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测向误差特征辅助两步式网络的水声纯方位定位方法

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声学学报 2023年第2期48卷 291-302页

作者：孙大军傅笑盈滕婷婷哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

围绕水声分布式纯方位定位问题,针对传统方法的远距离定位精度低、定位结果易受初值影响等缺点,提出了一种测向误差特征辅助两步式全连接层神经网络(DFE-TS-FCNN)的纯方位定位方法。使用神经网络进行定位,提高远距离定位精度并消除初值... 详细信息

围绕水声分布式纯方位定位问题,针对传统方法的远距离定位精度低、定位结果易受初值影响等缺点,提出了一种测向误差特征辅助两步式全连接层神经网络(DFE-TS-FCNN)的纯方位定位方法。使用神经网络进行定位,提高远距离定位精度并消除初值影响,输入特征是目标方位角测量值和测向误差标准差估计值。使用两步式网络结构抑制网络过拟合,分类网络确定目标区域后,再用对应的定位网络估计目标位置。蒙特卡洛仿真实验中,所提方法在近距离达到了与迭代加权最小二乘算法和迭代总体最小二乘算法相近的定位精度,在远距离定位精度大幅提高、约束均方根误差(RMSE)小于2.5 km的条件下,最远可定向距离相比传统方法从12.6 km提升至22.7 km。在实际数据中,该方法也获得了较好的定位结果。

关键词：纯方位定位全连接层神经网络最小二乘算法最大似然算法均方根误差

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一种基于组合赋权法的小波去噪质量评价方法

北京航空航天大学学报 2023年第3期49卷 718-725页

作者：李晋斐赵冬青王栋民蔡聪聪贾晓雪张乐添信息工程大学地理空间信息学院郑州450001

针对传统质量评价指标在小波阈值去噪中理论依据不足的问题,提出了一种基于组合赋权法的小波去噪质量评价方法,能够为小波去噪参数的选择提供有效评价。通过分析在真值未知情况下均方根误差(RMSE)、信噪比(SNR)、平滑度等单项指标的特点... 详细信息

针对传统质量评价指标在小波阈值去噪中理论依据不足的问题,提出了一种基于组合赋权法的小波去噪质量评价方法,能够为小波去噪参数的选择提供有效评价。通过分析在真值未知情况下均方根误差(RMSE)、信噪比(SNR)、平滑度等单项指标的特点,选取RMSE与平滑度作为小波去噪指标,对其进行归一化处理,采用信息熵权与变异系数的方法进行组合赋权,将归一化指标与对应权值线性组合,得到一种新的指标即为复合评价指标,其值越小,说明去噪效果越好,所选参数越优。仿真实验表明,在真值已知情况下,该评价指标具有更高的准确性,能够适用于不同的分解层数与小波基函数,具有比传统方法更好的适用性;实测数据表明,所提方法得出的小波去噪峰值域更加光滑,波形更加平稳,去噪效果更佳。

关键词：小波阈值去噪质量评价指标均方根误差平滑度组合赋权惯性元件随机误差

跟踪计划出力的新能源场站与汇集站储能协调运行策略

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电网技术 2023年第4期47卷 1579-1588页

作者：东亚光李凤婷王森新疆大学电气工程学院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830017

针对新能源汇集站跟踪计划出力误差大导致调度性差的问题,提出在新能源汇集站(new energy collection station,NECS)配置共享电池储能(energy storage,ES),并与新能源场站储能协调调控,提高风光集中接入区域整体跟踪计划出力能力。首先... 详细信息

针对新能源汇集站跟踪计划出力误差大导致调度性差的问题,提出在新能源汇集站(new energy collection station,NECS)配置共享电池储能(energy storage,ES),并与新能源场站储能协调调控,提高风光集中接入区域整体跟踪计划出力能力。首先,利用各新能源场站时空互补特性求出新能源汇集站联络线出力计划跟踪误差。然后,基于场站储能状态对各自误差进行一定程度的修正。其次,基于场站修正后的汇集站出力偏差,通过汇集站储能与场站储能协调调用提升计划跟踪能力;此过程中,优先调用汇集站储能,若储能容量不足,联合调用有剩余裕度的场站储能进行二次协调。旨在提升新能源汇集站跟踪计划出力能力的同时,降低弃风弃光率。最后,依据新能源跟踪计划性能指标,通过算例应用验证了所提储能协调运行策略对新能源汇集站计划出力跟踪的有效性。

