遗传算法优化变分模态分解提取舰船辐射噪声特征线谱方法

特征线谱提取是舰船目标识别的一个重要研究环节,常采用传统的DEMON谱分析方法,处理过程中,一般对舰船噪声时域信号未予抑噪,低信噪比情况下,传统DEMON谱分析性能差。对此,提出一种采用遗传算法优化变分模态分解方法,用于分解舰船噪声原时域信号,获得抑制噪声后的舰船噪声重构信号,进而有效提取了舰船目标噪声幅度调制特征线谱。该方法首先采用遗传算法优化变分模态分解的两个关键输入参数(分解所取模态个数和惩罚因子),对变分模态分解得到的各阶固有模态分量加以判别,去除噪声主导分量,保留信号主导分量,使重构舰船噪声信号显著抑制了干扰噪声,然后对降噪后的重构信号进行频谱分析,获得目标噪声调制特征线谱。理论分析、仿真和实验数据处理结果表明,相比传统DEMON谱分析法,基于遗传算法优化变分模态分解的舰船噪声特征线谱提取方法具有更好的噪声抑制能力,所获取的舰船噪声幅度调制特征线谱信噪比明显高于传统DEMON方法,具有一定优势,前景良好。     

舰船噪声听觉节奏特征

舰船噪声调制包络能反映舰船噪声听觉节奏特征,但在对其进行谱分析和特征提取过程中会损失部分信息。直接将舰船噪声包络可视化,并采用简单的人机交互提取特征量,对噪声分析和识别是有利的。包络分析采用多子带融合方法,将"最优"调制包络看作一种随机过程,并将舰船噪声的多子带检波信号看作是对"最优"调制包络的一次观测,对其作循环相关,用有限次观测的集种平均作为"最优"包络的估计,从而得到多子带融合包络,舰船噪声实测数据验证了该方法的有效性。     

基于相空间重构理论的舰船辐射噪声非线性特性研究

以相空间重构理论为基础,用TAKENS延时法对时序序列进行相空间重构,在超维相空间中研究舰船辐射噪声的非线性特性,利用相似序列计算出空间轨迹点与其自身的重复度（RPT）参数,绘制了舰船辐射噪声重复度曲线并分析其非线性特性。结果表明,在超维相空间中,舰船辐射噪声表现出具有界于随机的高斯白噪声和确定性的LORENZ吸引子之间的空间几何特性。并且同类目标之间具有相似性,不同类目标之间具有可分性,本文所提出的方法为水声目标的非线性研究开辟了一个新的途径．     

舰船多辐射声源近距离通过特性的仿真

由于舰船三个特定部位(尾部、中后部、中部)的辐射噪声具有明显不同的功率谱特征,利用这些特征具有实际的意义。我们采用简化的近距离舰船辐射噪声三亮点模型来逼近舰船这三个特定部位的辐射噪声中的连续谱结构,采用时间滑动的卷积算法来重构舰船某一辐射噪声源的噪声序列,重构的噪声序列同时具有要求的幅度概率分布和功率谱形状。在重构不同辐射声源时域信号的基础上,对舰船辐射噪声的通过特性以及三个辐射噪声源在不同的接收位置的影响进行了仿真。仿真结果与实测的某型舰船的通过频谱结果相比较,表明其频域特征是大体一致的。     

舰船噪声识别(Ⅰ)──总体框架、线谱分析和提取

本系列文章的工作是在舰船噪声谱图的基础上，利用模糊神经网络对舰船进行分类识别。文章Ⅰ叙述了舰船噪声的谱特征由可分离的平稳谱和非平稳谱组成，介绍了既利用有效识别特征（有类别共性和异性的特征）又对特定舰船特征作专门记忆的工作路线及识别框架，对特定舰船的记忆具体体现在特定舰船特征模库一包含有线谱模板库、双重频率谱模板库和平均功率谱模板库。文章Ⅰ又具体讨论了特征提取和建立线谱模板时所碰到的理论、模型、分析参数及线谱提取方法，舰船噪声实际情况和理论之间的差异等问题。文章最后介绍了用机器自动提取线谱的一种方法。系列文章Ⅱ将讨论线谱稳定性、唯一性和线谱模板图；文章Ⅲ将讨论双重谱和平均功率谱的特征提取和模板建立；文章Ⅳ将讨论模糊神经网络和识别。     

