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基于ISSA和GA-BiLSTM神经网络的光纤周界入侵事件识别

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激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 141-151页

作者：马愈昭张婷婷朱庆啸李猛中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学空中交通管理学院天津300300

为解决复杂多变环境下光纤入侵事件因噪声干扰识别困难、误报率高的问题,提出了基于改进的奇异谱分析和遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络的入侵事件识别方法。首先,为了减少噪声对识别效果的影响采用改进的奇异谱分析法去噪,对入... 详细信息

为解决复杂多变环境下光纤入侵事件因噪声干扰识别困难、误报率高的问题,提出了基于改进的奇异谱分析和遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络的入侵事件识别方法。首先,为了减少噪声对识别效果的影响采用改进的奇异谱分析法去噪,对入侵信号及其分量进行迭代奇异谱分析去噪,并利用信号贡献率的大小来确定信号重构的秩阶次,调节信号分量去噪的程度,实现光纤信号的去噪。然后,利用遗传算法优化神经网络结构参数,构建双向长短期记忆神经网络提取光纤信号空间特征,最后基于以上方法对攀爬、跑动、敲击、静态、大风、雨天6种实测信号进行入侵事件识别实验,实验结果表明,在双mach-Zehnder光纤周界传感系统识别入侵事件过程中,改进的奇异谱分析相比普通的奇异谱分析,去噪信噪比有明显提高,平均信噪比提高了12.79 dB,平均均方根误差略有减少。遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络较未优化神经网络平均识别率提高了5.7%,识别准确率最高可达98.1%。

关键词：光纤传感奇异谱分析遗传算法长短期记忆神经网络

TimeGAN-Informer长时机场能见度预测

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安全与环境学报 2024年第7期24卷 2517-2527页

作者：马愈昭张宇航王凌飞中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

能见度的预测对机场的业务决策、保障飞机的安全起降具有重要的意义。针对现有能见度预测模型预测时间较短的问题,提出一种基于TimeGAN Informer(Time Generative Adversarial Network-Informer)的机场能见度预测方法。利用2018—2022... 详细信息

能见度的预测对机场的业务决策、保障飞机的安全起降具有重要的意义。针对现有能见度预测模型预测时间较短的问题,提出一种基于TimeGAN Informer(Time Generative Adversarial Network-Informer)的机场能见度预测方法。利用2018—2022年气象和污染物数据,通过相关系数法和递归特征消除法提取出能见度的主要影响因素,使用TimeGAN时间序列生成对抗网络对数据进行扩充,并将Informer长时间序列预测模型应用于能见度预测。结果显示:当预测步长为1 d、2 d、3 d时,TimeGAN Informer的绝对误差(Mean Absolute Error,maE)分别为2.42、3.13、3.57,比Informer分别降低了0.29、0.27、0.28,比长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)分别降低了0.28、0.49、0.63;均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为3.03、3.7、4.09,比Informer分别降低了0.38、0.22、0.24,比长短时记忆网络(LSTM)分别降低了0.3、0.5、1.04;百分误差小于30%的分别占测试样本集的78.07%、70.68%、63.84%。尽管随着步长的增加预测效果变差,但在预测步长为3 d时,多数样本的预测误差仍小于30%,实现了对机场区域较为准确的长时能见度预测。

关键词：安全工程能见度预报数据扩充 Informer 时间序列

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寒地群体商业建筑气候适应性策略探讨

北方建筑 2024年第4期9卷 16-19页

作者：孟子南马玉昭吉林建筑大学吉林长春130118

在严寒地区,气候条件对人们的出行产生了不利影响,尤其是在冬季。因此,群体商业建筑的外环境是人们主要活动的场所。本文以寒地某小镇群体商业建筑空间为研究对象,探讨了建筑空间与气候之间的关联,并分析了寒地气候对商业建筑外部空间... 详细信息

在严寒地区,气候条件对人们的出行产生了不利影响,尤其是在冬季。因此,群体商业建筑的外环境是人们主要活动的场所。本文以寒地某小镇群体商业建筑空间为研究对象,探讨了建筑空间与气候之间的关联,并分析了寒地气候对商业建筑外部空间的影响。综合提出适合寒地环境优化策略:在建筑布局上应充分考虑围合封式布局,采用保暖性能较好的建筑材料,并合理地布置景观和设施,以此提升群体商业空间活力。

关键词：气候适应性寒地群体商业建筑奥特莱斯建筑布局

Path loss of non-line-of-sight ultraviolet light communication channel in polydisperse aerosol systems

