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基于BP神经网络的电离层频高图F层参数自动度量方法

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中南民族大学学报（自然科学版） 2015年第2期34卷 74-79页

作者：朱正平吴仁喜中南民族大学电子信息工程学院武汉430074

为了改进传统的电离层频高图手动度量方法,提出了基于BP神经网络的数字频高图F层自动度量方法,该方法首先采用阈值去噪、多次回波和泄漏去除,并使用A45方法将频高图转换成单元点;然后采用BP神经网络的自适应训练拟合单元点图获取O波和X... 详细信息

为了改进传统的电离层频高图手动度量方法,提出了基于BP神经网络的数字频高图F层自动度量方法,该方法首先采用阈值去噪、多次回波和泄漏去除,并使用A45方法将频高图转换成单元点;然后采用BP神经网络的自适应训练拟合单元点图获取O波和X波F层描迹;最后根据描迹斜率变化寻找F1和F2层的分界点以及采用曲线拟合技术补偿F2层临界频率区域完成参数判读.该技术应用于中南民族大学新研制的数字测高仪测量的频高图自动度量中,获得了初步结果,度量的foF2和h'F2准确率分别达到81%和78%,结果表明:该方法具有较好的可靠性.

关键词：电离层频高图自动度量 BP神经网络

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时间序列复杂性自动度量:快速的弹簧测

电子测量技术 2022年第6期45卷 94-98页

作者：程杰李文石苏州大学电子信息学院苏州215006

提出了时间序列复杂性自动度量的弹簧测试的一种提速方法。弹簧测试包括5阈值压缩空间中的弹簧图,以及该弹簧图的自相似性刻画数值CC。针对其速度较慢的问题,应用峰谷值映射简化弹簧图,提速自相似性度量。测试方程使用小波映射混沌、统... 详细信息

提出了时间序列复杂性自动度量的弹簧测试的一种提速方法。弹簧测试包括5阈值压缩空间中的弹簧图,以及该弹簧图的自相似性刻画数值CC。针对其速度较慢的问题,应用峰谷值映射简化弹簧图,提速自相似性度量。测试方程使用小波映射混沌、统一方程、Rossler超混沌方程。以分岔图为基本的对比判别几何特征,以基于FFT的谱熵复杂度为自动度量金标准,对比改进前后弹簧自相似性度量CC值的结果,给出各测试例的稳定性分析及计算时间比较。结果表明,改进后的弹簧测试能明显区别周期与混沌,增加了超混沌与混沌的辨识度,时间上提升2~20倍。本工作为周期、混沌、随机3分类识别的自动选参的信号复杂性度量贡献了改良的弹簧测试方法,本质是快速提取三维相图(弹簧图)的非对称非线性统计不变量。

关键词：时间序列多阈值压缩自动度量弹簧测试峰谷值

时间序列复杂性自动度量的弹簧测试优化及应用

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时间序列复杂性自动度量的弹簧测试优化及应用

作者：程杰苏州大学

学位级别：硕士

时间序列广泛来源于自然界,是人们理解和探寻自然现象以及人类社会的信息源泉。混沌信号作为典型的复杂系统输出,一直帮助研究者理解和描述复杂系统的结构和行为。传统的时间序列或者信号的复杂性度量算法无法自动计算,计算结果容易受... 详细信息