多波段前视红外图像融合的海面杂乱背景平滑方法

为了有效地克服单波段前视红外图像中存在的点状杂波、条状波浪以及局部高亮区域等随机杂乱背景的影响,开展了基于多波段前视红外图像融合的海面杂乱背景平滑方法的研究。充分利用多波段前视红外图像之间的互补性和差异性,通过融合多波段红外图像的信息,旨在平滑抑制海面杂乱背景并保持舰船目标的特征信息,为舰船目标检测提供一幅优质的图像。首先利用离散小波变换将多波段源图像分解为低频子带和高频子带,其中,高频子带主要包含了图像中背景以及舰船目标的细节信息,低频子带主要包含了图像的亮度以及对比度信息;对于高频子带,在基于高频系数取绝对值最大法得到高频融合图像后,计算每个像素的区域能量来对高频融合图像进行调制以抑制图像背景的细节信息而保留舰船目标的细节信息;对于低频子带,通过平均法融合低频子带并利用导向滤波对低频融合图像进行平滑滤波处理;最后对高频融合图像和低频融合图像进行小波逆变换得到的重构图像即为融合图像。对实际采集的多波段前视红外图像进行仿真实验,将该方法与双边滤波、导向滤波、梯度最小化、相对全变分、双边纹理滤波和滚动滤波共6种图像平滑滤波方法进行对比。结果表明:所提出的方法通过有效地融合多波段图像的信息,将空间域的平滑处理转换到频率域中进行,能够很好地平滑海面随机杂乱背景并较好地保持舰船目标的结构、灰度以及对比度信息,大大增强了舰船目标的可分离性,其图像平滑性能优于作为对比的6种方法。     

基于平稳小波变换和Retinex的红外图像增强方法

针对基于小波变换的红外图像增强方法视觉效果不够理想的缺点,提出了一种基于平稳小波变换和Retinex的红外图像增强方法,利用Retinex增强算法增强图像的视觉效果,并改善其亮度均匀性。首先,对红外图像经平稳小波变换后的最大尺度低频子带图像进行多尺度Retinex增强;然后,利用贝叶斯萎缩阈值法对高频子带图像进行阈值去噪,并根据低频子带图像的局部对比度和模糊规则计算高频子带的增益系数,从而得到增强后的高频子带图像;最后,由低频子带图像和高频子带图像重构得到增强后的图像。针对大量图像进行了实验和增强效果的定性与定量评价,并与双向直方图均衡法、二代小波变换法、Curvelet变换法和多尺度Retinex法作了比较。结果表明,所提出的方法增强了图像细节,抑制了噪声,并明显改善了图像的整体视觉效果。     

四阶累积量对角切片法提取舰船辐射噪声特征

从理论上分析了四阶累积量的特性,由此将四阶累积量分为三部分:第一为三次频率（相位）耦合部分的四阶累积量,第二是双对频率（相位）耦合（ω1+ω=ω3+ω4）部分的四阶累积量,第三为无上述两种耦合部分的四阶累积量。在此基础上,用四阶累积量的对角切片分析并提取了实际舰船辐射噪声的三次频率（相位）耦合特征、双对频率（相位）耦合特征以及子带“能量”分布特征,并将这些特征送入神经网络分类器对舰船进行分类识别,取得了A,B,C三类舰船正确识别率分别为92.5％,92.7％,88.6％的良好效果,从而验证了该方法的有效性和实用性。     

一种自适应变阶谱减降噪算法在电子耳蜗中的应用

由于传统谱减语音增强存在残留的"音乐噪声",因此基于传统谱减法降噪的电子耳蜗(CI)感知的声音品质也会受到影响.为提高CI的抗噪性,本文提出了一种自适应变阶谱减算法,并将该方法应用于电子耳蜗的语音增强中.根据CI电极对应的频带关系,该算法先对采集的带噪声音信号功率谱进行Bark子带划分,并在每个Bark子带中根据信噪比的变化进行谱减阶数和系数的自适应调节,使各子带噪声更均衡地去除,基本消除了传统方法存在的"音乐噪声".基于该算法的电子耳蜗ACE仿真实验及测听结果表明,与传统谱减法相比,改进的算法能更好地抑制背景噪声和残留噪声,仿真得到的CI合成音感知更好和更清晰.     

