基于模拟电荷法分析避雷针/ 线附近电位分布

雷暴云下方地面大气电场强度分布是影响雷电走向的重要因素之一,研究雷暴条件下避雷针/线周围电场分布对建筑物防雷具有重要意义。依据模拟电荷法的原理,建立此方法下避雷针/线周围电位分布的数学模型,并利用半径很小的半球面作为针尖的替代,来解决避雷针尖端"奇点"的问题,通过仿真作出避雷针/线的等电位面簇的图形。分析结果表明避雷针/线附近大气等电位面分布较空间其他地方密集,对应的电场强度较大。     

基于雷云平板模型分析输电杆塔架设对区域雷击的影响

输电线路及杆塔的架设,使得雷暴云空间电场发生变化,从而影响雷击的选择性.本文根据雷击选择性原理,基于雷云静电场及雷电先导模型,采用镜象电荷计算法及有限元模拟电荷分析方法,借助有限元仿真软件,简化雷云放电及先导传输过程,建立雷云平板模型分析空间电场在输电杆塔架设前后变化特征及其随雷云高度及雷云遮盖距离变化的规律,以探索输电杆塔架设对雷击选择性的影响.从而为区域输电线路雷电防护可能影响因素的分析提供新思路,对于提高对雷电的预报预警能力也具有重要的科学意义.     

雷暴云背景下星地量子通信链路多参数融合寻优策略

为降低雷暴云对星地量子通信链路的影响，提出了一种基于多参数融合的星地量子通信链路切换策略。仿真分析了雷暴云中大气带电粒子浓度和观测高度对量子纠缠度、信道容量以及链路误码率之间的关系。将量子纠缠度、信道容量、链路误码率这三个参数进行加权并利用该加权因子的阈值来寻找当前时刻最优卫星接入星地量子通信链路中。仿真结果表明，使用参数加权融合因子来进行链路切换可以提高切换的成功率，并改善切换过程中掉话率高的问题。因此，采用参数加权融合因子来进行链路切换，对星地量子通信链路的可靠性有明显改善。     

一种基于MEMS芯片的新型地面大气电场传感器

该文基于MEMS电场敏感芯片,研制出了一种新型的地面大气电场传感器,解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备,其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法,设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案,并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试,测量范围为-50 kV/m~50 kV/m,总不确定度为0.67%,分辨力达到10 V/m,功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明,MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果,与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性,说明该传感器能满足预测雷暴要求,实现雷电监测和预警功能。     

大气电场数据与雷电相关性的深度学习算法

雷电是一种对流天气现象,也是发生频繁的自然灾害之一,破坏力极大。由于雷暴的时间短、范围小,精准的雷暴预警在天气预报中较为困难。目前各种气象监测设备很多,但数据利用率较低,其中利用大气电场仪数据的变化来判断雷电是否发生的研究较少。因而,通过探索二者间的相关性,对于建立更有效的雷电预警模型是有意义的。而本文利用卷积神经网络分析并验证了大气电场变化和雷电的关系,模型的分类结果更直观地反映了二者存在相关性。      

地面与空中大气电场的对应关系研究

为了研究地面与空中大气电场的对应关系,以单极性电荷分布的云体为代表,分别基于云电荷镜像模型和旋转对称体有限差分模型,对荷电云层下方的电场进行了计算和分析,讨论了云体高度、尺度和观测点高度与观测点处电场的关系,模拟了云体下方的空间电场分布。同时对地面大气电场和空中大气电场同步进行了测试研究,对比分析表明:测试结果与计算结果总体上较为吻合,地面电场只能大致地反映出空中电场的总体变化趋势,并不能从中得出空中电场及其波动变化的量值。     

地物环境对地面大气电场测量的影响

地物环境对地面大气电场测量结果的影响较大,这在地面大气电场仪联网中将会影响以致失去各观测点数据间的可比性。针对这一问题将地面上凸出的建筑物、树木等简化为形状规则的立方体、柱体和球体三种基本单元,分别对这三种基本单元周围的大气电场进行了计算和讨论,并采用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell进行了仿真分析,得出了地面凸出物的形状、距离、高度对大气电场影响的解析关系式以及不同条件下的环境修正系数。     

