基于混合优化算法的磁聚焦线圈阵列设计与优化

构建8个线圈和20个线圈的圆环面线圈阵列模型实现并改善目标区域的电磁场聚焦特性.利用磁场叠加原理,结合改进的粒子群算法设计了自适应混合优化算法,利用该算法与有限元积分分析软件的外部通信接口,对影响磁场分布的线圈阵列可调参数进行优化求解,建立优化的发射线圈模型.结果显示了设计的混合优化算法的良好搜索能力和线圈阵列在优化电流组态下在计算区域内的归一化幅值分布和二维等高线图,表明了经优化的线圈阵列在目标区域内产生了具有良好磁聚焦性能的磁场分布,磁场变化梯度大,其磁场强度与聚焦程度都有了不同程度的改善,且20个子线圈的线圈模型基本上实现了点聚焦,同时具有可聚焦多个目标的能力.     

不确定观测ARMA信号滤波器设计

将具有不确定观测的ARMA信号滤波问题转化为具有不确定观测的状态空间模型的状态和白噪声滤波问题.利用射影理论,推导出了在线性最小方差意义下状态滤波器和白噪声滤波器.进而获得具有不确定观测的ARMA信号滤波器.对于存在不确定观测的ARMA信号,以往在完整观测数据下的AMRA 信号滤波算法已经失去最优性.当不存在观测数据丢失时,算法等同于以往最优ARMA信号滤波器.仿真例子说明了其有效性.     

基于遗传算法的自适应滤波器对白噪声的抑制

信号在传输过程中经常受到白噪声的干扰,由于白噪声频谱分布在整个实数域,常用的滤波器很难将其滤除.讲述了用自适应滤波器和均值滤波对白噪声进行抑制的方法.通过遗传算法对自适应滤波器的进行优化,用均值滤波的方法对自适应滤波器的滤波结果进行进一步滤波,仿真结果表明遗传算法的自适应滤波器能对白噪声进行有效的抑制.     

序列切片图像中斑块状污染的消除

为消除序列切片显微图像中的斑块状污染噪声,提出了一种三维截面图像顺序滤波的处理算法。根据斑块状污染噪声随机出现在单个层片的特点,通过数据重构,得到三维图像体数据,并针对斑块状污染噪声在不同观察方向上的形态退化,分别进行特定方向的中值滤波。算法可有效消除原始图像中的斑块状污染噪声,使图像分割和三维图像重构组织的连通关系得以保证,该算法等价于采用特殊的序列三维中值滤波器对图像进行处理。     

基于数据的二阶线性扩张状态观测滤波器

针对难以建立精确模型的难题,提出了一种基于数据的二阶线性ESO滤波算法.利用ESO对不确定性扰动的估计,设计了一种无需动态数学模型、可调参数少、便于实用的滤波器,并给出了滤波器的参数整定及离散实现方法.最后分别应用于方波信号与正弦信号的跟踪、含有均匀分布白噪声信号的滤波以及热连轧实测板宽信号的滤波.仿真结果表明,所设计的滤波器具有一定的优越性和实用性.     

基于PI线段的扇束CT重建

为了研究反投影滤波重建方法在CT(computedtomography)系统中的应用,提出了一种基于PI线段的简化扇束射束重建算法.该算法首先对X射线束产生的投影数据进行微分,然后把这些微分后的数据反投影到一系列的PI线段上,最后沿着PI线段的方向对反投影数据进行Hilbert滤波,即得到重建图像.利用Shepp-Logan模型进行计算机数值模拟实验,得到了该算法和传统的滤波反投影算法的对比结果.利用微焦点X射线CT的投影数据进行重建,得到了实际数据下的重建图像.实验结果表明,该简化算法能够对感兴趣区域进行精确重建,可以应用于实际的CT系统.而且这种方法有很多优势,比如能够减少需要的数据 ,快速完成扫描.减少辐射药剂的服用量,减少X-ray的辐射,加快计算机的运算.     

基于频率选择性滤波的归一化最小均方算法研究

通过对噪声主动控制技术中广泛应用的归一化滤波最小均方算法的分析,提出了基于频率选择性的归一化滤波最小均方算法并建立了该算法在噪声主动控制中的应用模型;在Matlab/Simulink环境中建立了归一化频率选择性最小均方算法的仿真模型,通过合理地选取自适应滤波器的结构、滤波器长度、收敛因子等控制参数,对单频噪声信号和窄带随机噪声信号进行了自适应抵消仿真分析。仿真结果表明,噪声信号抵消效果明显,与理论分析的结论一致,证明该算法准确并且有效。     

