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新型双光栅水平向地震检波器的研究

光学学报 2010年第9期30卷 2493-2503页

作者：宗泽行鸿彦南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

针对地震勘探中横波检波灵敏度低的问题,提出了一种基于菲涅耳衍射理论的双光栅水平向地震检波器。介绍了系统的工作原理,通过使用新的人工地震动模拟函数,研究检波器力学模型运动微分方程的解和频率特性,证明了系统的可行性。推导了激... 详细信息

针对地震勘探中横波检波灵敏度低的问题,提出了一种基于菲涅耳衍射理论的双光栅水平向地震检波器。介绍了系统的工作原理,通过使用新的人工地震动模拟函数,研究检波器力学模型运动微分方程的解和频率特性,证明了系统的可行性。推导了激光束经过双光栅系统衍射后的场分布和光强,仿真分析表明,沿接收屏纵向强度呈波形分布,利于光电信号转换,推出了条纹频率与地震动水平向速度的关系式,利用对称指示光栅提出了一种对地震动位移、速度进行辨向并记录平衡位置时间的简便方法。初步计算该检波器的灵敏度为136pm,动态范围达144dB,与其他检波器相比,对应的性能参数值提高了10%以上,有良好的工程应用前景。

关键词：光学设计地震检波器衍射双光栅条纹频率

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混沌海杂波背景下的微弱信号检测混合算法

物理学报 2015年第4期64卷 48-54页

作者：行鸿彦张强徐伟南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

基于经验模态分解理论,提出了一种基于粒子群算法的支持向量机预测方法.采用总体平均经验模式分解法将混沌信号分解为若干固有模态函数和趋势分量,将复杂的非线性信号转化为具有不同尺度特征的平稳分量.利用粒子群算法对支持向量机的惩... 详细信息

基于经验模态分解理论,提出了一种基于粒子群算法的支持向量机预测方法.采用总体平均经验模式分解法将混沌信号分解为若干固有模态函数和趋势分量,将复杂的非线性信号转化为具有不同尺度特征的平稳分量.利用粒子群算法对支持向量机的惩罚系数和核函数进行优化,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).对Lorenz系统和实测IPIX雷达数据进行仿真实验,结果表明,该方法能够有效地从混沌背景噪声中检测出微弱目标信号,Lorenz系统得到的均方根误差0.000000339(-102.8225 d B时)比传统支持向量机方法的均方根误差0.049(-54.60 d B时)降低了5个数量级,从海杂波中检测出具有谐波特性的微弱信号,表明预测模型具有更低的门限和误差.

关键词：粒子群算法支持向量机混沌海杂波微弱信号检测

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混沌背景中微弱信号检测的神经网络方法

物理学报 2007年第7期56卷 3771-3776页

作者：行鸿彦徐伟南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

基于复杂非线性系统相空间重构理论,提出了混沌背景中微弱信号检测的神经网络方法,利用神经网络强大的学习和非线性处理能力,建立了混沌背景噪声的一步预测模型,从预测误差中检测淹没在混沌背景噪声中的微弱目标信号(包括周期信号和瞬... 详细信息

基于复杂非线性系统相空间重构理论,提出了混沌背景中微弱信号检测的神经网络方法,利用神经网络强大的学习和非线性处理能力,建立了混沌背景噪声的一步预测模型,从预测误差中检测淹没在混沌背景噪声中的微弱目标信号(包括周期信号和瞬态信号),研究了混沌背景中存在白噪声时该方法的检测能力,指出了目标信号为瞬态信号和周期信号时检测原理的异同点,最后以Lorenz系统作为混沌背景噪声进行了仿真实验,实验表明该方法能有效地将混沌背景中极其微弱的信号检测出来.

