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基于AdaBoost集成学习的光纤振动信号识别分类方法

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激光与光电子学进展 2022年第13期59卷 219-226页

作者：曲洪权吉祥盛智勇曲洪斌王玲北方工业大学信息学院北京100144 中国石油管道局工程有限公司国际事业部河北廊坊065000 中国石油管道局工程有限公司亚太分公司河北廊坊065000

对光纤振动信号的有效识别是保证油气管道光纤预警系统运行的重要基础。针对传统光纤振动信号检测中单一分类方法的不足,提出一种基于AdaBoost集成学习的光纤振动信号识别分类算法。首先通过分析研究5类光纤振动信号的特征,选取样本熵... 详细信息

对光纤振动信号的有效识别是保证油气管道光纤预警系统运行的重要基础。针对传统光纤振动信号检测中单一分类方法的不足,提出一种基于AdaBoost集成学习的光纤振动信号识别分类算法。首先通过分析研究5类光纤振动信号的特征,选取样本熵、能量分布以及频带宽度作为三维特征向量,并将其分别送入决策树、支持向量机(SVM)以及以决策树作为基分类器的AdaBoost分类算法进行训练识别;其次通过交叉验证的方式对得到的模型进行参数优化和模型评价;最后对得到的模型进行对比测试实验。实验结果表明:以决策树作为基分类器的AdaBoost集成学习算法可以对不同振动类型进行有效识别,在光纤预警中对不同来源振动信号的识别具有一定意义。

关键词：傅里叶光学与信号处理光纤 AdaBoost集成学习光纤振动信号特征提取与识别

微波光子信道化链路非线性失真的数字补偿方法

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光学学报 2023年第13期43卷 81-87页

作者：王锦成陈萧恩丁玟陈建平吴龟灵上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

微波光子信道化链路的线性度主要受信道内的交调失真和信道间的互调失真的限制。本文提出了一种基于数字域迭代的非线性失真补偿方法,对各个信道输出的中频信号在数字域进行联合处理,通过迭代不断逼近线性化的理想结果,能够同时有效抑... 详细信息

微波光子信道化链路的线性度主要受信道内的交调失真和信道间的互调失真的限制。本文提出了一种基于数字域迭代的非线性失真补偿方法,对各个信道输出的中频信号在数字域进行联合处理,通过迭代不断逼近线性化的理想结果,能够同时有效抑制信道化链路中的交调失真和互调失真。仿真结果表明,在参数无偏差的情况下,该方法可以完全抑制信道内的交调失真和信道间的互调失真;在参数偏差为5%的情况下,仍可以将三阶交调失真和互调失真分别抑制15 dB和16 dB。

关键词：傅里叶光学与信号处理交调失真互调失真微波光子数字信号处理

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太赫兹波在非均匀等离子体鞘层中的传播特性

激光与光电子学进展 2022年第17期59卷 132-137页

作者：张洁韩冰赵善超张国栋西北师范大学物理与电子工程学院甘肃兰州730070 甘肃省智能信息技术与应用工程研究中心甘肃兰州730070

当飞行器以超高速返回大气层时,飞行器表面的空气发生电离,形成严重阻碍地面与飞行器之间通信的等离子鞘层。针对再入飞行器表面的等离子鞘层的特性,建立了具有非均匀电子密度和非均匀电子碰撞频率的等离子鞘层模型。基于非均匀介质的... 详细信息

当飞行器以超高速返回大气层时,飞行器表面的空气发生电离,形成严重阻碍地面与飞行器之间通信的等离子鞘层。针对再入飞行器表面的等离子鞘层的特性,建立了具有非均匀电子密度和非均匀电子碰撞频率的等离子鞘层模型。基于非均匀介质的等效波阻抗思想,探讨了太赫兹波在具有不同分布特性的等离子体鞘层中的传播规律,研究了左右两种极化方式的太赫兹波在等离子体鞘层中的传播特性受不同因素的影响。研究发现太赫兹波在等离子体鞘层中的相移特性主要受入射角影响,且与波所处的位置和波的频率有关,与波的极化方式无关,相移特性呈周期性变化。左右两种极化方式的太赫兹波的传播特性在低频范围内受相同因素影响的差异较大,随着传输频率的升高,两种极化方式的传播特性逐渐趋于一致。