一种高斯色噪声混响背景的宽带信号检测算法

针对由正反线性调频信号和双曲调频信号产生的宽带混响,研究了以局部平稳高斯色噪声混响模型为基础的分段匹配滤波检测算法。对匹配滤波器采用分段预白化处理,对数据进行合理分段后,对每段数据按高斯色噪声背景下的最佳检测器,即对匹配滤波检测器进行预白化处理,则可以得到分段预白化匹配滤波检测器。仿真试验实现了对混响数据下的宽带信号检测。结果表明采用分段匹配滤波器和分段预白化滤波器可以在低信混比下检测信号,其中分段预白化匹配滤波算法可以有效检测满足局部平稳高斯色噪声背景下的回波信号,且性能优于分段匹配滤波器。     

多尺度分解下的自适应滤波器组的构建方法

通过分析自适应滤波和小波变换的多尺度分解滤波的原理与方法,建立了非平稳信号的多尺度分解下自适应滤波器组的构建模型和滤波方法.将小波变换分离出来的噪声成分作为自适应滤波器的输入,通过自适应滤波器组,能实现多种噪声成分的自适应滤波.通过模型验证和工程实例的应用,该方法能实现非平稳信号在同频段对噪声成分和有用信号的最佳估计.通过自适应滤波器组,能同时实现对多种噪声成分的最佳滤波,具有优良的滤波性能.     

采用自适应无迹卡尔曼滤波器的车速和路面附着系数估计

针对车辆主动安全控制中的车速和路面附着系数这一关键信息,提出了一种实时估计该信息的滤波算法,同时建立了将包含时变噪声统计特性的七自由度非线性车辆动力学模型作为滤波算法的标称模型,以及一种自适应无迹卡尔曼滤波算法。该算法采用传统的无迹卡尔曼滤波器来估计车速和路面附着系数,同时利用次优Sage-Husa噪声估计器对系统的噪声统计特性进行实时更新,其中采用遗忘因子限制噪声估计器的记忆长度,使新近数据发挥重要作用,使陈旧数据逐渐被遗忘,从而解决了因系统标称模型误差、外界扰动等因素引起的噪声时变的问题。在不同路面条件下进行了多种工况的实验验证,并与无迹卡尔曼滤波器的估计结果进行对比分析,结果表明,该算法具有良好的鲁棒性,其估计精度高于无迹卡尔曼滤波器,且满足车辆主动安全控制系统的要求。     

DT-MRI张量值图像的一种加权方向距离滤波方法

为了正则化扩散张量磁共振成像所产生的扩散张量场,提出了一种非线性张量值加权方向距离滤波方法.首先通过张量间的二次点积定义了张量值图像的方向滤波,然后结合张量中值滤波引入了一个联合最小化准则,在此准则的基础上给出张量值方向距离滤波器的一般结构,并使用权重矢量在距离和方向域上控制滤波器输出,获得更加稳健的处理结果.在合成二阶张量场和真实扩散张量数据集上进行了实验.客观结果比较和滤波图像的主观评估表明:该滤波方法可在保持张量场细节不变的同时有效地消除噪声,是磁共振扩散张量场的一种有价值的滤波工具.     

基于协同滤波的尖峰噪声抑制方法

针对旋转磁共振探测方法易受尖峰噪声干扰的问题, 提出一种协同滤波消除核磁共振探测数据中尖峰噪声的方法. 先通过3σ法则判断一个脉冲矩下测量数据是否存在尖峰噪声, 将测量数据分为有尖峰噪声和无尖峰噪声两组； 再分别对其进行离散余弦和Hadamard变换, 得到两组变换域系数, 用无尖峰噪声数据的变换系数计算Wiener滤波系数, 利用该系数对含尖峰噪声的数据进行滤波; 最后, 对滤波后含尖峰噪声数据的系数进行Hadamard和离散余弦逆变换, 实现尖峰噪声的消除. 仿真实验结果表明, 该方法对地面核磁共振数据中尖峰噪声的消除准确度较高, 提高了信号特征参数的提取精度.     

基于协同滤波的尖峰噪声抑制方法

针对旋转磁共振探测方法易受尖峰噪声干扰的问题, 提出一种协同滤波消除核磁共振探测数据中尖峰噪声的方法. 先通过3σ法则判断一个脉冲矩下测量数据是否存在尖峰噪声, 将测量数据分为有尖峰噪声和无尖峰噪声两组； 再分别对其进行离散余弦和Hadamard变换, 得到两组变换域系数, 用无尖峰噪声数据的变换系数计算Wiener滤波系数, 利用该系数对含尖峰噪声的数据进行滤波; 最后, 对滤波后含尖峰噪声数据的系数进行Hadamard和离散余弦逆变换, 实现尖峰噪声的消除. 仿真实验结果表明, 该方法对地面核磁共振数据中尖峰噪声的消除准确度较高, 提高了信号特征参数的提取精度.     

