优化光谱输入量的土壤有机质随机森林预测模型

以往的土壤有机质预测研究往往只提取一种光谱输入量,忽略了不同光谱输入量之间的互补性。为探究光谱输入量在预测土壤有机质时的最佳组合,以及不同光谱输入量在离散小波变换不同分解尺度下的变化趋势,该研究以宝清县土壤有机质为研究对象,对光谱反射率进行离散小波变换,对各个分解尺度下的特征光谱提取光谱特征参数、光谱指数以及主成分并分别组合,基于8种光谱输入量建立随机森林模型进行土壤有机质预测。结果表明:1)利用不同光谱输入量预测有机质的精度均高于直接使用光谱反射率建模的精度,将不同光谱输入量组合可以提升预测效果,单个光谱输入量中主成分的预测效果最好,组合中光谱特征参数和主成分的组合预测效果最好;2)随着分解尺度的变化,不同光谱输入量的预测精度的变化趋势也不同,并且单个光谱输入量的变化趋势也会影响该光谱输入量组合的变化趋势;3)所有预测结果中,精度最高的是分解尺度为6时光谱特征参数与主成分的组合,R^(2)达到0.78,均方根误差达到1.32%,可以较好地预测土壤有机质。研究结果说明光谱输入量结合离散小波变换预测土壤有机质是可行的,可以为土壤有机质的预测提供可靠思路。

密排光波导多目标光谱探测技术研究

利用密排波导光子芯片作为多目标输入机构,将多目标光谱仪同步探测能力提高至少4倍,且芯片光学效率大于90%。另外,由于各输入信道均被集成在芯片内,所有目标光谱在探测器上几无相对空间移动,有利于获取高光谱稳定性。本文研究有望为极多目标观测,尤其是空间大规模光谱巡天或积分视场天文观测提供有竞争力的多目标输入机构解决方案。

地震多点激励结构随机分析方法

将多点地震激励简化为平稳向量随机过程，针对其时－空相关特性．采用两步相关谱展开，使相关向量随机过程转化为正交向量随机过程．通过结构振型分解法直接求得结构随机响应；进一步可计算各种响应功率谱密度．本文方法不仅考虑了结构的多点激励及行波效应，而且考虑了结构振型之间的相关性，计算过程简单，是结构随机振动分析的一种有效方法．

梁桥结构地震反应分析中输入地震动选取及调整方法研究

针对桥梁结构地震动分析时所输入地震动选择会影响时程分析结果的可靠性,结合结构动力放大系数基本原理及地震波能量原理,通过分析反应谱型特点,将其拟合归纳为以结构自振周期±30%范围及规范规定的0.1s-Tg范围分别定义为低频、高频对比区间,以两个区间反应谱曲线包围面积作为对比参数进行自然地震波选择依据。并据所选地震波提出基于两区间的5种天然地震波调整方法。以典型多跨梁桥为例进行数值分析,以桥墩墩底弯矩、剪力和及墩顶位移作为桥梁地震反应统计量。利用统计分析结果验证双参数地震波选择方法及地震波调整方法的合理性及有效性。

非线性成层地基下基岩平稳地震动输入

采用二次反演计算基岩的平稳地震动输入。首先根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)的地震影响系数曲线,利用加速度峰值等效原则迭代计算得到地面加速度平稳功率谱密度;然后通过等价线性化法计算地基各土层的剪切模量和阻尼比,将地面加速度平稳功率谱密度作为地面边界上的虚拟稳态输入,运用半无限长剪切梁上的一维波动方程,通过非线性迭代分析求得非线性分层地基下基岩的加速度平稳功率谱密度。该方法可为缺乏地面或基岩地震加速度记录资料的地区的堤坝等大型上部结构及隧道、管道等建筑物的随机地震响应分析提供较为可靠准确的基岩地震动输入,并可得到地基中不同深度的加速度、剪应变等动力响应的稳态峰值期望值,为应用随机理论进行工程抗震计算提供了依据。

基于输入能量的地震动时程强度包络函数研究

结构随机振动分析和人工合成地震动记录均需要将反应谱转换为功率谱,地震动强度包络函数对转换结果有着重要影响。为合理地确定强度包络函数模型中各参数的取值,依据输入能量谱与傅里叶幅值谱的精确转换关系,建立了由非平稳地震动功率谱计算输入能量谱的方法,并分析了各参数取值对功率谱与能量谱的影响。以匹配设计谱的天然地震动记录样本的平均输入能量谱作为参考依据,通过与设计谱转换得到的输入能量谱进行对比分析,确定了各类场地设计谱转换为功率谱时,强度包络函数模型的各参数取值。通过人工合成地震动记录的输入能量谱分析,验证了各参数取值的合理性。

