基于协方差矩阵加权的任意阵列宽带恒定束宽波束形成方法

提出了基于协方差矩阵加权方法的恒定束宽波束形成方法,它适用于任意几何形状和阵元方向性的传感器阵列。设计方法为：首先将设计频带分成若干子带,采用优化方法,通过对各子带波束施加约束,设计出具有设定波束形状的各子带波束。然后,对各子带波束进行能量综合,完成宽带信号处理。该方法解决了协方差矩阵加权波束形成方法在宽带系统中会出现的频谱畸变问题．提高了其宽带信号处理性能,为此类的宽带系统设计提供了理论支持。通过计算机仿真和湖试实验数据验证了方法的正确性。     

基于检测指数判决的子空间方位估计方法

针对子空间高分辨方位估计方法稳健性差的问题,根据协方差矩阵稳定估计所需累积次数和各子空间强度谱检测指数差异性,提出一种基于检测指数判决的子空间方位估计方法。该方法将协方差矩阵频域求取过程转换为经相参补偿的时域求取,降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计的影响;依据各子空间强度谱检测指数差异,提取各子空间强度谱判决统计量;根据判决统计量实现对目标子空间判决,降低空间背景噪声对最终合成空间强度谱影响。数值仿真及实测数据处理结果表明,相比现有子空间高分辨方位估计方法,该方法能有效降低空间非稳定数据对协方差矩阵估计产生的影响;同时通过对各子空间判决处理,进一步降低了对最低信噪比的需求。     

一种基于时空瞬时稳定性的方位谱估计方法

针对基于子空间分解的空间方位谱估计方法稳健性问题,提出了一种基于时空瞬时稳定的方位谱估计方法。该方法首先依据空间目标信号时域瞬时稳定性,将协方差矩阵频域求取过程转换为经相参补偿的复域求取,降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计的影响;然后依据各子空间输出方位谱峰值索引离散度差异,提取各子空间方位谱加权因子;最后根据加权因子实现对各子空间方位谱加权处理,降低背景噪声对最终合成空间方位谱影响。数值仿真及实测数据处理结果表明,相比子空间分解方法,在不损失空间分辨率情况下,能够有效降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计产生的影响,在无目标先验信息情况下,对最低信噪比的需求得到了6 dB以上的降低。     

基于时域波束信号高阶谱的目标检测技术

为解决常规时域波束形成技术抗噪声能力弱、对弱目标检测能力差的问题,利用高斯噪声的高阶累积量(三阶及三阶以上)为零、非高斯信号的高阶累积量不为零这一性质,对常规时域波束形成后输出的波束信号进行后置处理。首先,对常规时域波束形成后输出的各预成波束信号,分别求其四阶累积量切片谱值;然后,再对各四阶累积量切片谱值分别进行能量累加,得到空间谱图;最后,通过对空间谱在时间上的累积,得到方位历程图。用仿真和海试数据对算法进行了验证:在低信噪比情况下,常规算法不能有效检测到弱目标时,经后置处理后可以有效检测到弱目标。结果表明,与常规时域波束形成算法相比,波束形成后再进行切片谱后置处理的算法增强了对噪声的抑制能力,提高了对弱目标的检测能力。     

基于小波包分析和LDB的目标识别

水下目标识别是声纳和鱼雷重要任务之一.小波包分析较多分辨分析具有更高精度的时频定位特性,但它也带来了子空间频带严重重叠的问题.为解决这个问题,利用局域判别基(LDB)算法提取了一组完备且频带互不重叠的小波基函数(子空间),分别以各子空间的能量强度和代价函数为特征对四类不同湖底沉积物的反射回波进行识别,得到了较好的识别效果.     

