小区域气象要素不同方法插值的性能分析

为了有效显示小区域气象观测要素分布,文章分析了显示气象观测要素的各种方法,指出了离散显示、连续显示的特点,在不同幂指数下,利用反距离加权内插法对南京信息工程大学西苑老食堂及周边区域的气温、湿度、气压进行了处理,在同一时间下,与普通克里金内插法进行了比较,结果表明反距离加权内插法优于普通克里金内插法,更适合准确、清晰地显示小区域的气温、湿度和气压气象要素的分布。

基于精细复合多尺度散布熵与XGBoost的海面小目标检测方法

针对传统海面漂浮小目标的特征检测方法难以有效提取目标特征的问题,提出了一种基于RCMDE-XGBoost海面小目标检测方法。利用变分模态分解对信号进行去噪预处理,通过精细复合多尺度散布熵提取目标的多尺度特征,构建多维度特征矩阵,输入XGBoost网络进行特征分类,通过模型训练,实现海面小目标检测。利用IPIX雷达实测数据库,在#54、#311、#320海情HV极化方式下检测率分别达到了93.33%、92.38%、95%,相较于图连通密度检测法平均提升12%,证明了RCMDE-XGBoost检测方法有效。

基于改进CEEMDAN和小波阈值的雨声信号去噪算法研究

为了从混杂着各种噪声的雨声信号中提取到较为纯净的雨声信号,本文提出基于改进完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)和小波阈值相结合的雨声信号去噪方法。方法引入互相关函数寻找CEEMDAN的最优分解层数F值,并通过CEEMDAN算法按最优分解层数F层分解,将信号分解成多个频率由高到低的本征模态分量(IMF);利用小波阈值,滤除高频IMF分量中的噪声分量,最后将去噪后的高频IMF分量和未经去噪的低频IMF分量进行信号重构,提取出较为纯净的雨声信号;实验表明,本文选用方法的去噪效果相对于经验模态分解(EMD)去噪算法、小波阈值去噪算法等传统方法具有一定的优势,去噪后的雨声信号能够准确反映出环境雨情的特征,提高雨情分析的精确度。

基于精细复合多尺度散布熵的墙体内管道敲击探测方法

为了提高墙体内管道敲击探测的准确率,本文采用精细复合多尺度散布熵检测敲击声音信号的频率和幅值的变化,提取信号中的多尺度管道特征;将构建的多维度管道特征矩阵输入到支持向量机中,使用麻雀搜索算法确定支持向量机参数最优值,通过模型训练,完成墙内埋设管道有无的分类,提出了基于精细复合多尺度散布熵的墙体内管道敲击探测方法。将此方法与其它信号处理方法进行对比分析,结果证明,本文所提方法探测准确率高达97%,远远高于其他两种方法。

基于瞬态热阻抗模型的氧化锌压敏电阻散热能力研究

针对交流环境中氧化锌压敏电阻(Metal Oxide Varistor,MOV)芯片热熔穿热劣化过程中散热能力的研究对试验依赖性强的问题,在分析MOV芯片散热能力基础上,提出了利用瞬态热阻抗参量表述其散热特性,建立了适用于MOV芯片的瞬态热阻抗模型,研究了片径和热熔穿电流对MOV芯片瞬时散热能力的影响。试验结果表明:热熔穿过程中,MOV芯片散热量除与片径有关外,还与通过电流值有关,是随时间和温度变化的量,并且随着通电时间延长其势垒高度降低同时散热能力增强。试验结果验证了模型的正确性,说明了所建立的瞬态热阻抗模型可定量反映MOV芯片散热能力大小,为研究MOV芯片热熔穿热劣化提供理论依据。

