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基于自适应字典校正的稀疏恢复STAP算法

信号处理 2024年第3期40卷 492-502页

作者：高志奇赵彩梅黄平平徐伟谭维贤内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区雷达技术与应用重点实验室内蒙古呼和浩特010051

空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)技术在时间维(脉冲维)和空间维(阵元维)联合进行信号处理,以实现动目标检测功能。但是,传统STAP技术的计算复杂度非常高,而且在优化处理信号过程中需要大样本的支撑,在实际的工作... 详细信息

空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)技术在时间维(脉冲维)和空间维(阵元维)联合进行信号处理,以实现动目标检测功能。但是,传统STAP技术的计算复杂度非常高,而且在优化处理信号过程中需要大样本的支撑,在实际的工作场景中,杂波环境复杂易变,不易获取足够多的独立同分布样本,因此杂波抑制效果较差。稀疏恢复空时自适应处理(Sparse Recovery Space-Time Adaptive Processing,SR-STAP)算法可以利用很少的训练样本实现杂波抑制,但大多数SR-STAP算法的计算量巨大,运行速度慢,算法实时性不高。此外,SRSTAP算法需要对连续空时二维平面进行离散化处理,将空时二维平面划分为很多细小的网格,由于真实的杂波在空时平面上是连续分布的,同时考虑雷达接收信号中噪声、系统参数误差等因素的影响,真实杂波点与离散化网格点之间一定存在着偏差,会造成网格失配现象,导致SR-STAP算法杂波抑制性能下降。针对此问题,本文提出了基于自适应字典校正的稀疏恢复STAP算法。该算法首先通过子空间投影法筛选出与杂波最相关的原子;然后围绕选定原子由粗到细进行自适应局部网格划分,按照局部网格迭代选优准则,不断调整选择局域内的最优原子,直到满足迭代终止条件,以匹配真实的杂波点;最后利用选定的最优原子对应的空时导向矢量构造杂波子空间,更新噪声子空间上与杂波子空间正交的投影矩阵得到STAP权值。仿真实验表明,所提算法与传统SR-STAP算法相比,具有更高的稀疏恢复精度,更快的运行速度,改善了STAP性能。

关键词：空时自适应处理网格失配局部划分稀疏恢复

面向工程教育专业认证的“信号与系统”课程建设探索与实践

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工业和信息化教育 2024年第3期 38-43页

作者：高志奇李春明苏耘曹琪内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古呼和浩特010080

“信号与系统”是电子信息工程专业的核心课程之一,对于工程教育专业认证的毕业要求达成具有重要支撑作用。为提升“信号与系统”课程对学生解决复杂工程问题能力的培养效果,课程组在深入分析工程教育专业认证本质要求的基础上,合理确... 详细信息

“信号与系统”是电子信息工程专业的核心课程之一,对于工程教育专业认证的毕业要求达成具有重要支撑作用。为提升“信号与系统”课程对学生解决复杂工程问题能力的培养效果,课程组在深入分析工程教育专业认证本质要求的基础上,合理确定课程目标,并进行总体教学设计,然后以混合式教学方法为主开展教学,引导学生深度参与教学,并在过程中完成知识体系的自我构建,结合课程思政实现知识学习、能力提升、价值塑造的协调统一发展。教学实践表明,课程教学改革和课程思政实施可以有效提升学生的学习兴趣,达到精神世界塑造和专业能力培养有机融合的目的。

关键词：信号与系统工程教育专业认证课程思政混合式教学

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高原肺水肿大鼠肺组织基因表达谱分析

陆军军医大学学报 2024年第11期46卷 1235-1243页

作者：徐刚吴刚孙滨达刘宝高志奇陈建高钰琪高文祥陈德伟陆军军医大学(第三军医大学)高原军事医学系高原特需药品与器材研究室重庆400038 陆军军医大学(第三军医大学)高原军事医学系极端环境医学教育部重点实验室(培育) 重庆400038 陆军军医大学(第三军医大学)高原军事医学系高原生理学与病理学教研室重庆400038

目的利用基因芯片技术分析高原肺水肿(high altitude pulmonary edema,HAPE)大鼠模型肺组织差异表达基因,为深入探讨HAPE发生的分子机制提供新线索。方法将8周龄健康雄性SD大鼠[体质量(200±20)g]按随机数字表法分为常氧对照(NC)组、脂... 详细信息

