混沌系统模型误差平均绝对误差增长过程研究

混沌系统的平均绝对误差增长最初是用来刻画初始值误差增长的,本文依照平均绝对误差增长的定义来研究模型误差的增长过程,获得了一些很有意义的结论．研究发现,在初期模型误差的平均绝对误差增长呈指数级增长,增长指数同模型的扰动相关,与真实系统最大Lyapunov指数没有直接关系．其后模型误差进入非线性增长过程,误差增长放缓,最终达到饱和．误差饱和值恒定,当真实系统和模型系统吸引子差别较小时,模型误差饱和值基本上同真实系统的初始值误差饱和值相等．利用上述研究结论可以求出模型的可预报期限,这在数值天气预报中具有重要的意义．进而利用模型的可预报期限可以对同一真实系统的不同模型进行评价,相对真实系统越精确的模型拥有更高的可预报期限．这对新模型的开发具有很强的指导作用．     

Stellar sensor based nonlinear model error filter for gyroscope drift extraction

The conventional gyroscope based spacecraft attitude determination approaches are afflicted by the integration drift of gyroscope. To ameliorate the performance of gyroscope, many compensation algorithms have been developed. A novel spacecraft attitude determination algorithm, which is based on the stellar sensor and nonlinear model error filter algorithm, is discussed in this paper. This algorithm uses the attitude quaternion obtained from stellar sensor to generate the attitude information of spacecraft, which could compensate the drift error of the gyroscope unit. This approach could be utilized both as the gyroscope error compensation in high precision integrate navigation system and as an attitude determination unit individually in low precision mini-satellite task. Two verifications of different satellite orbits have been launched and the performance of our approach was proved.     

Re-evaluating the performance of the nonlinear prediction error for the detection of deterministic dynamics

The nonlinear prediction error in combination with appropriately generated surrogate data is widely used as a discriminating statistic for weak nonlinearity. In this paper two of the most widely used formulations of this particular measure are evaluated using data from exemplary nonlinear and linear systems. It is found that both methods, contrary to expectation and accepted utility, give rise to substantial false positive and false negative detection rates in purely linear and nonlinear systems respectively. These findings suggest that the nonlinear prediction error should be used with considerable caution. The implications of these findings for the search for nonlinearity in the human electroencephalogram are briefly discussed.     

Bragg光纤包层制作误差对导模特性的影响

对Bragg光纤中包层制造误差对导模特性的影响进行了深入的分析和研究,给出了一般N层波导中模式场标量波动方程求解的传输矩阵方法,并将其应用在Bragg光纤模式场的分析当中。分别研究了Bragg包层存在折射率误差和厚度误差时对光纤基模模式场的有效折射率、模场半径和芯区功率占比的影响,并利用统计的方法分析了不同制作误差时导模特性的相对变化。折射率误差在1‰的水平时,基模有效折射率、模场半径和芯区功率占比的方差水平为1.55×10~(-4)、1.04×10~(-1)和1.79×10~(-2);厚度误差在2%的水平时模式场参量的方差水平分别为3.61×10~(-5)、1.84×10~(-2)和2.35×10~(-3)。     

随机相位误差对空间功率合成效率的影响

采用数理统计方法分析了任意分布的随机相位误差对多台不等功率辐射源组成的天线阵空间功率合成效率的影响,得到了由多台不等幅馈电的阵元组成的天线阵空间功率合成效率期望值的解析表达式。通过该解析式可利用快速傅里叶变换(FFT)快速分析任意数目阵元组成的天线阵在目标点的期望合成效率,为空间功率合成系统的总体合成效率预估并合理分解各分系统随机相位抖动指标提供了一种高效的解析分析方法。作为算例,用得到的解析公式分析相位误差分布呈均匀分布、正态分布和三角形分布三种典型情况对合成效率的影响。     

混沌系统平均初始误差增长饱和特性研究

在非线性误差增长理论框架下研究了混沌系统平均初始误差增长饱和特性 以及误差饱和值同系统可预报期限的关系.首先探索了Lorenz96系统中平均相对初始误差增长饱和规律, 发现平均相对初始误差增长饱和值同初始误差的自然对数存在简单的线性关系: 其二者自然对数之和为一常量,且该常量同初始误差无关.实验表明该结论对其他混沌系统也适用. 因此对给定混沌系统,在计算出和常数后可以外推得到任意固定初始误差的平均相对误差增长饱和值. 为进一步研究误差饱和值同可预报期限的关系,给出了平均绝对误差增长的定义. 理论分析表明混沌系统平均绝对误差增长也会达到饱和.其饱和值为常量, 与初始误差无关,混沌系统控制参数确定,饱和值就固定.依据上述研究, 最后给出一个定量计算可预报期限的模型T_p=1/∧ln(E_s/δ₀)+c, E_s为绝对误差增长饱和值.实验研究表明对于复杂的高阶混沌系统,该预报期限模型都能较好地适用.     

单光子激光测距的漂移误差理论模型及补偿方法

单光子激光测距系统采用高灵敏度的单光子探测器作为接收器件,更易实现高密度、高覆盖率的目标采样,是未来激光测距系统的发展方向.漂移误差作为限制单光子激光测距精度提高的瓶颈问题,其主要由平均回波信号光子数的变化引起.以激光雷达方程、单光子探测器的概率与统计理论为基础,建立了漂移误差的理论模型,给出了漂移误差与平均信号光子数、均方根脉宽等系统参数之间的理论关系式.同时,结合单光子探测概率模型给出了一种漂移误差的修正方法,并搭建实验系统对漂移误差模型和修正方法进行了验证.在回波信号均方根脉宽为3.2 ns、平均回波信号光子数为0.03到4.3个情况下,未经修正的漂移误差最大达到46 cm,经修正后的均方根误差为1.16 cm,平均绝对误差为0.99 cm,达到1 cm量级,漂移误差对测距精度的影响基本可以忽略.该方法可以解决漂移误差制约单光子激光测距精度提高的瓶颈问题.     