工频过电压耐受下氧化锌压敏电阻冲击老化性能研究

针对氧化锌压敏电阻芯片在8/20μs电流冲击初期,芯片压敏电压变化较小,老化程度无法通过静态参数判别的问题,本文设计了工频过电压耐受下的ZnO压敏电阻冲击老化试验,研究了ZnO压敏电阻芯片不同冲击老化情况,耐受工频恒定不同幅值过电压过程和耐受阶段流经芯片内部电流Iin随时间的变化关系;结合双肖特基势垒理论和ZnO压敏电阻芯片Voronoi网格微观结构模型,分析试验结论。结果表明:耐受工频恒定相同幅值过电压,ZnO压敏电阻芯片经8/20μs电流冲击后老化程度越深其流过芯片内部电流Iin的初始值越大;且lin值随时间上升速率与初始冲击老化程度呈正比;相同老化程度ZnO压敏电阻芯片耐受过电压幅值越大,耐受时间越短,Iin的初始值越大。这些可为ZnO压敏电阻冲击老化劣化初期判别提供依据。

基于蜂群算法优化向量机的微弱信号检测方法

针对传统检测方法对混沌背景下微弱信号检测能力的不足,提出了基于蜂群算法优化支持向量机的微弱信号检测方法。该方法通过混沌信号的时间延迟和嵌入维实现相空间重构,利用蜂群算法对支持向量机的惩罚系数和核函数参数进行优化,结合支持向量机建立混沌序列的单步预测模型,从预测误差中检测淹没在混沌背景中的微弱信号(包括瞬态信号和周期信号)。以Lorenz系统和雷达实测得到的海杂波数据作为混沌背景噪声进行验证研究,仿真实验结果表明,所提方法能有效地抑制噪声对混沌背景信号的影响并检测出混沌背景噪声中的微弱信号。与传统方法相比,预测精度和检测门限方面的性能都有显著的提高。

基于改进的集成经验模态分解的海杂波去噪

针对海杂波信号因混有噪声而难以提取的特点，提出基于改进的集成经验模态分解（MEEMD）的海杂波去噪方法。文中提出的MEEMD在补充的集成经验模态分解（CEEMD）的基础上，利用排列熵和Savitzky—Golay滤波对CEEMD分解后的固有模态函数进行处理，最后在经验模态分解分解重构后得到削噪后的信号。以IPIX雷达实测得到的海杂波数据进行仿真实验，结合最小二乘支持向量机建立混沌序列的单步预测模型，从预测误差中检测淹没在海杂波背景中的微弱信号，并用均方根误差判断去噪效果。仿真结果表明，文中所提出的MEEMD算法对模式混淆有很好的抑制效果，去噪后得到的均方根误差为0．000847，比去噪前的均方根误差0．0122降低了两个数量级。

基于多站大气电场的雷暴云等效电荷混合反演算法

为了能够利用地面电场资料对雷暴云等效电荷进行反演,提出了一种雷暴云等效电荷混合反演算法。该算法通过镶嵌混合结构形式将粒子群法和牛顿法相结合,并构造混合概率函数来控制混合时机。给定雷暴云电荷结构参数,在正演结果基础上对雷暴云等效电荷进行反演,结果表明:该混合反演算法的全局搜索性强,能有效地解决对初值的选取问题,并能得到更精确的反演结果;单纯的串行混合结构计算时间短但是反演的效果不佳,镶嵌混合结构能较好地体现两算法的优势;构建混合概率密度函数能够较好地提高整体计算效率。

混沌变步长萤火虫优化的随机共振微弱信号检测

针对传统随机共振只能完成单参数寻优及寻优能力差的问题,提出了混沌变步长萤火虫优化的随机共振微弱信号检测方法。该方法选用二阶Duffing振子随机共振系统作为研究对象,将随机共振问题转化为系统的多参数同步寻优问题,利用追尾行为的混沌变步长萤火虫优化算法寻找系统的最优参数,实现随机共振,检测出强噪声背景下的微弱周期信号。仿真结果表明,随着输入信号的信噪比越低,混沌变步长萤火虫优化算法寻优结果越好;在寻优结果上,混沌变步长萤火虫优化算法的随机共振明显优于量子粒子群优化算法,主要表现为输出信噪比提高了5.70 dB,相对于原始信号,信噪比提高了28.76 dB。