舰船噪声小波谱提取方法研究

人耳听测舰船噪声的特征,是声纳员非常重要的专业技能。本文根据小波变换与人耳蜗频率响应相近似的特点,以cmor1-0.5母小波为基础,构造了一系列基于小波变换的滤波器组。对于小波谱提取中涉及的带宽、分辨率等参数进行了分析,提出了小波谱提取过程中改善分辨率的办法。为检验该方法的可行性,对三种不同类型的舰船噪声进行了小波谱分析,与其FFT谱图进行了比较。为解决小波谱提取过程中高分辨率与计算量的矛盾,提出了对指定频带进行小波谱分析的方法,解决了计算量的问题。     

Chalcogenide Fibers: An Overview of Selected Applications

Chalcogenide glass fibers have many unique properties that make them attractive for applications that are not possible with silica fibers. Selected applications of chalcogenide fibers in research, commerce, and the military are reviewed.     

Some mathematical aspects of Anderson localization: boundary effect,multimodality, and bifurcation

Anderson localization is a famous wave phenomenon that describes the absence of diffusion of waves in a disordered medium. Here we generalize the landscape theory of Anderson localization to general elliptic operators and complex boundary conditions using a probabilistic approach, and further investigate some mathematical aspects of Anderson localization that are rarely discussed before. First, we observe that under the Neumann boundary condition, the low energy quantum states are localized on the boundary of the domain with high probability. We provide a detailed explanation of this phenomenon using the concept of extended subregions and obtain an analytical expression of this probability in the one-dimensional case. Second, we find that the quantum states may be localized in multiple different subregions with high probability in the one-dimensional case and we derive an explicit expression of this probability for various boundary conditions. Finally, we examine a bifurcation phenomenon of the localization subregion as the strength of disorder varies. The critical threshold of bifurcation is analytically computed based on a toy model and the dependence of the critical threshold on model parameters is analyzed.     

辣椒碱与β-环糊精包合物的核磁共振研究

利用核磁共振方法研究了辣椒碱β-环糊精包合物的化学计量比、空间结构信息及其在水溶液中的自扩散系数. 通过测定不同浓度比的辣椒碱和β-环糊精混合溶液的 ¹H NMR数据,绘制Job's曲线,辣椒碱和β-环糊精的Job's曲线均在r=0.5处出现拐点. 同时测定了该包合物的2D ROESY和DOSY谱图,ROESY谱图中NOE交叉信号出现在辣椒碱的H-1~H-8和β-环糊精的H-3′、H-5′、H-6′之间,DOSY测得β-环糊精和辣椒碱形成包合物前后的表观自扩散系数. 结果表明,辣椒碱β-环糊精包合物的主客体分子的化学计量比为1∶1,辣椒碱分子的异丙基端从β-环糊精的宽口端进入疏水腔,其中H-1~H-8部分在空腔内部,包合物的自扩散系数为2.95×10^-10m²/s.     

The ρ-π Puzzle of J/φ and φ′ Decays

The recent BES Collaboration data on φ →PV, particularly the isospin violating mode φ′ → π^oω^o and finding of a finite number for B(φ′ → K^*OK^O), enable us now to deal more precisely about the challenges to theory concerning this extraordinary and remarkableso-called ρ-π puzzle of J/φ and φ′ decays. In terms of the existing data and deploying the simplest phenomenology, measurement of φ′ → π⁺π^- and whether a finite number for the K^*+K^- mode might require a significantly large accumulation of data remain interesting questions.     

HL-2M 装置时序控制与数据采集系统设计

基于 FPGA 和 IEEE1588PTPv2 协议设计了 HL-2M 装置时序控制系统,用于在精准时刻为测控系统 提供触发。数据采集系统采用客户端/服务端双模式管理。在 HL-2M 装置初始等离子体放电实验中测试结果表明, 时序控制和采集系统具有纳秒级精度触发,实时性强,数据传输速度快,稳定可靠,方便部署和管理的特点,满 足 HL-2M 等离子体放电实验的应用需求。     