Nd~(3+):LiBi(MoO_4)_2晶体的生长、热与光谱性能

研究了Nd(3+)LiBi(MoO_4)_2晶体的生长、热学与光谱性能.用提拉法生长出尺寸为φ15mm×25mm Nd~(3+):LiBi(MoO_4)_2晶体.在330K时该晶体的比热容为0.32 J/(g·K).热膨胀实验结果显示该晶体沿c和a轴方向的热膨胀系数分别为2.767×10~(-5)/K和1.521×10~(-5)/K.在806 nm附近σ-和π-偏振谱带的最大吸收截面分别为5.04×10~(-20)cm~2和8.35×10~(-20)cm~2,半高宽为15 nm.σ-偏振1062nm和π-偏振1068 nm处的发射截面分别为1.325×10~(-19)cm~2和1.937×10~(-19)cm~2.应用Judd-Ofelt理论,获得了一些光谱参数.振子强度参数为Ω_2=25.40×10~(-20)cm~2,Ω_4=7.79×10~(-20)cm~2,Ω_6=6.37×10~(-20) cm~2测量获得的荧光寿命和计算辐射寿命分别为128μs和198μs.量子效率为64.64%.     

非一致性噪声条件下的特征空间波束形成

由于水声环境的复杂性,阵列的噪声分布可能是非一致性的。当阵元噪声功率各不相同时,阵列协方差矩阵特征分解得到的特征子空间与真实目标的特征子空间之间存在误差,导致特征子空间波束形成算法的性能衰减。文章提出了一种新的非一致性噪声条件下特征子空间的估计方法,将阵列协方差矩阵对角线置0,进行特征分解估计的特征子空间将不受阵元噪声非一致性的影响。将该方法应用到特征空间波束形成算法,提高了非一致性噪声条件下特征空间波束形成算法的方位分辨能力。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

聚焦矩阵在水中宽带目标被动跟踪中的应用

针对水中机动宽带目标,对于设计好的均匀线列阵,采用空间重采样方法计算基阵的恒定束宽阵元权系数,进而利用该阵元权系数产生聚焦矩阵,通过聚焦矩阵将不同频带的子带信号映射到同一参考频率上,然后将所有频率成分的信号功率谱密度矩阵作平均,并结合MUSIC(Multiple Signal Classification)算法,估计出目标的方位信息,从而实现水中宽带目标的被动跟踪。采用该方法进行仿真试验分析,结果表明在小孔径基阵上可实现宽带单目标的稳定测向被动跟踪,且对多目标具有一定的角被动分辨效果。     

基于波束空间的改进TOPS宽带DOA估计

提出了一种基于波束空间的改进投影子空间正交性测试算法,以克服投影子空间正交测试(Test of Orthogonality of Projected Subspace,TOPS)算法在低信噪比时容易出现伪峰的缺点。通过对TOPS算法中的正交性测试矩阵添加对角修正矩阵,并利用波束空间方法对阵元接收数据进行预处理,从而实现对宽带信号的波达方向估计。仿真结果表明,文中所提出算法与TOPS算法相比,能够抑制波束指向范围内的伪峰,并能提高分辨概率和减少运算量,是一种具有应用前景的新算法。     

液态CO2相变破岩振动信号能量分布特征

针对液态CO_2相变破岩,设计振动信号监测试验,基于小波包变换分析振动信号能量分布规律。结果表明:液态CO2相变破岩振动信号主振频带与振动信号方向及传播距离相关性较小,基本位于0~4 Hz子频带,但主振频率对应能量分布百分比随着传播距离增加逐渐降低。随传播距离的增加,垂向振动信号高频段能量百分比逐渐增加,低频段能量百分比逐渐降低,且在中高频附近出现与主振频带对应能量百分比逐渐接近的"子中心"频带。同一测点不同方向频率能量分布百分比在0~100 Hz频带存在一定差异,但在其他频域内基本一致。     

FIM空间谱估计的加窗算法

1引言 Bucker[1]提出利用阵元间互功率谱中存在的角度信息,估计平面波功率谱密度.Wilson[2]将该方法进一步发展为逆波束形成(IBF)方法.IBF有较高的方位分辨力(束宽为CBF的2/3)和抑制噪声干扰能力[3],信噪比增益较CBF提高3分贝.IBF算法由傅立叶积分谱估计算法(FIM)、峰值提取器(ENNPP)和跟踪器(M ofN)三个部分组成.其核心部分为傅立叶积分谱估计算法(FIM),相当于波束形成器.利用IBF算法处理舷侧声阵海上实艇试验数据时,由于旁瓣过高,结果不理想.本文把FIM中协方差矩阵的Toeplitz平均结果看作一维阵空间上复互功率谱的分布,通过对其加窗处理,使FIM的性能得到了改善.     