多输入多输出非线性系统的一种函数级数模型

提出一种表示多输入多输出非线性多自由度系统的输入与输出关系的函数级数模型，并对模型作了讨论，证明了单输入单输出Ｖｏｌｔｅｒａ级数模型只是本文的一种特殊情况。用这个模型对多自由度多项式刚度非线性振动系统进行分析，得出这一类系统的高阶核和多维频率响应函数。文中模型为具有多输入多输出的非线性系统分析及响应预测与谱分析提供了一种基础工具。

多用户MIMO系统下的闭环调度算法及频谱性能分析

为提高无线频谱资源的利用率,提出一种适应于多用户多输入多输出(MIMO)系统的闭环调度算法。该算法结合多用户的贪婪调度技术、物理层的自适应调制与链路层的自动重传技术,在多天线分集与多用户分集的共同作用下,系统频谱性能显著增强。考虑反馈信道存在延时的实际情况,推导了系统在延时信道条件下的频谱效率表达式。仿真结果证实,该算法在多用户系统中受延时影响较小,更适合应用于多用户MIMO系统。

双基地MIMO雷达的DOD和DOA联合估计

将收发端各分成两子阵,建立了非均匀线阵下的双基地多输入多输出雷达数学模型。提出了ESPRIT谱搜索法和ESPRIT多项式求根法两种角度估计算法,并利用最大似然估计法实现了参数的正确配对,其优点是当不能提取出收发旋转不变因子时,应用本文算法仍能进行角度估计,放宽了ESPRIT算法对阵元配置的要求。仿真实验表明,低信噪比时,ESPRIT多项式求根法的估计精度优于ESPRIT谱搜索法;高信噪比时,两者的测向精度均接近于克拉美罗下限。同时,ESPRIT多项式求根法避免了谱峰搜索,极大地减少了计算量,在实际应用中更有利于推广。

时间相关信道下分布式大规模MIMO系统频谱效率分析

为了分析时变信道特性对多用户分布式大规模MIMO系统的频谱效率性能影响,通过引入一阶高斯马尔科夫过程来建模时变信道,以时间相关性系数表征时变快慢程度。当系统采用最大比合并(MRC)接收和最大比发送(MRT)预编码方案时,借助于确定性等价原理以及Gamma分布随机变量的性质,推导出了含有信道时变信息的上行和下行频谱效率闭合表达式。同时,给出了当基站总发送天线数与用户个数之比趋于无穷大时,频谱效率的极限表达式。分析表明,频谱效率随时间相关系数减小而降低,但并不影响系统所获得的发射功率增益。数值仿真验证了所推导的频谱效率闭合表达式和极限值的有效性和精确性,并比较得出时变信道下分布式大规模MIMO比集中式大规模MIMO具有更好的性能。

一种基于BiFET工艺的高输入阻抗运算放大器

针对CMOS运算放大器存在的输入失调电压高、噪声性能差等问题,提出了一种基于双极结型场效应晶体管(BiFET)工艺的高输入阻抗运算放大器。采用P沟道JFET差分对作为输入级,实现了pA量级的极低输入偏置电流/失调电流和nV/√Hz量级的极低输入噪声电压谱密度。采用双极晶体管构成的共集-共射增益级和互补推挽输出级,实现了100 dB的开环增益、10 V/μs的输出电压转换速率和10 MHz的带宽。该运算放大器适用于对微弱模拟信号的采集和放大。

基于能量的平稳地震动功率谱转换关系持时取值研究

功率谱密度函数与反应谱的转换关系广泛应用于随机振动分析和人工地震动合成过程中,地震动持时对转换结果有着重要的影响。依据傅里叶幅值谱精确计算输入能量谱方法,并结合功率谱与幅值谱的关系,建立了与功率谱相对应的输入能量谱。以大量地震动记录统计得到的输入能量谱作为参考,提出了功率谱与设计谱转换过程中持时的确定方法。以Ⅱ类场地为例,选择了多条天然地震动记录和谱匹配时域调整记录进行统计计算,确定了合理的持时取值,通过人工合成记录验证了持时取值的合理性。

混合结构平面天线的输入阻抗

本文通过谱域途径分析计算了具有波导平面混合结构天线单元的输入阻抗,用等效传输线级联模型考虑了波导及喇叭不均匀性对内场的修正.而辐射损耗则用等效波数加以处理.驻波比的计算及实测结果一致性很好.

