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耦合HCS与NSCT方法的遥感影像融合研究

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耦合HCS与NSCT方法的遥感影像融合研究

作者：王少迪兰州交通大学

学位级别：硕士

遥感技术作为一门快速发展的学科,在通过传感器获取地面物体的信息时具有相当大的优势。遥感影像作为记录传感器信息的载体,具有丰富的表达形式,在通过传感器获取地面地物的信息时,不同的传感器在空间分辨率、辐射分辨率及光谱分辨率等... 详细信息

遥感技术作为一门快速发展的学科,在通过传感器获取地面物体的信息时具有相当大的优势。遥感影像作为记录传感器信息的载体,具有丰富的表达形式,在通过传感器获取地面地物的信息时,不同的传感器在空间分辨率、辐射分辨率及光谱分辨率等方面存在较大差异,因此,单一影像数据源在地物信息识别、提取中存在缺陷。采用多源影像的数据融合处理方法能够有效提高数据的互补性,解决数据冗余等问题,从而提高影像数据的解译精度和应用效率,由此,多源影像数据融合算法研究一直是学术界的研究热点。近年来,我国发射了一系列国产高分卫星,有效地促进了高分辨率卫星数据在国内各行业的应用。然而,针对新发射国产高分影像的数据融合研究还存在诸多问题,为此,本文提出了一种超球面彩色空间变换(Hyperspherical color space,HCS)与非下采样Contourlet变换(nonsubsampled contourlet transform,NSCT)相结合的遥感影像融合算法,并且针对不同的数据源,分别提出不同的融合规则,用于提高融合影像的质量。本文的主要工作有:(1)提出了一种针对光学影像多光谱波段与全色波段的融合算法。论文首先对高分一号影像的全色波段与多光谱波段进行自动校正,对多光谱波段进行HCS变换获取Ⅰ分量。其次,将全色波段和多光谱波段的Ⅰ分量分别使用HSCT分解,并获取全色波段的多个高频子带与一个低频子带与多光谱波段的多个高频子带与一个低频子带,并针对全色波段的多个高频子带与Ⅰ分量的多个高频子带采用改进的拉普拉斯能量和方法计算能量和的数值,对每个相互对应的高频子带的数值进行对比,保留能量和值高的部分作为融合部分,对于全色波段的唯一低频子带和Ⅰ分量唯一低频子带采用加权的局部方向熵方法计算熵值,保留方向熵较高的部分作为融合部分。最后,将保留的结果进行NSCT和HCS逆变换,得到最终融合的多光谱遥感影像。(2)提出了光学影像多光谱波段与合成孔径雷达的图像融合算法。论文首先对高分一号多光谱影像与高分三号合成孔径雷达影像进行预处理与几何精校正,对多光谱影像进行HCS变换获取Ⅰ分量。然后对SAR影像进行降噪处理,尽量获得更加有效的边缘与纹理信息。其次将SAR影像和Ⅰ分量分别使用HSCT所分解,并获取SAR影像的多个高频子带与一个低频子带与多光谱影像的多个高频子带与一个低频子带。并针对SAR影像的多个高频子带与Ⅰ分量的多个高频子带依旧采用改进的拉普拉斯能量和方法计算能量和的数值,对相同方向上的高频子带的数值进行对比,保留能量和值高的部分作为融合部分。对于SAR影像的唯一低频子带和Ⅰ分量唯一低频子带直接保留多光谱影像的部分。最后将保留的结果进行NSCT和HCS逆变换,得到最终融合的多光谱遥感影像。(3)通过对不同遥感影像数据融合的实验,对融合结果进行融合质量评价。分别包括主观评价与客观评价。主观评价是通过目视解译,对比融合之前与之后的影像,判断是否更容易识别出地物特征。客观评价主要针对空间分辨率与光谱保持程度。对于空间分辨率通过均值、标准差、信息熵、平均灰度、相关性和清晰度等指标进行评价。光谱保持程度则是通过对比原始影像与融合影像中水体、植被、道路、裸土和建筑物这五种地物的光谱函数来判断。对于高分一号全色波段与多光谱波段,本文方法与CN法、SFIM法、PCA法、GIHS法和Gram-Schmidt法分别进行对比和主观评价和客观评价。仿真实验显示,本文方法无论是在目视解译效果上还是在空间分辨率和光谱保持程度上,均优于其他算法。对于高分三号合成孔径雷达与高分一号多光谱影像,仿真实验显示,本文方法在光谱保持程度上强于CN算法、GIHS算法和SFIM算法。在较低的建筑物上强于CN算法、GIHS算法和SFIM算法,在较高的建筑物上略弱于SFIM算法,强于CN算法和GIHS算法。在水体、道路和植被方面强于其他三种算法。

