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卷积神经网络STAP低空风切变风速估计

电子与信息学报 2024年第8期46卷 3193-3201页

作者：李海张强周桉宇熊玉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

由于机载气象雷达前视阵下存在非均匀性地杂波,导致难以获得足够的独立同分布样本,影响杂波协方差矩阵准确估计,进而影响风速估计。对此,该文提出一种基于卷积神经网络STAP的低空风切变风速估计方法,通过少量样本就能够实现高分辨杂波... 详细信息

由于机载气象雷达前视阵下存在非均匀性地杂波,导致难以获得足够的独立同分布样本,影响杂波协方差矩阵准确估计,进而影响风速估计。对此,该文提出一种基于卷积神经网络STAP的低空风切变风速估计方法,通过少量样本就能够实现高分辨杂波空时谱估计。首先,基于卷积神经网络模型训练好高分辨杂波空时谱卷积神经网络,接着计算杂波协方差矩阵,进而计算卷积神经网络STAP最优权矢量进行杂波抑制,达到对低空风切变风速精确估计。该文在小样本情况下,将稀疏恢复问题通过卷积神经网络实现,完成对高分辨杂波空时谱有效估计,仿真实验结果表明该方法可以有效估计空时谱,并完成风速估计。

关键词：机载气象雷达卷积神经网络低空风切变风速估计

禁飞区约束的CSTBC无人机中继通信系统航迹优化

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 729-738页

作者：刘海涛刘晓畅黄金凤李冬霞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

中继无人机的飞行路径对无人机中继通信系统的链路传输可靠性具有重要影响。为提高无人机中继通信系统链路传输的可靠性,提出协作空时分组编码(CSTBC)无人机中继通信方案,并以链路中断概率最小化准则为基础,提出中继无人机的航迹优化方... 详细信息

中继无人机的飞行路径对无人机中继通信系统的链路传输可靠性具有重要影响。为提高无人机中继通信系统链路传输的可靠性,提出协作空时分组编码(CSTBC)无人机中继通信方案,并以链路中断概率最小化准则为基础,提出中继无人机的航迹优化方法;理论分析给出系统遍历容量和分集增益;为保障中继无人机飞行安全,并获取信道的分集增益,提出无人机禁飞区规避方法。结果表明:协作空时分组编码无人机中继通信系统可充分获取信道的分集增益,改善无人机中继通信系统链路传输的可靠性。

关键词：协作通信无人机中继通信空时分组编码禁飞区规避航迹优化

非视距环境下核密度估计的全球卫星导航系统鲁棒定位方法

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3246-3255页

作者：贾琼琼周月颖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

非视距(NLOS)传输会引起全球卫星导航系统(GNSS)接收机的伪距测量误差,最终导致定位解出现较大误差,这一问题在城市峡谷等复杂环境下尤为突出。针对该问题,该文提出核密度估计的鲁棒定位方法,其核心思想是在定位解算中引入鲁棒估计来缓... 详细信息

非视距(NLOS)传输会引起全球卫星导航系统(GNSS)接收机的伪距测量误差,最终导致定位解出现较大误差,这一问题在城市峡谷等复杂环境下尤为突出。针对该问题,该文提出核密度估计的鲁棒定位方法,其核心思想是在定位解算中引入鲁棒估计来缓解NLOS的影响。考虑到NLOS引起的伪距观测误差偏离高斯分布,所提方法首先利用核密度估计(KDE)方法估计伪距观测误差的概率密度函数,并利用该概率密度函数来构造鲁棒代价函数用于导航解算,从而缓解NLOS引起的定位误差。实验结果表明所提方法在卫星存在NLOS传输时能够较好地减小GNSS的定位误差。

关键词：全球卫星导航系统最小二乘定位非视距传输核密度估计鲁棒定位

适用于直流保护的数学形态学降噪与噪声干扰识别方法

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电力系统保护与控制 2024年第13期52卷 136-148页

作者：薛士敏张君婷李博通李翔宇智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

柔性直流输电系统是调节我国能源分布不均问题的重要手段,直流保护是保证柔直系统安全的重要技术。现有工程中多采用行波保护作为主保护,然而行波保护存在易受噪声影响、故障波头不易捕捉等问题,制约了其广泛应用。针对上述问题,提出数... 详细信息