时间序列广泛来源于自然界,是人们理解和探寻自然现象以及人类社会的信息源泉。混沌信号作为典型的复杂系统输出,一直帮助研究者理解和描述复杂系统的结构和行为。传统的时间序列或者信号的复杂性度量算法无法自动计算,计算结果容易受到人为选参的理性限制从而影响识别准确性。因此,为实现时间序列复杂性的自动度量,减少人为干预,推进复杂性度量应用于实际工程,本文主要工作如下:(1)在详细介绍三种经典的复杂性度量算法Lyapunov指数、排列熵和0-1混沌测试的基本原理基础上,阐述了这三种算法实现自动计算的具体方法,应用三种自动度量算法针对五种混沌信号源的序列复杂度进行测试与识别,为后续设计新算法的度量结果提供研究对照。(2)针对弹簧测试计算复杂度较高、计算速度较慢等问题,根据原弹簧的峰谷值映射机制,提出了时间序列复杂性自动度量的弹簧测试的一种提速方法,以多个混沌系统为测试例,分析了系统参数、序列初值、数据长度等对该算法的影响,对比了算法提速前后的状态识别率和计算耗时变化,确保该快速弹簧测试算法的自动识别可靠性。(3)针对传统庞加莱截面选取方法需要人为选参而伴随主观性和随机性的弱点,根据不共线的三点成面原理,提出了基于吸引子内部特征生成的自适应庞加莱截面算法,初步研究了截点特征以量化系统的复杂性。(4)应用快速弹簧测试识别文氏桥施密特非门混沌电路和三维555时基混沌电路的输出信号,建立微分方程模型针对555时基混沌电路;在信息安全方面应用快速弹簧测试,确定超混沌Bao系统适合生成加密密钥的参数范围。

关键词：混沌时间序列复杂性自动度量弹簧测试

基于图像处理的电离层垂测电离图自动度量方法研究

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基于图像处理的电离层垂测电离图自动度量方法研究

作者：蒋百灵中国海洋大学

学位级别：硕士

作为“太阳活动的反光镜”和“大气扰动的放大镜”，电离层研究具有重要的学术意义和社会经济价值。电离层的特征参数能够反映电离层状况，然而，电离层特征参数主要依靠经验丰富的工作者人工度量电离图得到，该方法不仅费时、费力，且... 详细信息

作为“太阳活动的反光镜”和“大气扰动的放大镜”，电离层研究具有重要的学术意义和社会经济价值。电离层的特征参数能够反映电离层状况，然而，电离层特征参数主要依靠经验丰富的工作者人工度量电离图得到，该方法不仅费时、费力，且无法避免人为主观因素造成的度量差异。因此，电离图的自动度量问题一直受到科研人员的广泛关注。本文基于中国电波传播研究所在全国不同纬度地区观测站所采用的自主研制的TYC-1型电离层垂测仪，以电离层平静状态下观测所得常规垂测电离图为研究对象，在分析电离层的分层结构、垂测电离图的特征以及电离层特征参数的度量等理论的基础上，借鉴国内外已有电离图自动度量方法，结合图像处理相关技术，通过“电离图预处理‐电离图分割‐电离图识别”对垂测电离图自动度量的方法进行探索和研究，主要工作包括： 1.在电离图预处理环节中，基于垂测仪探测原理，将垂测数据转换为灰度图像;根据电离层反射回波信号特点，结合灰度形态学操作、邻域增强以及Otsu自动阈值去噪方法在保持描迹结构及形态特征不变的前提下，去除噪声，得到电离图二值图像，通过对比实验验证了预处理方法的有效性。 2.在电离图分割环节中，针对存在的高频区强干扰，基于电离图描迹的区域范围，利用图像垂直投影积分法实现有效频带分割;结合电离层的分层结构以及E-F谷区所在高度范围，采用分割线定位算法实现了电离图E区、F区的分割，通过实验证明该方法是可行、有效的。 3.在电离图识别环节中，主要采用图像处理相关技术实现F区描迹识别和参数判读以及E区描迹检测。（1）采用图像处理相关技术实现F区描迹识别和参数判读利用连通成分标记以及图像旋转投影积分法，结合F层描迹与二次反射干扰之间的形态相似性以及区域位置关系，去除F层二次反射干扰;针对F层临频处描迹经常存在断裂现象，结合Hough变换检测描迹并连接断裂;针对F层主描迹中O波X波经常交叠的现象，首先采用图像骨架化、骨架关键点检测以及骨架分解方法提取出O波描迹骨架，然后结合形态学操作提取出O波描迹;针对F层的分层问题，采用基于最小二乘原理的多项式拟合法确定F1、F2分层点;根据电离图度量规则，结合图像投影法读取电离层参数。实验表明，在不考虑发生Es层干扰或遮蔽的情况下，该方法可以取得较好的效果。（2）E区描迹检测基于电离图度量规则以及对E区描迹特点的统计分析，结合E区单次反射描迹的高度范围，利用连通成分标记以及图像水平投影法检测E区描迹，为E区常出现的无描迹状况下相关电离层参数的度量做准备。通过实验统计分析，取得了较高的检测正确率，验证了该方法的可行性。