高温超导量子干涉器磁测量中的电磁反演

基于Biot-Savart定律和空间滤波技术,采用二维傅里叶变换,研究磁场到电流的反演. 对高温超导量子干涉器(SQUID)测得的载流导线周围的磁场分布以及圆孔缺陷周围的涡流场激发的磁信号进行反演处理,并对所得的结果,特别是在傅里叶空间对截止频率的选择进行了初步探讨. 结果表明,较高的截止频率值能有效提高反演结果的空间分辨率,但增加了噪声信号对反演结果的影响;相对较低的截止频率值能更明显地去除噪声信号,同时导致反演结果的失真,降低了反演结果的空间分辨率. 利用缺陷周围的磁场数据反演出的电流分布,能够准确反映出被测样品中缺陷的位置、形状等基本情况.     

行波磁场驱动的磁力传动系统空间磁场数学模型

为提高大间隙、高转速条件下磁力传动系统的可靠性,提出行波磁场驱动的大间隙磁力传动技术,研究磁力传动系统窄间数学模型.首先,分析系统主动磁极(电磁体)磁极状态和从动磁极(永磁体)转动状态之间的关系,确定驱动水磁体转动的电磁体4个磁极状态及切换顺序;其次,基于磁路基本原理,通过磁场分析和建模,以电磁体4个磁极状态之一的NS(N表示其左极、S为右极)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究并建立空间磁场数学模型;最后,以MATLAB为平台对4个磁极状态的空间磁场数学模型进行求解,将求解结果与实验数据进行对比.研究结果表明,电磁体空间磁场数学模型是正确的.     

一种适用于小视野的快速精确重建算法

分析了反投影滤波(BPF)精确重建算法在重建小视野图像重建中存在的速度缓慢问题,提出一种适用于小视野的快速精确重建算法.该算法通过多尺度采样概念重新定义PI平面数据,利用两次不同尺度PI平面数据的插值获得最终结果,避免了原始算法在PI平面的无用计算.实验结果表明,该算法能够在保证重建图像质量的前提下,大大降低PI平面的计算量,从而提高BPF精确重建算法的重建速度,有效地解决了精确重建算法在小视野重建中的无用计算问题,为精确重建算法应用于实际提供了条件.     

光纤陀螺零漂数据建模与滤波的研究

在对闭环式干涉型光纤陀螺零漂数据建立时间序列模型(ARIMA模型)的基础上,采用卡尔曼滤波算法对闭环式干涉型光纤陀螺零漂数据进行滤波处理,并通过功率谱密度分析卡尔曼滤波算法的滤波效果,同时采用Allan方差法解算滤波前后的零漂数据的各项噪声源误差系数,并通过各项噪声源误差系数分析滤波效果。     

磁性液体奇异的传热特性

磁性液体相比于传统的传热流体来说具有较高的导热性能和传热性能,其流动和传热过程还可以通过磁场控制,因此,磁性液体为强化传热带来了新的机遇,众多研究学者对磁性液体的传热特性进行了研究.通过对近年来有关磁性液体传热特性方面的研究进行整理和分析,总结了磁性液体导热系数和对流传热的实验研究方法,得到了不同的磁性颗粒参数、温度和磁场等因素对磁性液体传热特性的影响;详细阐述了磁性液体在有无磁场下导热系数的研究结果,并对影响导热系数的机理进行了归纳;阐述了磁性液体的对流传热在实验和数值研究方面的进展;指出了磁性液体在传热特性研究方面的进一步工作方向,并对磁性液体在强化传热和传热设备中的应用进行了展望.     

轴向磁场中电弧的螺旋不稳定性

讨论了抛物形电导率、线性热势电导率、正态分布电导率以及抛物形透明辐射模型下，轴向磁场中电弧的螺旋不稳定性。将所得结果与均匀电流分布情形作比较，稳定区域变大，与实验结果相符。     

一种基于Rank变换的改进中值滤波

针对传统中值滤波对孤立噪声点和连续噪声不能有效滤波等问题,提出了一种改进算法：首先通过Rank变换,找出图像中所有的孤立噪声点,然后遍历图像对孤立的噪声点采用中值滤波,最大限度保持图像细节,有效地解决了在抑制图像噪声和保护图像细节方面的矛盾,对图像中孤立噪声,蕞唷较好的滤波效果;随后,进一步针对少量连续噪声点的情况,采用迭代算法对上述改进中值滤波算法结果进行处理,来解决连续噪声的滤波问题．试验结果表明,本文算法滤波后的图像效果明显好于传统滤波方法,能够有效地去噪,并能较好地保持图像细节和边缘．