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基于水声阵列波束形成技术的复杂海洋噪声抑制方法的研究

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基于水声阵列波束形成技术的复杂海洋噪声抑制方法的研究

作者：李嘉恒青岛科技大学

学位级别：硕士

声波是目前唯一能够在海洋中远距离传播的信息载体,被广泛应用到水声工程领域。然而,实际水下声信道中,自然和人为活动等产生的声波,在传播过程中与海面、海底、水体等发生相互作用形成一个复杂的背景噪声场,严重限制了声波信号有效、... 详细信息

声波是目前唯一能够在海洋中远距离传播的信息载体,被广泛应用到水声工程领域。然而,实际水下声信道中,自然和人为活动等产生的声波,在传播过程中与海面、海底、水体等发生相互作用形成一个复杂的背景噪声场,严重限制了声波信号有效、稳定的传播,给信号的接收、检测、估计和处理带来了很大的挑战。且浅海环境中,由于海水介质不均匀、海水温度随深度变化明显,上述影响进一步加剧。阵列信号处理技术利用信号的空间特性,在水下信号处理方面体现出了优势。本文在研究过程中,充分考虑水声信号的种类、状态和性质等因素,结合优化理论、噪声抑制技术以及波束形成理论,探索提升水下信号接收性能的信号处理方法。主要创新工作如下:1、提出一种基于自适应窗口中值滤波联合小波阈值优化的水声信号去噪方法。水声信道中的高斯/非高斯脉冲噪声严重影响水声通信的质量。常见基于高斯噪声模型的去噪算法,难以适用于高斯/非高斯脉冲噪声共存场景。因此,本文提出了一种基于自适应窗口中值滤波联合小波阈值优化的水声信号去噪方法,记作AWMF+GDES算法。首先联合对称?稳定(Symmetricα-Stable,SαS)分布和正态分布模型描述水声信道中高斯/非高斯脉冲噪声;并提出了一种自适应窗口中值滤波法(Adaptive Window Median Filter,AWMF),抑制非高斯脉冲噪声;然后基于佳点集与动态精英种群联合模拟退火的人工蜂群(Artificial Bee Colony basedon Good Point Set and Dynamic Elite Group Guidance Combined Simulated AnnealingSelection,GDES-ABC)算法,提出一种小波阈值优化方法,抑制高斯噪声。仿真结果表明,所提GDES-ABC优化算法收敛速度更快,收敛精度更高;基于AWMF+GDES的水声信号去噪方法可获得更高输出信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)和噪声抑制比(Noise Suppression Ratio,NSR)。2、提出一种抑制多个非稳定次高斯干扰源的波束形成方法。传统波束形成方法可以有效抑制水声通信过程中的高斯干扰源。然而,实际水声信道中,可能存在导致传统波束形成方法性能下降的多个非稳定次高斯干扰源。为解决这一问题,本文综合考虑干扰源数量、状态和性质等因素,通过最小化接收数据的l范数,并在干扰源波达角(Direction of Arrival,DOA)可能存在范围内设置波束零陷,建立SMUSGI波束形成约束优化问题。然后基于优化理论,求解得到波束形成器最优权向量。与以往波束形成器相比,本文所提方法有效抑制了水声通信过程中的多个非稳定次高斯干扰源,可获得更高的输出信干噪比(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio,SINR),更快的收敛速度,以及更强的普适性和鲁棒性。本文研究成果为解决复杂海洋环境下水声通信系统性能下降等问题奠定了坚实的理论基础,同时可促进高速可靠水下无线传输系统的开发与应用,兼具理论价值和实际应用价值。

关键词：阵列信号处理水声通信小波阈值去噪优化理论波束形成

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医院客户关系管理信息系统的设计与实现

医院客户关系管理信息系统的设计与实现

作者：李嘉恒电子科技大学

学位级别：硕士

医院客户信息管理是一项非常重要而且繁锁的工作。对于以往人工采集来建立与患者的沟通显然不能满足监控目前复杂的就医信息。如何提高医院对客户的就医效率是医院所面临的重要问题,采用信息化手段来处理患者与医院的关系是解决问题的... 详细信息

