相干衰落抑制Φ-OTDR的分布式光纤周界安防技术

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,对探测信号复矢量化,并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐;然后,采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率,提高信噪比,进而抑制相干衰落;其次,从衰落抑制信号解调出扰动信号,将MVRA与频谱提取重组(SERM)、数字向移变换(DPST)方法进行对比,通过差分相位标准差验证抗衰落效果;最后,通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台,模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号,以解调的相位灰度图作为特征图像,使用卷积神经网络进行模式识别.实验结果表明:相比SERM、DPST,MVRA能更高效地抑制衰落,当滑动窗长50 ns时,MVRA提高11.2 dB信噪比;扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%.

天基分布式光学合成孔径技术

宜居带行星探测研究是近年系外行星研究的热点领域之一,探测太阳系附近的宜居行星对研究生命起源等具有重要意义,成为系外行星探测的重要内容.天基分布式合成孔径技术作为系外宜居行星探测的重要手段,已经成为目前前沿光学技术研究的热点方向,但是仍有诸多技术问题需解决.本文从宜居行星搜寻计划的需求出发,根据以迈克尔逊干涉成像为基础的天基分布式合成孔径系统技术原理,介绍了国内外典型分布式合成孔径系统的技术发展,重点分析了实现天基分布式干涉成像所需采用的控制系统和技术,并阐述了解决高精度空间测距、高精度时间同步、多层级位相同步等关键问题的技术要点.为未来大型柔性可重构空间望远系统的建造提供了参考.

水下连续发射弹体干扰特性及发射时序优化

随着对饱和攻击需求的提高,潜艇连续发射过程的发射时序协调控制研究变得迫切而紧要。考虑到弹体间的流体动力干扰是影响安全发射的主要因素,基于重叠网格多自由度仿真技术,针对连续发射的水下弹体开展姿态弹道干扰特性研究。通过分析流场结构发现,以一定攻角发射的弹体形成的发卡形尾涡是造成后续弹体姿态弹道差异的主要原因。根据不同艇速、时间间隔和空间间隔下弹体间的干扰特性建立干扰评价模型。在保证干扰不影响后续弹体的前提下,以最短发射时长为目标,以综合评价函数为约束,基于改进的贪心算法对大筒多弹式布局的水下弹体开展发射时序优化研究,并采用均匀抽样方法验证优化结果准确性。研究结果表明:相对于均匀抽样方法,改进的贪心算法具有相当的计算准确度和更高的计算效率。

考虑启动压力梯度的致密油藏水平井裂缝干扰渗流特征

针对致密油开发中体积压裂水平井裂缝干扰的问题,在三线性流模型的基础上,通过引入半渗透边界条件和井间干扰系数α,建立了考虑未改造区启动压力梯度的致密油藏水平井裂缝干扰渗流模型,对不同干扰情况下水平井井底压力动态及产量递减特征进行了研究。研究结果表明:(1)α越大,裂缝干扰条数越多,压力动态曲线改造区线性流持续的时间越长,改造区窜流、拟稳定流动发生得越晚;未改造区启动压力梯度越大,拟稳定流发生的时间就越早。(2)裂缝导流能力越大,主裂缝线性流出现时间越早,两井裂缝导流能力越接近,α对压力动态的影响较明显。(3)α越大,井底压力相对较低的水平井初期产量越高,至晚期后,产量下降越明显,无因次启动压力梯度越大,后期产量递减越快。(4)裂缝导流能力越小,前期阶段产量曲线越靠下,两井裂缝导流能力相近时,α对产量的干扰相对较大。

油气管道组合缺陷漏磁检测信号数值模拟研究

为解决管道组合缺陷之间漏磁检测信号互相干扰,难以识别的问题,采用有限元方法建立仿真模型,研究管道内外、不同形状缺陷以及内外组合缺陷邻近情况下的漏磁场检测信号规律。研究结果表明:管道缺陷的漏磁检测信号在其轴向和径向分量上均存在显著差异;组合缺陷的检测信号存在相互干扰且具有一定的叠加性;当缺陷深度约为管壁厚的10%、25%、40%时,轴向信号干扰距离分别约为缺陷长度的1倍、2倍、3倍,径向信号干扰距离均约为长度的4倍,组合缺陷径向信号的互相干扰程度大于轴向信号,缺陷深度对轴向信号的影响大于径向信号。研究结果可为油气管道组合缺陷的识别提供理论依据。

