基于相位恢复的二维图像彩色再现

携带物体信息的衍射光波中包含了振幅和相位信息,现有相机只能记录光强信息,振幅信息在光束传播过程中抗噪能力差,易丢失,因而相位信息的恢复有着重要的意义。利用光强传输方程和基于Gerchberg-Saxton(GS)的角谱迭代算法,研究了二维图像的相位信息恢复问题。首先利用两幅二维图像,分别模拟像面位置光波复振幅的振幅信息和相位信息。然后利用角谱传递函数计算了光路中两个离焦面位置的复振幅分布。将三面光强分布直接代入光强传输方程,因多次近似只能得到粗略的相位分布,将其作为基于GS角谱迭代算法中的初始相位可加快收敛速度,得到更精确的相位分布,相位误差均方根值低至10-8。最后,结合图像的RGB通道,通过角谱传递函数和计算所得相位,利用三面光强分布,实现了像面附近的彩色图像再现。     

大机组起停车状态在线监测方法研究

在大机组起停车过程中,影响转子动力行为的因素众多,工况难以把握。为此,基于信息熵提出了一个机组起停车过程转子运行状态的评估指标,并在此基础上,为实现机组运行故障早期预诊的目的,进而基于Ｊ散度及多参数评估理论,提出了信号频谱结构分布散度的概念,以描述实测信号与机组典型故障信号间的伪空间距离,从而实现了机组运行故障的初步预诊。上述方法计算简捷,在线实现能力强,评估、预诊结果可靠,可适用于机组起停车等任     

Angular-based spatially resolved laser-induced breakdown spectroscopy: a new technique for the effective enhancement of signals without an external time delay system

In this study, we developed a novel angularbased spatially resolved laser-induced breakdown spectroscopy(ABSR-LIBS) technique. This new method allows the spatially resolved spectroscopic properties of laserinduced plasma to be investigated using different angles and polar distances with a spatially adjustable fiber optics probe. The experimental evaluations suggested that the intensity of the Al signal distributions in the ‘‘side-view'depended greatly on the angle of the collection probe. The location of a collection probe at 50° would facilitate efficient spectral collection and minimize the disturbance of the plasma plume. The spectral signals in the plasma emissions had different distribution at various polar distances using the same collection angle, and the highest signal intensity was observed between 15 and 35 mm polar distances. This ABSR-LIBS technique improved both the LIBS signal and the maximum emission intensity of Al atoms by several times at the best spatial position in our experimental conditions. Furthermore, we successfully obtained well-resolved line emission spectroscopy signals without any external time delay using a nongated spectrometer based on the ABSR-LIBS system. We consider that the ABSR-LIBS technique has great potential for obtaining new insights with laser-induced plasma instruments and it could facilitate the development of a low-cost instrument.     

基于多窗口时频重排的非线性调频信号时频结构分析方法

基于时频重排的高时频聚集性和多窗口分析方法低方差、高分辨率等优点,提出一种基于多窗口时频重排的非线性调频信号时频结构分析方法.该算法结合时频重排和多窗口分析方法,降低由重排振荡和噪声引起的波动,保持时频重排的高时频聚集性,同时清楚地展示了非线性调频信号的频率调制规律.仿真实验结果证实该方法对两个相距很近的二次多项式调频信号和实际的蝙蝠声纳信号都非常有效.     

脉冲远场涡流检测中磁场抑制技术

脉冲远场涡流用于飞机机身金属结构中缺陷的检测时,由于信号微弱,检测灵敏度往往不高,因此,如何实现对远场涡流的磁场抑制与信号增强,从而改进和提高其检测能力是一个关键问题。从抑制远场涡流磁场直接耦合分量的角度出发,仿真设计了带有不同屏蔽结构的传感器模型,分析了不同材料的屏蔽效果,比较了不同模型的缺陷检测灵敏度以及对大厚度平板的检测能力。研究结果表明:基于高导磁材料屏蔽盘的连通磁路传感器对直接耦合分量具有较好的抑制作用,可以拉近激励与检测线圈间的距离,提高缺陷的检测灵敏度,其对非磁性平板的检测厚度可扩展至25mm。     

非同步采样信号频谱插值校正分析法

针对周期信号实际的非同步采样,提出一种频谱插值校正的分析法.经分析周期信号不同步采样时产生的频谱泄漏是由于截断信号与原始待分析信号的相位关系发生了变化.利用加窗插值的方法估计出该变化的相位,并利用估计结果构造出一相应的反相位函数,在时域上将这个反相位函数与由傅立叶反变换产生的离散序列相乘,得到新序列再通过一次傅立叶变换就可达到频谱校正的效果.分析、仿真和实验的结果验证了提出方法的有效性,表明所提出方法提高了不同步采样时周期信号频谱分析的精度.     