含有突变信号的激光雷达能见度反演

激光雷达进行大气能见度探测时,当探测路径上存在云、雾、烟尘或硬目标时,大气消光系数会在局部发生显著变化,表现为激光雷达回波信号在原有衰减趋势上出现突变。受此影响,直接使用现有算法将导致能见度反演精度低或错误反演。为此提出一种将突变点定位、消光系数边界值确定、消光系数迭代反演相结合的能见度反演算法。首先查找、定位突变信号所在位置;然后剔除突变点,利用斜率法得到消光系数边界值;最后基于Fernald法,以迭代方式反演大气消光系数及能见度。对两种典型大气消光模式的仿真实验表明,该算法提高了能见度反演精度,能够获得更为准确的全局能见度。利用自行研制的激光雷达能见度仪实测回波数据也验证了该算法的有效性。     

米-拉曼散射激光雷达反演对流层气溶胶消光系数廓线

介绍了基于米-拉曼散射激光雷达的南京北郊大气气溶胶观测实验,采用小波分析中的软硬阈值方式处理拉曼散射激光雷达回波信号,选取不同的阈值和不同的小波函数处理拉曼散射激光雷达回波信号,得到了平滑的拉曼散射激光雷达信号。根据拉曼散射激光雷达原理反演对流层高空大气气溶胶消光系数廓线,借助弗纳尔德方法并利用米散射激光雷达气溶胶观测数据,反演得到对流层低空大气气溶胶消光系数廓线。实验观测系统中有瑞利、米散射和拉曼散射3个接收通道,重点研究了米散射和拉曼散射通道接收到的观测数据,对南京北郊2011-12-08晚间拉曼散射激光雷达的气溶胶观测数据进行4种不同阈值处理。选择合适的阈值对实验观测数据进行去噪,然后利用反演原理公式并结合距离矫正信号对观测数据进行反演,得到对流层高空大气气溶胶消光系数廓线;利用其中一处的气溶胶消光系数可以反演得到对流层低空大气气溶胶消光系数廓线。利用米-拉曼散射激光雷达联合反演对流层气溶胶消光系数廓线,可以清晰看出气溶胶的分布特征,对流层低空自由大气的气溶胶消光系数最大值一般为0.1km~(-1)左右,表明对流层低空自由大气比较干净;对流层高空大气气溶胶消光系数在云影响下可达到6km~(-1),无云时气溶胶消光系数最大值一般为0.1km~(-1)左右,表明高空大气比较干净。     

大气电场仪中相敏检波器的分析与设计

针对大气电场探测中电场极性的鉴别问题,基于传统相敏检波理论,结合大气电场仪探头的结构特点,设计了一种由光电开关、四通道模拟开关和运放构成的相敏检波器.把该检波器应用于大气电场仪中,与低通滤波器结合能有效地鉴别被测电场极性.同时,分析了相敏检波器输入信号的同相问题,给出传感器的角度调整范围.通过在电场仪中的实际应用,说明了该检波器调试方便,性能稳定,灵敏度高.     

Influence of thunderstorm cloud on the performance of satellite-to-ground quantum link and parameters simulation

In order to investigate the effect of thunderstorm cloud on the performance of satellite-to-ground quantum link,according to the extinction cross section and the number concentration distribution function of the charged particle in the thunderstorm cloud,the relationships among the particle concentration,charge density and link attenuation of charged particles in atmosphere were established.The relationship between the atmospheric concentration of charged particles,the charge density on the average channel capacity,channel fidelity,channel survival function and bit error rate of quantum key distribution system were put out.The simulation results show that the thunderstorm cloud has a significant effect on the performance of the satellite-to-ground quantum link.So in order to improve the reliability of satellite-ground quantum communication,the system parameters should be adjusted according to the forecast of the thunderstorm cloud.     

A data complementary method for thunderstorm point charge localization based on atmospheric electric field apparatus array group

Data loss or distortion causes adverse effects on the accuracy and stability of the thunderstorm point charge localization. To solve this problem, we propose a data complementary method based on the atmospheric electric field apparatus array group. The electric field component measurement model of the atmospheric electric field apparatus is established, and the orientation parameters of the thunderstorm point charge are defined. Based on the mirror method, the thunderstorm point charge coordinates are obtained by using the potential distribution formulas. To test the validity of the basic algorithm, the electric field component measurement error and the localization accuracy are studied. Besides the azimuth angle and the elevation angle, the localization parameters also include the distance from the apparatus to the thunderstorm cloud. Based on a primary electric field apparatus, we establish the array group of apparatuses. Based on this, the data measured by each apparatus is complementarily processed to regain the thunderstorm point charge position. The results show that, compared with the radar map data, this method can accurately reflect the location of the thunderstorm point charge, and has a better localization effect. Additionally, several observation results during thunderstorm weather have been presented.     