基于成对用户大规模MIMO中继系统的频谱效率性能分析

该文针对成对用户大规模MIMO中继系统,在中继采用最大比合并/最大比发射(MRC/MRT)预编码方案下,利用大数定律,推导出系统频谱效率的闭合表达式,显式的描述了频谱效率与中继天线数、用户对个数以及信源用户和中继发射功率的关系。基于此,分析了当天线数增大时,在用户对个数固定不变和等比例增长两种情况下,频谱效率的渐进性能和所能获得的发射功率增益。结果表明,当用户数固定时,频谱效率将随天线数呈近似对数增长规律;当用户数随天线数等比例增长时,通过调整比例值,可满足平均每个用户的频谱效率达到任意指定值,且无需额外发射功率消耗。最后,通过数值仿真验证了所推导的频谱效率闭合表达式的精确性以及所有渐进性能的分析结果。

功率谱密度函数的构建及在重力场元计算中的应用

应用输入输出法逼近局部重力场的关键在于构建有效反映局部重力场特征的功率谱密度函数模型、利用"间接法",基于Moritz协方差模型、Tscherning/Rapp协方差模型和Moritz两分量模型分别构建对应的功率谱密度函数模型,并采用非线性最小二乘法在EGM2008模型的基础上拟合了模型系数。拟合结果表明:在2倍相关长度的相关距离内,Moritz两分量模型求得的理论协方差值与经验协方差值的符合度最好。设计了以EGM2008模型重力异常为基础数据,计算大地水准面高的仿真实验。结果表明:三种模型中,Moritz两分量模型的计算结果精度最高,同传统Stokes方法的计算结果精度相当,与拟合的理论协方差曲线图所反映的结果一致。

双极型运算放大器的E_n-I_n噪声矩阵建模

本文通过描述同相放大器等效输入噪声电压谱密度 E2ni,导出了一种双极型运放 En- In 噪声矩阵参数的提取方法。并通过分析复相关系数的相对误差确定了提取准则。与现有方法相比 ,本文方法不仅可以完整地描述运放的噪声特性 ,而且还有利于不同运放电路 (如宽带前置放大器、有源滤波器等 )的精确低噪声设计。最后 ,还充分验证了本文方法的可行性和正确性。

一种高增益低噪声低功耗跨阻放大器设计与实现

采用TSMC0.18μm CMOS工艺设计并实现了一种高增益、低噪声和低功耗跨阻放大器。针对某种实用的光电二极管,在寄生电容高达3pF的情况下,采用RGC输入、无反馈电阻的电路结构,合理实现了增益、带宽、噪声、动态范围以及低电源电压等指标间的折中。测试结果表明单端跨阻增益高达78dB·Ω,-3dB带宽超过300MHz,100MHz处的等效输入噪声电流谱密度低至6.3pA/(Hz)～(1/2),功耗仅为14.4mW。芯片面积(包括所有PAD)为500μm×460μm。

基于大规模天线的多用户MISO下行链路频谱效率分析

在大规模天线时分双工通信系统中,分析了多用户MISO下行链路的频谱效率。假定用户数固定且基站天线数M无限增大,通过理论推导分析发现,当基站发送功率减小到单天线基站的1/M时,随着M的增加系统频谱效率趋于一个恒值;并且简单的预处理即可消除用户间干扰和快衰落的影响。虽然多小区系统会受导频污染的影响,致使小区间干扰不能被完全消除,但是降低后的发送功率可使系统由干扰受限转变为噪声受限。采用迫零单位预编码与采用最大比发送单位预编码的系统频谱效率极限表达式相同。最后给出采用空时分组码的多用户下行链路的频谱效率下限值,并通过仿真分析证实了以上结论的正确性。

基于变换空间法的结构参数识别及地震输入反演

针对地震作用下结构参数识别及未知输入反演问题,本研究提出一种仅观测部分自由度绝对加速度响应识别结构参数及反演未知输入的方法。首先,该方法基于变换空间法和最小二乘法,直接识别一层以上的结构阻尼和刚度参数;然后,利用识别得到的模态信息,求解一层刚度参数;最后,将动力方程转变到变换空间内,建立相邻采样时刻地震动输入的相关关系模型,提出一种简化的地震动输入反演算法。两层钢筋混凝土框架大尺度模型振动台试验及数值模拟结果表明:所提出的地震动输入反演方法对线性系统具有较高的精度及鲁棒性;对于非线性系统,反演得到的地震动输入时程能够较好地反映地震波低频特性,可进而用于区域结构及建筑群的抗震性能演绎分析。

采用幅度相移键控调制的分层空间调制算法

针对空间调制(SM)算法频谱效率较低的缺陷,提出了一种基于幅度相移键控(APSK)调制的分层SM(LSM)算法。该算法首先对发射天线进行分层,然后分别对每层发射天线进行SM映射,最后根据每层SM映射得到总的天线激活索引号和调制符号。为了进一步降低系统的误比特率,以系统误比特率上界为目标函数给出了APSK内外环幅度比选择准则。此外,为了实现低复杂度的最大似然译码,接收端对激活天线索引号和调制符号进行独立检测。理论分析和仿真结果表明:LSM算法对于任意发射天线数目都适用,并且可以灵活地调节激活天线个数;与分层空移键控算法相比,当频谱效率为8b/(s·Hz)时,2种算法的性能基本相似,但天线数量节省了12根,从而节约了硬件资源;与广义空间调制算法相比,当发射天线为3、5和6时,频谱效率提高了1b/(s·Hz)。