Modulation Index Estimation of Frequency and Phase Modulated Signals

Modulation index estimation is important in the demodulation and recognition of Angle Modulation (AM) signals which include Frequency Modulation (FM) and Phase Modulation (PM) signals. In this paper, we firstly analyzed the AM signals with baseband modulation types, such as monotone, PSK, FSK, in the time and frequency domain. Then, we established a unified mathematical representation for the AM signals. Finally, we derived a blind estimation algorithm for the modulation index without using any prior knowledge. Simulation results verify the capabilities of the proposed algorithm.

傅里叶分解和调制信号双谱的滚动轴承故障诊断

在噪声干扰较强的环境下,为了克服傅里叶分解方法(Fourier Decomposition Method,FDM)在分析调制信号及单独使用调制信号双谱(Modulated Signal Bispectrum,MSB)在分析非平稳信号方面的不足,提出了一种FDM和MSB相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,使用FDM按照高频到低频的方式搜寻傅里叶固有模态函数分量(Fourier Intrinsic band Functions,FIBFs);以加权峭度指标作为评判标准,对信号进行重构,确保得到最佳的信号;然后对新的信号利用MSB分析方法进行解调处理,最终通过复合切片谱实现故障特征频率的提取。最后,通过上述方法对模拟信号和滚动轴承外圈故障信号进行分析,其研究结果表明:该方法能够有效地提取故障特征频率,并且与常规双谱进行对比,验证所提方法的优越性。

基于多阶解析信号的磁源变深度成像方法

解析信号是磁法数据处理与解释的常用工具。本文从不同阶次解析信号及其垂向导数关系出发,引入深度缩放因子,构建了磁源变深度成像函数。该方法利用深度成像的极大值反映场源空间位置,利用反演深度及成像极大值估计场源构造指数。另外,结合不同深度缩放因子、不同阶次的成像结果提高方法的可靠性与适用性。模型试验及实例应用表明,相对于解析信号比值和局部波数的DEXP(depth from extreme points)方法,本文方法在使用更低阶次导数的情况下,能够获得更强的计算稳定性、更高的空间成像分辨率和更准确的场源参数反演结果。

太赫兹波段介质电磁参数测量与提取对比研究

本文完善了基于太赫兹时域光谱系统和基于矢量网络分析系统材料参数测量的一般理论,在2类系统的交叉频段,建立了相同准光学参数的测量条件,对比分析了2类系统信号参数测量和理论提取的过程。实验验证了在光子学和电子学的重叠区域,不同测量系统在相同测量条件下,能够获取趋于一致的测量结果,证实了结果的准确性只取决于物理模型、理论方法和测量条件是否匹配。提炼出采用单次时域法同时适用于时域系统和频域系统参数测量和提取的适配条件,并形成匹配条件经验理论公式,用于判断材料太赫兹参数测量结果的可靠性。

基于指数趋近率的液压机泵控伺服系统滑模控制

滑模控制方法具备较强鲁棒性,控制器结构也较简单,被广泛应用于泵控电液伺服液压系统上。在分析泵控系统原理的基础上,为克服传统PID控制很难抵抗较强外部干扰力的缺点,泵控伺服系统建立指数趋近律滑模控制器,建立泵控伺服系统MATLAB/Simulink仿真。研究结果表明:正弦信号跟踪下,滑模控制最大稳态跟踪误差与PID相比降低83.4%,同时控制器IMSE指标相对PID控制器发生了显著降低。该研究有助于提高液压机运行效率,对提高产品质量具有一定的指导意义。

存算一体技术研究现状

冯诺依曼计算机体系结构面临着“存储墙”的瓶颈,阻碍AI(Artificial Intelligence)计算性能提升.存算一体硬件结构打破了“存储墙”的限制,大大提升了AI计算的性能.目前存算一体计算方案已在多种存储介质上得到实现,根据计算信号类型,可以将存算一体计算方案分成数字存算一体方案和模拟存算一体方案.存算一体硬件结构使得AI计算的性能取得巨大提升,然而进一步发展仍面临重大挑战.本文对不同信号域的存算一体方案的进行了对比分析,指出了每一种方案的主要优缺点,也指明了存算一体技术面临的挑战.我们认为,随着工艺集成、器件、电路、架构,软件工具链的跨层次协同研究发展,存算一体技术将在边缘端和云端,为AI计算提供更加强大和高效的算力.