柔性直流输电系统是调节我国能源分布不均问题的重要手段,直流保护是保证柔直系统安全的重要技术。现有工程中多采用行波保护作为主保护,然而行波保护存在易受噪声影响、故障波头不易捕捉等问题,制约了其广泛应用。针对上述问题,提出数学形态学降噪与噪声干扰识别方法,并根据直流保护采样信号特点进行参数设计,用于直流保护采样信号降噪和噪声干扰的识别。首先,确定基于自适应多尺度形态滤波的直流信号降噪方法,并设计结构元素长度和形态学滤波器类型、自适应多尺度形态滤波器的滤波器阶数和步长。其次,确定基于形态学梯度变换的噪声干扰识别方法,并设计形态学梯度变换的阈值。接着,从不同角度对形态学降噪方法与现有典型信号处理方法的滤波效果进行对比分析。最后,对形态学降噪与噪声干扰识别方法和保护的配合效果进行验证。形态学降噪与噪声干扰识别方法所需采样频率较低,运算量适中,滤波效果好,对直流保护适用性好。

关键词：行波保护自适应多尺度形态滤波噪声干扰识别形态学梯度故障波头捕捉

面向进出站强制换道过程的智能网联公交车两车协同换道策略

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1456-1468页

作者：任晗啸罗禹贡关书睿于杰周俊宇李克强清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室北京100084

目前针对智能网联公交车换道策略的研究多基于单车智能实现,缺少对周围车辆的考虑,难以处理车间冲突,无法同时保障公交车进出站强制换道的安全性和成功率,且容易对上游交通造成影响。该文旨在面向公交车进出站强制换道过程,提出一种基... 详细信息

目前针对智能网联公交车换道策略的研究多基于单车智能实现,缺少对周围车辆的考虑,难以处理车间冲突,无法同时保障公交车进出站强制换道的安全性和成功率,且容易对上游交通造成影响。该文旨在面向公交车进出站强制换道过程,提出一种基于云控系统的两车协同换道策略。针对进站过程,建立了基于换道收益准则的换道决策模型,制定了包含纵向调整、协同换道的两段式滚动时域轨迹规划方法,并基于分层二次规划改善算法实时性;针对出站过程,采用基于规则的决策方法和提前减速策略,制定了考虑港湾式车站特点的轨迹规划方法,以适应车站形状和公交车机动性的要求。仿真和硬件在环实验表明:该策略能够有效提升公交车进出站强制换道的成功率,并在保障换道安全的同时降低对上游交通的影响,且在真实云平台的运算、通信环境下具备可用性。

关键词：智能网联汽车公交车强制换道协同换道

考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测

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电力系统保护与控制 2024年第6期52卷 131-141页

作者：于越葛磊蛟金朝阳王玥丁磊电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东济南250061 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

针对配电网短期负荷预测受到众多复杂天气特征等随机不确定性因素影响,以及传统预测模型难以有效分析不同特征序列之间的相关性等问题,提出一种考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测方法。首先,提出多变量快速最大信息系数(m... 详细信息

针对配电网短期负荷预测受到众多复杂天气特征等随机不确定性因素影响,以及传统预测模型难以有效分析不同特征序列之间的相关性等问题,提出一种考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测方法。首先,提出多变量快速最大信息系数(multi-variable rapid maximal information coefficient,MVRapidMIC)提取相关性高的天气特征序列。其次,引入探索性因子分析法(exploratory factor analysis,EFA),对高相关性特征序列进行降维处理。最后,将维度分段(dimension-segment-wise,DSW)机制和两阶段注意力(two-stage attention,TSA)机制与Informer模型结合,提高预测模型对不同特征序列相关性的分析能力。通过DTU 7K 47节点实际配电网的历史负荷数据开展仿真测试,验证所提方法的预测精度、鲁棒性和时效性。

关键词：配电网短期负荷预测天气特征最大信息系数 Informer框架

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非对称边界的亚波长金光栅反射相位调制

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 170-176页

作者：王柳王庄李韵九韦穗沈川屈磊张成安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230601

以非对称性边界条件的亚波长金光栅多层结构为模型,借助散射矩阵理论,给出反射相位与光栅边界媒质折射率之间的形式化表达。在上述表达式的基础上,以前期设计的嵌入亚波长金光栅的硅基液晶(G-LCoS)结构为例,使用时域有限差分法开展仿真... 详细信息

