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A robust vector tracking loop structure based on potential bias analysis

Chinese Journal of Aeronautics 2024年第4期37卷 405-420页

作者： Qiongqiong JIA Yiran LUO Bing XU Li-Ta HSU renbiao wu Tianjin Key Lab for Advanced Signal Processing Civil Aviation University of ChinaTianjin 300300China Interdisciplinary Division of Aeronautical and Aviation Engineering The Hong Kong Polytechnic University999077Hong KongChina Department of Geomatics Engineering University of CalgaryCalgary T2N1N4Canada

This paper proposes a robust vector tracking loop structure based on potential bias analysis. The influence of four kinds of biases on the existing two implementations of Vector Tracking Loops(VTLs) is illustrated by theoretical analysis and numerical simulations, and the following findings are obtained. Firstly, the initial user state bias leads to steady navigation solution bias in the relative VTL, while new measurements can eliminate it in the absolute VTL. Secondly, the initial code phase bias is transferred to the following navigation solutions in the relative VTL, while new measurements can eliminate it in the absolute VTL. Thirdly, the user state bias induced by erroneous navigation solution of VTLs can be eliminated by both of the two VTLs. Fourthly,the multipath/NLOS likely affects the two VTLs, and the induced tracking bias in the duration of the multipath/NLOS would decrease the performance of VTLs. Based on the above analysis,a robust VTL structure is proposed, where the absolute VTL is selected for its robustness to the two kinds of initialization biases;meanwhile, the instant bias detection and correction method is used to improve the performance of VTLs in the duration of the multipath/NLOS. Numerical simulations and experimental results verify the effectiveness of the proposed robust VTL structure.

关键词： Global Navigation Satellite System(GNSS) Vector Tracking Loop(VTL) Multipath Non-Line-of-Sight(NLOS) Tracking bias propagation Least Absolute Shrinkage and Selection Operator(LASSO)

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两起高压厂用变压器出口短路事故的诊断试验比对分析

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变压器 2024年第4期61卷 56-61页

作者：查东健陈伟吴仁彪中国核电工程有限公司北京100084

介绍了两台高压厂用变压器出口三相短路事故的概况和诊断性试验,包括介质损耗因素和电容量测试、油中溶解气体色谱分析、绕组直流电阻测试、短路阻抗和短路损耗试验、绕组频率响应分析等。根据两台变压器的历次试验数据,进行纵向、横向... 详细信息

介绍了两台高压厂用变压器出口三相短路事故的概况和诊断性试验,包括介质损耗因素和电容量测试、油中溶解气体色谱分析、绕组直流电阻测试、短路阻抗和短路损耗试验、绕组频率响应分析等。根据两台变压器的历次试验数据,进行纵向、横向的同比分析和互比分析,以及使用比值分析法进行事故诊断和状态评价。结合两台变压器出口短路事故试验诊断比对分析结果,提出了对变压器开展零启升压下的空载试验、油中溶解气体色谱分析、计算产气速率、油中微量金属含量分析、低电压短路阻抗和短路损耗试验结合扫频短路阻抗检测的建议,以提高诊断比对和分析评价的正确性。

关键词：变压器出口短路诊断性试验短路阻抗绕组频率响应分析空载试验

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A workload-based nonlinear approach for predicting available computing resources

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Journal of Systems Engineering and Electronics 2020年第1期31卷 224-230页

作者： JIA Yunfei ZHOU Zhiquan wu renbiao Tianjin Key Laboratory for Advanced Signal Processing Civil Aviation University of ChinaTianjin 300300China School of Computing and Information Technology University of WollongongWollongong 2522Australia

Performance degradation or system resource exhaustion can be attributed to inadequate computing resources as a result of software *** the real world,the workload of a web server varies with time,which will cause a nonlinear aging *** nonlinear property often makes analysis and modelling *** is one of the important factors influencing the speed of *** paper quantitatively analyzes the workload-aging relation and proposes a framework for aging control under varying *** addition,this paper proposes an approach that employs prior information of workloads to accurately forecast incoming system *** workload data are used as a threshold to divide the system resource usage data into multiple sections,while in each section the workload data can be treated as a *** section is described by an individual autoregression(AR)*** with other AR models,the proposed approach can forecast the aging process with a higher accuracy.