细胞凋亡、坏死和焦亡信号网络关键节点的识别

细胞死亡作为一项基本的生命过程,在生物体的发育、自稳态和病理方面有重要作用.寻找细胞死亡信号通路中的关键节点一直是领域的研究焦点,而信号网络的构建及分析可为其提供重要的理论参考.主要关注凋亡、坏死和焦亡这3种研究最多的细胞死亡方式.首先从已发表文献和生物信息数据库中获取初步数据,对数据进行文本处理,利用处理后的数据构建凋亡、坏死和焦亡的信号网络.然后分别计算各网络的度中心性、介数中心性、接近中心性和特征向量中心性指标,并利用k-壳分解和社团发现方法对节点进行不同的划分.最终综合上述方法所得结果,鉴定出各网络中的关键节点.

5-羟甲基糠醛对秀丽隐杆线虫影响的量效关系及其机制初探

利用秀丽隐杆线虫这一与人类基因组高度同源的模式生物探究不同浓度的5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)对机体的作用及其可能的机制。将实验分组设定为对照组和实验组(5-HMF质量浓度分别为0.010、0.100、1.000 mg/mL)。通过显微镜观察线虫寿命、产卵情况、基础运动指标以及通过实时荧光定量PCR分析寿命信号通路:胰岛素/胰岛素样生长因子相关基因表达情况,并拟合出与寿命相关的量效关系。结果显示,高(1.000 mg/mL)、中(0.100 mg/mL)质量浓度组5-HMF可显著减少线虫产卵数量、咽泵频率、头部摆动和身体弯曲次数,并通过上调基因Daf-2的表达,下调基因Daf-16、Sod-3以及Sir-2.1的表达,显著缩短线虫寿命周期,而低(0.010 mg/mL)质量浓度组的5-HMF则完全相反。由量效关系曲线可知0.035 mg/mL是5-HMF影响线虫平均最长寿命的临界质量浓度值,0.056 mg/mL是5-HMF影响线虫最长寿命的临界质量浓度值。5-HMF作用于基因Daf-2、Daf-16、Sod-3以及Sir-2.1的临界质量浓度分别为0.067、0.067、0.075、0.052 mg/mL。结果表明,5-HMF对秀丽隐杆线虫的正、负向影响与浓度和作用时间密切相关,并存在一定量效关系。该文为进一步研究5-HMF对机体的影响提供了初步参考,并为5-HMF的毒理分析和安全应用提供理论依据。

基于ITD-LE指标的航空发动机中介轴承复合故障识别

为了基于航空发动机整机机匣振动信号实现中介轴承复合故障的有效识别,从信号的复杂性角度出发,利用图谱中的拉普拉斯能量(Laplace Energy, LE)指标对信号的复杂性进行描述,提出了将固有时间尺度分解(Intrinsic Time Scale Decomposition, ITD)与LE指标相结合的故障诊断方法。为实现复合故障的有效分离,基于ITD算法对某型航空发动机整机机匣振动加速度信号进行分解,并对分解后获得的固有旋转分量(Proper Rotation Components, PRCs)基于奇异值差分谱进行降噪。然后利用LE指标对分量信号进行筛选,对筛选后的信号进行重构,最后根据重构信号的平方解调谱,对实际航空发动机中介轴承的复合故障进行识别。结果表明:所提出的方法,可以基于航空发动机的整机机匣振动信号,准确有效地提取出中介轴承复合故障的特征频率,实现中介轴承复合故障类型的有效识别。

