Study of LDPC Coded SFH System with Partial-Band Interference

The application of Low Density Parity Check (LDPC) code in the anti-interference systems has drawn an increasing attention, due to its admiring performance which is very close to the theory limit. This paper focuses on a LDPC encoded slow frequency hopping (SFH) communication system with partial-band interference. Firstly, a modified soft- decision algorithm based on the utilization of interference information is proposed, and its performance is compared with some other soft-decision methods. Secondly, with numerical simulation, the influence of code rate, code length and the number of symbols per hops on the performance of the system with partial band noise interference is illustrated and examined in detail. Considering the great influence of hops per symbol on the performance, interleaver should be used and its influence on the performance is further examined by simulation. Finally, some constructive advises for the design of LDPC coded SFH system are given. Simulation results show that, with a reasonable design, the SFH system with LDPC code could achieve a desirable performance.

广义频分复用系统峰均功率比抑制算法

为了降低广义频分复用系统存在着多载波系统中固有的高峰均功率比问题,本文提出了一种适用于广义频分复用系统的子载波抑制高峰均功率比算法。该算法以限幅法为基础,降低了系统的高峰均功率比,但与限幅法不同的是,该算法几乎不会对带外性能及误码率性能造成影响。由于子载波抑制高峰均功率比算法的峰均功率比抑制性能略差于限幅法,因此本文进一步提出将部分序列传输与子载波抑制高峰均功率比结合来进一步抑制系统高峰均功率比的算法。仿真表明:本文提出的算法的高峰均功率比抑制性能与限幅法相同,且不会对系统的带外与误码率性能造成影响。

高保真度超高频局放检测天线研究

设计了一款用于超高频局放检测的超宽带椭圆缝隙天线.该天线具有时域保真度高、尺寸较小、馈电简单等特点.测试结果表明,天线在300~1500 MHz频段内的回波损耗低于-10 dB,平均等效高度15.7 mm,满足局放检测天线的指标要求.通过CST Microwave Studio软件对其时域波形保真度进行仿真计算分析,对局放检测时天线的摆放方向提供参考.结果表明,椭圆缝隙天线在一些角度上的保真度超过0.9,能较好地还原局部放电波形,同时天线较小的尺寸也能更好地适应局部放电现场检测.

Adaptive Threshold Clipper Combining Receiver for Fast Frequency Hopping Systems during Partial-Band Noise Jamming

Diversity combining technologies are analyzed for fast frequency-hopping spread spectrum systems during partial-band noise jamming to develop a novel combining receiver called an Adaptive Threshold Clipper Combining Receiver (ATCCR). The optimal clipping level for an ATCCR is analyzed, computed, and compared with several other diversity combining technologies. Since the ATCCR can estimate the power of the jamming and the number of jammed frequency cells to adaptively adjust the clipper's threshold, the system performance using the adaptive threshold clipper combining technique can be greatly improved.

基于改进哈里斯鹰优化算法的光谱特征波段选择模型研究

特征波段选择是近红外光谱分析的关键步骤之一,有效的特征波段选择能提高建模效率与模型性能。传统的特征波段选择算法存在运行时间长、选择特征冗余的缺陷,在实际工程应用中难以达到期望的效果。哈里斯鹰优化(HHO)算法具有原理简单、参数少的优点,但同时也存在收敛精度低且易陷入局部最优的不足。在HHO算法的基础上提出了一种基于改进哈里斯鹰优化(IHHO)算法的近红外光谱特征波段选择模型。针对HHO算法只能用于求解连续空间的优化问题,采用离散化策略对HHO算法进行修正,使其能求解离散形式的特征波段选择问题;考虑到HHO算法初始种群的质量差,使用混沌映射、反向学习提高初始种群的质量,以增强算法的全局探索能力;由于HHO算法在局部搜索时的收敛精度低,提出了新的猎物能量衰减模型与跳跃策略,以进一步增强算法在局部搜索时的寻优能力;为避免算法在寻优过程中落入局部最优,借鉴了遗传算法的变异方式对HHO算法进行扰动。使用竞争性自适应重加权采样法(CARS)、连续投影算法(SPA)、粒子群优化(PSO)算法、遗传算法(GA)、 HHO算法与IHHO算法进行比较,并以4个定性分析近红外光谱数据集与2个定量分析近红外光谱数据集分别建立了支持向量机(SVM)识别模型和偏最小二乘回归(PLSR)模型。在定性分析实验中,IHHO算法得到的平均准确率相对于全波段时分别提高了0.83%、 9.55%、 17.65%以及0%,平均特征波段数仅占全波段的9.97%、 2.59%、 1.36%以及0.59%。在定量分析实验中,IHHO算法得到的平均决定系数分别较全波段提高了10.57%、 1.47%、 4.41%、 3.66%以及3.06%,平均均方根误差分别较全波段较低了0.162、 1.266 3、 1.868、 1.869 4以及0.408 4,平均特征波段数仅占全波段的9.24%、 10.53%、 6.54%、 6.91%以及7.14%。实验结果表明,IHHO算法在选择特征波段时能够去冗余,针对性选择最重要的特征波段,其性能均优于比较的几种算法。IHHO算法具有良好的应用前景。