关键词：汇集站储能跟踪计划出力协调运行策略均方根误差弃风弃光率

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伟晶岩型锂矿人工源电磁勘探可行性研究

地学前缘 2023年第5期30卷 265-274页

作者：魏新昊周楠楠张顺中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

锂矿可为电动汽车、手机等可充电锂电池提供原材料,伟晶岩型锂矿约占全球锂资源的1/4。但是对于高阻伟晶岩型锂矿床电磁探测的可行性一直缺乏系统性研究。伟晶岩脉整体上呈现高阻特征,虽然围岩电阻率已普遍达到上千欧姆米,但含矿伟晶岩... 详细信息

锂矿可为电动汽车、手机等可充电锂电池提供原材料,伟晶岩型锂矿约占全球锂资源的1/4。但是对于高阻伟晶岩型锂矿床电磁探测的可行性一直缺乏系统性研究。伟晶岩脉整体上呈现高阻特征,虽然围岩电阻率已普遍达到上千欧姆米,但含矿伟晶岩的电阻率接近上万欧姆米,不含矿的伟晶岩电阻率更高。如何在高阻背景中有效识别更高阻的伟晶岩脉成为电磁方法亟待解决的关键技术问题。本文提出利用人工源电磁横磁场探测方法解决高阻目标的探测问题,并开展传统人工源电磁法和新研发的横磁场探测方法的对比性研究,从响应特征、分辨率等角度对不同方法、不同分量进行系统性对比分析。通过均方根误差的计算,双线源电磁水平电场显示出相较于传统接地导线源更强的高阻目标分辨能力。

关键词：人工源电磁法伟晶岩型锂矿均方根误差横磁场

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基于逆协方差交叉的分布式航迹融合算法

哈尔滨工程大学学报 2022年第10期43卷 1440-1446,1490页

作者：杜度李磊袁思鸣海军研究院北京101161

针对航迹融合中数据相关性未知的情况,本文首先研究了航迹融合预处理手段,实现了局部航迹向全局航迹的坐标转换与航迹间的时间对准。然后研究了基于逆协方差交叉的分布式航迹融合算法,并利用结合位置均方根误差、状态协方差矩阵及海林... 详细信息

针对航迹融合中数据相关性未知的情况,本文首先研究了航迹融合预处理手段,实现了局部航迹向全局航迹的坐标转换与航迹间的时间对准。然后研究了基于逆协方差交叉的分布式航迹融合算法,并利用结合位置均方根误差、状态协方差矩阵及海林格距离等指标的航迹融合评价指标对算法性能进行全面公允的分析,避免了单一指标的局限性。通过理论分析以及计算机仿真,与协方差交叉算法进行对比验证了该算法的有效性,同时验证了本文航迹融合评价指标的合理性。

关键词：分布式航迹数据融合椭球法数据相关性逆协方差交叉海林格距离均方根误差航迹融合评价指标

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一种用于MCP成像探测器降噪的数字滤波器

北京理工大学学报 2023年第6期43卷 616-622页

作者：窦双团付利平贾楠王天放中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100190 北京天基空间环境探测重点实验室北京100190 空间环境态势感知科技重点实验室北京100190

基于微通道板(micro-channel plate,MCP)的单光子成像探测器是应用于电离层光学遥感探测及深空光学探测的主流探测器之一,MCP成像探测器运行于外太空非平稳环境时,探测器的观测信号受到高斯、非高斯噪声污染,引起观测信号信噪比降低,导... 详细信息

基于微通道板(micro-channel plate,MCP)的单光子成像探测器是应用于电离层光学遥感探测及深空光学探测的主流探测器之一,MCP成像探测器运行于外太空非平稳环境时,探测器的观测信号受到高斯、非高斯噪声污染,引起观测信号信噪比降低,导致探测器成像质量下降.针对传统模拟滤波方式难以兼顾观测信号的降噪效果以及系统的计数率、基于模拟电路的滤波方式难以滤除后级电路引入的噪声等问题,提出了一种基于级联结构的数字滤波器对观测信号进行降噪.该方法先使用递推最小二乘(recursive least-squares,RLS)滤波器对观测信号进行初级滤波,经RLS滤波器降噪后的信号输入滑动平均(moving average,MA)滤波器进行平滑处理,最终获得高信噪比的输出信号.为了测试RLS-MA滤波器的降噪效果,针对不同信噪比的观测信号,分别使用最小均方(least mean square,LMS)、RLS、MA以及RLS-MA滤波器进行降噪对比,结果表明RLS-MA滤波器的输出信号具有更高的信噪比和更低的均方根误差.