关键词：遥感影像融合球面色彩空间变换非下采样轮廓波变换

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基于协作干扰的认知中继网络物理层安全研究

基于协作干扰的认知中继网络物理层安全研究

作者：王少迪西北大学

学位级别：硕士

随着当下信息时代通信业务的需求量大幅度增加,使得稀缺的频谱资源和低下的利用率之间的矛盾日益激化。为了解决这一问题,结合了认知无线电与中继协作技术的认知中继网络应运而生,不但可以扩展无线覆盖区域,还能提高频谱利用率。然而,... 详细信息

随着当下信息时代通信业务的需求量大幅度增加,使得稀缺的频谱资源和低下的利用率之间的矛盾日益激化。为了解决这一问题,结合了认知无线电与中继协作技术的认知中继网络应运而生,不但可以扩展无线覆盖区域,还能提高频谱利用率。然而,无线通信因其天然的开放性和广播性特点,极易受到窃听和干扰等安全威胁。尤其在认知中继网络传输中,这种威胁更大,传统的链路层安全机制很难从根本上应对这些安全威胁,保护无线通信系统的安全。物理层安全通过利用无线信道的物理特性和干扰特性来提高网络的安全性能,对于解决无线通信的安全问题具有很大的潜力。本文重点研究认知中继网络的物理层安全问题。通过在网络中引入协作干扰,开展了如下两个方面的研究:针对中继可信的认知中继网络模型的安全传输问题,提出了基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,分析推导出瑞利衰落环境下所提方案保密中断概率的闭式表达式,并在此基础上做了大量仿真分析研究。数值仿真结果表明,在不同场景情况下,传输中继和干扰中继联合优化选择方案均可实现较低的保密中断概率,可以提升认知中继网络信息传输的安全性能。针对中继不可信的认知中继网络模型的安全传输问题,提出了基于目的节点协作干扰的物理层安全方案。为了提高系统的能量利用效率和减少运行的能量消耗,引入了能量收集技术,使中继节点具有从射频信号进行能量收集的能力。分别在功率分割和时间切换两种能量收集策略下,通过寻求最优功率分割和时间切换系数实现信息的安全传输。在瑞利衰落环境下对所提方案的安全性能展开研究,分析推导出保密中断概率的理论表达式。数值仿真结果表明,随着主用户网络可容忍干扰功率和目标安全速率的提升,功率分割策略下的传输方案可实现较低的保密中断概率,表现出更为优异的安全性能。

关键词：认知中继网络物理层安全协作干扰不可信中继保密中断概率

基于检测车的JTC补偿电容容值估计与综合诊断

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基于检测车的JTC补偿电容容值估计与综合诊断

作者：王少迪北京交通大学

学位级别：硕士

补偿电容作为无绝缘轨道电路的重要组成部分在保障轨道信号有效传输方面发挥着重要的作用。目前,通过定期开行检测车来实现补偿电容“故障修”的方式已不能满足铁路设备向“状态修”发展的要求。因此,研究基于检测车数据的补偿电容容值... 详细信息