暂态过电压预处理对氧化锌压敏电阻冲击性能的影响

针对氧化锌压敏电阻(Metal Oxide Varistor,MOV)芯片在实际工作环境中会遭受过电压作用问题,设计了暂态过电压预处理后MOV耐受冲击老化试验,研究了不同幅值工频交流暂态过电压5 s作用下MOV芯片耐冲击老化性能变化。试验结果表明:MOV芯片经暂态过电压预处理后压敏电压升高,耐8/20μs电流波冲击次数增多;暂态过电压预处理后芯片冲击过程中压敏电压呈现下降-保持-下降过程,与未经预处理芯片压敏电压变化过程有所不同。结合双肖特基势垒导电机理推论出工频交流瞬时过电压作用下,氧化锌晶界两侧势垒高度变化过程,并经过试验数据分析证明此推论的合理性。为研究暂态过电压对MOV冲击性能影响及生产厂家预老化工艺的合理性提供试验依据。

改进阈值函数的小波去噪算法

针对小波软、硬阈值函数去噪后信号存在局部震荡和边缘模糊导致去噪效果不佳的问题,研究了小波去噪原理和优化阈值函数的规则,设计了一种具有连续性、灵活性和恒定偏差小的可调阈值函数,提出了一种基于改进阈值函数的小波去噪算法,将其应用于含有高斯白噪声的信号中进行去噪。实验表明,相较于传统方法,所提方法对仿真信号和心电信号都具有灵活性和适用性,并且去噪后信号的信噪比提升了16.21%,皮尔逊相关系数增大了1.62%。因此,本文所提算法具有可行性,可有效保留特征信息,去噪效果更加理想。

基于SSA-SVM的海杂波背景下小信号检测方法

针对传统检测方法不能有效地从强混沌背景噪声中检测出小信号,本文研究了强杂波背景下小目标检测原理,提出了一种基于SSA-SVM的混沌小信号检测方法。利用麻雀搜索算法优化SVM惩罚参数C与核函数参数σ提高预测准确性,从而降低检测门限,提高检测率。在Lorenz混沌系统中加入目标信号进行仿真,结果表明:提出的方法能有效地从强混沌背景噪声中检测出小信号,瞬态小信号预测的均方根误差为0.0004343(信噪比为-137.7073 dB),比传统SVM算法预测信号的均方根误差0.049(信噪比为-54.60 dB)降低了两个数量级。利用IPIX雷达实测海杂波数据,对所提方法进行实验验证,进一步说明了该方法的有效性。

新型闪电电场变化测量系统设计

为改善传统闪电电场测量设备抗干扰性差、参考时间精度低的缺点,提出一种采用板卡式结构的新型闪电电场测量系统。将板卡结构置于天线内部,实现电场的感知和采集的高度集成,使用数字量传输采集信号提高抗干扰性,利用GPS授时和FPGA计数记录闪电的精确时间。实测结果表明:该系统可以有效测量频率高达5 MHz的大气电场的快速变化过程,采集速度最大可达20 MB/s,GPS时间精度为50 ns。该系统能捕获更加精细和准确的闪电电场数据,为闪电发生的过程和机制研究提供仪器基础。

脉冲噪声下基于NAT函数的LFM信号多径时延估计

针对脉冲噪声环境下无法准确估计线性调频(LFM)信号多径时延的问题,分析非线性幅值变换法抑制脉冲噪声的原理,设计了一种新的非线性幅值变换函数P-NAT(piecewise-NAT)函数,证明了任意随机变量经该函数变换后存在有限二阶矩,提出了基于P-NAT函数的LFM信号多径时延估计方法。分别对发射信号和P-NAT函数变换后的含噪多径接收信号进行最佳阶次FRFT,根据FRFT域的峰值位置偏移量和时延的关系,实现LFM信号的多径时延估计。仿真结果表明,该方法在广义信噪比为0 dB、噪声特征指数大于0.2的情况下,时延估计归一化均方根误差小于10^(-4),适用于低信噪比和强脉冲噪声环境下的LFM信号多径时延估计。