虑及互耦效应的线缆辐射EMI建模

并行布线结构的开关电源线缆是开关电源辐射电磁干扰EMI(electromagnetic interference)的重要干扰源。针对并行线缆间辐射场互耦效应机理不明晰使得辐射电磁干扰预测不准确的问题,提出1种虑及线缆间互耦效应开关电源线缆的辐射电磁干扰模型。通过对描述线缆互耦效应的互阻抗建模,得到描述开关电源线缆辐射特性的辐射EMI输入阻抗模型,进而得到虑及互耦效应开关电源线缆的辐射EMI模型;搭建辐射EMI测试实验平台进行测试。实验结果表明,所提虑及互耦效应的辐射电磁干扰模型能够更为准确地预测开关电源线缆的辐射电磁干扰。

倾转旋翼机悬停状态气动干扰分析

针对倾转旋翼机,开展了悬停状态气动干扰风洞试验和数值模拟研究。试验中,测量了悬停状态下的旋翼升力、扭矩以及半模机翼的气动力。同时,采用运动嵌套网格方法,通过求解N-S方程对机翼倾角0°和90°两种状态进行数值模拟,开展了数值模拟与风洞试验的相关性分析研究,验证了该数值模拟方法的有效性。结果表明:不考虑机身气动力时,孤立旋翼、机翼攻角0°和机翼攻角90°三种状态下旋翼气动特性差异不明显;考虑机身气动力时,机翼攻角0°时,机身产生约18.2%向下载荷,单片桨叶和机身出现强烈非定常气动特性,其中桨叶升力系数动态值与平均值比为9.8%,机身升力系数动态值与平均值比为18.38%。

过盈配合工况下收缩管吸能特性分析及结构参数优化

轨道车辆收缩管在轴向冲击载荷及过盈配合下的吸能特性是吸能结构研究中的重要课题,其吸能过程依靠收缩管与锥形衬套之间的摩擦做工及收缩管的塑性变形实现,过盈配合通过影响收缩管与衬套间的接触力提高收缩管的能量耗散。为提高收缩管的吸能特性,研究过盈配合对吸能能力的影响,采用试验与有限元模型相结合的方法,基于多目标优化算法获取包括过盈量在内的收缩管最优结构参数。进行空心轴与轴套过盈静压试验,验证接触力理论公式的正确性;利用台车冲击试验研究收缩管碰撞过程中的吸能特性,构建有限元模型进行验证;推导过盈配合条件下收缩管接触表面压力的理论模型;使用全因子和Hammersley设计方法对过盈配合工况下收缩管结构参数进行研究,包括厚度(T)、过盈量(I_(ntf))、锥角长边(α_(x))和收缩比(R_(atio))。基于此,利用移动最小二乘法(MLSM)构建峰值力(PCF)、比吸能(SEA)和平均力(MCF)的近似模型。主效应分析表明,收缩比对PCF、SEA和MCF的影响最为显著。以获取最小PCF、最大SEA以及MCF最接近设计要求650 kN为优化目标,进行全局响应面(GRSM)优化,获得最优结构配置,与初始设计相比,SEA提高28.54%,PCF降低12.37%。代理模型最优解得出的MCF与有限元模型误差为2.01%,证明构建的代理模型具有较高的精度,可用于优化计算。优化后的结构有效提高了收缩管的吸能能力,降低了碰撞的初始峰值力。

基于模糊神经网络的电网消防预警算法

针对传统基于阈值判别方法的电网火灾预警系统预测精度低、抗干扰能力弱的问题,提出了一种基于模糊神经网络的电网消防预警算法。该算法利用神经网络学习大规模电网数据,使用模糊逻辑推理算法来提升预测结果的推理能力,并通过结合神经网络对大规模数据的学习能力和模糊逻辑算法的推理能力来分析电网线路参数,从而提升电网消防预警系统的精度和抗干扰能力。实验与仿真结果表明,所提出方法能显著提升电网火灾的预警精度,且使用模糊逻辑推理可以得到更符合实际情况的电网火灾预警结果。