补偿电容作为无绝缘轨道电路的重要组成部分在保障轨道信号有效传输方面发挥着重要的作用。目前,通过定期开行检测车来实现补偿电容“故障修”的方式已不能满足铁路设备向“状态修”发展的要求。因此,研究基于检测车数据的补偿电容容值估计方法,具有非常主要的现实意义和研究价值。论文主要工作如下:1、基于电磁场理论和有限元,建立了检测车补偿电容故障诊断过程的仿真模型,并基于该模型确定了主要影响因素及其变化范围。首先,基于电磁场理论,对检测车补偿电容故障诊断过程进行建模,最终得到了检测车接收天线信号及其幅值包络的数学表达式;其次,利用有限元建模并分析了检测车车体等金属介质对检测过程的影响;接下来,利用实际数据,验证了以上研究的正确性;最后,基于上述所建模型,从补偿电容容值、钢轨阻抗、道床电阻与列车速度等方面对检测结果的影响规律进行了分析,并基于粒子群算法,确定了相应的最不利条件下检测结果的变化范围。2、提出了一种基于检测车补偿电容检测数据的补偿电容容值估计方法。首先,基于上文所建模型及影响因素分析结果,构建了补偿电容、钢轨电感与检测结果三者间的回归模型。其次,根据检测车对补偿电容的故障诊断特点,提出了基于检测车数据的钢轨电感回归估计方法。最后,给出了补偿电容容值的估算公式,并基于实际数据验证了该方法的准确性和鲁棒性等性能。3、结合检测车上的机车信号数据,提出了一种基于DS证据理论的补偿电容故障诊断方法。首先,介绍了使用检测车补偿电容检测系统以及机车信号感应电压幅值包络数据这两种方法进行补偿电容故障诊断的具体流程,设计了相应的检测指标;然后,采用模糊理论对DS证据理论所需的基本概率进行了分配;最后,将两种故障诊断方法进行融合,并结合实际数据对算法功能与性能进行了实验验证。实验表明,两种独立的补偿电容故障诊断方法使用本文所述方法进行融合后,故障诊断的准确度有了明显的提升。4、基于检测车补偿电容诊断系统,设计了补偿电容故障诊断与容值估计软件。首先,对软件进行了需求分析与模块划分;然后,按照分析结果将各个模块逐一编程实现并整合;最后,基于实际数据对软件应具备的各项功能进行验证。结果表明,本文所设计的软件可以获取检测车所记录的补偿电容信息并基于此对所选区段内的补偿电容进行故障诊断与容值估计。图51幅,表6个,参考文献68篇。

关键词：检测车补偿电容无绝缘轨道电路电磁感应有限元容值估计故障诊断

基于检测车数据的JTC补偿电容容值估计方法

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铁道学报 2021年第12期43卷 55-61页

作者：王少迪赵林海孟景辉吴楠高利民北京交通大学电子信息工程学院北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测中心北京100081

为满足铁路现场对无绝缘轨道电路补偿电容进行“状态修”的需要,基于电磁场理论建立并验证检测车补偿电容检测过程的有限元模型。在此基础上,分析补偿电容、钢轨阻抗和道床电阻对检测车接收天线中反馈信号幅值包络的影响程度,建立补偿... 详细信息

为满足铁路现场对无绝缘轨道电路补偿电容进行“状态修”的需要,基于电磁场理论建立并验证检测车补偿电容检测过程的有限元模型。在此基础上,分析补偿电容、钢轨阻抗和道床电阻对检测车接收天线中反馈信号幅值包络的影响程度,建立补偿电容、钢轨电感与反馈信号幅值包络峰值三者间的回归模型。根据检测车对补偿电容的故障诊断特点,提出基于检测车数据的钢轨电感回归估计方法,并以此给出补偿电容容值估算公式。实验表明,本文方法具有估值准确、鲁棒性强等特点,为进一步实现补偿电容的故障预测和“状态修”提供理论支持。

关键词：检测车无绝缘轨道电路补偿电容容值估计

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基于中继联合优化选择的物理层安全方案

计算机工程 2019年第2期45卷 148-153页

作者：王少迪高宝建张育铖赵泽西北大学信息科学与技术学院西安710127

针对认知无线电(CR)网络中的安全传输问题,提出基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。在主用户网络和次用户网络共存的环境中,通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,并分析推导出瑞利衰落环境下... 详细信息

针对认知无线电(CR)网络中的安全传输问题,提出基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。在主用户网络和次用户网络共存的环境中,通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,并分析推导出瑞利衰落环境下该方案保密中断概率的闭式表达式。仿真结果表明,在不同参数场景下,该方案均可实现较低的保密中断概率,提升CR网络的信息传输安全性能。

关键词：认知无线电物理层安全中继选择瑞利衰落保密中断概率

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一种耦合空间域与变换域的遥感影像融合方法

遥感信息 2018年第2期33卷 84-90页

作者：王少迪李轶鲲杨树文兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070

针对多光谱波段和全色波段影像融合存在的空间分辨率问题和光谱失真的问题,提出了一种超球面彩色空间变换(hyperspherical color space,HCS)与非下采样轮廓波变换(nonsubsampled contourlet transform,NSCT)相结合的遥感影像融合算法。... 详细信息

