基于集成经验模态分解和最小二乘双支持向量回归机的风速预测算法研究

为有效解决风电大规模并网过程中面临的并网难和弃风等问题,实现可再生能源大规模平滑并网并保证大电网的安全稳定运行,采用集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和最小二乘双支持向量回归机(least square twin support vector regression,LSTSVR)算法进行风电场风速预测。分别介绍了LSTSVR、EEMD及自适应变异粒子群算法原理。给出基于EEMD和LSTSVR的风速预测流程,以安徽女儿岭风电场测风声雷达30、70 m处风速采样数据为例,开展基于EEMD和LSTSVR的风速预测算法验证,预测结果误差分析表明:基于EEMD+LSTSVR+自适应变异粒子群算法可以实现风电场风速的高精度预测。     

基于自适应容积卡尔曼滤波的动态谐波检测

对电网中的谐波进行实时、准确的检测是有效治理谐波的前提。针对某些运行工况下电网中出现的动态谐波,提出了一种基于自适应容积卡尔曼滤波的动态谐波检测算法估计谐波信号的幅值和相角。首先针对传统卡尔曼滤波处理非线性关系上的局限性,利用容积卡尔曼滤波不需要任何线性化关系的特性估计谐波的状态向量和误差偏差矩阵,然后引入噪声估值遗忘因子来实时更新系统的噪声矩阵方程。最后通过对比实验,验证了该算法在动态谐波检测上的优越性能,并将其应用于有源滤波器的谐波检测中。     

基于压缩感知的BOTDA性能增强方法

为了提高布里渊光时域分析系统(BOTDA)在长距离监测应用中的实时性,提出了一种基于压缩感知的布里渊光时域系统实时性增强方法。该方法包含稀疏表示、随机采样和信号重构三个部分。首先采用K-均值奇异值分解算法获得布里渊增益谱的稀疏表示,然后通过高斯随机采样和正交匹配追踪算法进行布里渊增益谱重构。为了验证所提方法的性能,仿真生成了不同信噪比水平的布里渊增益谱,搭建了45 km的布里渊光时域系统进行温度传感实验。仿真和实验结果表明:在累加平均次数为100时,所提算法将信噪比提升了6.37 dB,优于累加平均次数3000时的10.13 dB,对应测量时间减少了1/30;采用8 MHz步长数据重构布里渊增益谱,该方法的重构结果与4 MHz步长数据的相关系数为0.9992,对应扫频时间减少了一半。所提算法在保证测量精度的同时提升了测量实时性。     

基于闭式谐振腔的一体化介电常数测量系统

为替代矢量网络分析仪,形成一套专用于闭式谐振腔的测量系统,本文采用频谱分析仪模块和跟踪发生器模块,基于C++和VISA库函数进行系统控制,使两模块可以同步收发射频信号,实现闭式谐振腔谐振频率和Q值的测量功能,最终实现微波介质材料的介电常数的测量,形成一套一体化闭式谐振腔介电常数测量系统。该系统与矢量网络分析仪对比测量微波介质陶瓷材料K65,介电常数的相对误差为5.5×10^-3,tanδ的相对误差为-3.74×10^-2;对比测量材料K35,介电常数的相对误差为-1.69×10^-3,tanδ的相对误差为1.08×10^-1。测量结果相对误差较小,介电常数的相对误差小于0.01,tanδ的相对误差小于0.5,说明一体化介电常数测量系统的测量结果准确,可用于闭式谐振腔方法下的介电常数测量,也可推广用于其他介电常数测量系统。     

光纤电流互感器渐变性故障时频特征辨识

通过时频变换方法分解光纤电流互感器(FOCT)输出信号,获取渐变故障信号特征,是故障分析的关键步骤。针对FOCT渐变性故障信号时域跨度大且劣化过程呈随机性的特点,对输出信号进行跨间隔采样,利用小波包分解算法,根据故障信号频段实现故障信号特征提取,利用相关评价指标对时域特征参数进行筛选,得到表征FOCT劣化趋势的最优特征参数。针对信号特征维度高的特点,提出主元分析法对高维特征降维处理,满足故障特征辨识快速性的需求。实验结果表明：使用6层小波包分解算法,得到64个包含不同频段信号的子序列,对比各个频带能量占比来确定互感器运行状态,能够实现有效辨识渐变性故障特征。     