基于自监督特征增强的CNN-BiLSTM网络入侵检测方法

针对网络入侵检测中攻击样本和流量特征不足的问题,提出一种基于自监督特征增强的CNN-BiLSTM网络入侵检测方法,实现在流量数据中检测异常网络流量的目标。通过分析流量特征数据分布差异,采用IQR异常值处理方法进行数据预处理,使用自编码器对攻击样本进行数据增强,构建CNN-BiLSTM神经网络和自编码器组成半自监督模型,分别提取高维流量特征和自监督特征,将组合特征作为最终特征输入到分类模型中进行预测分类,实现网络入侵检测。实验结果表明,与其他入侵检测方法相比,所提方法在准确率和F1分数上分别达到了85.7%和85.1%,能够有效提高网络入侵的检测精度以及对未知攻击的检测能力。

基于敲击声音信号的墙体内管道探测方法

为了有效地探测墙体内的埋设管道,分析了基于敲击声音信号的墙体内管道探测原理,对采集到的声音信号进行了时频域分析,再采用Welch方法估计功率谱,提取功率谱峰值作为特征参数输入到支持向量机(SVM)分类模型进行管道有无的分类,提出了基于敲击声音信号的墙体内管道探测方法。实验证明,所提探测方法探测准确率达到了86.85%,能有效地探测出墙壁中有无埋设管道。

地表相对介电常数对雷暴云定位影响分析与研究

地表并非均匀介质的理想导体,传统的一维大气电场分量无法准确的对雷暴云进行定位,而利用大气电场三维场强分量进行雷暴云定位时,电场的场强、雷暴云的高度角测量往往会受到地表及空气介电常数的影响,产生定位误差。为解决雷暴云定位精度低的问题,分析了三维大气电场对于地表相对介电常数的敏感特性,结合镜像法,利用空中电荷电场分布、雷暴云电荷结构等原理,建立了雷暴云定位模型,分析得到大气电场场强、高度角与环境相对介电常数的关系。实验结果表明,地表相对介电常数越大,所测得的电场水平分量与雷暴云高度角越大,地表相对介电常数与大气电场水平分量的相关系数为-9.5,呈负相关,相关性强,因此要获得准确的雷暴云高度及方位,还须实时的地表相对介电常数进行修正。

脉冲噪声环境下的韧性多径时延估计算法

针对脉冲噪声环境下进行多径时延估计时,传统基于二阶统计量的算法性能退化,基于分数低阶统计量理论的算法对脉冲噪声先验知识依赖性过高的问题,提出基于Sigmoid变换和相关熵的韧性多径时延估计算法(SCWR)。该算法首先采用Sigmoid变换对多径传播的接收信号进行非线性预处理;再运用相关熵理论中的最大相关熵准则,结合参数估计理论中解决最小二乘优化问题的松弛搜索思想对多径时延参量进行估计。仿真结果表明,该算法估计性能要优于经典WRELAX(WR)算法和P-WR参考算法,并且较基于分数低阶统计量理论的P-WR算法,该算法中参数的选取对脉冲噪声先验知识的依赖性有所降低。

基于差分进化的随机共振混沌小信号检测

针对传统随机共振小信号检测无法对多参数进行同步调优的缺陷,本文提出了一种基于变种差分进化算法的随机共振混沌小信号检测方法。利用变种差分进化算法对Duffing振子的随机共振系统参数进行寻优,以系统输出信噪比为寻优问题的目标函数。为了验证算法的可行性,分别进行低频和高频小信号输入的仿真实验,在低频小信号检测实验中,输出信噪比较混沌变步长萤火虫优化算法平均提升1.98 dB;高频小信号检测实验中,结合外差式随机共振理论,能够准确恢复出高频小信号对应低频段处的小信号,进一步推导出高频小信号的存在;对实测海杂波数据进行仿真实验,实验结果表明该方法能够有效地检测出淹没在海杂波背景下的混沌小信号。