关键词： software aging nonlinear phenomenon fault forecasting

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A NOVEL UNIVERSAL PREPROCESSING APPROACH FOR HIGH-RESOLUTION DIRECTION-OF-ARRIVAL ESTIMATION

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Journal of Electronics(China) 1993年第3期10卷 249-254页

作者：吴仁彪 Xidian University Xi'an 710071

A novel universal preprocessing method is proposed to estimate angles of arrival,which is applicable to one-or two-dimensional high resolution processing based on arbitrarycenter-symmetric arrays (such as uniform linear arrays, equal-spaced rectangular planar arraysand symmetric circular arrays). By mapping the complex signal space into the real one, the newmethod can effectively reduce the computation needed by the signal subspace direction findingtechniques without any performance degradation. In addition, the new preprocessing scheme itselfcan decorrelate the coherent signals received on the array. For regular array geometry such asuniform linear arrays and equal-spaced rectangular planar arrays, the popular spatial smoothingpreprocessing technique can be combined with the novel approach to improve the decorrelatingability. Simulation results confirm the above conclusions.

关键词： Array signal processing Direction finding Spectrum estimation High resolution techniques

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一种适用性广的ADS-B异常数据检测方法

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信号处理 2023年第5期39卷 875-885页

作者：陈敏马志坤吴仁彪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

广播式自动相关监视(ADS-B)系统因其准确性和高效性而广泛应用于空管监视领域,但其依赖于全球导航卫星系统(GNSS)工作,采用明文格式广播数据,且缺乏消息认证和数据加密机制,极易遭受恶意攻击。目前已提出的基于深度学习的ADS-B异常检测... 详细信息

广播式自动相关监视(ADS-B)系统因其准确性和高效性而广泛应用于空管监视领域,但其依赖于全球导航卫星系统(GNSS)工作,采用明文格式广播数据,且缺乏消息认证和数据加密机制,极易遭受恶意攻击。目前已提出的基于深度学习的ADS-B异常检测模型仅适用于固定航线的航班,或仅对于巡航阶段的航班有效,无法对航班起飞和进近着陆阶段的ADS-B异常数据进行检测,适用范围较窄。论文给出了一种融合K-Means聚类及LSTM神经网络的ADS-B异常数据检测模型,通过对航班进行飞行阶段划分,模型能够有针对性地学习航班各个飞行阶段的航迹特征。对比实验表明,论文提出的混合模型对航班在起飞、巡航及进近着陆各飞行阶段中出现的ADS-B异常数据均具有较高的精确率和召回率,整体检测效果较好,适用性更广,且适用于真实异常事件的检测。

关键词：广播式自动相关监视航迹异常检测长短期记忆人工神经网络

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基于注意力机制的微表情识别和风险评估方法

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安全与环境学报 2023年第8期23卷 2841-2849页

作者：吴仁彪邢斓馨杨俊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

微表情作为一种难以隐藏的、短暂而细微的情绪变化,能体现人真实的心理活动,因此微表情可作为一项测谎技术引入机场安检模块,辅助鉴别异常人员,提升机场的安全保障能力。针对微表情变化快,难以提取视频特征的问题,提出了一种改进的基于... 详细信息

微表情作为一种难以隐藏的、短暂而细微的情绪变化,能体现人真实的心理活动,因此微表情可作为一项测谎技术引入机场安检模块,辅助鉴别异常人员,提升机场的安全保障能力。针对微表情变化快,难以提取视频特征的问题,提出了一种改进的基于注意力机制的卷积循环网络(VGG16-SE-TA-LSTM),截取4个发生微表情时变化明显的面部区域作为输入;使用基于SENet的VGG16网络实现4个区域的特征提取,并将区域特征融合得到单帧图像的空间特征;使用基于注意力机制的LSTM网络提取序列的时间特征。结果表明,在融合数据集上,VGG16-SE-TA-LSTM算法相较于传统CNN-LSTM算法显著提升了识别效果,在UF1和UAR上分别提高了15.69%和15.23%,且优于目前较前沿的算法,有效提升了微表情视频的识别性能。

关键词：安全工程机场安全微表情识别多区域特征注意力机制

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面向无人机救援搜寻的多轨迹策略优化方法

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安全与环境学报 2023年第12期23卷 4381-4391页

作者：王鹏王小清吴仁彪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

无人机在应急救援中能有效辅助搜救人员缩短搜寻时间,减小生命财产损失。针对无人机搜寻规模变大时传统方法运行时间较长的问题,提出一种基于注意力机制的多轨迹策略优化方法。该方法基于深度强化学习算法,引入多轨迹采样技术,避免轨迹... 详细信息