关键词：混沌神经网络信号检测

基于EMD方差特性的混沌信号自适应去噪算法

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电子学报 2015年第5期43卷 901-906页

作者：张强行鸿彦南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044

本文利用经验模态分解算法(EMD),研究了不同状态下混沌信号的方差特性,提出了一种EMD分解层数自适应的去噪算法.该算法根据固有模态函数(IMF)方差最大值对应层数与总分解层数的关系,能够自适应选择需处理的IMF层数,并结合提升小波在更... 详细信息

本文利用经验模态分解算法(EMD),研究了不同状态下混沌信号的方差特性,提出了一种EMD分解层数自适应的去噪算法.该算法根据固有模态函数(IMF)方差最大值对应层数与总分解层数的关系,能够自适应选择需处理的IMF层数,并结合提升小波在更新和预测方面的优势综合去噪,分别以Lorenz、Chen系统(加入10%-100%的高斯白噪声)和实测的IPIX雷达数据作为混沌背景噪声进行了实验研究.结果表明:在不同程度的低噪声(≤30%)环境下,与传统小波阈值去噪等方法相比,其均方误差降低了30%以上,信噪比提高了1.5db-3.5db,并能有效地去除海杂波噪声,提高混沌背景下的微弱信号检测效果.

关键词：经验模态分解混沌方差特性提升小波自适应去噪

基于广义窗函数和最小二乘支持向量机的混沌背景下微弱信号检测

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物理学报 2012年第10期61卷 59-68页

作者：行鸿彦程艳燕徐伟南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

为了从混沌背景中检测微弱信号,研究分析了复杂非线性系统的相空间重构理论,提出了一种基于广义窗函数的最小二乘支持向量机的预测法.该方法以广义嵌入窗为基础,利用自关联函数法确定Lorenz系统的嵌入维数和时间延迟,实现相空间重构,结... 详细信息

为了从混沌背景中检测微弱信号,研究分析了复杂非线性系统的相空间重构理论,提出了一种基于广义窗函数的最小二乘支持向量机的预测法.该方法以广义嵌入窗为基础,利用自关联函数法确定Lorenz系统的嵌入维数和时间延迟,实现相空间重构,结合最小二乘支持向量机建立Lorenz系统的误差预测模型,检测微弱目标信号(瞬态和周期信号).仿真实验表明,该方法的预测模型具有较小的误差,能够有效地从混沌背景噪声中检测出微弱目标信号,减小噪声对目标信号的影响.与传统方法相比,在降低检测门限的同时,能够有效地提高预测的精度,在混沌噪声下信噪比为-87.41 dB的情况下,相对于传统支持向量机方法所得的均方根误差0.049(-54.60 dB时)降低近两个数量级至0.000036123(-87.41 dB时).

关键词：嵌入维广义时间窗相空间重构最小二乘支持向量机

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嵌入窗方法确定混沌系统重构参数的仿真研究

系统仿真学报 2013年第6期25卷 1219-1225页

作者：行鸿彦龚平徐伟南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

Takens嵌入定理为混沌时间序列相空间重构提供了理论依据,以LORENZ典型混沌系统为研究对象,通过仿真实验研究了两种嵌入窗方法(C-C法和自动嵌入式相空间重构算法)确定相空间重构参数的步骤和嵌入窗确定指标的选取依据,指出了嵌入窗方法... 详细信息

Takens嵌入定理为混沌时间序列相空间重构提供了理论依据,以LORENZ典型混沌系统为研究对象,通过仿真实验研究了两种嵌入窗方法(C-C法和自动嵌入式相空间重构算法)确定相空间重构参数的步骤和嵌入窗确定指标的选取依据,指出了嵌入窗方法的适用条件和局限性,在自动嵌入式相空间重构算法的基础上提出了AD法和BP神经网络相结合的嵌入窗相空间重构方法,并分析了积分步长对混沌系统重构参数的影响。仿真研究表明,嵌入窗宽度必须由嵌入维和时间延迟共同确定,基于平均轨道周期的改进C-C法利用低维混沌时间序典的伪周期特性,能够快速确定嵌入窗宽度,改善计算效果。

