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利用时空相关性的海岛长期风速序列估计方法

高电压技术 2023年第8期49卷 3185-3194页

作者：李宏仲刘国栋米阳上海电力大学电气工程学院上海200090

丰富的历史风速数据是开展海岛微电网规划工作的前提。为此,针对待规划海岛无历史风速数据的问题,提出了一种利用周边海岛风速时空相关性估计目标海岛长期风速序列的方法。首先,结合滑动窗和云模型,自适应划分周边海岛风速序列的时序区... 详细信息

丰富的历史风速数据是开展海岛微电网规划工作的前提。为此,针对待规划海岛无历史风速数据的问题,提出了一种利用周边海岛风速时空相关性估计目标海岛长期风速序列的方法。首先,结合滑动窗和云模型,自适应划分周边海岛风速序列的时序区间;其次,根据各时序区间内风速云模型数字特征的余弦相似度,匹配周边海岛各分段风速序列间的相似性转移关系(similarity transfer relationship,STR);最后,考虑STR与海岛空间位置关系,以权重表示各STR对目标海岛风速序列估计的影响,进而依据各STR及其权重估计目标海岛的长期风速序列。研究结果表明:相较于利用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)计算各天风速序列间的相关性,进而估计海岛长期风速序列的方法,使用所提方法得到的估计结果与实际序列间的平均绝对误差、均方根误差和PCC分别约改善了7.31%、17.98%和0.46%,所提方法能够实现较高准确度的海岛长期风速序列估计。论文研究可为历史风速数据缺失情况下开展海岛风速预测工作提供参考。

关键词：海岛微电网时空相关性风速估计云模型自适应划分滑动窗余弦相似度

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基于同伦稀疏STAP的低空风切变风速估计

系统工程与电子技术 2022年第4期44卷 1174-1181页

作者：李海程伟杰谢瑞杰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

在机载气象雷达前视阵下,由于杂波的距离依赖性导致独立同分布(independent identically distributed,IID)训练样本严重不足,传统的空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)算法性能下降,风场速度估计不准。针对此问题,提... 详细信息

在机载气象雷达前视阵下,由于杂波的距离依赖性导致独立同分布(independent identically distributed,IID)训练样本严重不足,传统的空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)算法性能下降,风场速度估计不准。针对此问题,提出一种基于同伦稀疏STAP的低空风切变风速估计方法,该方法仅需少量IID训练样本就能够达到较好的风场速度估计效果。首先,利用同伦稀疏恢复算法估计杂波协方差矩阵,从而重构出高分辨率的杂波空时二维谱。然后,通过求解STAP处理器的最优权矢量自适应滤除杂波。最后,实现对风场风速的准确估计。仿真结果证明所提方法的有效性。

关键词：机载气象雷达同伦稀疏空时自适应处理低空风切变风速估计

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基于风速估计的风力机状态反馈滑模容错控制

控制理论与应用 2022年第3期39卷 480-490页

作者：马磊明肖玲斐姜斌南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

针对风力机变桨距执行机构突变故障,提出了基于风速估计的自适应状态反馈滑模容错控制策略.首先,设计了基于自适应状态反馈滑模理论的鲁棒主动容错控制器,并结合全阶补偿器对控制律进行设计;然后,利用基于变速灰狼优化算法的组合径向基... 详细信息

针对风力机变桨距执行机构突变故障,提出了基于风速估计的自适应状态反馈滑模容错控制策略.首先,设计了基于自适应状态反馈滑模理论的鲁棒主动容错控制器,并结合全阶补偿器对控制律进行设计;然后,利用基于变速灰狼优化算法的组合径向基函数神经网络实现风速估计,可以改善风速测量精度并提高控制系统可靠性;最后,根据线性矩阵不等式和Lyapunov理论对控制器稳定性进行讨论,并与现有控制策略进行比较.仿真结果表明,在健康/故障的变桨距执行机构条件下,所提容错控制方法均能获得较好的控制效果.

关键词：风速估计径向基函数神经网络风力机滑模容错控制自适应控制

回波功率筛选与数字地表分类数据辅助的低空风切变风速估计方法

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电子与信息学报 2021年第8期43卷 2286-2291页

作者：李海宋迪程伟杰王杰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

针对非均匀杂波环境下,低空风切变风速估计不准的问题,该文提出一种回波功率筛选与数字地表分类数据(DLCD)辅助的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用样本回波功率对训练样本进行初选,然后利用DLCD计算各样本间的相似度,并从功率较... 详细信息

针对非均匀杂波环境下,低空风切变风速估计不准的问题,该文提出一种回波功率筛选与数字地表分类数据(DLCD)辅助的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用样本回波功率对训练样本进行初选,然后利用DLCD计算各样本间的相似度,并从功率较大的训练样本中选取样本相似度较高的训练样本估计待测距离单元的杂波协方差矩阵,最后利用广义相邻多波束(GMB)-局域联合处理(JDL)的方法实现低空风切变风速的有效估计。

关键词：风速估计低空风切变非均匀杂波回波功率筛选数字地表分类数据

复杂地形环境下基于CL-KA-STAP的低空风切变风速估计方法

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电子与信息学报 2021年第12期43卷 3647-3655页

作者：李海谢伶莉张志宁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

针对机载气象雷达在复杂的地形环境下探测低空风切变时,地杂波呈现的非均匀特征导致难以准确获得杂波统计特性,进而影响杂波抑制效果,使得风切变风速估计不准的问题,该文提出一种色加载知识辅助STAP(CL-KA-STAP)的低空风切变风速估计方... 详细信息