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Optoelectronics Letters 2022年第3期18卷 158-165页

作者： ma yuzhao JIA Huiting GAO Huiliang XIONG Xinglong Tianjin Key Laboratory for Advanced Signal Processing Civil Aviation University of ChinaTianjin 300300China College of Electronic Information and Automation Civil Aviation University of ChinaTianjin 300300China

Performance of non-line-of-sight(NLOS) ultraviolet(UV) communication is closely related with the system geometry, the communication range, and the atmospheric parameters. In this paper, we implement a full numerical analysis of the relations of path loss of NLOS UV communication with these factors using the Mie scattering theory and the Monte-Carlo method. In the numerical simulations, the actual polydisperse aerosol systems are used as the transmission medium. Since for the actual aerosol systems the atmosphere conditions may be similar within a short period, the path loss may be exclusively determined by the atmosphere visibility. Hence, we build a relation between the path loss of the communication channel and the atmosphere visibility. Simulation results reveal that for a relatively small communication range, the path loss increases with the visibility. On the other hand, low elevation of the transceiver may reduce the path loss. Our simulation results are useful for the evaluation of performance of the real NLOS UV communication systems.

关键词： communication channel scattering

Microstructure and mechanical properties of Zr_(3)Al_(3)C_(5)-based ceramics synthesized by Al-Si melt infiltration

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Journal of Advanced Ceramics 2021年第3期10卷 529-536页

作者： Xiaomeng FAN yuzhao ma Yangfang DENG Jinxue DING Laifei CHENG Science and Technology on Thermostructural Composite materials Laboratory Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China College of materials Science and Engineering Xi’an University of Architecture and TechnologyXi’an 710055China AECC Sichuan Gas Turbine Establishment Chengdu 610500China

In this work,bulk Zr_(3)Al_(3)C_(5)-based ceramics were synthesized by the infiltration of A1-Si melt into zirconium carbide (ZrC) *** phase composition,microstructure,and mechanical properties of as-fabricated ceramics were *** results demonstrate that Si is more effective to reduce the twin boundary energy of ZrC than A1,and thus promotes the decrease of formation temperature of Zr_(3)Al_(3)C_(5).With the infiltration temperatures increasing from 1200 to 1500 ℃,the Zr_(3)Al_(3)C_(5) content increases from 10 to 49 vol%,which is contributed to the increase of flexural strength from 62±9 to 222±10 MPa,and fracture toughness (KIC) from 2.8+0.2 to 4.1±0.3 MPa.m^(1/2).The decrease of mechanical properties for the samples fabricated at 1600 ℃ is ascribed to the abnormal growth of Zr_(3)Al_(3)C_(5) grains.

关键词： Zr_(3)Al_(3)C_(5) ultra-high-temperature ceramics(UHTCs) twin carbide Al-Si alloy

Microstructural evolution of carbon fiber reinforced SiC-based matrix composites during laser ablation process

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Journal of materials Science & Technology 2019年第12期35卷 2919-2925页

作者： Xiaolin Dang Xiaowei Yin Xiaomeng Fan yuzhao ma Jiangtao Wang Panfei Ju Hongwei Song Science and Technology on Thermostructural Composite materials Laboratory Northwestern Polytechnical UniversityXi'an 710072China Key Laboratory for Mechanics in Fluid-Solid Coupling Systems Institute of MechanicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China

In this work, four different carbon fiber reinforced SiC-based matrix composites(C/SiC) were prepared,and microstructure evolution during laser ablation process was characterized. Laser irradiation provided a special high-temperature environment up to 3500℃. For all four composites, different morphologies can be obtained in the transition region due to the oxidation of different matrices. While only needle-shaped carbon fiber and nanolayered carbon without any matrix remained in the central region, indicating that graphitization process occurred in the center, resulting from the high-temperature and low-oxygen environment in the laser process. Therefore, the laser ablation of C/SiC composites is controlled by chemical and physical erosion, and mainly by the physical erosion in the center.