关键词：垂测电离图自动度量图像处理骨架化图像投影

基于BP神经网络的电离层频高图F层自动度量

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基于BP神经网络的电离层频高图F层自动度量

作者：吴仁喜中南民族大学

学位级别：硕士

电离层物理学是以实验观测为基础的科学,在电离层的观测研究中,实验观测设备的研发和使用占据着十分重要的地位。电离层数字测高仪是一种常用的在地面利用无线电扫频方式进行电离层探测的常规设备,在对电离层长期不间断的观测中,测高仪... 详细信息

电离层物理学是以实验观测为基础的科学,在电离层的观测研究中,实验观测设备的研发和使用占据着十分重要的地位。电离层数字测高仪是一种常用的在地面利用无线电扫频方式进行电离层探测的常规设备,在对电离层长期不间断的观测中,测高仪积累了大量的观测数据-频高图,通过对频高图的度量和反演可以得到电离层的各种特征参数以及电子密度剖面以实现对电离层的监测、研究和预报。传统的频高图度量都是采用手工模式,工作量很大,费时费力,因此以计算机程序为核心的自动度量势在必行。本文提出一种基于BP(Back Propagation)神经网络的频高图F层自动度量方法,通过将该方法应用于本实验室新研制的数字测高仪PDI(Portable Digital Ionosonde)所探测的频高图自动度量中获得了初步结果。首先,系统地介绍了电离层以及电离层探测的基础知识、无线电测量原理、观测设备以及观测模式,其中重点介绍了常规的地面无线电探测方法-电离层数字测高仪,并说明了电离层数字测高仪的观测数据-频高图所包含的内容和含义,引出自动度量在电离层观测研究中的重要作用,综述了国内外现有的各种自动度量方法,包括ARTIST方法、约束外推法、模糊几何法、轮廓拟合法、EOF方法等,并介绍了各自的优势、场合以及存在的局限性,进而提出了基于BP神经网络的自动度量方法。其次,详细地介绍了BP神经网络算法以及自适应训练拟合技术,并采用该技术实现电离层频高图F层自动度量的新方法。该方法首先在电离层频高图中每个频率上根据接收信号的信噪比计算出噪声平均功率,并将噪声平均功率值作为局部阈值去除该频率上信号功率低于阈值的噪声信号,进而根据多次回波和回波泄漏的波形特征并以O波和X波的回波幅度为参照去除多次回波和回波泄漏;采用A45方法将频高图的一次测量数据转换成单元点以实现后期复杂的BP神经网络拟合处理的预处理;将预处理后的单元点坐标值进行归一化处理,采用BP神经网络的自适应训练拟合单元点坐标值获取O波和X波F层描迹;根据描迹斜率变化寻找F和F层的分界点并判读参数h’F、fF和h’F,采用双曲线拟合技术补偿F层临界频率区域丢失信号并完成fF参数判读,最终实现F层电离层特征参数的自动度量。最后,将实现的自动度量方法应用于本实验室自主研发的电离层数字测高仪长期观测所测量数字频高图的自动度量中,获得了初步的观测度量结果。统计了F层参数自动度量结果的可接受率并且分析了其中少量自动度量失效的原因,结果显示自动度量的fF和h’F可接受率分别达到81%和78%,表明该方法具有较好的可靠性。也统计了F层参数自动度量结果的可接受率随时间的变化及其变化原因。此外,还进一步统计了fF分别在平静和磁暴状态下的自动度量结果并与IRI(International Reference Ionosphere)进行了比较分析并给出了分析研究结果。