关键词：信噪比 MCP成像探测器 RLS-MA滤波器均方根误差

基于正则化约束总体最小二乘的TDOA/FDOA无源定位方法

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哈尔滨工业大学学报 2022年第5期54卷 81-87页

作者：国强李文韬哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

目前在基于到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的多站无源定位模型中,噪声的干扰、接收站和目标位置的不合理分布以及接收站的个数均会对定位模型中的系数矩阵造成影响,因此在实际的求解过程中系数矩阵可能会出现病态的问题,这在很大... 详细信息

目前在基于到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的多站无源定位模型中,噪声的干扰、接收站和目标位置的不合理分布以及接收站的个数均会对定位模型中的系数矩阵造成影响,因此在实际的求解过程中系数矩阵可能会出现病态的问题,这在很大程度上会对定位结果产生影响。为了进一步在系数矩阵出现病态的情况下确保定位精度,提出了一种基于正则化约束总体最小二乘(RCTLS)的闭式解析法。该方法分为两步,第一步针对TDOA/FDOA定位问题建立基于RCTLS思想的定位模型,同时基于最小化均方误差的准则求解正则化参数,之后通过数学推导给出该模型的闭式解析解;第二步是利用约束条件建立关于第一步估计误差的方程并进行求解,最后利用求得的解对第一步的估计结果进行修正。仿真结果表明:本文方法通过牺牲了无偏性取得了低于两步加权最小二乘法(TSWLS)和约束总体最小二乘法(CTLS)的均方根误差(RMSE),而且在系数矩阵出现病态的情况下,其定位性能较TSWLS方法和CTLS方法也更为稳定。

关键词：无源定位到达时间差到达频率差正则化约束最小二乘均方根误差

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南海北部海域声速剖面水平变化环境声学层析

声学学报 2022年第3期47卷 339-347页

作者：杨思斯李整林何利中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为获取水平变化的海水声速分布,在等效平均海水声速反演基础上,提出了一种声速剖面水平变化环境声学层析方法。首先利用经验正交函数结合匹配场处理方法反演不同距离下的等效平均声速剖面,进而通过逐步迭代重构出随水平距离变化的声速... 详细信息

为获取水平变化的海水声速分布,在等效平均海水声速反演基础上,提出了一种声速剖面水平变化环境声学层析方法。首先利用经验正交函数结合匹配场处理方法反演不同距离下的等效平均声速剖面,进而通过逐步迭代重构出随水平距离变化的声速场分布,并通过数值仿真及海上实验两方面验证了声速剖面水平变化环境声学层析方法的可行性及其准确性。结果表明:声速剖面水平变化环境声学层析结果与实验测量声速剖面均方根误差小于0.8 m/s,利用声传播信号基本能较为准确地重构出随距离水平变化的海水声速分布,为进一步层析中尺度三维结构及声呐水声环境保障应用奠定了基础。

关键词：环境声学声传播声速剖面经验正交函数匹配场处理水平距离均方根误差三维结构

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缓动单站纯方位目标运动分析算法

声学学报 2022年第5期47卷 612-624页

作者：袁猛笪良龙王超孙芹东海军潜艇学院青岛266199 青岛海洋科学与技术国家实验室青岛266237

纯方位目标运动分析对于隐蔽状态下的态势评估具有重要意义。针对缓动单站平台对海上目标的探测问题,基于运动目标的方位历程图,提出一种纯方位目标运动分析(TMA)算法。在探测平台准静止、目标运动状态恒定且探测单目标的条件下,该算法... 详细信息

纯方位目标运动分析对于隐蔽状态下的态势评估具有重要意义。针对缓动单站平台对海上目标的探测问题,基于运动目标的方位历程图,提出一种纯方位目标运动分析(TMA)算法。在探测平台准静止、目标运动状态恒定且探测单目标的条件下,该算法可利用构建的运动模型精确拟合出目标的方位历程变化曲线,进而有效解算出目标的速度初距比、航向角、过正横时间及过正横方位角等目标要素。2020年5月在南海某海区利用搭载于3台低速无人航行器上的单矢量水听器进行了探测试验,将收集到的试验数据对算法进行了验证,结果表明,模型解算结果与参考值的速度初距比均方根误差小于1 h^(-1),目标航向角均方根误差为6.6°,过正横时间均方根误差为77.4 s。试验数据处理结果验证了算法的适用性。

关键词：纯方位目标运动分析均方根误差态势评估航向角目标要素海上目标运动模型无人航行器