基于遗传算法的探地雷达层状介质参数反演算法

探地雷达因其无损性与高效性,逐渐成为道路检测、地下勘探等领域的有效探测手段,而探地雷达的传统厚度反演算法存在无法有效检测分层介质厚度、相对介电常数等参数的问题,具有较大的多层介质参数反演误差。因此,本文提出了一种基于遗传算法的层状介质参数反演算法。算法从时域角度出发,结合共中心点方法,设计了基于遗传算法的优化模型,反演地下层状介质结构的参数信息。通过实验仿真,本文所提方法可以应用于地下多层介质,较为准确的反演出层状介质参数信息。      

自适应稀疏分解的分层介质参数反演

为了提高地下多层介质参数反演结果的精度,结合时间延迟完备字典、稀疏自适应匹配追踪以及基于能量的层剥离技术提出了一种新的分层介质参数反演算法。该算法能够对探地雷达信号进行稀疏分解,估计信号的反射系数和时间延迟,进而实现分层介质的参数反演。为了进一步展现该算法的优势,在几组不同分层介质参数的条件下,将该算法的参数反演结果和传统反卷积算法及层剥离技术进行比较。比对结果表明,该算法克服了层剥离估计精度较低和反卷积算法执行时间长等缺点,具有可接受的执行时间和较高的估计精度。     

基于Landsat数据的地表温度反演差异及参数分析

只有基于准确的地表温度反演算法计算出的产品数据,才能正确推广使用。研究基于Landsat-8、Landsat-9和气象站数据,对比了5种常用地表温度反演算法的结果,并对不同算法的反演结果和参数灵敏度进行了测试。结果表明：基于地表比辐射率参数计算的辐射传输方程和单通道算法反演结果与地面实测数据吻合较好。基于大气水汽参数计算的单窗算法和劈窗算法的反演结果均高于实测温度。基于平均温度参数计算的单窗算法反演精度误差较大。此外,比较了两种遥感数据在不同地物上反演温度的一致性。研究结果可为地表温度反演和产品选择提供参考。     

基于改进剥层法的南极冰盖密度反演算法

南极冰盖的密度-深度数据是建立高精度表面物质平衡模型时的关键参数。该文提出一种基于调频连续波(FMCW)雷达的冰盖密度和介电常数反演算法。该算法首先利用剥层反演法初步反演密度剖面,然后利用反演的密度和冰盖密实化经验公式建立密度剖面模型,最后通过优化算法寻找最优密度模型参数,从而达到校准密度的目的。基于理论冰盖模型和实测雷达数据的实验结果验证了算法的有效性。     

基于卷积神经网络的色散介质电磁参数重构

色散介质的经验模型适合描述等离子体、水、生物肌体组织等媒介。为了反演色散媒介的电磁参数,提出一种基于卷积神经网络的色散介质电磁参数反演方法。在电磁参数反演的过程中,利用前向算法获得色散介质的散射电场,反演算法通过卷积神经网络将原逆散射问题转化为一个回归估计问题。提取不同频率TM波照射下色散介质的散射电场值的实部和虚部作为样本信息并作为卷积神经网络的输入,色散介质电磁参数作为输出,经过适当的训练,重构出自由空间中色散介质圆柱体电磁参数。经过与BP神经网络反演结果的比较,验证了该方法的有效性及准确性。     

单基线PolInSAR反演算法研究

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)测量是一种集极化雷达(PolSAR)和干涉雷达(InSAR)测量技术于一体的新的对地观测技术,利用极化干涉雷达数据反演地表植被参数特别是森林的垂直结构参数是当前极化干涉研究的热点问题。经典的单基线PolInSAR反演算法是Cloude和Papathanassiou提出的三阶段反演算法,但是该算法在相干值估计、直线拟合和散射体去相干估计等方面都存在着误差,直接影响反演精度。该文提出了一种新的基于统计特征和PolInSAR相位最优化算法的反演算法,并采用PolInSAR模拟数据验证了该算法的有效性。     