目的利用基因芯片技术分析高原肺水肿(high altitude pulmonary edema,HAPE)大鼠模型肺组织差异表达基因,为深入探讨HAPE发生的分子机制提供新线索。方法将8周龄健康雄性SD大鼠[体质量(200±20)g]按随机数字表法分为常氧对照(NC)组、脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)组、低压低氧(Hypoxia)组和低压低氧复合低剂量LPS(HL)组。LPS组和HL组按照每100 g体质量尾静脉注射0.1 mL浓度为0.05%的LPS溶液,NC组和Hypoxia组给予等量生理盐水;Hypoxia组和HL组进行模拟海拔5000 m低压低氧处理6 h,NC组和LPS组于舱外同时饲养。检测肺组织的湿/干质量比(wet/dry mass ratio,WDR)、支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)蛋白含量,HE染色观察肺组织病理改变。提取肺组织总RNA,采用Affymetrix基因芯片检测mRNA表达谱,采用Metascape在线基因注释和分析系统(http://***)对差异表达基因进行基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)信号通路聚类分析。结果HL组大鼠肺组织表现出明显的充血、水肿、肺泡间隔增宽。与NC组比较,HL组大鼠肺WDR显著增加(P<0.01),BALF蛋白含量显著升高(P<0.05)。基因表达检测发现,相对NC组,Hypoxia组有79个基因表达上调,59个基因表达下调,LPS组473个基因表达上调,695个基因表达下调,HL组669个基因表达上调,1253个基因表达下调。GO和KEGG信号通路聚类分析显示:HL组差异表达上调基因主要富集于细胞因子介导的信号通路、对IL-1的反应、炎症反应调节等生物学过程,以及细胞因子-细胞因子受体相互作用、TNF、NF-κB、IL-17、补体和凝血级联反应等信号通路;表达下调的基因主要富集到细胞外基质组织、内皮细胞迁移调控、细胞-基质黏附等生物学过程,以及黏着斑、Wnt、cGMP-PKG、PI3K-Akt、Rap1等信号通路。HL组大鼠肺组织中NF-κB、TNF-α、IL-1β以及IL-6的mRNA表达均显著上调(P<0.01)。结论低氧复合低剂量LPS可稳定复制大鼠HAPE模型,低氧可显著增强LPS诱导的炎症、免疫反应,显著增强炎症介质的表达,促进HAPE的发生发展。

关键词：高原肺水肿低氧基因表达谱基因芯片

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电子信息工程“Matlab基础”线上教学

电气电子教学学报 2024年第1期46卷 180-183页

作者：乞耀龙黄平平高志奇谭维贤内蒙古工业大学信息工程学院呼和浩特010051

采取了雨课堂与腾讯会议相结合的线上教学模式。在授课过程中,采用了随机点名以及开启弹幕等互动的方式,为了提升课堂教学效果,还采用了讲义与软件双屏授课以及线上随机分享学生实操的方式,最终让学生对所学课程有了更直观和深刻的认知... 详细信息

采取了雨课堂与腾讯会议相结合的线上教学模式。在授课过程中,采用了随机点名以及开启弹幕等互动的方式,为了提升课堂教学效果,还采用了讲义与软件双屏授课以及线上随机分享学生实操的方式,最终让学生对所学课程有了更直观和深刻的认知。线上教学模式对于电子信息工程等工科专业开展编程课程学习及认知实践具有重要实践意义。

关键词：线上教学 Matlab基础电子信息工程

改进的L1/2阈值迭代高分辨率SAR成像算法

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雷达学报（中英文） 2023年第5期12卷 1044-1055页

作者：高志奇孙书辰黄平平乞耀龙徐伟内蒙古工业大学信息工程学院呼和浩特010080 内蒙古自治区雷达技术与应用重点实验室呼和浩特010051

针对合成孔径雷达(SAR)在稀疏采样条件下方位向分辨率低、易受噪声干扰等问题,提出改进的高分辨率SAR成像算法。该文在现有的L1/2正则化理论及其阈值迭代算法的基础上,改进了其表达式中的梯度算子,提高重构图像的求解精度,降低计算量。... 详细信息