基于脑功能网络的抑郁脑电信号分类方法

通过探究多种脑功能网络构建方法在抑郁脑电信号分类中的性能,提出了一种基于相位滞后指数、自适应阈值和卷积神经网络的高精度抑郁脑电信号分类方法。首先,利用不同连通性方法和二值化方法的组合构建了多种抑郁脑功能网络;然后,基于图论分析从脑功能网络中提取网络参数;最后,将脑网络参数输入多种分类器,实现抑郁脑电信号分类。此外,建立了一种基于可分性测度和量子粒子群优化的自适应阈值法和自适应密度法,以避免人工设置阈值和网络密度的主观性。实验结果表明:与其他常用方法相比,在alpha频带上,所提分类方法的性能最好,分类准确率和灵敏度分别为88.03%、89%。

基于机-热-电多参量信号特征的GIS隔离开关状态评估方法

气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)设备中的隔离开关故障往往是机械、热、电气多物理量综合作用的结果,从微小缺陷发展至严重故障的过程中,会产生异常振动、温度、局部放电多种参量信号,同时测量并分析GIS隔离开关的多参量信息对于准确获取其运行状态具有重要意义。文中通过在实体220 kV GIS实验平台上模拟隔离开关最为常见的接触不良缺陷,研究不同接触状态时振动信号、温度变化和局部放电信号的演化规律,获得其与设备状态之间的对应关系,结合健康指数理论和改进层次分析法,提出基于多参量特征的GIS隔离开关综合评估方法。使用该方法开展现场测试,其检查结果与多参量综合评估方法的的分析结果相吻合。文中的研究为GIS隔离开关状态的带电检测提供了一种可行性较高的多参量融合分析新方法。

基于IAS信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取

RV(rotary vector)减速器广泛应用于工业机器人,研究其关键零部件的故障检测方法具有重要意义。由于RV减速器结构复杂、摆线轮转速低、故障冲击较弱等问题,造成摆线轮故障特征难以用常规振动分析方法提取。针对上述问题,提出一种基于瞬时角速度信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取方法。首先对编码器角度信号进行采集,然后使用向前差分法获得瞬时角速度信号,在此基础上,使用角域同步平均提取摆线轮周期相关同步分量,消除非同步干扰,并通过构建边带信噪比指标选取故障信息丰富的啮合谐波频带进行带通滤波,最后对滤波后的信号进行窄带解调,实现对RV减速器摆线轮的故障特征提取。试验结果表明,该方法可以有效地提取RV减速器摆线轮故障特征,且自适应实现优化带宽选择。

基于JAK2-STAT3信号通路探讨热毒宁注射液治疗大鼠急性肺损伤的作用机制

目的:探讨热毒宁注射液通过调节JAK2-STAT3信号通路干预急性肺损伤(ALI)大鼠作用机制。方法:30只Wistar大鼠随机分为五组,分别为模型对照组、空白对照组、地塞米松组、热毒宁高剂量组和热毒宁低剂量组。每组大鼠均进行腹腔注射给药,每日1次,连续5 d,末次给药后,采用脂多糖滴注咽后壁气管建立ALI大鼠模型。造模24 h后,比较各组大鼠动脉氧分压,HE染色法观察肺组织的病理学改变,ELISA法检测大鼠肺组织肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)的表达水平,Western blot测定各组大鼠肺组织JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表达水平。结果:与空白对照组比较,模型对照组大鼠PaO 2水平明显下降,病理评分升高,PaCO 2、IL-1β、IL-6、TNF-α水平、JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表达升高(均P<0.05)。与模型对照组比较,地塞米松组和热毒宁高剂量组大鼠PaO 2水平升高,病理评分下降,PaCO 2、IL-1β、IL-6、TNF-α水平、JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3蛋白表达降低(均P<0.05)。结论:热毒宁注射液对ALI大鼠有保护作用,其机制可能与调节JAK2-STAT3信号通路的活化、降低炎症反应有关。