关键词：数字测高仪频高图 BP神经网络自动度量

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嘉量云基于AI的通信软件成本自动度量

通信世界 2019年第33期 29-30页

作者：黄琴袁华新中通服软件科技有限公司

如何科学评估通信软件的开发成本一直是运营商软件项目投资管理的一大难点。2019年7月1日,国家标准《软件工程软件开发成本度量规范》(GB/T36964-2018)正式开始实施,为破解通信软件造价的老大难问题带来了希望。

关键词：通信软件软件工程软件开发成本项目投资管理国家标准 AI 自动度量 GB/T

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电离层频高图参数的实时自动度量与分析

电离层频高图参数的实时自动度量与分析

中国科学院地质与地球物理研究所2007学术年会

作者：丁宗华宁百齐万卫星中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院武汉物理与数学研究所中国科学院研究生院中国电波传播研究所青岛研发中心

关键词：频高图电离层参数实时自动度量经验正交函数

来源： cnki会议评论

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一种提取频高图中O波描迹新方法

地球物理学进展 2018年第4期33卷 1351-1357页

作者：胡辉周晨姜春华杨国斌赵正予武汉大学电子信息学院武汉430072

垂测仪是研究电离层中最常用的仪器之一,目前各国在世界范围内布设了大量的垂测仪来对电离层进行常规观测.而这些垂测仪每天都会记录大量的频高图数据,因此自动度量频高图算法的研究则成为如何高效利用大量频高图数据来研究电离层的重... 详细信息

垂测仪是研究电离层中最常用的仪器之一,目前各国在世界范围内布设了大量的垂测仪来对电离层进行常规观测.而这些垂测仪每天都会记录大量的频高图数据,因此自动度量频高图算法的研究则成为如何高效利用大量频高图数据来研究电离层的重要基础.由于频高图中O波描迹的提取,对于研究不同电离层高度反射回波的扰动特征具有重要的意义,因此本文提出一种新方法用于从频高图中自动提取O波描迹.该方法基于滑动窗口和图像投影技术,首先确定O波和X波描迹的交叉点,然后在此基础上利用O波X波在频高图中的不同分布特征,单独提取出O波描迹,并利用局部加权回归算法对提取的描迹进行拟合.通过云南普洱站记录的频高图数据对该算法进行验证,将自动提取的描迹与人工提取的描迹进行对比,可接受的比例大约85.3%.对比结果表明本文提出的算法能够较好的提取频高图中的O波描迹.

关键词：电离层频高图自动度量 O波描迹

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基于骨架的垂测电离图F层自动判读算法

计算机应用研究 2011年第12期28卷 4525-4527,4531页

作者：蒋百灵姬光荣刘汉郑海永中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 海军青岛通信修理厂山东青岛266109

为了实现F层参数的自动度量,为电离层短期监测提供实时可靠的数据,以MATLAB7.6.0为仿真平台,首先对F层描迹图像进行预处理去除离散噪声点;针对F层描迹常见的寻常波和非寻常波重叠的现象,根据描迹形态特征,采用基于形态学算子的骨架提取... 详细信息

为了实现F层参数的自动度量,为电离层短期监测提供实时可靠的数据,以MATLAB7.6.0为仿真平台,首先对F层描迹图像进行预处理去除离散噪声点;针对F层描迹常见的寻常波和非寻常波重叠的现象,根据描迹形态特征,采用基于形态学算子的骨架提取方法以及骨架分解算法提取出寻常波;利用最小二乘分离F1层和F2层;结合形态学重建、Radon变换以及图像投影方法读取参数。该方法可以实时自动读取F层主要参数并获得较好的识别率。在不考虑Es层的多次反射遮蔽情况下,实验验证了方法的可行性同时具有一定的自抗干扰能力。

关键词：电离图形态学算子骨架化骨架分解最小二乘曲线拟合法实时自动度量