以非对称性边界条件的亚波长金光栅多层结构为模型,借助散射矩阵理论,给出反射相位与光栅边界媒质折射率之间的形式化表达。在上述表达式的基础上,以前期设计的嵌入亚波长金光栅的硅基液晶(G-LCoS)结构为例,使用时域有限差分法开展仿真实验,通过不断优化亚波长金光栅的非对称边界条件,使得G-LCoS在可见光波段下实现多波长的近2π相位调制量。所给出的形式化表达式以及优化过程可为具有动态非对称边界条件的器件,特别是微纳尺度复调制器件的设计提供参考,并且能在一定程度上解释其物理机制。

关键词：亚波长金光栅非对称边界条件散射矩阵时域有限差分法相位调制

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基于准连续域束缚态的强圆二色性超表面

物理学报 2024年第17期73卷 285-293页

作者：夏兆生刘宇行包正王丽华吴博王刚王辉任信钢黄志祥安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230601 安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室合肥230601 合肥师范学院电子信息系统仿真设计安徽省重点实验室合肥230001

连续域束缚态最初是在量子力学中发现的,它是一种可保持局域化的波动现象.这种效应已在各种材料系统中得到广泛研究,包括压电材料、石墨烯和光子晶体.本工作提出了一种由中断的环形槽组成的四重旋转对称硅超表面.通过同时打破晶胞的面... 详细信息

连续域束缚态最初是在量子力学中发现的,它是一种可保持局域化的波动现象.这种效应已在各种材料系统中得到广泛研究,包括压电材料、石墨烯和光子晶体.本工作提出了一种由中断的环形槽组成的四重旋转对称硅超表面.通过同时打破晶胞的面内反转对称性,实现了具有高品质因子和显著手性的准连续域束缚态.通过对动量空间中拓扑荷的研究,揭示了由超表面的内部共振机制产生的准连续域束缚态的独特拓扑特征.在合适的对称破坏下,具有平面内对称破坏的四重旋转对称超表面表现出–0.93的强圆二色性,并且其显示出了在对称破坏较大时的强圆二色性.这项工作所取得的成果在手性生物传感器和低阈值激光器等领域具有广阔的应用前景.

关键词：连续域束缚态超表面手性品质因子

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一种双天线GNSS接收机混合干扰抑制方法

信号处理 2024年第8期40卷 1544-1555页

作者：王文益陈豪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

相对于单天线GNSS接收机,阵列GNSS接收机具有空间分辨能力,当干扰信号与卫星信号在时域频域上产生混叠时,其能够从空域上对干扰信号进行抑制,具有更强的干扰抑制能力。但阵列GNSS接收机相对于单天线GNSS接收机需要更多的阵元,随着阵元... 详细信息

相对于单天线GNSS接收机,阵列GNSS接收机具有空间分辨能力,当干扰信号与卫星信号在时域频域上产生混叠时,其能够从空域上对干扰信号进行抑制,具有更强的干扰抑制能力。但阵列GNSS接收机相对于单天线GNSS接收机需要更多的阵元,随着阵元数目的增加,系统成本也相应的增加,限制了阵列GNSS接收机的应用范围。双天线GNSS接收机既具有空域抗干扰能力,同时又具有价格低廉的特点,是一种较好的折中选择。对于单一的连续波干扰,其能够产生很好的抑制效果,但是当连续波干扰中混有脉冲干扰时,由于受到自由度的限制,双天线GNSS接收机无法对混合干扰进行有效抑制,进而影响接收机的正常工作。针对于上述问题,本文提出一种新的混合干扰抑制算法。首先利用脉冲的时域特征,对待处理信号进行分块处理,确保至少有一个数据块中不含有脉冲干扰,随后对不含脉冲干扰的数据块,使用空时最小功率(Space-Time Adaptive Processing Power Inversion,STAP-PI)算法得到最优权值,然后利用该权值抑制原信号中的连续波干扰。最后,对处理之后信号中残余的脉冲干扰进行时域置零处理,从而达到抑制混合干扰的目的。仿真实验和实采实验结果均证明了所提算法的有效性。

关键词：卫星导航混合干扰空时最小功率时域置零