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面向外辐射源雷达发射站定位的合作无人机航迹规划方法研究

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2057-2064页

作者：万显荣武冰倩易建新胡仕波武汉大学电子信息学院武汉430072

在广域未知环境中,外辐射源雷达机动部署常面临难以及时获取第三方发射站精确位置信息的难题。为此,该文提出一种基于合作无人机航迹规划的发射站定位方法。首先,利用单个无人机作为合作目标,建立2维场景下的定位模型和量测方程,并采用... 详细信息

在广域未知环境中,外辐射源雷达机动部署常面临难以及时获取第三方发射站精确位置信息的难题。为此,该文提出一种基于合作无人机航迹规划的发射站定位方法。首先,利用单个无人机作为合作目标,建立2维场景下的定位模型和量测方程,并采用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt, LM)算法进行解算。然后,构建融合Fisher信息和控制参数约束的优化函数,对无人机航迹进行动态规划,从而提高发射站定位的精度和方法的实用性。最后,仿真实验表明,在最大控制距离约束下,所提方法的定位结果优于直线航迹和经典优化航迹,最终发射站定位精度小于双基距离差量测标准差,能够满足外辐射源雷达系统目标探测定位的应用要求。

关键词：外辐射源雷达发射站定位无人机航迹规划

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基于多初级假设的FM广播外辐射源雷达网航迹起始算法

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雷达学报（中英文） 2024年第3期13卷 601-612页

作者：胡越洋易建新万显荣程丰徐苏霖武汉大学电子信息学院武汉430072

基于调频(FM)广播信号的外辐射源雷达有着检测概率低、虚警率高、量测精度差的特点,这给组网目标跟踪带来了极大挑战。一方面,较高的虚警率使计算量增加,组网算法的实时性受到考验;另一方面,检测概率低、方位角精度差造成冗余信息缺乏,... 详细信息

基于调频(FM)广播信号的外辐射源雷达有着检测概率低、虚警率高、量测精度差的特点,这给组网目标跟踪带来了极大挑战。一方面,较高的虚警率使计算量增加,组网算法的实时性受到考验;另一方面,检测概率低、方位角精度差造成冗余信息缺乏,量测关联与航迹起始变得困难。为解决这些问题,该文提出初级假设点和初级假设航迹的概念,以及基于此概念的FM广播外辐射源雷达网航迹起始算法。首先构造可能的低维关联假设,并解算出与其对应的初级假设点;随后关联不同时刻的初级假设点,形成多条可能的初级假设航迹;最后联合多场雷达网数据进行假设航迹判决,真实目标对应的初级假设航迹会得到确认,错误关联导致的虚假初级假设航迹会被剔除。相比于已有算法,所提算法有着更低的计算量,更快的航迹起始速度,仿真与实测结果均验证了所提算法的有效性。

关键词： FM广播外辐射源雷达初级假设航迹起始雷达网信息融合

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多策略融合改进的自适应蜉蝣算法

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1416-1426页

作者：蒋宇飞许贤泽徐逢秋高波武汉大学电子信息学院武汉430072

为改进蜉蝣算法全局搜索能力较差、种群多样性较小和自适应能力弱等问题,提出一种多策略融合改进的自适应蜉蝣算法(MIMA)。采用Sin混沌映射初始化蜉蝣种群,使种群能够均匀分布在解空间中,提高初始种群质量,增强全局搜索能力;引入Tent混... 详细信息

为改进蜉蝣算法全局搜索能力较差、种群多样性较小和自适应能力弱等问题,提出一种多策略融合改进的自适应蜉蝣算法(MIMA)。采用Sin混沌映射初始化蜉蝣种群,使种群能够均匀分布在解空间中,提高初始种群质量,增强全局搜索能力;引入Tent混沌映射和高斯变异对种群个体进行调节,增加种群多样性的同时调控种群密度,增强局部最优逃逸能力;引入不完全伽马函数,重构自适应动态调节的重力系数,建立全局搜索和局部开发能力之间更好的平衡,进而提升算法收敛精度,有利于提高全局搜索能力;采用随机反向学习(ROBL)策略,增强全局搜索能力,提高收敛速度并增强稳定性。利用经典测试函数集进行算法对比,并利用Wilcoxon秩和检验分析算法的优化效果,证明改进的有效性和可靠性。实验结果表明:所提算法与其他算法相比,寻优精度、收敛速度、稳定性都取得了较大提升。

关键词：蜉蝣算法混沌映射高斯变异自适应动态调节随机反向学习

基于数据失真的雷达通信一体化OFDM波形设计方法

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雷达学报（中英文） 2024年第1期13卷 160-173页