车载雷达间干扰抑制方法研究

随着自动驾驶技术的发展,毫米波雷达成为了自动驾驶的一个关键传感器,由于车载雷达数量的增加,雷达间相互干扰是不可避免的,干扰可能会导致雷达检测性能降低,产生漏检和虚警的情况。为了解决干扰带来的问题,文中采用了一种在时-频域中使用经验模态分解和卡尔曼滤波相结合的干扰抑制方法。首先将时域干扰信号通过短时傅里叶变换转换到时-频域;然后将时-频域信号进行经验模态分解,将干扰主导的本征模态函数中的干扰部分置零,并将干扰置零后的本征模态和目标信号主导的本征模态进行相加;最后通过卡尔曼滤波对信号进行重构。实验结果显示,该方法不仅能够降低频域中噪声,而且能够提高目标的信噪比,增加了目标被检测概率。

基于破乳诱导萃取和ICP-MS/MS分析渣油中的微量金属元素

基于破乳诱导萃取提出利用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)测定渣油中多种金属元素的新策略。渣油样品经二甲苯稀释降低黏度后采用质量分数6%的Triton X-114乳化,超声水浴破乳25 min,利用体积分数40%的盐酸萃取渣油中金属元素至水相,采用ICP-MS/MS测定其中10种金属元素Na、Mg、Al、Ca、V、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn的含量。详细评估了破乳诱导萃取条件对渣油中金属元素萃取效率的影响,在串联质谱(MS/MS)模式下,利用氦碰撞气或不同反应气消除了金属元素的质谱干扰,采用标准参考物质NIST SRM 1634c(燃油中的微量元素)验证了方法的准确性,以微波消解技术处理渣油样品并采用扇形磁场电感耦合等离子体质谱(SF-ICP-MS)进行对比分析验证了方法的可靠性。结果显示,金属元素在各自的含量范围内呈现良好的线性关系(线性相关系数≥0.9997),检出限(LOD)为2.05~31.4 ng/L,NIST SRM 1634c的测定结果与标准参考物质提供的认证值及文献报道的参考值基本一致,置信度水平达到95%,ICP-MS/MS方法与SF-ICP-MS的对比分析结果无显著性差异。所建立的ICP-MS/MS方法操作简单,分析速率快,准确可靠性好,已用于渣油中多种金属元素的质量评价。

环境监测中干扰采样行为的刑法定性

司法实践中,以物理方式干扰环境监测设备采样的行为常被认定为破坏计算机信息系统罪,最具代表性的是最高人民法院第104号指导性案例。然而,此类判决存在三方面问题,即用司法解释架空刑法条文、用保护法益架空构成要件、用系统目的无法实现代替系统不能正常运行。破坏计算机信息系统罪的保护法益应为计算机信息系统的正常运行,以物理方式干扰采样行为不符合《刑法》第286条第1款和第2款。其中,对第1款中“干扰”的限制应从行为对象和保护法益两方面展开。同时,对司法解释的理解也应遵守罪刑法定原则,与刑法规定一致。

LoRa扩频信道干扰与扩展性分析

为了提高LoRa通信系统节点的接入量,对LoRa通信系统的干扰及扩展性进行了详细分析。首先分析了LoRa相同扩频信道间和不同扩频信道间的干扰,得出相同扩频信道干扰严重的原因,以及不同扩频信道存在一定的干扰的情况,进而发现扩频信道间的码片间距越近干扰越严重;其次提出了一种LoRa不同扩频信道间的干扰消除算法,通过仿真验证了该算法能有效消除低扩频信道干扰的可行性;最后从理论上对LoRa原有调制解调算法进行了扩展性分析,结合LoRa技术的特点及干扰仿真结果得到LoRa技术新增扩频信道与相邻扩频信道的码片数之差大于等于128,并仿真验证了4条典型新增扩频信道的抗噪声性能、可行性,系统节点的可接入量能增加36.94%。

数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

基于时频域分析的车载毫米波雷达干扰抑制方法

文中针对车载调频连续波雷达之间相互干扰导致虚警和漏警的问题,提出一种在时频域基于改进经验模式分解和自回归模型相结合的干扰抑制方法。该方法首先使用经验模式分解区分出拍频信号中干扰分量主导的低阶本征模态函数,将其转换到短时傅里叶变换域后通过全局阈值方法进行干扰分量定位;其次,在时频域根据定位信息将拍频信号包含干扰的数据置零;最后,使用自回归模型对拍频信号中缺失的有用信号进行估计并插值。通过仿真和实测结果显示,该方法在精确地去除干扰分量的同时可以减少有用信号的功率损失,干扰抑制后的信号与参考信号的相关系数达到0.9697。与现有干扰抑制技术相比文中方法也体现出更优的干扰抑制性能。