两种术式修复肩袖滑囊面部分撕裂的疗效对比

目的对比单排张力带技术和缝合桥技术修复肩袖滑囊面部分撕裂的疗效。方法回顾性分析2017-03至2018-03武警江西总队医院骨科经关节镜穿肌腱原位修复的高级别肩袖滑囊面部分撕裂患者46例的临床资料。其中,25例采用单排张力带技术修复(张力带组),21例采用缝合桥技术修复(缝合桥组)。对比两组手术时间、肩关节疼痛视觉模拟(VAS)评分、肩关节Constant评分及美国肩肘外科协会(ASES)评分、按照Sugaya放射学分型标准评估肩袖再撕裂情况。结果46例均顺利完成手术,术中均未出现重要血管、神经损伤,术后均获得24~36个月的随访。张力带组手术时间为(55.52±8.21)min,明显短于缝合桥组的(69.10±8.85)min,差异有统计学意义(P<0.05)。末次随访时,张力带组及缝合桥组患者的肩关节疼痛VAS评分、肩关节Constant评分、ASES评分,与术前比较均明显改善,差异均有统计学意义(P<0.05),但两组对比,差异无统计学意义。37例患者成功获得影像学随访。张力带组术后再撕裂率15.0%(3例);缝合桥组术后再撕裂率11.7%(2例),差异无统计学意义。结论两种术式临床疗效均显著,但单排张力带技术较缝合桥技术用时更短,值得临床推广。

表面粗糙度对NIR预测落叶松基本密度的影响

【目的】对不同表面粗糙度的落叶松木材光谱进行分析,建立适合不同表面粗糙度的近红外模型,为提高近红外模型预测木材密度精度和普适性提供理论依据。【方法】以黑龙江省星火林场落叶松木材为研究对象,对未打磨(M0)、150目打磨(M1)和320目打磨样品(M2)的近红外光谱进行分析。分别采用11点移动平均平滑、基线校正(baseline)和SG平滑进行了光谱预处理以去除冗余光谱信息,采用人工选择、反向区间偏最小二乘法(BiPLS)和联合区间偏最小二乘法(SiPLS)完成波段优选,构建针对不同表面粗糙度的单一预测模型及包含3种表面粗糙度样品的近红外混合模型。【结果】M0样品包含的光谱信息要多于另外2种粗糙度,3种预处理方法中,SG平滑预处理的建模效果综合评价最好。基于3种波段优选方法分别建立M0、M1和M2的基本密度预测模型,SiPLS波段选择方法效果更好,对于M0、M1、M2这3种表面粗糙度样品,验证集相关系数R及均方根误差(R_(MSEP))分别为0.865 9和0.022 7、0.766 0和0.021 4、0.725 6和0.027 4。以3种不同粗糙度混合建立的SiPLS-混合预测模型,对于不同粗糙度样品的预测能力好于各粗糙度的单一模型,对于M0、M1、M2这3种表面粗糙度样品,模型的R_(MSEP)分别降低了11%、25%、5%。【结论】基于3种表面粗糙度所构建的近红外模型都可以实现木材密度的有效预测且采用SiPLS优选波段所建模型的预测精度为M0>M1> M2,SiPLS波段选择方法可以优化表面粗糙度对预测模型的影响,在此基础上建立的混合模型则使近红外预测模型更加具有普适性,为木材的分类优选及精细化利用提供了理论基础及技术支持。