高精度导航接收机自动测试系统设计

针对现有的导航接收机测试方案误差较大、可重复性差、自动化程度低等问题,设计了高精度导航接收机自动测试系统。首先,由多体制导航信号源、高性能工控机、程控电源、网络交换机、串口服务器等组成接收机测试系统的硬件平台。其次,利用信号源仿真控制软件控制多体制导航信号源模拟产生特定的导航信号,为高精度导航接收机的测试提供仿真环境;再采用Visual Studio开发了导航终端自动测试与评估软件,提出以排序评定法和均方根评定法作为接收机定位精度的评估准则。最后,通过实验验证了测试系统工作的可靠性和稳定性,且该测试系统能够准确快速地完成对高精度导航接收机性能指标的测试。

城市交通信号控制综合评价体系研究

为了充分发挥交通信号控制在城市道路的重要支柱作用,不断提高其精细化运行管理水平,从交通运行效率、信号灯设施标准化、交通信号运维管理、智能化交通管理水平、交通安全、行人与非机动车出行环境、环保低碳7个层面对城市交通信号控制的整体效果进行分析,针对各个层面对应设立33个评价指标,所构建的指标与交通参与者、交通管理者及信号控制目标密切相关.将各指标计算结果与类似规模城市的平均值进行比较,并通过雷达图进行表示,可识别并提取产生偏差的指标,能客观、定量地把握信号控制的优化方向,合理的提出改善对策.

RIS辅助的多层增广空域图案索引调制方案

面向未来网络信息高效、可靠传输的实现要求,提出了一种可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)赋能的多层增广空域图案索引调制(Augmented Pattern Index Modulation,APIM)方案。该方案利用收发空域图案索引与RIS反射空域图案索引分别承载传输信息,以实现多路数据的高效并行传输。利用面向RIS阵元和子集相位对齐的反射策略,以最大化目的接收天线信号功率,同时满足实现不同复杂度要求。在接收信号检测方面,分别引入了最优联合检测与次优分离检测两种算法,以达成检测性能与复杂度之间均衡的设计要求。构建基于同变量矩生成函数分析的多层RIS-APIM系统误码与容量性能分析统一框架,以评估所提多层RIS-APIM系统的可达性能。仿真结果表明,与单层RIS-APIM系统相比,所提多层RIS-APIM系统成倍地提升了数据传输速率。与经典APIM方案相比,所提方案的系统误码率较低,信息传输的有效性较高。

北斗观测数据质量及动态PPP性能分析

为分析北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)在全球范围内的数据质量、动态精密单点定位(precise point positioning,PPP)性能及不同区域内的性能差异,选取三个不同区域内共9个多GNSS实验(Multi-GNSS Experiment,MGEX)连续跟踪站的观测数据,以GPS为参考,从卫星可见性、伪距多路径效应、数据完整率、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)及PPP定位精度五个方面对BDS的数据测质量以及定位精度进行分析.结果表明:BDS的卫星可见性具有区域差异,多路径效应及SNR并没有呈现出区域特征,其中北斗三号(BeiDou-3Navigation Satellite System,BDS-3)的数据质量优于北斗二号(BeiDou-2 Navigation Satellite System,BDS-2)的,且BDS不同频点的数据质量也有明显差异,B1I频点数据质量较差. BDS的动态定位精度略弱于GPS,多系统对提高定位精度具有显著的效果.

基于多特征筛选的双频指数预测算法

双频指数(Bispectral Index,BIS)是根据脑电信号得到的衍生指数,是目前镇静深度监测应用最广泛的指标。但是根据脑电信号计算得到BIS存在20 s~30 s的更新延迟,影响麻醉医师对患者镇静状态的判断,增大患者术中知晓的风险,影响患者术后恢复。论文结合脑电信号子参数、历史BIS和患者术中生命体征预测BIS值,为麻醉医师提供患者最新的镇静状态的变化趋势,进而方便其准确地调整麻醉用药。论文构造基于多特征筛选的BIS预测模型。首先通过经验模态分解算法对脑电信号噪声滤除,并对处理后的脑电信号进行子参数提取。然后采用随机森林算法筛选镇静特征参数,得到与BIS相关度最高的5个特征。最后将筛选的特征和对应的BIS值输入长短期记忆网络中进行预测。实验结果表明,该模型预测的BIS值与患者真实BIS值拟准确度达到0.93。与多层感知器和时间卷积网络进行比较,该算法预测的准确率分别提升了17.7%和12.9%。同时该算法预测30 s内BIS耗时0.32 s,比多层感知器多用了0.2 s,比时间卷积网络节省了2.12 s。