基于极化干涉SAR 反演植被高度的改进三阶段算法

利用极化干涉合成孔径雷达(Polarimetric Interferometry SAR, PolInSAR)数据反演森林参数问题为当前PolInSAR 研究的热点问题。经典的森林参数反演算法是基于随机散射体模型(Random Volume over Ground, RVoG)的阶段反演算法,该算法中直线拟合误差和体散射估计误差会严重影响反演精度。为了提高树高估计精度,该文使用整体最小二乘法直线拟合得到更精确的地表相位估计结果,并提出以Gamma 函数为线性度量自适应地估计体散射去相干,得到了改进的PolInSAR 三阶段反演算法,实验结果表明改进算法可靠有效。      

一种基于灰度互相关法的扫描模式下的风场反演算法

该文分析了传统风场反演算法的理论依据、特点和不足,提出一种新的扫描模式下的风场反演算法。该算法考虑两幅相邻扫描周期所成合成孔径雷达图像中海浪波纹的相关特性,应用互相关方法,求解波纹运动矢量,确定风场风向,然后代入地球物理模型求解风速。与传统风场反演算法及浮标实测数据对比可知,该算法提高了风场反演的精确度,且不存在风向模糊问题。机载雷达实测数据的处理结果证明了方法的有效性。     

基于返回散射和斜测电离图联合反演电离层参数

提出了一种基于HF返回散射和斜向探测联合探测电离层,融合两种探测结果联合反演电离层参数的新方法.反演方法基于特定的电离层QP模型和均方误差最小准则,采用全局搜索的方法确定QP模型参数和梯度参数.仿真结果显示,在引入随机误差的情况下,联合反演相比单一手段的反演算法具有更好的反演的效果,能够有效改善反演算法的稳定性.     

钢筋加固区介质层电磁特性反演的系统辨识算法北大核心CSCD

本文研究了机场道面钢筋加固区介质层电磁特性的反演问题。机场道面下钢筋的强反射回波严重影响道面介质层电磁特性的反演,为此本文将基于曲波变换的钢筋回波抑制技术引入到道面介质层电磁特性的反演算法中,即首先基于曲波变换进行钢筋回波抑制,而后基于改进的系统辨识算法实现钢筋加固区介质层电磁特性的反演。改进的系统辨识算法是在传统算法中的基础上,考虑了雷达发射信号带宽内的频率对道面介质层介电常数虚部的影响,从而进一步实现了介质层介电常数与电导率的同时反演。仿真结果证明了本文算法的有效性。     

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。     

基于整体编码遗传算法的探地雷达全波形反演

探地雷达(GPR)的全波形反演(FWI)能精确刻画出地下介电常数模型,得到了广泛研究。但全波形 反演受初始模型、反演算法的影响,容易使结果陷入局部最优解,难以准确地反演出地下真实情况。为反演隧道衬 砌空洞的病害情况,文中提出了一种基于整体编码遗传算法(OCGA)的全波形反演方法。该方法在遗传算法的基础 上改进了编码策略,对个体的整体特征进行编码。实验表明,对于预设的圆形空洞(或钢筋)物理模型,整体编码策 略能使结果更接近真实解。该算法能在不依赖初始模型的前提下大大改善结果收敛于局部最优解的问题,并进一 步量化反演结果空洞的位置与大小。     

双基线极化干涉合成孔径雷达的植被参数提取

由于单基线极化干涉SAR技术(如三阶段法、ESPRIT算法等)反演植被参数的方法受限于具有最小地体幅度比的观测数据,影响冠层或地表有效相位中心的估计,因此往往低估植被的高度。该文通过增加另一个基线的极化干涉SAR数据在一定程度上解决单基线反演技术存在的这个缺陷,并适当改进双基线极化干涉SAR技术,降低植被参数估计的动态偏差,最后用模拟数据和实际数据验证了该方法。     