孪生网络框架下融合显著性和干扰在线学习的航拍目标跟踪算法

针对一般跟踪算法不能很好地解决航拍视频下目标分辨率低、视场大、视角变化多等特殊难点,该文提出一种融合目标显著性和在线学习干扰因子的无人机(UAV)跟踪算法.通用模型预训练的深层特征无法有效地识别航拍目标,该文跟踪算法能根据反向传播梯度识别每个卷积滤波器的重要性来更好地选择目标显著性特征,以此凸显航拍目标特性.另外充分利用连续视频丰富的上下文信息,通过引导目标外观模型与当前帧尽可能相似地来在线学习动态目标的干扰因子,从而实现可靠的自适应匹配跟踪.实验证明:该算法在跟踪难点更多的UAV123数据集上跟踪成功率和准确率分别比孪生网络基准算法高5.3%和3.6%,同时速度达到平均28.7帧/s,基本满足航拍目标跟踪准确性和实时性需求.     

基于EMD方法的X波段双偏振雷达衰减订正

针对X波段双偏振雷达信号在降雨路径中的衰减现象,本文提出经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）方法进行X波段双偏振雷达衰减订正,首先对总差分传播相移进行EMD分解得到有限个基本模式分量（Intrinsic Mode Function,IMF）,并基于皮尔逊相关系数准则将IMF分为噪声IMF和信号IMF两类,然后对信号IMF进行有效重构得到差分传播相移,再将差分传播相移通过最小二乘法拟合得到差分传播相移率,最后对求得的差分传播相移与差分传播相移率采用自适应约束方法进行反射率衰减订正。利用EMD方法和其他方法进行对比分析,其结果表明,EMD方法能够有效地消除X波段双偏振雷达回波数据中后向散射的影响,在保留真实的气象信息的同时,有效地抑制差分传播相移的显著波动,进而衰减订正效果更好。     

无人机载PolInSAR城区散射机制初步分析

极化干涉合成孔径雷达（PolInSAR）在城市遥感领域中扮演着重要角色。它能够提高图像的相干性并提高反演结果的精度,所以对于其散射机制的解释往往受到许多研究人员的关注。相关的研究多从极化分解的角度考虑,却少有人从散射中心高度方面进行分析。本文使用Ku波段无人机载极化干涉SAR系统,实现了使用无人机SAR系统对地面进行成像,比较了极化干涉最优分解与Pauli分解作用在不同人造目标时散射中心的关系。我们初步分析了极化干涉SAR的物理意义,并使用C波段的机载极化干涉SAR系统对结论进行验证。     

A CBIR system based on saliency driven local image features and multi orientation texture features

In Content-based Image Retrieval (CBIR), the user provides the query image in which only a selective portion of the image carries the foremost vital information known as the object region of the image. However, the human visual system also focuses on a particular salient region of an image to instinctively understand its semantic meaning. Therefore, the human visual attention technique can be well imposed in the CBIR scheme. Inspired by these facts, we initially utilized the signature saliency map-based approach to decompose the image into its respective main object region (ObR) and non-object region (NObR). ObR possesses most of the vital image information, so block-level normalized singular value decomposition (SVD) has been used to extract salient features of the ObR. In most natural images, NObR plays a significant role in understanding the actual semantic meaning of the image. Accordingly, multi-directional texture features have been extracted from NObR using Gabor filter on different wavelengths. Since the importance of ObR and NObR features are not equal, a new homogeneity-based similarity matching approach has been devised to enhance retrieval accuracy. Finally, we have demonstrated retrieval performances using both the combined and distinct ObR and NObR features on seven standard coral, texture, object, and heterogeneous datasets. The experimental outcomes show that the proposed CBIR system has a promising retrieval efficiency and outperforms various existing systems substantially.     

结合l1/2范数与显著性约束的背景减除

传统背景减除模型在背景静止和前景对象移动较快时提取到的前景效果较好,但当背景变化或前景对象移动缓慢时容易将动态背景误判为前景或检测出的前景有较多空洞。针对传统背景减除模型在动态背景和前景对象移动缓慢条件下存在前景检测精度下降的问题,提出一种基于l_1/2范数与显著性约束的背景减除模型。将观测数据分为低秩背景、运动前景和动态干扰3类,利用l_1/2范数约束运动前景加强前景稀疏性,有效抑制动态背景对前景提取造成的干扰,提高运动前景在动态背景中的检测精度。引入视频每一帧的显著性约束,通过对每一帧图像进行低秩稀疏分解来检测移动缓慢的目标。实验结果表明,该模型对于复杂场景具有较强的适应能力,可有效去除动态背景对前景的干扰,快速检测出移动缓慢的前景对象,相比于l_1/1/2-RPCA背景减除模型的平均查全率、查准率和调和平均值分别提升了9、14和10个百分点。