关键词：混沌时间序列相空间重构嵌入窗 C-C法 BP神经网络

基于Hilbert-Huang变换的QRS波检测算法研究

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仪器仪表学报 2009年第7期30卷 1469-1475页

作者：行鸿彦黄敏松南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

心电图(ECG)被广泛应用于心脏疾病诊断,而ECG中QRS复合波的检测是对ECG进行处理和分析的基础。本文提出一种新的QRS复合波检测算法。该算法利用Hilbert-Huang变换(HHT)中的经验模式分解(EMD)将心电信号自适应地分解为一组称为内禀模态函... 详细信息

心电图(ECG)被广泛应用于心脏疾病诊断,而ECG中QRS复合波的检测是对ECG进行处理和分析的基础。本文提出一种新的QRS复合波检测算法。该算法利用Hilbert-Huang变换(HHT)中的经验模式分解(EMD)将心电信号自适应地分解为一组称为内禀模态函数(IMF)的波动模态成分。然后,结合软阈值去噪方法,构造出有利于QRS复合波检测的检测层,利用模极大值和QRS复合波特征点之间的对应关系,实现了对QRS复合波的检测。经MIT-BIH心率失常数据库验证,该算法对QRS复合波检测的平均准确率达到了99.34%,平均灵敏度为99.77%,平均阳性预测率为99.56%。

关键词： Hilbert—Huang变换经验模式分解 QRS复合波内禀模态函数

基于对偶约束最小二乘支持向量机的混沌海杂波背景中的微弱信号检测

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物理学报 2010年第1期59卷 140-146页

作者：行鸿彦金天力南京信息工程大学、气象灾害省部共建教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

基于复杂非线性系统的相空间重构理论,提出一种改进的提取混沌背景中微弱信号的最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法.通过将信号以db3小波逐层分解,进行LS-SVM预测,再进行重构,同时通过增加对偶约束项、改进核函数的方法,建立改进的混沌... 详细信息

基于复杂非线性系统的相空间重构理论,提出一种改进的提取混沌背景中微弱信号的最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法.通过将信号以db3小波逐层分解,进行LS-SVM预测,再进行重构,同时通过增加对偶约束项、改进核函数的方法,建立改进的混沌序列的一步预测模型,从预测误差中检测湮没在混沌背景中的微弱目标信号(包括周期和瞬态信号).最后以Lorenz系统和真实海杂波数据作为混沌背景噪声进行了仿真实验,实验表明此方法能够有效地检测出混沌背景噪声中的微弱信号、抑制噪声对混沌背景信号的影响,与传统RBF神经网络和LS-SVM预测方法相比,预测精度和检测门限方面的性能有显著的提高.

关键词：混沌最小二乘支持向量机海杂波微弱信号检测

基于多旋翼无人机的正交式风压矢量分解测风法

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仪器仪表学报 2019年第10期40卷 200-207页

作者：侯天浩行鸿彦刘洋南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

针对多旋翼无人机平台上的测风设备会受到旋翼扰流干扰的问题,基于伯努利方程提出了一种适用于多旋翼无人机的利用正交式风压矢量分解反演风速风向的算法,并通过设计感压腔的布局与结构进一步降低了旋翼扰流的影响。利用Space claim和Me... 详细信息

针对多旋翼无人机平台上的测风设备会受到旋翼扰流干扰的问题,基于伯努利方程提出了一种适用于多旋翼无人机的利用正交式风压矢量分解反演风速风向的算法,并通过设计感压腔的布局与结构进一步降低了旋翼扰流的影响。利用Space claim和Meshing软件建立测风模型,通过Fluent软件改变流场内气流的速度与方向,对该测风法在不同流场中进行了仿真研究。在实际测量中,当风速高于2 m/s时正交式风压矢量分解测风法的测风速误差均保持在10%以内,证明了该法可以有效降低旋翼扰流对测风的干扰,实现高精度测风。

关键词：多旋翼无人机测风风压流场整流罩