针对机载气象雷达在复杂的地形环境下探测低空风切变时,地杂波呈现的非均匀特征导致难以准确获得杂波统计特性,进而影响杂波抑制效果,使得风切变风速估计不准的问题,该文提出一种色加载知识辅助STAP(CL-KA-STAP)的低空风切变风速估计方法。该方法首先构造降维联合时空变换矩阵,并对待检测距离单元的回波信号进行降维处理,然后将由数字高程模型(DEM)和国家土地覆盖数据库(NLCD)获取的先验知识融入到组合空时主通道自适应处理器(CMCAP)中,构造色加载系数优化函数求解色加载系数,最后构造滤波器,实现杂波自适应滤波并准确估计风速。后续仿真结果证明了所提方法的有效性。

关键词：机载气象雷达知识辅助色加载低空风切变风速估计

载机偏航下基于广义相邻多波束自适应处理的低空风切变风速估计

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电子与信息学报 2019年第7期41卷 1728-1734页

作者：李海李怡静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

该文提出一种载机偏航下基于广义相邻多波束(GMB)自适应处理的低空风切变风速估计的方法,该方法首先利用基于回波数据的杂波距离依赖性补偿方法对杂波进行距离依赖性矫正,估计出杂波协方差矩阵。然后同时组合空域的相邻多个波束与时域... 详细信息

该文提出一种载机偏航下基于广义相邻多波束(GMB)自适应处理的低空风切变风速估计的方法,该方法首先利用基于回波数据的杂波距离依赖性补偿方法对杂波进行距离依赖性矫正,估计出杂波协方差矩阵。然后同时组合空域的相邻多个波束与时域的相邻多个多普勒通道来计算降维变换矩阵,并对待测距离单元内的雷达回波数据进行降维处理,进而构造GMB自适应处理器的最优自适应权矢量对降维后的回波数据实现自适应滤波。最后完成载机偏航下风场速度的准确估计。仿真结果验证了该方法能够在载机偏航情况下,获得风场速度的有效估计。

关键词：机载气象雷达载机偏航低空风切变广义相邻多波束风速估计

基于KA-SRCN-pSTAP的低空风切变风速估计方法

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雷达科学与技术 2024年第3期22卷 255-264页

作者：李海朱玥琪郭景瑞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

针对由于独立同分布(IID)样本严重不足,导致极化空时自适应(pSTAP)处理性能下降,进而导致低空风切变风速估计不准确的问题,本文提出了一种基于知识辅助的稀疏表示杂波零陷极化空时自适应(KA-SRCN-pSTAP)的低空风切变风速估计方法。该方... 详细信息

针对由于独立同分布(IID)样本严重不足,导致极化空时自适应(pSTAP)处理性能下降,进而导致低空风切变风速估计不准确的问题,本文提出了一种基于知识辅助的稀疏表示杂波零陷极化空时自适应(KA-SRCN-pSTAP)的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用杂波脊的先验知识辅助构造极化空时稀疏字典,然后利用极化空时稀疏字典,通过SRCN算法挑选原子并对到杂波线性子空间补空间上的投影矩阵进行估计,从而得到pSTAP权矢量,最后构造pSTAP滤波器对地杂波进行抑制,准确估计低空风切变风速。该方法仅使用少量IID样本,将SRCN算法与极化-空时域相结合,完成对风切变风速的有效估计。仿真实验结果证明该方法可以有效实现少样本情况下的风速准确估计。

关键词：机载双极化气象雷达极化空时自适应处理稀疏表示地杂波抑制风速估计

基于DAR的半球共形阵低空风切变风速估计方法

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雷达科学与技术 2024年

作者：李海唐芳李双双中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室

针对半球共形阵体制下进行低空风切变检测时会受到强地杂波信号的干扰，导致风切变信号难以检测的问题，提出了一种基于空时自回归的直接数据域算法(space-time autoregressive direct data domain， D3AR)的低空风切变风速估计方法。... 详细信息

针对半球共形阵体制下进行低空风切变检测时会受到强地杂波信号的干扰，导致风切变信号难以检测的问题，提出了一种基于空时自回归的直接数据域算法(space-time autoregressive direct data domain， D3AR)的低空风切变风速估计方法。该方法首先将待检测距离单元的数据从空域、时域以及空时域进行信号对消处理；然后将处理后的数据矩阵描述为空时自回归(autoregression，AR)模型并估计模型参数；再通过构造与杂波子空间正交的空间来实现对杂波的抑制，最后通过提取待检测单元的最大多普勒频率来估计风场速度。根据仿真结果显示，该方法有效地实现了地杂波抑制，并且能够精确估计风速。

关键词：半球共形阵低空风切变 AR模型风速估计

LFMCW体制下基于TDPC-JDL的低空风切变风速估计方法

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系统工程与电子技术 2020年第7期42卷 1504-1509页

作者：李海宋迪呼延泽冯青庄子波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 中国民航大学飞行技术学院天津300300

机载气象雷达下视探测低空风切变时目标信号会淹没在强杂波背景中,针对风场速度估计不准的问题,提出了一种线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave,LFMCW)体制下基于两维两脉冲对消局域联合处理(two dimensional pu... 详细信息

机载气象雷达下视探测低空风切变时目标信号会淹没在强杂波背景中,针对风场速度估计不准的问题,提出了一种线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave,LFMCW)体制下基于两维两脉冲对消局域联合处理(two dimensional pulse-to-pulse canceller-joint domain localised,TDPC-JDL)的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用载机速度和雷达工作参数设计TDPC预滤波器对回波数据进行预滤波,降低杂波功率;然后,利用局域联合处理对预滤波后的数据进行空时二维滤波;进而实现风场速度的准确估计。

关键词：机载气象雷达线性调频连续波两维两脉冲对消局域联合处理低空风切变风速估计