针对合成孔径雷达(SAR)在稀疏采样条件下方位向分辨率低、易受噪声干扰等问题,提出改进的高分辨率SAR成像算法。该文在现有的L1/2正则化理论及其阈值迭代算法的基础上,改进了其表达式中的梯度算子,提高重构图像的求解精度,降低计算量。然后,在全采样和欠采样条件下,将原有L1/2阈值迭代算法与所提改进L1/2阈值迭代算法,分别结合近似观测模型对SAR回波信号进行成像处理和性能对比。实验结果表明,改进的算法具有更加优越的收敛性能,并且对于SAR图像方位向分辨率有一定的改善。

关键词：合成孔径雷达近似观测模型压缩感知 L1/2正则化理论

负载纳米零价铁及FeO颗粒对厌氧颗粒污泥长期运行性能及微生物群落结构影响

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环境科学学报 2023年

作者：尹若愚李乃玉全向春高志奇北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室

为了提升厌氧颗粒污泥(AGS)内胞间电子传递促进微生物互营产甲烷效应，研究了厌氧颗粒污泥内部负载导电材料纳米零价铁(ZVI)和纳米四氧化三铁(Fe3O4)对胞间电子传递、长期运行条件下产甲烷性能及微生物群落结构变化的影响.结果表明，负... 详细信息

为了提升厌氧颗粒污泥(AGS)内胞间电子传递促进微生物互营产甲烷效应，研究了厌氧颗粒污泥内部负载导电材料纳米零价铁(ZVI)和纳米四氧化三铁(Fe3O4)对胞间电子传递、长期运行条件下产甲烷性能及微生物群落结构变化的影响.结果表明，负载Fe3O4和ZVI后，厌氧颗粒污泥Fe3O4-AGS和ZVI-AGS总铁含量相比于对照组AGS(59.98 mg·g-1，以每g VSS所含Fe计，下同)分别增加了16.44%和36.63%.三维荧光光谱及循环伏安法曲线表征发现，负载Fe3O4和ZVI增加了AGS的胞外聚合物(EPS)中蛋白、腐殖酸类物质含量，增加了EPS电容和厌氧颗粒污泥的种间电子传递能力.长期运行条件下(30d),Fe3O4-AGS相比对照颗粒污泥产甲烷性能提高了10.77%，但ZVI-AGS产甲烷性能相比对照颗粒污泥并未显著增强.通过高通量测序分析了载铁厌氧颗粒污泥的微生物群落结构，发现载铁厌氧颗粒污泥中产酸菌(Clostridium、Syntrophomonas、Treponema)和产甲烷菌(Methanobacterium、Methanosarcina)丰度明显增加.本研究对于深入认识载铁厌氧颗粒污泥特征和功能具有理论指导意义.

关键词：厌氧颗粒污泥甲烷种间电子传递纳米铁及铁氧化物微生物群落结构

负载纳米零价铁及Fe_(3)O_(4)颗粒对厌氧颗粒污泥长期运行性能及微生物群落结构影响

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环境科学学报 2023年第11期43卷 24-32页

作者：尹若愚李乃玉全向春高志奇北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

为了提升厌氧颗粒污泥(AGS)内胞间电子传递促进微生物互营产甲烷效应,研究了厌氧颗粒污泥内部负载导电材料纳米零价铁(ZVI)和纳米四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))对胞间电子传递、长期运行条件下产甲烷性能及微生物群落结构变化的影响.结果表明... 详细信息

为了提升厌氧颗粒污泥(AGS)内胞间电子传递促进微生物互营产甲烷效应,研究了厌氧颗粒污泥内部负载导电材料纳米零价铁(ZVI)和纳米四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))对胞间电子传递、长期运行条件下产甲烷性能及微生物群落结构变化的影响.结果表明,负载Fe_(3)O_(4)和ZVI后,厌氧颗粒污泥Fe_(3)O_(4)-AGS和ZVI-AGS总铁含量相比于对照组AGS(59.98 mg·g^(-1),以每g VSS所含Fe计,下同)分别增加了16.44%和36.63%.三维荧光光谱及循环伏安法曲线表征发现,负载Fe_(3)O_(4)和ZVI增加了AGS的胞外聚合物(EPS)中蛋白、腐殖酸类物质含量,增加了EPS电容和厌氧颗粒污泥的种间电子传递能力.长期运行条件下(30 d),Fe_(3)O_(4)-AGS相比对照颗粒污泥产甲烷性能提高了10.77%,但ZVI-AGS产甲烷性能相比对照颗粒污泥并未显著增强.通过高通量测序分析了载铁厌氧颗粒污泥的微生物群落结构,发现载铁厌氧颗粒污泥中产酸菌(Clostridium、Syntrophomonas、Treponema)和产甲烷菌(Methanobacterium、Methanosarcina)丰度明显增加.本研究对于深入认识载铁厌氧颗粒污泥特征和功能具有理论指导意义.