一种复杂地物目标近垂直后向散射系数反演方法

复杂地物目标的近垂直后向散射特征是影响雷达高度表回波波形的重要因素之一。对近垂直后向散射系数的获取主要采用基于参数模型的实测数据拟合方法,但一般只适用于地势平坦且介质相对单一的地海面目标。本文基于机载雷达高度表,针对复杂地物目标的距离-多普勒图像仿真实验数据和实测数据,利用距离-多普勒域和地球空间域的映射关系,提出一种后向散射系数的反演算法,并对得到的后向散射系数进行定量分析。实验验证了提出的反演算法具有一定的适用性和参考性。     

基于曲线拟合的探地雷达层状介质参数反演算法

探地雷达具有探测速度快、穿透能力强、分辨率高的特点,是一种有效的无损探测技术,在市政建设、交通、安防等领域有着广泛的应用需求.在探地雷达中分层介质参数反演是地下目标成像与检测识别的必要步骤.本文提出了一种基于曲线拟合的层状介质参数反演算法.首先基于B-scan数据中的反射波曲线拟合,结合电磁波垂直入射模型,获取地下介质...     

基于CSI的三维联合参数估计算法

针对商用Wi-Fi设备中由于天线数量和信道带宽有限而导致的到达角(AoA)和飞行时间(ToF)估计精度受限问题,以及现有基于最大似然估计的3维参数估计算法容易收敛于局部最优值,且依次对参数进行估计的方式使参数之间会互相影响的问题,该文提出一种基于Wi-Fi信道状态信息(CSI)的AoA, ToF和多普勒频偏(DFS)的3维联合参数估计算法,以提高参数估计精度和信号分辨能力。首先,通过分析CSI数据,构造包含AoA, ToF和DFS信息的3维矩阵,并对构造的3维矩阵进行降维处理。其次,设计了一种3维空间平滑算法,以消除相干信号对参数估计的影响。最后,利用空间谱估计算法,同时估计出AoA, ToF和DFS 3个参数。实测结果表明该文所提3维联合参数估计算法的参数估计精度和信号分辨能力高于现有的子空间交替期望最大化算法(SAGE)和2维参数估计算法。     

Classification of unilateral vocal fold paralysis by endoscopic digital high-speed recordings and inversion of a biomechanical model

Hoarseness in unilateral vocal fold paralysis is mainly due to irregular vocal fold vibrations caused by asymmetries within the larynx physiology. By means of a digital high-speed camera vocal fold oscillations can be observed in real-time. It is possible to extract the irregular vocal fold oscillations from the high-speed recordings using appropriate image processing techniques. An inversion procedure is developed which adjusts the parameters of a biomechanical model of the vocal folds to reproduce the irregular vocal fold oscillations. Within the inversion procedure a first parameter approximation is achieved through a knowledge-based algorithm. The final parameter optimization is performed using a genetic algorithm. The performance of the inversion procedure is evaluated using 430 synthetically generated data sets. The evaluation results comprise an error estimation of the inversion procedure and show the reliability of the algorithm. The inversion procedure is applied to 15 healthy voice subjects and 15 subjects suffering from unilateral vocal fold paralysis. The optimized parameter sets allow a classification of pathologic and healthy vocal fold oscillations. The classification may serve as a basis for therapy selection and quantification of therapy outcome in case of unilateral vocal fold paralysis.     

Two-dimensional FDTD inverse-scattering scheme for determination of near-surface material properties at microwave frequencies

This paper reports a two-dimensional time-domain inverse-scattering algorithm based upon the finite-difference time-domain method for determining near-surface material properties at microwave frequencies. The time-domain nature of this technique allows for limiting the region of inversion using causality. The algorithm traces a search trajectory in the (/spl epsiv//sub r/, /spl sigma/) parameter space. The minimal parameter estimation error along this trajectory yields a set of approximate parameter values. It is shown that the algorithm's convergence and robustness with respect to broadband Gaussian noise depends on the shape and the duration of the illuminating electromagnetic wave pulse chosen for the electrical parameter reconstruction. It is possible to achieve an unambiguous indication of algorithm convergence despite the noisy background.