Interaction of Wave Trains with Defects

The evolution and transition of planar wave trains propagating through defects(obstacles) in an excitable medium are studied. When the frequency of the planar wave trains is increased, three different dynamical regimes,namely fusion, "V" waves, and spiral waves, are observed in turn and the underlying mechanism is discussed. The dynamics is concerned with the shapes of the defects. Circle, triangle, and rectangle defects with different sizes are considered. The increase of pacing frequency broadens the fan-shaped broken region in the behind of a rectangle defect.The increase of width of a triangle defect leads to breakup of wave trains easier while the change of height shows opposite effect, which is presented in a phase diagram. Dynamical comparison on defects with different shapes indicates that the decrease of the defect width along the propagation of wave trains makes the fan-shaped region and the minimal frequency for breakup of spiral both increased.     

环位形下鱼骨模驱动快离子输运的数值模拟研究

考虑包含动理学效应的鱼骨模结构,使用导心轨道程序 ORBIT,在磁面坐标下研究了不同的扰动模 幅度、频率对快离子再分布的影响,并分析了粒子与扰动发生共振的条件。模拟得出,鱼骨模扰动会使快离子在 实空间、相空间中发生再分布,芯部( ψ_p/ψ _w≤0.2 ,ψ_p 为极向磁通,ψ_w 为最后一个闭合磁面的磁通)快离子密 度下降约 20%,中间磁面位置上( ψ_p/ψ _w≥0.2,ψ_p/ψ _w≤ 0.6)的快离子密度增加约 7%;通过扫描频率发现,相空间中快 离子的再分布对模式频率敏感,并分析了快离子与鱼骨模扰动共振的条件。     

面向集成模拟平台的远程协作系统

基于 Web 技术,采用三层模型的系统架构,分别使用 AJAX、SQLite、Openlava 和 Python 解决了 数据异步传输、作业结果重用、多用户作业管理和可视化显示等关键技术,成功开发出面向集成模拟平台的远程 协作系统——SICOS。通过 Web 浏览器即可多人同时运行高性能计算集群上 IMAS 框架下的等离子体程序,实 现了程序的集成运行及运行结果的远程分析、数据共享和可视化显示等功能。通过率先集成 EFIT 可以获得 HL-2A 装置实验的平衡位形重建结果和 HL-2M 装置期望的平衡位形结果,为后续其它程序的集成奠定了技术基础。     

Thermodynamics of 4D dS/AdS Gauss–Bonnet black holes according to consistent gravity theory in the presence of a cloud of strings

By looking at the Lovelock theorem one can infer that the gravity model given by [1] cannot be applicable for all types of 4D Einstein–Gauss–Bonnet (EGB) curved space-time. The reason for this is that in 4D space-time, the Gauss–Bonnet invariant is a total derivative and hence it does not contribute to gravitational dynamics. Hence, the authors of [2] presented an alternative consistent EGB gravity model instead of [1] by applying a break-of-diffeomorphism property. In this work, we use the alternative model to produce a de Sitter (dS)/Anti-de Sitter (AdS) black hole metric and then investigate its thermodynamic behavior in the presence of a cloud of Nambu–Goto strings. Mathematical derivations show that the resulting diagrams of pressure vs specific volume at a constant temperature are similar to that for a van der Waals gas/fluid in an ordinary thermodynamic system in the dS sector but not in the AdS background. From this, we infer that the black hole participates in the small-to-large black hole phase transition in the dS background, while it exhibits a Hawking–Page phase transition in the AdS background. In the latter case, an evaporating black hole eventually reaches an AdS vacuum space because of its instability.     

Darboux Transformation and N-soliton Solution for Extended Form of Modified Kadomtsev-Petviashvili Equation with Variable-Coefficient

The extended form of modified Kadomtsev-Petviashvili equation with variable-coefficient is investigated in the framework of Painlevé analysis. The Lax pairs are obtained by analysing two Painlevé branches of this equation. Starting with the Lax pair, the N-times Darboux transformation is constructed and the N-soliton solution formula is given, which contains 2n free parameters and two arbitrary functions. Furthermore, with different combinations of the parameters, several types of soliton solutions are calculated from the first order to the third order. The regularity conditions are discussed in order to avoid the singularity of the solutions. Moreover, we construct the generalized Darboux transformation matrix by considering a special limiting process and find a rational-type solution for this equation.