关键词：厌氧颗粒污泥甲烷种间电子传递纳米铁及铁氧化物微生物群落结构

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改进的L阈值迭代高分辨率SAR成像算法

雷达学报 2023年

作者：高志奇孙书辰黄平平乞耀龙徐伟内蒙古自治区雷达技术与应用重点实验室内蒙古工业大学信息工程学院

针对合成孔径雷达(SAR)在稀疏采样条件下方位向分辨率低、易受噪声干扰等问题，提出改进的高分辨率SAR成像算法。该文在现有的L1/2正则化理论及其阈值迭代算法的基础上，改进了其表达式中的梯度算子，提高重构图像的求解精度，降低计算... 详细信息

针对合成孔径雷达(SAR)在稀疏采样条件下方位向分辨率低、易受噪声干扰等问题，提出改进的高分辨率SAR成像算法。该文在现有的L1/2正则化理论及其阈值迭代算法的基础上，改进了其表达式中的梯度算子，提高重构图像的求解精度，降低计算量。然后，在全采样和欠采样条件下，将原有L1/2阈值迭代算法与所提改进L1/2阈值迭代算法，分别结合近似观测模型对SAR回波信号进行成像处理和性能对比。实验结果表明，改进的算法具有更加优越的收敛性能，并且对于SAR图像方位向分辨率有一定的改善。

关键词：合成孔径雷达近似观测模型压缩感知 L 正则化理论

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基于自适应字典校正的稀疏恢复STAP算法

信号处理 2023年

作者：高志奇赵彩梅黄平平徐伟谭维贤内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古自治区雷达技术与应用重点实验室

空时自适应处理（Space-Time Adaptive Processing， STAP）技术在时间维（脉冲维）和空间维（阵元维）联合进行信号处理，以实现动目标检测功能。但是，传统STAP技术的计算复杂度非常高，而且在优化处理信号过程中需要大样本的支撑，... 详细信息

空时自适应处理（Space-Time Adaptive Processing， STAP）技术在时间维（脉冲维）和空间维（阵元维）联合进行信号处理，以实现动目标检测功能。但是，传统STAP技术的计算复杂度非常高，而且在优化处理信号过程中需要大样本的支撑，在实际的工作场景中，杂波环境复杂易变，不易获取足够多的独立同分布样本，因此杂波抑制效果较差。稀疏恢复空时自适应处理（Sparse Recovery Space-Time Adaptive Processing， SR-STAP）算法可以利用很少的训练样本实现杂波抑制，但大多数SR-STAP算法的计算量巨大，运行速度慢，算法实时性不高。此外，SR-STAP算法需要对连续空时二维平面进行离散化处理，将空时二维平面划分为很多细小的网格，由于真实的杂波在空时平面上是连续分布的，同时考虑雷达接收信号中噪声、系统参数误差等因素的影响，真实杂波点与离散化网格点之间一定存在着偏差，会造成网格失配现象，导致SR-STAP算法杂波抑制性能下降。针对此问题，本文提出了基于自适应字典校正的稀疏恢复STAP算法。该算法首先通过子空间投影法筛选出与杂波最相关的原子；然后围绕选定原子由粗到细进行自适应局部网格划分，按照局部网格迭代选优准则，不断调整选择局域内的最优原子，直到满足迭代终止条件，以匹配真实的杂波点；最后利用选定的最优原子对应的空时导向矢量构造杂波子空间，更新噪声子空间上与杂波子空间正交的投影矩阵得到STAP权值。仿真实验表明，所提算法与传统SR-STAP算法相比，具有更高的稀疏恢复精度，更快的运行速度，改善了STAP性能。

关键词：空时自适应处理网格失配局部划分稀疏恢复