如何在Matlab中优化基本周期图法对随机信号进行的功率谱估计

对于一个随机信号,自相关函数往往最能完整地表征它的统计平均值.我们可以用功率谱密度(Power spectraldensity,PSD)来表征它的统计平均谱特性.此外功率谱估计在测量噪声频谱、最优化线性滤波等其他应用中也有着非常重要的作用,因此对功率谱估计如何进行优化显得更加重要.本文就如何在Matlab中优化基本周期图法对随机信号进行的功率谱估计进行了简单讨论.     

一种对分划分的复杂网络社团检测方法

在许多领域,例如社会科学,技术科学及生物科学,复杂网络中的社团发现是一项重要任务。这些社团结构暗含着系统功能方面的信息并用来帮助人们理解网络的功能及增长机制。谱分优化了由李等人最近提出的一种用来评估和发现社团的模块密度函数。提出了一种对分算法,该算法使用模块密度矩阵的主特征向量迭代来检测网络社团结构。在一个经典的计算机产生的随机网络中检验了算法。当社团结构变地模糊时,实验结果显示这种新的算法在发现复杂网络社团上是有效的。     

引入PSO加速因子和个体认知的改进蝙蝠算法

针对蝙蝠算法后期收敛速度慢,易陷入早熟收敛,求解精度低的缺点,提出一种引入粒子群算法中的个体认知与加速因子的改进方法。该方法增加了蝙蝠的个体历史飞行经验,提高了个体自主性,以避免群体经验过度影响带来的进化能力丧失;利用加速因子对速度的控制,增加蝙蝠的可飞行范围,提高搜索能力,加快收敛速度。最后选取标准测试函数对设置不同加速因子的改进算法进行仿真验证,并与基本蝙蝠算法进行对比,结果显示改进后的算法在收敛速度和求解精度上有进一步提高。     

基于时—频分析的步态模式自动分类

针对不同路况和运动模式下的高维、非线性、强耦合和高时变下肢加速度信号的识别问题,提出了一种基于时--频分析的步态模式自动分类方案.利用三轴加速度传感器采集运动时小腿在矢状面、冠状面和横切面的加速度信号,利用五阶Daubechies小波基对其进行特征提取,并采用线性判别式分析进行降维,最后利用决策树和支持向量机对得到的精简步态特征进行模式分类.实验结果显示两种分类器的总体分类准确率均达到90%以上,个别步态分类可达到100%,验证了特征提取和降维方法的合理性和有效性.     

Navigation: bat orientation using Earth's magnetic field

Bats famously orientate at night by echolocation, but this works over only a short range, and little is known about how they navigate over longer distances. Here we show that the homing behaviour of Eptesicus fuscus, known as the big brown bat, can be altered by artificially shifting the Earth's magnetic field, indicating that these bats rely on a magnetic compass to return to their home roost. This finding adds to the impressive array of sensory abilities possessed by this animal for navigation in the dark.     

Blind signal separation of underdetermined mixtures based on clustering algorithms on planes

Based on clustering method on planes, blind signal separation (BSS) of underdetermined mixtures with three observed signals is discussed. The condition of sufficient sparsity of the source signals is not necessary when clustering method on planes is used. In other words, it needs not that only one source signal plays the main role among others at one time. The proposed method uses normal line clustering of planes first. Then, the mixing matrix can be identified via deciding the intersection lines of the planes. This method is an effective implement of the new theory presented by Georgiev. Simulations illustrate accuracy and restoring capability of the method to estimate the mixing matrix.     

多目标混沌MIMO雷达的模糊函数研究

将混沌信号作为MIMO雷达的正交信号,以均匀线阵布阵,对多个目标的混沌MIMO雷达的模糊函数进行了研究,给出了MIMO雷达模糊函数的表达式,并进行了计算机仿真,结果表明:混沌MIMO模糊函数对时延及多普勒频移不同的目标能够进行分辨,具有较高的目标定位能力和距离分辨力.     

Multifractal mass exponent spectrum of complex physiological time series

Physiological signal belongs to the kind of nonstationary and time-variant ones. Thus, the nonlinear analysis methods may be better to disclose its characteristics and mechanisms. There have been plenty of evidences that physiological signal generated by complex self-regulated system may have a fractal structure. In this work, we introduce a new measure to characterize multifractality, the mass exponent spectrum curvature, which can disclose the complexity of fractal structure from total bending degree of the spectrum. This parameter represents the nonlinear superpositions of the discrepancies of fractal dimension from all adjacent points in the curve and therefore solves the problem of original parameters for not fully reflecting the information of entire subsets in the fractal structure. The evaluations of deterministic fractal system Cantor measure validate that it is completely effective in exploring the complexity of chaotic series, and is also not affected by nonstability of the signal as well as disturbances of the noises. We then apply it to the analysis of human heart rate variability (HRV) signals and sleep electroencephalogram (EEG) signals. The experimental results show that this method can be better to discriminate cohorts under different physiological and pathological conditions. Compared with the indicator of singularity spectrum width, there are some improvements both on the computing efficiency and accuracy. Such conclusion may provide some valuable information for clinical diagnoses.     