医院客户信息管理是一项非常重要而且繁锁的工作。对于以往人工采集来建立与患者的沟通显然不能满足监控目前复杂的就医信息。如何提高医院对客户的就医效率是医院所面临的重要问题,采用信息化手段来处理患者与医院的关系是解决问题的关键。为此,医院高层决议提出开发此管理系统。医院客户关系信息管理系统(HCRM)的研究是在当前就医形势和前人对此研究所获得相关成果的基础上进行的。本文开发设计的HCRM系统是结合九江中医院的特色和实际情况而实现的。对于医院客户关系管理系统在研究和开发中采用了当前主流的面向对象设计方法来完成的。首先通过对国内外医院对就医患者的客户关系分析与管理的比较,同时也积极的吸收其优点和先进的思想对基于WEB技术的客户关系信息管理系统进行研究。医院客户关系管理应用主要实现改善医院服务质量、创造和提升医院的品牌优势、优化医院的服务流程、降低医院的服务成本等功能,包括客户资料登记、复核、审批等环节以及客户服务、活动。系统的开发采用了先进的***技术,以IIS为应用服务器,搭建三层体系结构,后台数据库采用了安全稳定的MS SQL Server2005。医院客户关系信息管理系统实现了可跨平台运行、且运行稳定,符合操作简便、界面友好、灵活、实用、安全的需求。经过努力,系统设计已完成,并投入使用,功能上各种性能基本达到预定的目标。

关键词：客户关系管理系统三层框架

基于高线性激光器阵列芯片的增益耦合型栅结构优化

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基于高线性激光器阵列芯片的增益耦合型栅结构优化

作者：李嘉恒北京邮电大学

学位级别：硕士

本文主要围绕应用于ROF光载无线通信系统里的高线性激光器阵列芯片结构进行了深入研究。本文通过对高线性大功率激光器中光栅结构对其腔内电场强度和增益耦合系数的分布原理进行深入研究分析,并使用多相移光栅(multi phase shifted,MPS... 详细信息

本文主要围绕应用于ROF光载无线通信系统里的高线性激光器阵列芯片结构进行了深入研究。本文通过对高线性大功率激光器中光栅结构对其腔内电场强度和增益耦合系数的分布原理进行深入研究分析,并使用多相移光栅(multi phase shifted,MPS)、节距调节光栅(corrugation pitch modulated,CPM)、分布耦合系数光栅(distributed coupling coefficient,DCC)等对高线性大功率激光器中的光栅结构进行仿真优化,并通过测试验证提高了激光器阵列芯片的边模抑制比和线性指标。本文的创新点和工作分为如下几个部分:(一)设计优化了增益耦合型光栅结构:通过利用多相移、节距调节、分布耦合系数相结合,实现对光栅结构的优化,使电场强度在激光器腔内的横向分布非常均匀,同时增益耦合系数在激光器腔内的纵向分布非常均匀,极大地提高了激光器的边模抑制比,很好的实现了激光器阵列的单模特性。增益耦合型光栅应用于四通道激光器阵列,实验测试结果证明:阈值电流降低至11mA,输出功率高于lOdBm,边模抑制比达到41dB。(二)本设计采用AlGaInAs应变多量子阱材料,能有效地阻止高温下载流子的泄漏,提高量子效率。载流子由高能态散射跃迁到低能态的驰豫时间缩短,有效降低激光器阵列的复合二阶失真(CSO,Composite Second-Order)和复合三次差拍(CTB,Composite Triple-Beat),满足激光器阵列的线性指标。仿真和实验测试结果一致表明:复合二阶失真为-66.3dBc,复合三次差拍失真为-68.1dBc,均小于所要求的-60dBc指标,实现高线性激光器阵列芯片的线性化指标。另外,为了实现光子器件高度集成化,本文在上述AlGaInAs材料基础上,深入研究了掺铒硅基材料在高集成硅基微波光子芯片方面的应用,以及实现可编程、可配置的硅基微波光子芯片的发展。

关键词：高线性大功率激光器增益耦合系数光栅硅基微波光子芯片硅基光栅硅基半导体激光器

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和田玉子料鉴别的指示性特征研究

和田玉子料鉴别的指示性特征研究

作者：李嘉恒河北地质大学

学位级别：硕士

和田玉子料是指和田玉玉块被剥离出原生矿体,经距离较远的流水搬运和长久的次生作用而形成的玉料。本文通过常规宝石学测试、形态特征研究、表面特征观测,以及电子探针、显微红外光谱仪、拉曼光谱仪实验,探讨和田玉子料鉴别的指示性特... 详细信息