局部放电奇异值特征及其混合噪声的自适应抑制

为了抑制局部放电信号中混杂的窄带干扰和白噪声,文中首先分析了典型局部放电、窄带干扰和白噪声信号的Hankel矩阵奇异值的分布特征;提出了确定窄带干扰和典型局放奇异值有效阶次的自适应方法;将信号Hankel矩阵的有效阶次奇异值作为其特征量,在染噪信号中去除窄带干扰后重构信号,截取局部重构信号从中提取局放。通过对模拟和实测染噪信号的处理,验证了文中方法去除窄带干扰和白噪声的有效性。

基于奇异谱分析的车载电缆局部放电窄带干扰抑制

局部放电检测是评估车载高压电缆绝缘状态的重要方法之一。而窄带干扰作为最常见的干扰之一,会导致局部放电信号淹没在噪声中,从而难以获取准确的局部放电信号,给电缆绝缘状态的评估带来困难。介绍一种基于奇异频谱分析的方法,用于抑制车载高压电缆局部放电信号中的窄带干扰。该方法通过对奇异谱分析(Singular spectrum analysis,SSA)实现对一维信号的分析和预测,从而从时间序列中分解出趋势项、周期项和噪声。为了验证所提方法的有效性,模拟了具有窄带干扰的理想局部放电信号,并应用所提方法对信号进行降噪处理。同时,在实验室内进行了真实局部放电信号的验证试验。降噪结果表明,所提方法能够有效地消除车载高压电缆局部放电信号中的窄带干扰,对于判断车载电缆的绝缘状态具有一定的指导意义。本文研究为车载高压电缆局部放电信号提取提供了一种新的方法,对车载电缆绝缘状态评估具有潜在的工程应用价值。

电气设备局部放电脉冲电流法检测技术述评

脉冲电流法是应用时间最长、理论基础最扎实的局部放电(partial discharge,PD)测量手段,在电力设备缺陷检测中发挥了不可替代的作用。文中以测量频带为依据,将脉冲电流法划分为传统脉冲电流法、高频脉冲电流法以及超宽频带脉冲电流法,分类综述了不同测量频带下脉冲电流法PD检测技术的主要研究成果及优缺点,并据此探讨了数字化转型背景下脉冲电流法PD测量技术的发展趋势,以期为基于脉冲电流法的电力设备局部放电检测研究及工程运用提供一些可预见的思路。

基于高光谱遥感的苹果园土壤水分估测研究

为实现大面积果园土壤水分含量(soil moisture cotent,SMC)的快速估测,应用无人机高光谱成像仪,对甘肃省静宁县人工灌溉的某苹果示范园与自然降雨的某苹果园进行了拍摄,获取表面土壤的光谱图像,综合比较两区共240个土壤样本点的原始光谱反射率(R)、倒数变换光谱反射率(1/R)、对数变化光谱反射率(LOG(R))、根号变换光谱反射率(√R)、一阶微分变换光谱反射率(D(R))后,人工灌溉区选择1/R、自然降雨区选择LOG(R)使用竞争自适应重加权采样法(Competitive Adaptive Reweighting,CARS)、无信息变量消除法(Uninformative Variables Elimination,UVE)和连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)进行特征波段筛选,筛选出的波段采用偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)算法分别构建两个果园的SMC预测模型,并比较不同灌溉方式下的估测精度。结果表明:人工灌溉区采用1/R、自然降雨区采用LOG(R)时,光谱反射率与SMC的相关系数最高,分别达到0.751和0.845;CARS、SPA、UVE三种波段筛选算法下,人工灌溉区采用CARS算法、自然降雨区采用SPA算法获得的预测精度最高,两者模型的决定系数R 2和均方根误差RMSE分别为0.730、0.017和0.745、0.015。针对两区土壤表层高光谱图像,采用CARS-1/R-PLSR和SPA-LOG(R)-PLSR建立SMC估测模型,得到人工灌溉区与自然降雨区R 2分别为0.7845和0.7568。最后采用SMC模型绘制出两个试验区的土壤SMC估测图,实现对果园土壤水分含量的精准掌握及精细化管理。