关键词：傅里叶光学与信号处理太赫兹波等离子体鞘层黑障传输特性

三阶累积量在混沌扩频时延估计中的研究与应用

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激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 161-167页

作者：邢毓华闫志恒西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

针对混沌扩频时延估计中,使用现有方法运算结果峰值旁瓣比较低,且存在误判点较多,低信噪比导致线缆故障信号时延估计困难的问题,提出三阶累积量一维切片结合二次相关的时延估计新方法。将该方法应用于混沌时延估计中的Simulink仿真模型... 详细信息

针对混沌扩频时延估计中,使用现有方法运算结果峰值旁瓣比较低,且存在误判点较多,低信噪比导致线缆故障信号时延估计困难的问题,提出三阶累积量一维切片结合二次相关的时延估计新方法。将该方法应用于混沌时延估计中的Simulink仿真模型中,仿真结果表明,与现有的基本互相关、二次相关方法相比,该方法不仅可以在较低的信噪比下获得良好的估计效果,而且可以抑制相关背景噪声和非高斯噪声的干扰。其运算结果相比基本互相关运算结果主峰值旁瓣比绝对值增加了1.70 dB以上,误判峰值与故障点峰值比减少了0.133以上。该方法为混沌扩频检测光缆故障及其电缆故障提供了一种新的技术途径。

关键词：傅里叶光学与信号处理时延估计混沌扩频三阶累积量互相关

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非分光多波长调制吸收光谱测量方法

激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 132-139页

作者：石逸凡李宁黄孝龙康杨李灿翁春生南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

针对激光吸收光谱技术波长调制方法测量技术,提出了一种非分光多谱线二次谐波测量方法。通过调整谱线间相对位置,在无需光栅等分光装置条件下可实现对多谱线调制信号的解调制,进而在线测量气体温度。基于7185.60 cm^(-1)/7444.35 cm^(-1... 详细信息

针对激光吸收光谱技术波长调制方法测量技术,提出了一种非分光多谱线二次谐波测量方法。通过调整谱线间相对位置,在无需光栅等分光装置条件下可实现对多谱线调制信号的解调制,进而在线测量气体温度。基于7185.60 cm^(-1)/7444.35 cm^(-1)H_(2)O吸收谱线讨论了调制系数和谱线间相对位置对于测量的影响,结合调制信号频谱图分析了不同调制频率工况下的二次谐波提取方法。利用数值仿真方法建立了脉冲爆轰过程复杂流场变化模型,采用提出方法对脉冲爆轰过程燃气温度进行了测量,验证了该方法的正确性。研究结果对复杂环境条件下波长调制测量方法的应用具有重要意义。

关键词：傅里叶光学与信号处理波长调制二次谐波脉冲爆轰温度测量

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基于联合端点检测和动态范围控制的语种识别

激光与光电子学进展 2022年第13期59卷 195-202页

作者：王延凯龙华邵玉斌杜庆治王瑶昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500

在语种识别系统中,静音段干扰、话音分贝范围不一致均会导致语种识别性能下降。此外,利用语谱图进行语种识别的算法由于无法有效展现其低频部分的信息,也会导致语种识别性能无法提升。为此,提出了一种基于联合端点检测和动态范围控制的... 详细信息

在语种识别系统中,静音段干扰、话音分贝范围不一致均会导致语种识别性能下降。此外,利用语谱图进行语种识别的算法由于无法有效展现其低频部分的信息,也会导致语种识别性能无法提升。为此,提出了一种基于联合端点检测和动态范围控制的语种识别方法。首先提取语音梅尔倒谱系数的第一维系数,随后使用中值滤波对特征参数进行平滑处理并进行端点检测以去除语音中静音段干扰,其次使用动态范围控制来调整不同语音的分贝值范围,最后将log刻度语谱图输入到卷积神经网络中进行分类。实验结果表明,在ResNeSt网络中,在VoxForge公共语料库下,所提算法相比传统的基于语谱图的语种识别算法性能提升了7.16个百分点。此外,在相同实验设置下,log刻度语谱图的识别性能也优于其他主流特征,充分验证了所提算法和特征的有效性与优越性。