和田玉子料是指和田玉玉块被剥离出原生矿体,经距离较远的流水搬运和长久的次生作用而形成的玉料。本文通过常规宝石学测试、形态特征研究、表面特征观测,以及电子探针、显微红外光谱仪、拉曼光谱仪实验,探讨和田玉子料鉴别的指示性特征。通过形态特征研究,可根据样品的整体形态、磨圆度和风化表皮厚度特征来区分子料、山流水料、山料。子料的常见整体形态分类有14种,磨圆度等级为次磨圆状、磨圆状、全磨圆状,其风化表皮厚度可从无表皮到数毫米厚甚至数厘米厚不等;山流水料呈次棱角状,无风化表皮或有较薄风化表皮;山料呈显著棱角状和棱角状,无风化表皮或有极薄风化表皮。通过表面特征研究得出的子料鉴别的指示性特征有:子料表面有“指甲纹”的出现、在子料的裂隙中有具指示性的次生矿物充填、子料表面有“砂眼”和“汗毛孔”的出现,以及子料的色皮有次生色组合的出现。通过电子探针、显微红外光谱仪、拉曼光谱仪对子料的主要矿物和次生矿物进行研究,发现子料的主要组成矿物仍为透闪石;山料白玉和子料白玉的表面玉肉部分的红外光谱图大体一致,指示矿物均为透闪石;绿泥石和富锰矿物的叠加是带黑皮和田玉子料的指示性特征;绿泥石、石英、胶磷灰石、次生方解石、高岭石、水锰矿是子料的指示性次生矿物,在子料表面或裂隙中有多种以上次生矿物出现是子料鉴别的指示性特征。对和田玉子料的鉴别方法和质量评价进行讨论,总结出了鉴别的五个步骤,并对子料质量评价影响因素进行了详细分析。

关键词：和田玉子料形态特征表面特征次生矿物

分布式电源大量接入配网对继电保护和自动装置的影响及其对策研究

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分布式电源大量接入配网对继电保护和自动装置的影响及其对策研究

作者：李嘉恒华北电力大学

学位级别：硕士

随着世界范围内化石燃料的日益枯竭、环境的日益恶化以及人类社会对能源依赖的逐渐增强,各国政府开始将目光投向清洁无污染的新能源。同样我国近年来,在节能减排的政策下,以分布式发电(Distributed Generation,DG)为代表的清洁能源在配... 详细信息

随着世界范围内化石燃料的日益枯竭、环境的日益恶化以及人类社会对能源依赖的逐渐增强,各国政府开始将目光投向清洁无污染的新能源。同样我国近年来,在节能减排的政策下,以分布式发电(Distributed Generation,DG)为代表的清洁能源在配电网中也得到了越来越广泛的应用。DG在配电网中的应用,使配电网的运行结构、控制方式和运行方式变得更加复杂,给配电网带来了深刻的变革。其中一个重要方面的就是DG的接入对配电网保护的影响。传统的配电网运行方式和控制方法比较简单,一般为辐射状网络运行。当分布式电源接入配电网后,配电网将由单向潮流的辐射状无源配电变成了双向潮流的网状有源配电网。配电网的拓扑结构、运行和故障特征发生了实质性的变化,配电网原有的故障电流大小和方向都发生了改变。如果继续采用传统的三段式电流保护,将会出现保护装置灵敏度降低、拒动作、误动作和重合闸失败等情况。为了消除DG并网后对保护造成影响,本文研究分析了DG的分类、发电原理、控制策略和故障特性,在此基础上建立了基于定功率控制模式的逆变型DG的等效模型,研究分析了DG接入配电网对三段式电流保护和重合闸的影响,并用PSCAD仿真软件加以验证。同时分析了国际上短路计算的IEC60909标准,并根据此标准研究了DG接入配网对断路器的影响。本文针对三段式电流保护,提出了改善方案:1)针对DG上游线路,在线路两侧装设带有方向元件的保护装置,系统侧装设检无压重合闸,并网侧装设检同期重合闸。2)针对DG下游线路,根据新故障电流大小对下游保护重新整定,并在线路始端配置前加速重合闸。针对DG出力有随机性造成反时限过电流保护动作时间长的问题,提出一种基于用户自定义特性的反时限过电流保护改进方案。该改进方案通过了仿真验证,结果证明该方案基本满足了配网保护的要求。

关键词：配电网逆变型分布式电源继电保护自动装置反时限过流保护

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中美能源安全的冲突与能源合作研究

中美能源安全的冲突与能源合作研究

作者：李嘉恒延边大学

学位级别：硕士

中美两国是全球两大能源消耗大国与能源进口大国,其各自能源安全战略与双方能源合作态势,都深刻地影响着国际能源格局与市场的稳定。中美能源合作至今已有40余年,期间取得了一些成绩,但就核心问题与整体进展来说并不十分顺畅。中美在能... 详细信息