电子雷管和导爆管雷管起爆的振动信号时频特性对比

为了对比电子雷管和导爆管雷管两种起爆方式的爆破振动信号,开展了某露天采石矿两种雷管起爆的深孔爆破振动测试。基于小波分析方法和Matlab程序小波工具箱,对爆破振动信号按照频率划分为10个频带,分析各频带能量和峰值质点速度(peak partide velocity,PPV)的分布特征及随爆心距的变化。结果表明:采用电子雷管和导爆管雷管起爆时,90%的爆破振动能量分布在2~6频带（9.77~312.50 Hz）和2~7频带（9.77~625.00 Hz）,且PPV分布在3~4频带（19.53~78.13 Hz）和4~5频带（39.06~126.25 Hz）,即电子雷管起爆的爆破地震波能量和PPV均向低频带分布,且信号的PPV更小;中、高频带能量大小与段药量成正比,与爆心距成反比;各频带能量占比和PPV大小是反映爆破振动强度的重要指标,采用电子雷管能有效地减少爆破振动。     

关于半相依回归方程组的一类两步Minimax估计的优良性

本文考虑半相依回归方程系统Y_i=X_iβ_i+ε_i,i=1,2,其中Eε_i=0,Gov(ε_i,ε_j)=σ_(ij)I_n,β_i∈R~(pi),∑=(σ_(ij))_(2×2)>0未知。在矩阵损失函数L(β,δ)=(δ-β)(δ-β)'下,我们证明了Zellner的两步估计是不可容许的,本文提出了参数β_i的一类两步Minimax估计,证明了这一类两步Minimax估计较Zellner的两步估计具有更优良的性质。     

FSWT-SVD模型在岩体微震信号特征提取中的应用

针对岩体破裂信号与爆破振动信号难以识别的问题,采用傅里叶变换(FT)得到其频谱分布,并确定划分为6个频带提取信号特征。借助频率切片小波变换(FSWT)将信号按上述频带切片并重构,再利用奇异值分解(SVD)得到上述频带重构信号所组成矩阵的奇异值σi(i=1,2,…,6),实现岩体微震信号的特征提取。进而对用沙坝矿120个岩体破裂和120个爆破振动信号展开FSWT-SVD分析,最后利用BP神经网络对奇异值矩阵进行分类训练和预测。结果表明:(1)岩体破裂信号与爆破振动信号的奇异值σ1相差最大,σ2、σ4、σ5和σ6相差较大,而σ3差异不明显,且当σ1=8作为单一奇异值法识别分界值时效果最优,准确率达到了86.67%;(2)BP神经网络法分类识别结果较LR法、Bayes法和Fisher法优,SVD提取特征识别效果较能量比和相关系数优,FSWT重构矩阵提取的特征信息优于DWT重构矩阵提取的特征信息,且基于FSWT-SVD的BP法分类识别准确率达到了91%。综上知,基于FSWT-SVD的BP神经网络模型为岩体破裂与爆破信号特征提取和模式识别提供了一种新方法。     

FSWT-SVD模型在岩体微震信号特征提取中的应用EI北大核心CSCD

针对岩体破裂信号与爆破振动信号难以识别的问题,采用傅里叶变换(FT)得到其频谱分布,并确定划分为6个频带提取信号特征。借助频率切片小波变换(FSWT)将信号按上述频带切片并重构,再利用奇异值分解(SVD)得到上述频带重构信号所组成矩阵的奇异值σi(i=1,2,…,6),实现岩体微震信号的特征提取。进而对用沙坝矿120个岩体破裂和120个爆破振动信号展开FSWT-SVD分析,最后利用BP神经网络对奇异值矩阵进行分类训练和预测。结果表明:(1)岩体破裂信号与爆破振动信号的奇异值σ1相差最大,σ2、σ4、σ5和σ6相差较大,而σ3差异不明显,且当σ1=8作为单一奇异值法识别分界值时效果最优,准确率达到了86.67%;(2)BP神经网络法分类识别结果较LR法、Bayes法和Fisher法优,SVD提取特征识别效果较能量比和相关系数优,FSWT重构矩阵提取的特征信息优于DWT重构矩阵提取的特征信息,且基于FSWT-SVD的BP法分类识别准确率达到了91%。综上知,基于FSWT-SVD的BP神经网络模型为岩体破裂与爆破信号特征提取和模式识别提供了一种新方法。     