关键词：傅里叶光学与信号处理语种识别端点检测动态范围控制语谱图卷积神经网络

基于低密度奇偶校验码的概率整形正交频分复用-光载无线通信系统的传输特性

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激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 140-145页

作者：刘安良李鸿志大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116026

提出了一种基于低密度奇偶校验码(LDPC)的概率整形(PS)方案,以优化正交频分复用(OFDM)信号在光载无线(RoF)通信系统中的传输性能。首先,理论分析了PS技术和PS-OFDM信号的生成原理,该方案的冗余度为6.7%,相比传统的OFDM信号平均功率降低... 详细信息

提出了一种基于低密度奇偶校验码(LDPC)的概率整形(PS)方案,以优化正交频分复用(OFDM)信号在光载无线(RoF)通信系统中的传输性能。首先,理论分析了PS技术和PS-OFDM信号的生成原理,该方案的冗余度为6.7%,相比传统的OFDM信号平均功率降低了约20%。接着,在理论研究的基础上建立了仿真验证系统,与传统OFDM-RoF系统相比,该系统可明显降低OFDM信号的平均发射功率,在相同平均发射功率下改善系统的峰值平均功率比(PAPR)。最后,对该系统在不同光纤传输距离下的误码率分析结果表明,在基带数据速率为2.5 Gbps,射频载波频率为25 GHz的情况下,基于LDPC的PS-OFDM-RoF系统可以有效改善接收机的灵敏度,并增加系统的可靠传输距离。

关键词：傅里叶光学与信号处理光载无线通信正交频分复用概率整形误码率

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阵列天线方向图修正算法

激光与光电子学进展 2022年第17期59卷 138-146页

作者：张鑫万明陆德江空军工程大学研究生院陕西西安710038 空军工程大学航空工程学院陕西西安710038

为进一步优化天线阵列激励得到的宽零陷和低旁瓣的方向图,通过软件Matlab2019b对天线阵列波束成形算法进行仿真,对比方向图分析说明,在原有约束的基础上增加二次约束以及改进协方差的方式存在展宽主瓣的问题。为了在展宽零陷和抑制旁瓣... 详细信息

为进一步优化天线阵列激励得到的宽零陷和低旁瓣的方向图,通过软件Matlab2019b对天线阵列波束成形算法进行仿真,对比方向图分析说明,在原有约束的基础上增加二次约束以及改进协方差的方式存在展宽主瓣的问题。为了在展宽零陷和抑制旁瓣的同时保持主瓣宽度不变,提出了基于幅值十分位粒子群并行寻优的线性约束最小方差(LCMV)方向图修正算法。该算法通过对比几种算法所得到的天线阵列激励的特点,引入先验信息,仅对权矢量的幅值寻优缩小可行解空间,同时改进粒子群算法寻优机制,通过十分位寻优方法使算法收敛更稳定,并且对粒子群算法代码向量化,同时利用图形处理器使每个粒子同时更新,实现粒子群并行算法,加快算法计算时间。仿真结果表明:该算法能实现展宽零陷和低旁瓣的同时,保持主瓣宽度,在所对比的算法中效果最好,同时基于幅值十分位粒子群并行算法收敛所需的迭代次数更少,计算速度更快,且天线规模越大提升越明显。

关键词：傅里叶光学与信号处理波束形成粒子群优化算法并行计算零陷展宽

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球面波照射的双随机相位掩模光学图像加密

激光技术 2006年第4期30卷 442-444页

作者：邓晓鹏怀化学院物理电子科学技术系怀化418008

正的实函数图像通过双随机相位编码加密以后,在解密过程中,用光强探测器接收解密图像时,位于空域的第1块相位掩模不起密匙作用。针对这个缺点,在不增加系统元件的基础上,提出用球面波照射加密系统,并把待加密图像与第1块相位掩模分开。... 详细信息

正的实函数图像通过双随机相位编码加密以后,在解密过程中,用光强探测器接收解密图像时,位于空域的第1块相位掩模不起密匙作用。针对这个缺点,在不增加系统元件的基础上,提出用球面波照射加密系统,并把待加密图像与第1块相位掩模分开。这样既能使第1块相位掩模起到密匙作用,其位置又能额外提供一重密匙。计算机仿真结果证明了其可行性。

关键词：傅里叶光学与信号处理图像加密双随机相位掩模球面波 4f系统