激光自混合干涉技术中两种不同形式功率谱密度反演颗粒粒度分布的比较

激光自混合干涉技术中颗粒粒度分布反演属于病态问题.为了得到较好的颗粒粒度分布,采用Chahine算法作为非负算法,分别对激光自混合干涉线性和对数形式的功率谱密度进行颗粒粒度分布的反演,比较了两种功率谱密度对应的颗粒粒度分布,并且采用Morrison迭代算法平滑Chahine算法的初始向量,减缓了颗粒粒度分布的振动.仿真结果表明对数形式的功率谱密度反演所得的颗粒粒度分布具有更好的抗噪声能力和稳定性.     

非规则部分校准阵列下的宽带LFM信号二维DOA估计

提出了一种宽带线性调频（LFM）信号的二维波达方向（DOA）估计新方法.该方法在空域和时域同时对信号进行采样,并利用观测样本的分数阶Fourier域峰值构造出新的时频空DOA矩阵,进而通过特征值分解的方法实现多个LFM信号的DOA估计.该方法充分地挖掘了观测信号所包含的时频信息,降低了对阵列结构和阵元一致性的约束,使其适用于阵元几何分布不规则且大部分阵元未经校准的阵列.此外,该方法无需谱峰搜索和二维参数配对,计算简单且估计精度较高.仿真结果显示,在DOA估计的均方根误差（RMSE）相同时,与传统方法相比,该方法可获得6～8 dB的信噪比增益.     

心率变异性的复杂性与分形维数分析

发挥非线性动力学的潜力，提出了心率变异性（ＨＲＶ）信号的复杂度分析法和分形维数分析法。由于这两种方法能从较短的ＨＲＶ信号中提取信息，因此作者又进一步把这两种分析方法发展成动态分析法。用这两种方法分别对一个改变体位的ＨＲＶ信号和一个发生心肌缺血的ＨＲＶ信号的过程进行了动态分析。分析结果表明，它们都成功地检测出了ＨＲＶ信号的生理和病理变化。可见，动态复杂度分析法和动态分形维数分析法对ＨＲＶ信号及类似于ＨＲＶ的信号是很有前途的分析方法。     

基于旋转不变子空间的垂直分层空时码

提出一种基于旋转不变子空间的垂直分层空时码及其直接信号检测算法。通过构造范得蒙分层空时码，可将阵列信号处理的思想应用到空时码中，利用空时相关阵的特征结构，从空时信号的旋转不变子空间中解得发射序列，实现了无需信道信息和导频的信号检测，有效地节约了估计信道时占用的频带资源。仿真结果表明，该算法在不知信道信息的情况下十分接近使用准确信道信息的相干检测器。     

基于代理模型的飞机总体参数敏感性分析

针对目前先进飞机的预测与健康管理系统(PHM)投入使用后尚缺乏系统的外场验证和评价技术手段,提出了基于先验信息的PHM诊断能力外场评估和验证方法。首先利用飞机研制、试验期间PHM系统积累的各LRU(外场可更换单元)的诊断信息,确定LRU和系统的诊断能力指标先验估计值,再利用外场数据对先验分布进行修正,形成后验分布,最后利用后验分布得到系统/分系统的PHM诊断能力参数后验估计值。通过以典型测试性参数以故障检测率和故障隔离率进行实例分析,得到了不同置信度下故障检测率和故障隔离率的置信下限。估算结果表明该方法科学合理,实用性较强,能够满足小样本条件下外场评估的工程实际需要。     

单分量微地震信号的P波S波到时自动拾取方法

 单分量传感器依然是目前矿山中应用最广泛的传感器。针对矿山每天采集到的大量信号,提出了一种针对单分量微地震信号的P 波S 波到时拾取算法。长短时窗均值比法(STA/LTA)可以用来检测信号的变化趋势,结合改进的特征函数对信号的几何特征予以加强,进而可以提高震相识别的精度。随着长短时窗的滑动,信号的变化趋势表现在走势图上,再利用震相到时判别阈值可以初步定位到P 波S 波的到时区间。初步确定到时区间后,分别在P 波S 波的到时区间内应用AR-AIC 准则,可以计算出信号发生突变的位置,这两个点即对应着P 波S 波的到时。结合时差阈值判别和时频图谱,对拾取的结果再次做检验。经过两次判别,有效地提高了该算法的拾取精度。通过对1000 多条单分量微地震信号进行验证,自动拾取能拾取到71%的P 波到时和79%的S 波到时,相同条件下,自动拾取的结果不低于手动拾取的精度,满足矿山应用的要求。