相干信号子空间宽带目标方位估计算法的误差分析

1.引言 利用子空间结构进行源方位估计的算法有很多,这些方法均利用了方向矩阵张成的子空间等于信号子空间这一特点,经典的方法有MUSIC[1]和ESPRIT[2]等.然而,对宽带目标而言,方向矩阵是关于频率的函数,因此,不同频率成分的信号子空间是不同的.相干信号子空间(CSM)方法[3]利用聚焦矩阵将不同窄带子空间聚焦到中心频率对应的子空间上,这种方法有效地利用了信号的带宽,大大提高了宽带目标方位估计的分辨率,而且能够处理相干目标的情形.但聚焦矩阵又与目标方位有关,这构成了一对矛盾,通常可以采用常规的方法对目标方位进行预估计,然后根据预估计的结果构造聚焦矩阵.预估计的方位通常会有一定的误差,这将导致CSM方法估计的结果存在一定的误差,本文从理论上分析了由于聚焦矩阵误差导致的CSM方法方位估计的误差.     

算子超积的谱

本文对算子超积的谱理论作了一点探讨,得到下列一些主要结果:(1)给出了σ((Tn)υ)=(σ(Tn))_u和σ_α((Tn)_u)=(σ_α(Hn))_u的充要条件。(2)给出了λ∈ρ((Tn)_u)和λ∈σ_r((Tn)_u)的充要条件。(3)证明了σ_α((Tn)u)=σρ((Tn)_u)和σr_2(T)_u=σr((T)_n)=σr_2(T)。     

Ti-6Al-4V合金的蠕变性能

本文利用现有数据,对Ti-6Al-4V合金的高温、室温蠕变性能及蠕变断裂性能进行了综合分析。分析结果表明,该合金长时间使用的极限温度为300℃或稍高于300℃;在300℃以下,退火状态的合金,同一温度的蠕变强度σ_(0.1)/100与屈服强度σ_(0.1)大致可用σ_(0.1)/100=1.355+0.836σ_(0.1)表示。200～400℃之间,σ_(100)与σ_b之比约为0.92～0.96。该合金存在着明显的室温蠕变现象,某些零部件不宜在高于90％屈服强度的应力下长期使用。显微组织对该合金的蠕变性能具有明显影响,β-加工或处理、淬火时效等可以提高其蠕变性能。     

用代入法计算函数的均方根误差

设独立测量值的一般形式函数为: S=F(l_1,l_2,l_3……l_n) 式中l_1,l_2,l_3……l_n为独立测量值。若以σ_(l1)X,σ_(l2)X,σ_(l3)X……σ_(ln)X代表各     

密闭空间煤粉爆炸特性的实验研究

为了探明煤粉在密闭空间中的爆炸特性参数,利用20 L球形爆炸装置进行实验测试,实验研究了不同点火能量对煤粉爆炸行为的影响,对比CaCO_3和Al(OH)_3两种惰性介质的抑爆效果及惰性介质的抑爆效力随点火能量的变化规律进行了重点探讨。结果表明:随着点火能量的增加,爆炸压力随着煤粉浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,在同一浓度下,粉尘最大爆炸压力和最大升压速率呈线性上升,在高浓度下,粉尘爆炸压力受点火能量的影响更显著;添加CaCO_3和Al(OH)_3能够降低煤粉的爆炸压力,相对于CaCO_3的物理抑爆而言,Al(OH)_3的物理-化学抑爆效果更佳;惰性介质抑爆效力随点火能量增加而下降,建议采用5~10 k J点火能量考察惰性介质对煤粉爆炸的抑制效力。