基于SQUID传感器的超导单通道磁力仪研制

针对地球物理勘探中高精度磁场信号测量与靶目标大小方位检测难题,本文基于SQUID传感器研制了一种超导单通道磁力仪。首先,介绍了超导磁力仪工作原理,重点设计了其总体结构框架、控制单元、XYZ单元、无磁杜瓦瓶和供电模块;然后,提出了自适应滤波算法用于抑制运动磁场噪声干扰,静磁学逆向求解算法用于反演靶目标大小及方位;最后,采用半径0.2 m的圆铁球和边长5 m的地表立方空洞体进行检测实验,实验结果表明:本文超导磁力仪稳定可靠并满足地下勘探要求。

谐波干扰抑制下的低压配电网母线电压自动控制系统

母线电压的平稳程度,直接影响低压配电网的运行安全,因此设计谐波干扰抑制下的低压配电网母线电压自动控制系统。该系统以配电网调度系统的控制需求为前提,在系统无功补偿层引入抗谐波干扰无功发生器获取母线电压的无功补偿量,母线无功控制需求整定层依据该计算结果和母线电压控制指令,结合母线实时运行电压结果,对比判断母线实际电压结果和参考电压之间的差距,确定母线电压所需的无功补偿量,完成电压控制。测试结果显示:该系统能够有效控制母线电压谐波,谐波畸变率低于4.4%;能够保证电压的稳定,电压控制的偏差结果均在±1.5 V之间,母线在相位阶跃和稳态两种情况下的相位误差结果均低于0.075。

射电天文台址周边干扰电磁兼容分析

为研究射电天文台址周边固定、移动干扰源对射电天文观测的影响,细化射电天文业务与其他业务间的电磁兼容(electromagnetic compatibility,EMC)分析,提出一种基于干扰源状态和辐射量级的EMC分析方法。首先,判断干扰源状态,依据其类型采集电磁干扰评估区域,划分区域得到各点/网格至望远镜的相对地形;然后,计算射电天文天线指向干扰源的增益并根据地形特征选用适宜电波传播模型预测电波传输损耗,进而预估干扰到达望远镜的功率大小;最后结合干扰电平限值、望远镜的指向,确定该干扰源对望远镜的干扰影响。本文对移动状态干扰源和固定状态干扰源的EMC分析与评估结果,可为台址周边电磁干扰协调及干扰兼容性分析提供技术支撑。

广域网环境中舰船通信网络信息安全传输方法

为满足舰船在广域网环境的安全通信需求,提出广域网环境中舰船通信网络信息安全传输方法。基于云计算技术构建具备信息调度的舰船通信网络信息安全传输模型,并针对舰船通信广域网环境存在的来自不同方向的通信干扰源、信号衰减和噪声干扰,结合噪声消除算法进行舰船通信网络信息传输抗干扰设计,降低外界干扰影响;针对舰船通信广域网环境中实时信息在传输过程中面临的攻击、窃听、截取等多种安全威胁,采用双混沌互反馈加密方法完成舰船通信网络传输信息加密,保障信息在广域网环境下安全传输。实验结果表明,该方法可显著提升舰船通信速率,在不同干扰类型下均表现出良好的抗干扰性能;加密后信息可成功掩盖原始数据分布特征,保障传输信息安全性。

快速射电暴观测数据干扰缓解方法研究

从海量的天文观测数据中快速搜寻罕见的快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)事件,干扰缓解是其中一项关键而具有挑战的工作.射频干扰(Radio Frequency Interference,RFI)会淹没真实的天文事件,还会导致搜寻管线输出大量的假阳性候选体.由于干扰来源及其种类的复杂性,目前并没有一种通用的方法可以解决这个问题.为了降低干扰对FRB观测搜寻的影响,分析和研究了南山26m射电望远镜L波段观测数据中的干扰情况,针对主要的窄带干扰和宽带干扰建立了3层次的干扰缓解处理流程,从而有效缓解了观测数据的干扰污染情况.将该流程嵌入到FRB色散动态谱搜寻(Dispersed Dynamic Spectra Search,DDSS)管线中,实验结果表明,搜寻管线的检测率和检测精度得到了进一步的提高.该方法为FRB观测数据干扰缓解处理提供了有价值的参考.