无人机在应急救援中能有效辅助搜救人员缩短搜寻时间,减小生命财产损失。针对无人机搜寻规模变大时传统方法运行时间较长的问题,提出一种基于注意力机制的多轨迹策略优化方法。该方法基于深度强化学习算法,引入多轨迹采样技术,避免轨迹数据产生采样偏差;引入数据增强技术,进一步丰富轨迹数据特征;提出结合信息熵的目标损失函数,指导模型探索更优可行解空间。网络模型采用编码-解码框架,通过调整注意力机制网络提升编码器学习能力,利用添加残差子层提升解码器泛化能力。采用随机数据集和公共数据集分别验证模型的优化效果和泛化性能。试验结果显示,基于注意力机制的多轨迹策略优化方法相比理论最优解,在计算时间方面平均缩短了94.3%。此外,基于注意力机制的多轨迹策略优化方法相比对照方法的解,在平均差距方面相对提升了95.1%,在标准差方面降低了4.4%,为提升无人机救援搜寻效率提供了技术参考。

关键词：公共安全救援搜寻旅行商问题深度强化学习注意力机制多轨迹采样数据增强

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功率监测与SQM融合的GNSS欺骗干扰检测

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信号处理 2023年第3期39卷 505-515页

作者：王璐张林杰吴仁彪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

欺骗干扰严重危害全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的安全运行,导致位置、速度和时间信息出现错误。信号质量监测(Signal Quality Monitoring,SQM)方法实施过程简单,检测性能好,受到国内外学者广泛关注。Rati... 详细信息

欺骗干扰严重危害全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的安全运行,导致位置、速度和时间信息出现错误。信号质量监测(Signal Quality Monitoring,SQM)方法实施过程简单,检测性能好,受到国内外学者广泛关注。Ratio检测量是SQM的一种经典检测量,其通过检测相关峰异常升高或平缓实现欺骗检测,被普遍应用。所提的功率监测与SQM融合(Power Combined with SQM,PCS)的欺骗检测算法在Ratio检测量的基础上改进,通过对早码、即时码和晚码的相关输出作和差运算,实现跟踪环相关输出信号功率与质量的同时监测,且可消除载波相位误差影响。利用美国得州大学的得州欺骗测试电池(Texas Spoofing Test Battery,TEXBAT)中级欺骗干扰数据集第四条功率匹配干扰数据进行实验分析,实验结果表明,与Ratio检测量和绝对功率监测相比,PCS检测量融合两者优势,检测性能更优;且PCS检测量的输出结果能够更好地体现欺骗干扰引起的信号功率变化,进而反映了干扰实施过程,并实现了更早发现欺骗干扰。

关键词：全球卫星导航系统欺骗干扰干扰检测信号质量监测

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DEVELOPMENT OF FAST TWO-DIMENSIONAL HIGH-RESOLUTION DIRECTION-FINDING TECHNIQUES

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Journal of Electronics(China) 1994年第1期11卷 11-21页

作者：吴仁彪 Institute of Electronics Engineering Xidian University Xi'an 710071

A fast separable approach based on a cross array is presented, which has coarsegrained parallelism. Its computational load is far less than that of the two-dimensional (2-D) direct processing method and other existing separable approaches. In order to compensate for the performance degradation due to separable processing, two postprocessing schemes are also proposed. Some computer simulation results are provided for illustration in the end.

关键词： Array signal processing High-resolution direction-finding techniques Separable processing

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基于加权联合导向矢量模型的InSAR干涉相位估计

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数据采集与处理 2012年第2期27卷 131-137页

作者：李海吴仁彪中国民航大学智能信号与图像处理天津市重点实验室天津300300

基于干涉图的传统干涉相位估计方法,当由于图像配准误差而导致的干涉图质量较差时,就难以恢复出准确的真实干涉相位。本文提出了一种基于加权联合导向矢量模型的InSAR干涉相位估计方法。该方法构造最优联合观测矢量和加权联合导向矢量,... 详细信息

基于干涉图的传统干涉相位估计方法,当由于图像配准误差而导致的干涉图质量较差时,就难以恢复出准确的真实干涉相位。本文提出了一种基于加权联合导向矢量模型的InSAR干涉相位估计方法。该方法构造最优联合观测矢量和加权联合导向矢量,同时利用相邻像素的相干信息,并采用波束形成技术,因此具有自适应图像配准和降低相位噪声的功能,因而可以在SAR图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下准确地估计相应像素间的干涉相位。仿真及实测数据的处理结果证明了此方法的有效性。

关键词：干涉合成孔径雷达干涉相位配准误差联合导向矢量

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