作者：刘燕万显荣易建新武汉大学电子信息学院武汉430072

正交频分复用(OFDM)波形设计是实现雷达通信一体化的物理层关键技术之一。OFDM波形通常存在峰均功率比(PAPR)高,以及波形自相关旁瓣电平高的问题。该文针对现有联合降低PAPR和自相关旁瓣方法存在的通信速率下降问题,提出了一种基于数据... 详细信息

正交频分复用(OFDM)波形设计是实现雷达通信一体化的物理层关键技术之一。OFDM波形通常存在峰均功率比(PAPR)高,以及波形自相关旁瓣电平高的问题。该文针对现有联合降低PAPR和自相关旁瓣方法存在的通信速率下降问题,提出了一种基于数据失真的一体化波形设计方法。该文还将通信数据的误差矢量幅度作为优化目标之一,降低了数据失真引起的通信误码率。首先,构建了PAPR约束下最小化积分旁瓣比和误差矢量幅度的优化模型。其次,根据调制星座图特点,通过外围星座调制的数据失真和所有调制数据失真,将多目标高维非凸优化问题转化为两个单目标优化子问题,分别采取凸松弛操作和交替方向乘子法(ADMM)求解简化后的子问题,得到低积分旁瓣比波形和PAPR约束下的低误差矢量幅度波形。仿真结果表明该方法设计的一体化波形可满足PAPR要求,同时具有良好的感知和通信性能。

关键词：波形设计雷达通信一体化正交频分复用(OFDM) 峰均功率比(PAPR) 旁瓣误差矢量幅度

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改进迁移学习的双分支卷积神经网络图像去雾

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 30-38页

作者：李云红于惠康马登飞苏雪平段姣姣史含驰西安工程大学电子信息学院西安710048

针对现有图像去雾算法存在去雾不彻底和图像颜色失真的问题,提出一种迁移学习子网络和残差注意力子网络相结合的图像去雾模型。采用迁移学习子网络的预训练模型增强样本的特征属性;构建双分支网络结构,并利用残差注意力子网络辅助迁移... 详细信息

针对现有图像去雾算法存在去雾不彻底和图像颜色失真的问题,提出一种迁移学习子网络和残差注意力子网络相结合的图像去雾模型。采用迁移学习子网络的预训练模型增强样本的特征属性;构建双分支网络结构,并利用残差注意力子网络辅助迁移学习子网络训练网络模型的参数;利用尾部集成学习的方法融合双网络的特征,得到去雾图像的模型参数,完成图像恢复任务。实验结果表明:所提算法在RESIDE数据集和O-HAZE数据集上PSNR指标比GCANet分别提高了1.87 dB和4.22 dB,在O-HAZE数据集上SSIM指标比GCANet提高了6.7%。

关键词：图像去雾迁移学习卷积神经网络注意力机制集成学习

级联耦合纳米激光器混沌时延特征消除和带宽增强

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物理学报 2024年第10期73卷 184-193页

作者：穆鹏华陈昊刘国鹏胡国四烟台大学物理与电子信息学院烟台264005

纳米激光器作为光学源的重要组成部分,其非线性动力学更是成为近年来研究的热点之一.本文针对级联耦合纳米激光器系统中时延特征和带宽特性进行了研究.引入0-1混沌测试对纳米激光器的动力学特性进行了量化,利用自相关函数分析激光器输... 详细信息

纳米激光器作为光学源的重要组成部分,其非线性动力学更是成为近年来研究的热点之一.本文针对级联耦合纳米激光器系统中时延特征和带宽特性进行了研究.引入0-1混沌测试对纳米激光器的动力学特性进行了量化,利用自相关函数分析激光器输出信号中的时延特征.仿真中,针对中间纳米激光器是否带有明显时延特征峰的两种情况进行对比分析.研究结果表明:选择合适的系统参数,可以使从纳米激光器始终输出无明显时延特征的宽带混沌信号.通过改变频率失谐参数使得中间纳米激光器存在明显的时延特征,此时从纳米激光器可以在较小的参数区间内输出时延抑制及带宽增强的混沌信号,当中间纳米激光器时延信号完全隐藏时,从纳米激光器可以在较大的参数平面上实现时延特征的抑制,同时带宽得到明显展宽.此外,还通过绘制频率失谐及注入强度下从纳米激光器输出的二维空间分布图和带宽线图,确定了纳米激光器在混沌信号下能够同时实现抑制时延特征与带宽增大的较宽参数范围.这对于实现保密性增强的混沌光通信应用提供了重要理论基础.