针对多光谱波段和全色波段影像融合存在的空间分辨率问题和光谱失真的问题,提出了一种超球面彩色空间变换(hyperspherical color space,HCS)与非下采样轮廓波变换(nonsubsampled contourlet transform,NSCT)相结合的遥感影像融合算法。首先对目标影像进行HCS变换获取I分量,然后使用NSCT分解全色波段和I分量,并将分解获得的高频子带和低频子带采用加权的局部方向熵和改进的拉普拉斯能量和的方法进行筛选,最后对筛选的图像进行NSCT和HCS逆变换,生成融合多光谱遥感影像。为了验证影像融合质量,分别采用主观评价和客观量化评价方法(均值、标准差、信息熵、平均灰度和相关性等)对融合后的图像进行了分析。通过与现有HCS方法、NSCT方法、Gram-Schmidt方法对比研究表明,该方法在光谱保持度和空间分辨率上均优于传统方法,在融合结果得到的边缘、纹理和细节方面均能够表现出更好的融合特性和视觉效果。

关键词：影像融合融合规则超球面彩色空间变换非下采样轮廓波变换拉普拉斯能量和

基于正交频分复用调制的物理层并行插值加密算法

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计算机应用 2018年第6期38卷 1628-1632页

作者：高宝建王少迪胡云曹艳军西北大学信息科学与技术学院西安710127

针对传统链路层安全机制不能从根本上保护无线通信系统信息传输安全的问题,提出了一种基于正交频分复用(OFDM)系统并行调制特性和物理层安全的并行插值加密算法。首先,根据OFDM系统调制的子载波数目确定插入符号个数,并通过密钥控制生... 详细信息

针对传统链路层安全机制不能从根本上保护无线通信系统信息传输安全的问题,提出了一种基于正交频分复用(OFDM)系统并行调制特性和物理层安全的并行插值加密算法。首先,根据OFDM系统调制的子载波数目确定插入符号个数,并通过密钥控制生成插入符号位置;然后,取出对应插入位置前后的原OFDM符号,并计算其平均值作为插入符号;最后,在反快速傅里叶变换(IFFT)后完成伪随机插值。与传统链路层安全机制相比,所提算法能实现调制符号整体加密,保证了信令、标志及数据信息的安全,并有效降低了算法实现复杂度。仿真实验结果表明,该算法能有效抵抗各种窃听攻击,对通信系统固有性能影响小,能较好地适应高斯信道和多径信道,且表现出一定的抗多径衰落能力。

关键词：物理层安全正交频分复用插值加密误符号率多径信道

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基于无线OFDM系统的调制方式保护算法

计算机科学 2018年第10期45卷 64-68页

作者：高宝建王少迪任宇辉王玉洁西北大学信息科学与技术学院西安710127

随着无线通信系统的宽带化,传统的数据加密算法具有很高的计算复杂度,并且没有考虑到物理层调制方式的安全性。针对这一问题,从物理层加密的角度,提出了一种基于无线OFDM系统的调制方式保护算法。在单载波和多载波情况下,分别对所提算... 详细信息

随着无线通信系统的宽带化,传统的数据加密算法具有很高的计算复杂度,并且没有考虑到物理层调制方式的安全性。针对这一问题,从物理层加密的角度,提出了一种基于无线OFDM系统的调制方式保护算法。在单载波和多载波情况下,分别对所提算法的调制方式保护效果进行了分析,并通过采用典型的认知无线电调制识别方法对加密前后的识别率进行了仿真和比较。理论分析和仿真结果表明,所提算法在不改变原系统固有性能的情况下,具有不错的调制方式保护性能。

关键词：调制方式保护物理层加密 OFDM 认知无线电

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生成式人工智能对学术不端治理的妨碍及对策

科学学研究 2024年第7期42卷 1361-1368页

作者：王少同济大学马克思主义学院上海200092

学术不端治理以学术不端定义为起点,生成式人工智能从著作权和学术研究两个层面重塑学术不端定义。生成式人工智能介入学术创作的技术逻辑可以分解为问题理解、数据分析、文献总结与文本生成四个步骤,生成式人工智能在每一步骤中均可能... 详细信息

学术不端治理以学术不端定义为起点,生成式人工智能从著作权和学术研究两个层面重塑学术不端定义。生成式人工智能介入学术创作的技术逻辑可以分解为问题理解、数据分析、文献总结与文本生成四个步骤,生成式人工智能在每一步骤中均可能对学术不端治理造成妨碍。为排除生成式人工智能对学术不端治理的妨碍,学术不端治理主体需要将学术不端治理推向政策手段与技术手段并重的新阶段,一要在技术上将防范学术不端的智能部件嵌入到生成式人工智能中,二要在政策上加强管控生成式人工智能所生成的存在学术不端问题的文本,三要结合政策手段与技术手段防止生成式人工智能学术不端行为成型。

关键词：生成式人工智能 ChatGPT 学术不端治理学术不端定义著作权