中美两国是全球两大能源消耗大国与能源进口大国,其各自能源安全战略与双方能源合作态势,都深刻地影响着国际能源格局与市场的稳定。中美能源合作至今已有40余年,期间取得了一些成绩,但就核心问题与整体进展来说并不十分顺畅。中美在能源安全方面主要存在两大冲突,一是关于能源安全理念的本质差异。中国的能源安全理念为“发展、合作、共赢”,而美国的能源安全理念为“发展、控制、霸权”。二是中美在能源地缘政治上的冲突。随着“页岩革命”的胜利,美国在中美能源合作领域占据了更加优势的地位,不仅成为影响中国能源安全的最大变量,更将中美竞争的双边格局升级,与南海问题、能源运输通道问题等纠缠在一起,以能源地缘政治试图对中国进行牵制。能源安全的冲突是不可避免的,但中美能源合作也是顺理成章的。随着能源问题的复杂化,其杂糅气候问题、地缘政治问题、恐怖主义问题、资源民族主义问题等复合型能源安全概念,即使强如美国也是独木难支。为了维护国际能源市场的稳定以及保障海上能源运输通道的畅通,美国都必须与中国摒弃矛盾、搁置冲突,共同协调,通力协作,应对复杂的国际能源格局,并且以当前最受关注的新能源问题为主要方向,开展深度合作,依托中国庞大的新能源需求市场推广、共享和检验其新能源发展模式,从而增强双方的可持续发展战略优势,共同推动中美在全球气候治理问题上的政策协同,以中美能源合作尤其是新能源领域的合作经验推动国际能源消费结构、能源格局转型,迈向可持续发展的光明道路,最终完善全球气候治理与环境保护机制建设,维护最广大的全人类的共同利益。

关键词：中美能源冲突合作挑战

基于深度神经网络的无监督异源遥感图像变化检测

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基于深度神经网络的无监督异源遥感图像变化检测

作者：李嘉恒西安电子科技大学

学位级别：硕士

遥感图像变化检测是通过不同时间在同一地理区域获取的多时相遥感影像来分析和确定地表变化情况的技术,具有重要的应用价值。其中无监督异源遥感图像变化检测技术因其不需求带标签数据、不限制传感器类型、方法易于推广等优良特性在近... 详细信息

遥感图像变化检测是通过不同时间在同一地理区域获取的多时相遥感影像来分析和确定地表变化情况的技术,具有重要的应用价值。其中无监督异源遥感图像变化检测技术因其不需求带标签数据、不限制传感器类型、方法易于推广等优良特性在近年来受到了广泛关注。同时,在计算机视觉领域取得突破性成果的深度神经网络也因其特征深度抽象以及自主表示学习等特点被逐渐应用于图像变化检测问题。本文基于现有的变化检测技术和深度神经网络技术,针对异源遥感图像变化检测问题中存在的难点提出了三种无监督异源遥感图像变化检测方法。主要内容如下:(1)提出了一种基于耦合卷积自编码器与映射关系学习的无监督异源遥感图像变化检测方法。该方法设计了耦合卷积自编码器,将两幅输入图像中以各位置像素点为中心的成对图像块映射为特征空间中的特征向量对,这些特征向量对表示了两幅图像在对应位置的特征信息。接着,该方法通过全连接神经网络学习两幅异源遥感图像特征空间之间的映射关系。两幅图像中各位置的特征向量通过该映射关系被映射到一致的特征空间中进行比较并生成差异图,然后对差异图进行聚类得到变化检测结果。耦合卷积自编码器利用了卷积神经网络的优良特性,在提取颜色、形状、纹理以及空间关系等各级特征的同时也在一定程度上丢弃了图像中的冗余信息并减弱了噪声对变化检测结果产生的影响。实验结果验证了该方法的有效性。(2)提出了一种基于共性自编码器与负样本消除的无监督异源遥感图像变化检测方法。该方法先通过耦合卷积自编码器将两幅遥感图像映射到特征空间,再通过提出的共性自编码器学习特征空间之间的映射关系,同时消除来自变化概率较大的区域的负样本。由于这种负样本消除机制的存在,完成训练的共性自编码器仅建立未变化区域之间的映射关系,因此在一致特征空间中进行差异比较时未变化区域的差异会被缩小,而变化区域的差异则会被凸显。实验结果表明该方法能够有效提升差异图的质量和变化检测结果的精度。(3)提出了一种基于双向共性自编码器的无监督异源遥感图像变化检测方法。该方法先通过耦合卷积自编码器将两幅遥感图像映射到特征空间,再通过提出的双向共性自编码器直接衡量异源遥感图像中每对特征之间的相似度并生成差异图。双向共性自编码器利用图像变化检测的双向一致性构造了更加鲁棒的差异衡量标准,综合了两个共性自编码器计算的特征相似度来衡量差异,提高了差异图的质量和方法的鲁棒性。实验结果验证了该方法的有效性以及在不同应用场景中的适用性。

