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兼顾内陆水体水位时空变化特性的合成孔径雷达波形重跟踪算法

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测绘学报 2024年第2期53卷 217-230页

作者：高贤文金涛勇李建成武汉大学测绘学院湖北武汉430079 湖北珞珈实验室湖北武汉430079

合成孔径雷达(SAR)测高技术已被广泛运用于内陆水位监测中,但内陆水域回波复杂,需要波形重跟踪精化才能获取有效水位。内陆水域SAR高度计回波通常包含多个子波形,重跟踪的主要思路是寻找最优子波形,在特定条件下可以获得较合理水位,但... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)测高技术已被广泛运用于内陆水位监测中,但内陆水域回波复杂,需要波形重跟踪精化才能获取有效水位。内陆水域SAR高度计回波通常包含多个子波形,重跟踪的主要思路是寻找最优子波形,在特定条件下可以获得较合理水位,但在复杂水域或小水体中容易出现最优子波形筛选错误导致水位异常。传统最优子波形筛选主要是基于沿轨或外部数据约束下进行,而本文提出一种不使用外部数据、兼顾了内陆水体水位时间变化连续且空间变化平稳特性的重跟踪算法SaTCoM,首先对波形进行插值平滑,有效提高子波形识别准确度;然后对所有周期沿轨子波形水位集合进行时间向滤波得到参考水位序列;最后将沿轨子波形水位划分为若干区间并将子波形水位“放入”最近区间,在参考水位波动约束下,根据表征沿轨水位空间稳态特性的指标函数,选择最优水位区间子波形水位计算最终水位。选择我国区域68个大中小型水体的水文站实测数据作为验证,对其附近的哨兵-3A/3B/6A卫星SAR回波数据,分别使用SaTCoM算法、OCOG、ICE1、阈值法和MWaPP+算法重跟踪后进行了比较。结果表明,SaTCoM算法所得内陆水体水位与实测数据不符值RMSE为0.34 m,相对RMSE为7.8%,相关性为0.95,在大部分内陆水体中均表现优异,较其他算法有很大优势,在中小水体中尤为明显,同时分析表明时空约束下的SaTCoM算法仍可以有效捕捉水体水位的快速变化。由此表明,本文算法SaTCoM可较好地解决小水体有效水位获取的困难,能够较大地拓展内陆测高数据的应用。

关键词：波形重跟踪内陆水位 SAR 水文站卫星测高

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不同水深层的GNSS信号特征分析及其导航场景聚类划分

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 139-145页

作者：陈惟杰朱锋郭斐张小红武汉大学测绘学院湖北武汉430079 湖北珞珈实验室湖北武汉430079

导航场景的划分对于自适应无缝导航定位服务具有重要意义。针对目前水上/水下导航场景划分简单、颗粒度不够的问题,通过采集位于不同水域内的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)观测数据,分析了不同水深层的GNS... 详细信息

导航场景的划分对于自适应无缝导航定位服务具有重要意义。针对目前水上/水下导航场景划分简单、颗粒度不够的问题,通过采集位于不同水域内的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)观测数据,分析了不同水深层的GNSS观测信号质量与特征,结果表明,水下导航场景具有显著的分层性。考虑到导航场景具有分割、合并、联通等固有属性,通过K均值聚类将水下导航场景细分为浸水(8.5 cm)3层。利用多种GNSS信号特征进行了导航场景分类实验,结果表明,聚类正确率达到90.4%,验证了浸水、浅水、深水导航场景划分的有效性。

关键词： GNSS 导航场景感知水上水下场景 K均值聚类

纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动力特性及微观机理试验研究

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浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1457-1466页

作者：庄心善杨本驰陶高梁湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068

在循环荷载及腐蚀环境下进行动三轴、扫描电镜、核磁共振等试验,分析纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动应力–应变、动弹性模量、阻尼比及微观孔隙变化.试验结果表明:动应变随动应力增大而增加,动弹性模量随动应力增大而减小;加载频率... 详细信息

