。

南海区域对流活动的气候特征及其与ENSO的关系

利用1979—2013年NCEP再分析向外长波辐射、降水率和ENSO指数资料,运用联合经验正交函数等诊断方法,分析了南海区域各季对流活动年内、年际尺度变化特征和年际变化与同期ENSO指数的关系。结果表明:南海南部对流活动各月之间少变,南海中北部区域对流被抑制期和活跃期均较为持久,对流活跃区5月中旬中期跳跃北扩,9月后由北向南缓慢撤退;南海区域秋、冬和春季变化表现出良好的全区一致性,冬季对流活动较好地保留了上年秋季的异常状态,并进一步稳定地持续到春季;秋、冬和春季活动的年际变化很可能受ENSO调制,厄尔尼诺状态下,南海对流活动受抑制,拉尼娜状态下相反;夏季对流活动表现出南北反向型和全区一致型的两类重要年际变化形态,前者可能受ENSO的调制,厄尔尼诺抑制南端对流而使北端对流更活跃,后者有明显的线性趋势,气候变暖使夏季南海上空对流更活跃;春季对流的异常状态很难持续到夏季。

基于最大熵模糊聚类的快速多目标跟踪算法研究

为了提高杂波环境中多目标跟踪的实时性和精确性,利用最大熵数据模糊聚类方法得到的模糊隶属度表示目标与量测之间的关联概率,同时分析了公共量测对目标的影响,引入影响因子重建互联概率矩阵,结合概率数据关联算法实现多目标的状态估计。该算法避免了对确认矩阵的拆分,解决了联合概率数据关联算法随着目标和回波数目增加而导致的计算量爆炸性增长问题。针对不同杂波密度环境下的临近平行目标和小角度交叉目标的跟踪进行了仿真分析,仿真结果表明:最大熵模糊聚类联合概率数据关联算法是一种有效的快速数据关联算法,在密集杂波环境中跟踪性能依然优于联合概率数据关联算法和经验联合概率数据关联算法,在一定程度上可以避免航迹融合。

基于HHT的高坝泄流结构工作模态参数辨识

基于高坝的工作特点,提出一种适用于泄流结构的工作模态参数时域辨识方法。对于低信噪比泄流结构振动信号,首先,利用小波阈值-经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)联合滤波方法滤除低频水流脉动噪声和高频白噪声,得到结构振动有效信息;然后,通过希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)原理辨识结构系统的固有频率及阻尼比;最后,结合奇异熵增量理论对系统模态进行定阶和模态验证。仿真研究表明,该方法能够有效避免模态分解中的频率混杂,具有较强的鲁棒性以及较高的辨识精度。将该方法应用于三峡重力坝5号溢流坝段,可准确辨识出结构系统的工作模态参数,为研究高坝泄流结构安全运行与在线无损动态检测提供基础。

考虑不同库水耦合模式的拱坝振动特性分析

为探讨不同库水模型对拱坝结构动力特性的影响,结合拉西瓦工程实例,分别建立附加质量模型与流固耦合（fluid solid interaction,简称FSI）系统耦合模型进行动力特性分析,并将仿真结果与依据小波阈值-经验模态分解联合滤波的随机子空间（stochastic subspace identification,简称SSI）法辨识结果进行对比。结果表明：两种模型均可反映结构的振动特性,附加质量模型计算结果与辨识结果的频率误差为0.41%~7.55%;FSI系统耦合模型计算结果误差为0.09%~3.19%,且同阶次频率误差均比附加质量模型小,相邻阶次的频率间隔相对稳定,弥补了附加质量模型的模态缺失现象。FSI系统耦合模型在模拟阶数和精度方面都优于附加质量模型,能更全面、准确地反映坝体振动信息,可在拱坝结构动力特性分析中推广应用,亦可作为后续拱坝结构损伤诊断研究的基准有限元模型。

北半球高纬地区年际尺度循环过程中的气-海-冰相互作用关系

基于一个全球气-海-冰耦合模式数值模拟结果,对北半球高纬度地区年际尺度的气-海-冰相互作用进行了分析。在所使用的全球气-海-冰耦合模式中,大气环流模式和陆面过程模式来自国家气候中心,海洋环流模式和海冰模式来自中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室。采用一种逐日通量距平耦合方案实现次网格尺度海冰非均匀条件下大气环流模式和海洋环流模式在高纬地区的耦合。只对50 a模拟结果中的后30 a结果进行了分析。在分析中,首先对滤波后的北半球高纬度地区海平面气压、表面大气温度、海表面温度、海冰密集度及海表面感热通量的标准化距平做联合复经验正交函数分解,取第一模进行重建,然后讨论了在一个循环周期(约4 a)中北半球高纬度地区气-海-冰的作用关系。结果表明:(1)当北大西洋涛动处于正位相时,格陵兰海出现南风异常,使表面大气温度升高,海洋失去感热通量减少,海洋表面温度升高,海冰密集度减小;当北大西洋涛动处于负位相时,格陵兰海出现北风异常,使表面大气温度降低,海洋失去感热通量增多,海洋表面温度降低,海冰密集度增加。巴伦支海变化特点与格陵兰海相似,但在时间上并不完全一致。(2)多年平均而言,北冰洋内部靠近极点区域为冷中心。当北冰洋内部为低压异常时,因异常中心偏向太平洋一侧,使北冰洋内部靠近太平洋部分为暖平流异常,靠近大西洋一侧为冷平流异常。伴随着暖、冷平流异常,这两侧分别出现暖异常和冷异常,海表面给大气的感热通量分别偏少和偏多,上述海区海表面温度分别偏高和偏低,海冰密集度分别偏小和偏大。当北冰洋内部为高压异常时特点正好与上述相反。由上述分析结果可知,在海洋、大气年际循环中,大尺度大气环流变率起主导作用,海洋表面温度和海冰密集度变化主要是对大气环流变化的响应。