Charge-density limitation in electrofluid dynamic power generation

The effects of the presence of shielding electrodes on the electric fields in electrofluid dynamic (EFD) generator channels are studied. For each case studied, the magnitude of the field distortion is found as the ratio of the maximum electric field to the undisturbed maximum field. The electric-field magnification is derived as a function of both the relative size and sharpness of the protruding electrode and the relative size of the charge cloud. A charge-density attenuation coefficient is defined as the inverse of the electric-field magnification.     

基于改进云量子遗传算法的动态频谱分配

针对无线频谱资源利用率低的问题,提出一种基于改进云量子遗传算法(MCQGA)的动态频谱分配方法.该方法可动态调整量子门旋转角,基于云理论进行交叉和变异操作,以图论着色模型为基础,综合考虑最大化平均系统收益、最大化最小带宽和最大化比例公平性度量进行频谱分配.选取粒子群算法、传统遗传算法和基本量子遗传算法进行对比仿真实验,...     

An approach to define parameters for localization of thunderstorms

The basic topic of this paper is the localization of the thunderstorm center. It concentrates on the development of a method to analytically determine the range, the geometric factor, and the angular parameters. An electrical dipole of arbitrary spatial orientation is used as model of the discharge between a cloud and the Earth.     

基于云模型相似度的图像分类方法研究

云模型相似度方法是对象相似性分析的一种重要方法.为提高图像分类的准确性,提出一种基于云模型相似度的图像分类方法.首先给出图像云模型的定义,然后根据云模型方法的逆向云算法对图像云模型特征进行数字特征计算,最后引入云模型相似性测度方法对图像云模型相似性进行测算并确定图像分类.仿真结果表明,文章所提方法可准确地对图像进行分类,且计算效率较高.     

基于改进粒子群优化的探地雷达波形反演算法

探地雷达工作的最终目的是反演解释地下结构参数,由于大多数反演问题是非线性的,研究非线性的反演方法具有重要意义。该文提出基于改进粒子群优化方法的探地雷达反演问题,该算法以信号均方误差为目标函数,用时域有限差分方法作为正演工具。通过与基于遗传算法等反演方法的结果对比,说明了该算法兼顾了准确性和简便性;通过对模型复杂、参数多、信噪比差的仿真数据的反演结果,说明了该算法对多参数反演的有效性和良好的抗噪性;对实测数据的反演结果,进一步验证了该算法的可行性。     

基于改进混合遗传算法的云资源调度算法

在云计算中,系统规模和虚拟机迁移数量都是十分庞大的,需要高效的调度策略对其进行优化。将云计算的任务分配抽象为背包求解问题,可通过遗传算法进行求解。传统的遗传算法具有局部搜索能力差以及早熟现象的缺点,本文采用遗传和贪婪相结合的混合遗传算法。针对混合遗传算法在资源利用率与能源消耗的收敛速度较慢问题,本文通过改进适应度函数,改变了适应度函数在不同染色体间的差异度,从而提高了染色体在选择算子中的择优性能。仿真结果表明,该方法能够有效提高混合遗传算法在云计算资源优化中的收敛速度。     

Research on user-aware QoS based Web services composition

To improve user experience of composite Web services, a user-aware quality of service (QoS) based Web services composition model is proposed. Under such model, a Web services selection method based on quantum genetic algorithm is proposed. This algorithm uses quantum bit encoding, dynamic step-length quantum gate angle adjustment, neighborhood service search and dynamic punishment strategy to expand search scope and speed up convergence. Simulation experiment shows that this algorithm is more efficient than other existing algorithms in Web services selection.     

云遗传算法及其应用

传统遗传算法搜索速度慢,容易陷入局部最优解.借鉴遗传算法(GA)的思想,利用正态云模型云滴的随机性和稳定倾向性特点,提出一种新的遗传算法—云遗传算法(CGA).CGA由正态云模型的Y条件云发生器实现交叉操作,基本云发生器实现变异操作.最后,进行了函数优化实验和IIR数字滤波器优化设计,并与标准GA、NQGA、CAGA和LARES等算法进行比较,证明了该算法的有效性,具有一定的参考和应用价值.