在循环荷载及腐蚀环境下进行动三轴、扫描电镜、核磁共振等试验,分析纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动应力–应变、动弹性模量、阻尼比及微观孔隙变化.试验结果表明:动应变随动应力增大而增加,动弹性模量随动应力增大而减小;加载频率增大使动应变减小,使动弹性模量增加;海盐的质量分数增大使动应变增大,使动弹性模量减小.纳米Al_(2)O_(3)改良水泥土的阻尼比-动应变曲线随着加载频率的增加逐渐下移,该曲线在不同加载频率下均出现交汇点,交汇点随着海盐的质量分数增大向右移动.相比素水泥土,纳米Al2O3改良水泥土的孔隙弛豫时间分布曲线主峰峰值及峰面积显著缩小,土孔隙中有C-S-H、C-A-H凝胶物质胶结填充,形成空间网状结构,胶结效果显著.纳米Al_(2)O_(3)改良水泥土在海盐质量分数小的情况下孔隙明显减少,且孔隙率比素水泥土的更低.

关键词：纳米Al_(2)O_(3) 水泥土循环荷载腐蚀环境微观结构

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基于动态估计反馈的灰色理论航迹关联算法

系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1401-1411页

作者：邱建杰蔡益朝李浩黄权印空军预警学院湖北武汉430014

针对传统基于灰色理论航迹关联算法未充分利用航迹历史信息,在密集目标以及时变噪声协方差等场景下关联正确率下降问题,在传统灰色分析法基础上增加了一种动态估计反馈机制。改进后的算法引入了Sage-Husa估计器来实时估计传感器的噪声... 详细信息

针对传统基于灰色理论航迹关联算法未充分利用航迹历史信息,在密集目标以及时变噪声协方差等场景下关联正确率下降问题,在传统灰色分析法基础上增加了一种动态估计反馈机制。改进后的算法引入了Sage-Husa估计器来实时估计传感器的噪声协方差作为评估输出数据质量的依据,并使用Critic赋权法将实时噪声协方差转换为各时刻序贯权重,从而保证最大程度上的利用航迹历史信息。仿真证明,在密集目标与时变噪声协方差等特殊关联场景下,所提算法明显优于传统灰色分析法以及模糊法、加权法等经典算法,充分证明了所提算法的性能优越性以及鲁棒性。

关键词：航迹关联多传感器数据融合灰色理论

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天波超视距雷达非均匀采样信号频谱重构

系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1236-1246页

作者：陈子睿陈阿磊刘维建杨军陈文峰马晓岩空军预警学院湖北武汉430019

受瞬态干扰影响和空海同时探测的需求,在长相参积累时间条件下,天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)回波信号的有效采样点往往缺损且非均匀,严重影响目标检测性能。针对此问题,提出了一种基于压缩感知的OTHR频谱重构方法。首先... 详细信息

受瞬态干扰影响和空海同时探测的需求,在长相参积累时间条件下,天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)回波信号的有效采样点往往缺损且非均匀,严重影响目标检测性能。针对此问题,提出了一种基于压缩感知的OTHR频谱重构方法。首先,建立了OTHR频域信号的稀疏模型;然后,提出了快速自适应复近似消息传递(fast adaptive complex approximate message passing,FACAMP)频谱重构算法并给出了算法实现步骤;最后,利用FACAMP算法实现了OTHR频谱重构并分析了重构性能。与现有重构算法相比,FACAMP算法具有重构精度高、运算复杂度低、可自适应调整参数和保留背景噪声高斯性的优势。理论分析和仿真实验均验证了所提算法的有效性。

关键词：天波超视距雷达压缩感知频谱重构复近似消息传递

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超高性能混凝土三轴受压力学性能及破坏准则

建筑结构学报 2024年第1期45卷 230-242页

作者：王淑楠徐礼华李彪池寅曾彦钦武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074 湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关... 详细信息

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关系全曲线,揭示强度和变形性能指标变化规律,提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明:三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型,围压对裂缝形成与分布影响显著;UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分;施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能,当围压从0 MPa增至40 MPa时,峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时,峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力;围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大,钢纤维的影响次之,聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则,模型预测结果与试验结果吻合较好。