关键词： Ablation performance C/SiC composite Laser ablation Mechanism

基于大气辐射传输和δ-二流近似的斜程能见度反演方法

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光学学报 2023年第12期43卷 37-47页

作者：马愈昭朱峻张宇航中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

从能见度定义出发,提出采用SBDART辐射传输模式结合CALIPSO卫星数据求解辐射传输方程,对华北地区斜程能见度进行了详细的仿真与分析。首先,使用SBDART模式结合CALIPSO卫星数据获取实际条件下天空背景辐射亮度。然后,根据斜程能见度探测... 详细信息

从能见度定义出发,提出采用SBDART辐射传输模式结合CALIPSO卫星数据求解辐射传输方程,对华北地区斜程能见度进行了详细的仿真与分析。首先,使用SBDART模式结合CALIPSO卫星数据获取实际条件下天空背景辐射亮度。然后,根据斜程能见度探测原理,得到斜程能见度所处区间,进而采用δ-二流近似估计区间内部辐射亮度分布,从而反演得到精确的斜程能见度。结果表明,采用CALIPSO卫星数据结合SBDART模式模拟大气辐射传输过程,计算结果与MERRA-2辐射数据变化趋势一致,相关系数达到0.949;使用δ-二流近似能更加高效地模拟辐射传输过程,且提出方法结果与SBDART模式保持较好的一致性,两者相对误差在14.3%以内;当斜程能见度小于1 km时,使用提出方法反演斜程能见度同经验公式相比误差约为7.1%,且适用于15°以外以及向上观测的斜程能见度探测。

关键词：大气光学斜程能见度 SBDART δ-二流近似 CALIPSO

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实际天气条件下气溶胶的散射偏振特性

激光与光电子学进展 2023年第21期60卷 117-125页

作者：马愈昭高晨朱峻中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

基于逐次阶散射法对矢量辐射传输方程进行求解,考虑了多次散射现象以及地表反射模型,研究了实际天气条件下不同能见度天气中气溶胶的散射偏振特性。基于北京地区2019年较长时间范围内的能见度统计,选取具有代表性的高能见度和低能见度... 详细信息

基于逐次阶散射法对矢量辐射传输方程进行求解,考虑了多次散射现象以及地表反射模型,研究了实际天气条件下不同能见度天气中气溶胶的散射偏振特性。基于北京地区2019年较长时间范围内的能见度统计,选取具有代表性的高能见度和低能见度天气。依据AERONET气溶胶宏观和微观数据,采用更能反映地表情况的耦合地表反射模型。仿真得出了不同能见度天气条件下的气溶胶散射光Stokes矢量,进而求得偏振度。仿真结果表明,低能见度和高能见度天气条件下的气溶胶散射偏振特性有所不同。低能见度天气条件下,随着太阳天顶角的增大,向下的1次散射光I、Q、U分量无规律变化,而向下的高阶散射光以及向上的各阶散射光的I、Q、U分量随太阳天顶角的增大而增大。在高能见度天气条件下,各阶散射光的I、Q、U分量变化趋势比较一致,均随天顶角的增大而增大,偏振度也是如此。实际天气条件下的气溶胶散射偏振特性对气溶胶散射偏振特性遥感、气溶胶微物理特性反演具有重要意义。

关键词：大气光学能见度气溶胶多次散射偏振逐次阶散射法

基于CALIPSO卫星数据的斜程能见度反演

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安全与环境学报 2023年第7期23卷 2230-2237页

作者：马愈昭贾惠婷朱峻李猛中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

基于CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation)卫星气溶胶产品,采用平面平行辐射传输模型SBDART(Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer)研究天津地区的斜程能见度。首先,使用CALIPSO卫星2015—2019年气溶胶产品对气溶胶消光系数廓线等垂直方向气溶胶光学特性进行统计分析。然后,针对具有“衰减型”气溶胶消光系数廓线的天气,采用SBDART模型求解大气辐射传输方程,得到天空背景辐射亮度,最后依据斜程能见度定义反演得到准确的斜程能见度。进一步,对使用Koschmieder定律和经验公式计算获得的斜程能见度准确性进行评估。结果表明,与经验公式法相比,在低能见度天气条件下,使用Koschmieder定律反演得到的斜程能见度更为准确,其平均误差小于15.0%,均方根相对偏差小于17.6%。此外,还对气溶胶消光系数廓线进行了拟合,并在斜程能见度反演中使用拟合的消光系数。结果表明,在低能见度天气条件下,拟合参数与近地面消光系数具有较好的相关性。而使用拟合的气溶胶消光系数获得的斜程能见度准确度也较高,其平均误差小于7%,表明在特定天气条件下,可以利用近地面消光系数来估计消光系数廓线,用于斜程能见度反演。

关键词：安全工程斜程能见度星载雷达气溶胶消光系数辐射传输模型