运动训练对2型糖尿病小鼠生化指标及肾损害的影响机制研究

目的了解运动训练对2型糖尿病(T2DM)小鼠的体质量、血糖水平、糖化血红蛋白(HbA1c)、尿微量白蛋白等的影响,探讨运动训练基于转化生长因子-β(TGF-β)/Smad信号传导对因糖尿病所致肾损害的影响机制。方法将60只T2DM小鼠随机分为实验组与对照组(各30只),实验组小鼠进行为期8周的运动训练(10 m·min^(-1),每天60 min,每周5天),对照组小鼠久坐不动。每4周检测两组小鼠体质量、血糖水平及上述生化指标。运动训练结束后将所有小鼠处死并检测其肾脏组织TGF-β1、Smad3、Smad7蛋白表达,并进行苏木精-伊红染色和Masson染色观察肾脏组织变化。结果运动训练后实验组小鼠体质量、HbA1c、尿微量白蛋白、肝性脂肪酸结合蛋白水平均低于对照组(P<0.01),空腹血糖、进食后血糖水平两组间比较无明显差异(P>0.05)。实验组小鼠TGF-β1、Smad3蛋白表达低于对照组,Smad7蛋白表达高于对照组(P<0.01)。结论运动训练能控制T2DM小鼠的体质量,对保护肝肾功能有积极影响,有利于减轻T2DM所致肾损害。

^(68)Ga-FAPI-04 PET/CT在腹部肿瘤多时间点扫描中的图像质量对比及其临床应用价值研究

目的:本研究旨在探讨^(68)Ga-成纤维细胞活化蛋白抑制剂(fibroblast activation protein inhibitor,FAPI)-04正电子发射体层成像(positron emission tomography,PET)/计算机体层成像(computed tomography,CT)显像的最佳扫描时间点,并评估肿瘤与阻塞性炎症中^(68)Ga-FAPI-04药代动力学的差异。方法:回顾并分析2021年1—11月因腹部肿瘤在海军军医大学第一附属医院接受^(68)Ga-FAPI-04 PET/CT显像的患者临床资料。利用Kruskal-Wallis H秩和检验比较各时间点肿瘤灶的最大标准摄取值(maximum standard uptake value,SUV_(max))、肿瘤背景比值(tumor-to-background ratio,TBR)和图像信噪比(signal to noise ratio,SNR);通过Mann-Whitney U检验对肿瘤及阻塞性炎症的滞留指数(retention index,RI)进行差异分析。结果:本研究共纳入31例患者,在15 min、1 h和2 h肿瘤灶的SUV_(max)分别为8.52(4.18~18.4)、8.59(4.69~13.8)和7.64(3.22~21.0),对应的TBR为4.22(1.87~17.76)、4.67(2.20~29.05)和4.30(2.48~35.20)。尽管1 h的SUV_(max)和TBR值高于其他时间点,但差异无统计学意义(P>0.05)。15 min、1 h和2 h的SNR分别为6.41(2.45~8.24)、5.0(1.68~5.57)和3.02(1.39~6.97),差异有统计学意义(H=51.691,P<0.001),其中15 min的SNR最高。此外,15 min与1 h间肿瘤灶的RI显著高于阻塞性炎症(-0.195~0.415 vs-0.422~0.115),差异亦有统计学意义(P=0.018)。结论:注射^(68)Ga-FAPI-04后15 min的图像SNR最高,可作为临床常规扫描时间点。此外,15 min与1 h的RI可有效地用于区分肿瘤与阻塞性炎症。