关键词：超高性能混凝土三轴受压混杂纤维应力-应变关系破坏准则

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珞珈三号01星在轨处理技术及验证

测绘学报 2024年第4期53卷 599-609页

作者：王密郭贝贝皮英冬张致齐肖晶戴荣凡项韶武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 湖北工业大学计算机学院湖北武汉430068 武汉大学计算机学院湖北武汉430072

遥感卫星在轨处理技术是推动遥感技术实现实时智能服务的核心环节。针对星上资源受限环境引起的系列处理难题及遥感数据实时处理与信息提取需求,本文首先构建了任务驱动的卫星遥感数据在轨处理框架,以任务需求为核心并协同星地资源建立... 详细信息

遥感卫星在轨处理技术是推动遥感技术实现实时智能服务的核心环节。针对星上资源受限环境引起的系列处理难题及遥感数据实时处理与信息提取需求,本文首先构建了任务驱动的卫星遥感数据在轨处理框架,以任务需求为核心并协同星地资源建立基于感兴趣区域的星上处理技术体系;然后,面向不同任务层级和应用场景,给出了以位置信息为驱动的基础在轨处理模式、以目标/场景内容和变化事件为驱动的智能处理模式;最后,论述了适配星上资源受限环境的在轨处理关键算法,基于珞珈三号01星星上处理应用程序,验证了典型算法的在轨处理效果。在任务驱动和星地协同机制下,实现了在轨高精度定位、多类型影像产品快速生成、静动态目标信息实时提取及静态和动态影像高倍率近实时压缩。在轨处理显著提高了传统地面处理的效率,能够有效支撑后续卫星遥感实时智能服务。

关键词：在轨处理任务驱动星地协同实时智能服务珞珈三号01星

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生物传感器在新烟碱类农药残留检测中的应用研究进展

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食品科学 2024年第15期45卷 316-328页

作者：李瑶涂济源罗可馨廖唐斌孙忠月湖北中医药大学检验学院湖北武汉430065 湖北时珍实验室湖北武汉430065 湖北中医药大学药学院湖北武汉430065

新烟碱类杀虫剂在食品和环境样品中的超标残留严重威胁人体健康,提高新烟碱类农药残留的检测水平刻不容缓。基于生物传感器的新烟碱类农药残留物检测平台,可以实现对农药残留的快速、简单和低成本检测。本文主要总结了电化学传感器、荧... 详细信息

新烟碱类杀虫剂在食品和环境样品中的超标残留严重威胁人体健康,提高新烟碱类农药残留的检测水平刻不容缓。基于生物传感器的新烟碱类农药残留物检测平台,可以实现对农药残留的快速、简单和低成本检测。本文主要总结了电化学传感器、荧光传感器、比色传感器、电化学发光生物传感器和拉曼化学生物传感器在新烟碱类农药残留快速检测中的最新研究进展。同时,对其面临的挑战和解决方案进行了探讨,为日后生物传感器在农药残留检测方面的进一步开发和应用提供参考。

关键词：新烟碱类农药残留检测生物传感器检测技术应用

一种土地类型标签精细化的GNSS-R土壤湿度反演方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 47-55页

作者：郭斐董桂芳朱逸凡张小红武汉大学测绘学院湖北武汉430079

针对传统的星基全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system–reflectometry,GNSS-R)技术在土壤湿度反演中对土地覆盖类型信息利用不全面的问题,引入基于国际地圈生物圈计划(international geosphere biosphere programme,IGBP)分类的土地覆盖类型数据,考虑不同土地类型间的相似性和差异性,根据语义关系设计了精细化的特征标签,并将其加入BP(back propagation)神经网络中构建土壤湿度反演模型。利用该方法得到的土壤湿度与参考值的相关系数为0.85,均方根误差为0.060 cm^(3)/cm^(3),相比于已有的IGBP编号标签法,反演精度提升了7.7%。结果表明,精细化土地覆盖类型标签法可以更大程度地利用土地覆盖信息,不依赖植被、地表粗糙度等辅助数据,有效实现土壤湿度反演。

关键词： GNSS反射测量技术土壤湿度 IGBP土地覆盖类型标签精细化 BP神经网络