关键词：纳米激光器混沌时延带宽

基于CycleGAN-IA方法和M-ConvNext网络的苹果叶片病害图像识别

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农业机械学报 2024年第4期55卷 204-212页

作者：李云红张蕾涛李丽敏苏雪平谢蓉蓉史含驰西安工程大学电子信息学院西安710048

针对苹果叶片病害图像识别存在数据集获取困难、样本不足、识别准确率低等问题,提出基于多尺度特征提取的病害识别网络(Multi-scale feature extraction ConvNext,M-ConvNext)模型。采用一种结合改进的循环一致性生成对抗网络与仿射变... 详细信息

针对苹果叶片病害图像识别存在数据集获取困难、样本不足、识别准确率低等问题,提出基于多尺度特征提取的病害识别网络(Multi-scale feature extraction ConvNext,M-ConvNext)模型。采用一种结合改进的循环一致性生成对抗网络与仿射变换的数据增强方法(Improved CycleGAN and affine transformation,CycleGAN-IA),首先,使用较小感受野的卷积核和残差注意力模块优化CycleGAN网络结构,使用二值交叉熵损失函数代替CycleGAN网络的均方差损失函数,以此生成高质量样本图像,提高样本特征复杂度;然后,对生成图像进行仿射变换,提高数据样本的空间复杂度,该方法解决了数据样本不足的问题,用于辅助后续的病害识别模型。其次,构建M-ConvNext网络,该网络设计G-RFB模块获取并融合各个尺度的特征信息,GELU激活函数增强网络的特征表达能力,提高苹果叶片病害图像识别准确率。最后,实验结果表明,CycleGAN-IA数据增强方法可以对数据集起到良好的扩充作用,在常用网络上验证,增强后的数据集可以有效提高苹果叶片病害图像识别准确率;通过消融实验可得,M-ConvNex识别准确率可达99.18%,较原ConvNext网络准确率提高0.41个百分点,较ResNet50、MobileNetV3和EfficientNetV2网络分别提高3.78、7.35、4.07个百分点,为后续农作物病害识别提供了新思路。

关键词：苹果叶片病害识别生成式对抗网络数据增强多尺度特征提取

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基于CEEMDAN-HT的永磁同步电机匝间短路振动信号故障特征提取研究

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振动与冲击 2024年第5期43卷 72-81页

作者：夏焰坤李欣洋任俊杰寇坚强西华大学电气与电子信息学院成都610039

由于长时间处于高负荷运行状态,永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)定子绕组线圈匝与匝之间的绝缘性能容易降低,导致出现匝间短路,此时电机的振动强度会发生改变。针对此现象,提出将自适应噪声完备经验模态分解(co... 详细信息

由于长时间处于高负荷运行状态,永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)定子绕组线圈匝与匝之间的绝缘性能容易降低,导致出现匝间短路,此时电机的振动强度会发生改变。针对此现象,提出将自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)与希尔伯特变换(Hilbert transform, HT)结合,构成一种CEEMDAN-HT非线性信号分析方法,并将其应用于提取振动信号故障特征。首先,利用CEEMDAN算法分解振动信号,得到一系列本征模态函数(intrinsic mode function, IMF),并将主元分析中的方差贡献率用于识别包含故障特征信息的IMF。其次,使用HT对方差贡献率较高的IMF进行分析,并以三维联合时频图呈现时间、瞬时频率与幅值,得到了主要故障特征。最后,使用ANSYS有限元软件建立了电机短路故障模型,并搭建了短路故障试验平台,通过对比有限元仿真结果与试验结果,对提出的方法进行了有效性和准确性验证。

关键词：永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor PMSM) 振动信号自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise CEEMDAN) 特征提取希尔伯特变换(Hilbert transform HT)

基于Fortran语言的地球外辐射带电子三维数据同化建模

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1285-1298页

作者：罗陶荣曹兴马新付松倪彬彬王晓宇雷源武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三... 详细信息

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三维数据同化模型(Three-dimensional Data Assimilative Model of Outer Radiation belt Electrons,简称TDAMORE),实现对L^(*)=3~7、能量范围为0.1~5 MeV、投掷角范围为5°~90°的外辐射带电子时空变化过程的三维重构.通过对2018年8月期间外辐射带电子通量演化过程的重构,证实TDAMORE模型可以较好地重现不同能量和不同投掷角电子通量在磁暴前后的演化特征.通过分析电子通量的观测和同化结果之间的相关系数、平均误差、平均绝对误差和均方误差,发现对于能量低于4 MeV的电子,观测与同化结果之间的相关系数基本大于0.8且误差相对较低.而对于更高能量的电子,观测与同化结果之间的误差相对较高,这可能是同化模型忽略了电磁离子回旋波对电子的散射损失导致的.

关键词：地球外辐射带电子通量三维数据同化范阿伦卫星 Fortran语言