关键词：遥感图像变化检测深度神经网络无监督表示学习

基于变分非线性调频模态分解的电机轴承故障检测方法研究

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基于变分非线性调频模态分解的电机轴承故障检测方法研究

作者：李嘉恒大连海事大学

学位级别：硕士

电机因其结构简单、价格低廉、运行可靠等特点,广泛应用于交通运输、工业生产等领域。作为电机重要部件之一的滚动轴承,影响着电机的稳定运行和机械设备的使用性能。当滚动轴承发生故障时,会降低电机的运行效率和可靠性,严重时甚至会引... 详细信息

电机因其结构简单、价格低廉、运行可靠等特点,广泛应用于交通运输、工业生产等领域。作为电机重要部件之一的滚动轴承,影响着电机的稳定运行和机械设备的使用性能。当滚动轴承发生故障时,会降低电机的运行效率和可靠性,严重时甚至会引起灾难的发生。因此,对电机轴承进行健康监测具有重要意义,可以有效地避免意外故障以及减少维护成本。本文针对电机定子电流信号中轴承故障特征提取困难、故障特征指标不易选取以及故障识别准确率低等问题,提出了一种变分非线性调频模态分解与随机森林相结合的电机轴承故障检测方法。针对瞬时频率会严重影响变分非线性调频模态分解方法的分解精度和分离性能的问题,本文提出了基于傅里叶级数及功率谱熵的瞬时频率估计方法。该方法利用傅里叶级数构建解调信号模型;针对傅里叶级数中的系数估计,利用功率谱熵构造最优化问题;利用鲸鱼优化算法求解最优解,最后,形成优化后的变分非线性调频模态分解方法。优化后的方法首先估计复杂信号中能量最强分量的瞬时频率,将估计得到的瞬时频率作为变分非线性调频模态分解的输入条件,经过分解得到模态分量,再从原始信号中去除所得到的模态分量,然后再估计当前信号中的能量最强分量的瞬时频率,最终得到完整的模态分量。基于仿真数据,通过与传统方法进行对比,验证了优化后的变分非线性调频模态分解方法在去噪及模态分解方面的有效性和优越性。针对故障特征指标不易选取和故障识别准确率低的问题,提出了故障特征优选和基于阿基米德优化的随机森林算法相结合的轴承故障识别方法。故障特征优选方法利用随机森林计算多种指标对识别结果的重要程度来排序,逐次去除重要程度低的指标,直到循环结束,选择识别准确率最高时的指标种类。针对随机森林算法中决策树的数目和最小叶子数不易选取的问题,提出了基于阿基米德优化的随机森林算法。基于轴承故障试验平台,采集电机定子电流信号,采用优化后的变分非线性调频模态分解方法对采集数据进行故障特征提取,利用优化的随机森林对故障特征进行识别,试验结果验证了本文所提方法在电机轴承故障检测方面的有效性和优越性。

关键词：感应电机轴承故障变分非线性调频模态分解随机森林

基于用户自定义特征的反时限有源配网保护方案

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电测与仪表 2017年第6期54卷 37-43页

作者：李嘉恒任惠师璞孙辰军王飞华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室河北保定071003 国网河北省电力公司保定供电分公司河北保定071000 国网河北省电力公司石家庄050000 清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

由于分布式电源输出功率的随机性与波动性,当分布式电源大量接入配电网后,传统的反时限过电流保护方案很难满足配电网保护选择性和速动性的要求。为此,文章通过研究数字反时限过流保护继电器,提出一种基于用户自定义特征的反时限过电流... 详细信息

由于分布式电源输出功率的随机性与波动性,当分布式电源大量接入配电网后,传统的反时限过电流保护方案很难满足配电网保护选择性和速动性的要求。为此,文章通过研究数字反时限过流保护继电器,提出一种基于用户自定义特征的反时限过电流保护方案。保护方案将反时限继电器的特性常数(A)和反时限的类型常数(B)同继电器的时间整定系数、启动电流共同作为待优化的连续变量,并以最小故障电流时所有保护动作时间之和最小为目标函数,利用内点法求解保护的最优配置。方案保证了线路出口处故障时保护能快速动作,满足了配电网保护选择性和速动性的要求。最后,通过仿真分析,对保护方案进行了验证。

关键词：有源配电网分布式电源用户自定义特征参数优化反时限过流保护