优化光谱指数助力机器学习提高马铃薯叶绿素含量反演精度

【目的】基于光谱指数的遥感估测方法因计算简单而被用于作物生长实时监测,但在作物生育前期易受土壤背景的影响而后期容易失去灵敏性。随着人工智能的快速发展,利用机器学习算法对叶绿素进行估测成为提高遥感监测精度的普遍接受的方法。然而机器学习算法种类较多,且估测结果与输入变量有很大的关系,本研究选用最常用的偏最小二乘法和随机森林算法,比较不同投入变量对这两个算法马铃薯叶绿素含量估测精度的影响。【方法】2019—2020年,在内蒙古马铃薯主产区进行不同氮素水平田间试验,在马铃薯关键生育时期获取光谱数据和叶绿素值,利用试验数据对光谱指数进行波段优化,寻找叶绿素敏感的优化光谱指数。分别利用全反射光谱波段和优化光谱指数作为输入变量,代入随机森林和偏最小二乘法模型对马铃薯叶绿素含量进行估测,将试验数据分为75%的建模集和25%的验证集,比较模型的精确度,同时对模型进行评价。【结果】光谱指数优化波段主要集中在紫光和绿光范围,基于中心波段408和552 nm的光谱指数Opt-NDVI优化效果最好。通过优化,光谱指数与马铃薯叶绿素含量的相关性显著提高,但是相关性受生育时期影响较大,马铃薯花后生育时期其相关性高于花前生育时期。利用随机森林和偏最小二乘法建模结果表明,与优化光谱指数相比,机器学习模型显著提高了对马铃薯叶绿素含量的估测能力,随机森林和偏最小二乘法模型都具有较高的估测精度。通过验证集数据和PROSAIL物理模型的验证和评价证明,基于优化光谱指数的随机森林模型具有更好的建模能力,实测值与估测值具有良好的线性拟合,且验证效果最好,同时克服了生育时期的影响。【结论】光谱指数的预测能力受生育时期的影响较大,优化光谱指数作为输入变量不仅可有效减少输入变量数量从而提高随机森林算法和偏最小二乘法的计算效率,而且可使预测精度有所提高。基于优化光谱指数的随机森林算法对马铃薯叶绿素含量的估测精度最高,在各生育时期都具有较好的估测能力,克服了生育时期的影响,利用该方法可对马铃薯叶绿素含量进行估测。

氧分压调控氧化铜薄膜生长及其表面功函数研究

本文采用反应磁控溅射法制备p型二元铜氧化物半导体薄膜,通过氧气流量调节实现Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的可控生长。所制备薄膜的形貌与结构分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱进行表征。经紫外可见分光光度计测量可知,Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的带隙分别为2.89 eV、1.55 eV和2.74 eV。为进一步研究Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的表面物理性质,基于Kelvin探针力显微镜(KPFM)技术直接测量了薄膜样品与探针尖端间的接触电位差(V_(CPD)),结果表明Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的表面功函数都随着温度的升高而呈现逐渐减小的趋势。

OFDM系统的抗干扰性能研究

对正交频分复用OFDM系统的抗干扰性能进行了分析,给出了宽带干扰、脉冲干扰以及部分频带干扰在卷积编码及未编码情况下的理论误码率性能界,用仿真给出了其它干扰样式的误码性能,分析得出了最佳的干扰样式及其对应的最佳干扰因子和其它的一些有益结论。在分析的过程中假设系统自始至终都能获得准确的同步。

短波差分跳频系统抗部分频带干扰性能分析

对接收端采用非相干平方律能量检测器及维特比译码器的短波差分跳频通信系统,在无衰落信道和频率非选择性慢衰落信道下抗部分频带干扰的性能进行了理论分析。若信道存在衰落,则假设每跳所经历的衰落过程是相互独立的,且服从瑞利分布。部分频带干扰被模拟为加性高斯噪声,分析中考虑了背景热噪声。结果表明差分跳频相邻两跳频率之间的相关性为系统提供了良好的抗部分频带干扰的能力。若忽略背景热噪声,则当信干比为20dB时,在无衰落信道下最坏情况比特误码率可达10-5,而在频率非选择性瑞利慢衰落信道下最坏情况比特误码率可达10-3。

卷积码差分跳频系统抗部分频带干扰的性能

基于对无编码差分跳频系统抗部分频带干扰性能的研究,将卷积码引入差分跳频系统,研究了在有精确干扰状态信息的情况下,采用无迭代译码和迭代译码时相对于无编码系统的性能改善。同时,在无法得到精确干扰状态信息的情况下,提出了一种迭代干扰状态估计及译码算法。理论分析结果表明:在有精确干扰状态信息的情况下,采用卷积纠错编码和无迭代译码,对可用频率数为8的差分跳频系统,当比特误码率(BER)为10^(-6)时,性能改善约为2.5dB;而采用迭代译码,当BER为10^(-10)时,相对于无迭代译码,性能可进一步改善6dB。仿真结果则验证了迭代估计及译码算法的正确性,采用该算法可使编码系统在无精确干扰状态信息的情况下,仍能保持良好的抗干扰能力。

差分跳频通信系统抗部分频带噪声干扰的性能分析

该文介绍了一种新型的短波跳频通信技术??差分跳频。频率转移函数设计和信号的检测方法是差分跳频中的关键技术。针对逐符号检测接收和序列检测线性合并接收两种信号检测接收方法,分别就差分跳频通信系统抗部分频带噪声干扰的性能进行了理论分析,同时做出相应的计算机仿真。结果证实,差分跳频通信技术与序列检测线性合并接收方法的相结合,使通信系统的抗部分频带噪声干扰的性能得到了比较显著的提升。

一种改进的用于快速傅里叶变换功率谱中的窄带干扰抑制的方法

抑制周期性窄带干扰是局部放电(partial discharge,PD)在线检测中的关键技术。该文在仿真分析PD信号与窄带干扰在快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)功率谱中特点的基础上引入了局部峰点的概念,并定义了局部能量比,提出使用局部能量比预处理的FFT功率谱去噪方法,并详述了使用该方法抑制窄带干扰的具体步骤。将局部能量比的大小模糊化,采用模糊C-均值阈值法自适应提取局部能量比的阈值。仿真及实测信号的去噪效果表明,该方法对于窄带干扰具有较强的抑制能力。将该方法用于小波包功率谱的去噪,并与传统的小波包去噪效果比较,结果表明,FFT在抑制窄带干扰方面具有一定的优势。

基于BSS的跳频通信抗部分频带噪声阻塞干扰方法

根据跳频信号与部分频带噪声阻塞干扰信号的近似统计独立性,提出一种基于盲源分离的跳频通信对抗部分频带噪声阻塞干扰方法。所提方法利用分离信号的二阶或高阶统计量构建目标函数引导分离矩阵迭代,实现跳频信号与部分频带噪声阻塞干扰信号的有效分离,从而提高跳频通信的抗干扰能力。仿真结果表明,所提方法可明显改善跳频通信在部分频带噪声阻塞干扰下的误码率性能,而且分离算法的处理时延很小,有望满足跳频通信的实际需求。

用最优谐波小波包变换抑制局部放电混频随机窄带干扰

在进行电气设备局部放电(partial discharge,PD)在线监测中,当多个随机周期性窄带干扰的频率位于传感器监测频段内部时,会严重影响监测的可信性和准确性,然而目前缺乏有效抑制此类干扰的方法。为此,利用谐波小波具有严格盒形频谱特性的优点,提出一种基于最优离散谐波小波包变换的PD去噪新方法,将不同频率窄带干扰的能量分别集中在单一的子带内,用分解后子带香农熵比值的大小来确定包含各窄带干扰的子带,只要将对应的小波系数置零后重构就能得到去除窄带干扰后的PD信号,克服了离散小波包变换子带间存在频谱泄漏的缺点,实现了对PD监测信号的自适应优化分解。通过对仿真和实测PD信号频带范围内含有的混频随机窄带干扰进行去噪处理,并与离散小波包变换去噪结果进行对比分析后表明,最优离散谐波小波包变换对PD信号去噪后的能量损失和波形畸变较小,有利于后续对PD信号的模式识别,可以解决干扰频率位于监测频段内难于抑制的难题。