波差与表面斜率误差评价方法的讨论

对用波差与表面斜率误差评价光学元件面形误差的方法进行了比较和讨论。以具有不同面形精度的光学元件 ,在不同的数据处理方法下得到的结果为例 ,说明此两种面形评价方法在数据处理方法不同时在数值上的联系。     

基于平均模型和误差削减网络的语音转换系统*

现阶段用于语音转换的深度学习方法多是通过使用大量的训练数据来生成高质量的语音。本文提出了一种基于平均模型和误差削减网络的语音转换框架,可用于有限数量的训练数据。首先,基于CBHG网络的平均模型使用排除源说话人和目标说话人的多说话人语音数据进行训练;然后,在有限数量的目标语音数据下对平均模型执行自适应训练;最后,提出一种误差削减网络,可以进一步改善转换后语音的质量。实验表明,所提出的语音转换框架可以灵活地处理有限的训练数据,并且在客观和主观评估方面均优于传统框架。     

真值、随机误差、系统误差的新定义

我国计量技术规范《JJF1001—1998通用计量术语及定义》对真值、随机误差和系统误差给予了新的定义,对过去的定义作了原则上的改变.本文对新定义的科学性和合理性进行了讨论,并建议在大学物理实验教学和教材中采用.     

Influence of radiofrequency amplifier nonlinearities on nuclear magnetic resonance image quality

The quality of nuclear magnetic resonance (NMR) image is degraded by a number of disturbing influences. In this article the influence of a nonlinear radiofrequency receiving amplifier is investigated. The effect of a cubic nonlinearity on the NMR signal is analyzed. Finally, the influence on the NMR image is studied for Fourier reconstruction techniques. As a result, the images are degraded by an additional term which is proportional to a parameter characterizing the nonlinearity. The additional term causes homogeneous objects to appear inhomogeneous and gives rise to image intensity outside the object. Under normal conditions the image degradation is negligible.     

离轴非球面轮廓测量导轨直线度误差补偿模型

由于研磨阶段非球面的面形误差将由几十微米收敛到几个微米,因此采用高重复精度的离散测量技术是决定误差收敛效率、影响加工进程的关键。在新一代数控光学加工中心(FSGJ Ⅱ)上,设计了双测头对非球面进行面形定量检测的轮廓测量机构。通过对测头运动导轨在x、z方向的直线精度的分析,建立了导轨直线度误差补偿模型,以较低的成本实现了较高的测量精度。     

基于模式误差分布特征的中国夏季旱涝预测可信度研究

基于美国气候预报中心组合降雨分析资料对国家气候中心海气耦合模式多年夏季降水预报误差进行统计分析,以揭示模式预报误差的分布规律及特征.研究发现,模式预报误差分布特征满足正态分布,基于误差分布特征分析模式对中国夏季降水的预测能力,通过误差分布的高斯拟合曲线特征对比模式预报与动力统计方法的预测技巧,进而得到动力统计方法改进误差分布特征的两种类型:1)变幅型改进;2)均值型改进.在此基础上,根据模式误差的统计特征提出了一种新的旱涝预测可信度计算方法,用于定量化地评估动力统计方法在不同地区的预测可信度大小,并应用于实际预测.最后以2012和2013年夏季降水为例,给出了实况、预测以及可信度检验.结果显示该方法能较好地反映出预测的不确定性,较其他检验方法更具针对性,对异常降水的预测可信度反映更为准确,验证了方法的有效性,可进一步提高动力统计方法的预测服务水平.     

广义位移传感器在形状误差和误差运动分离中的读数贡献

详细推导并统一了形状误差和误差运动高精度检测 分离技术中各类传感器的读数方程 ,包括传统的差动变压器式位移传感器、电涡流式位移传感器、电容式微位移传感器和近年来出现的激光微位移传感器、激光角位移传感器以及后两者组合成的组合式广义位移传感器。以统一的列表方式阐明了各传感器的读数贡献。其优点是 :根据选用的误差分离方法和与之适配的传感器 ,便可按列表方式快速、方便地排出用于直线、圆、圆柱度和平面度等误差分离的原始读数方程 ,并对误差分离的可行性作出了初步分析     

Stability analysis of linear dynamical systems with saturation nonlinearities and a short time delay

A class of linear dynamical systems subject to saturation nonlinearities and a short time delay were approximated by singular perturbation dynamical systems with saturation nonlinearities based on the notion of Pade approximation. The stability region of the approximate systems was proved to be decomposed and a convex Linear Matrix Inequality (LMI) optimization model was introduced to estimate the decomposed stability region with least degree of conservativeness.     

一种基于误差补偿的多元混沌时间序列混合预测模型

针对多元混沌时间序列的预测问题, 考虑到单纯改进储备池算法无法明显地提高预测精度, 提出一种基于误差补偿的时间序列混合预测模型. 实际观测的数据既包含线性特征又包含非线性特征. 首先利用自回归移动平均模型预测线性特征, 使得残差数据仅含非线性特征; 然后, 建立正则化回声状态网络模型预测; 最后, 将非线性部分的预测值与线性部分的预测值相加, 以实现高精度的多元混沌时间序列预测. 基于Lorenz和太阳黑子-黄河径流量时间序列的仿真实验验证了本文所提模型的有效性. 关键词： 回声状态网络 混沌 多元时间序列预测 误差补偿     

System error removal and structure optimization based on Fizeau interferometer

In the process of interferometric testing, the measurement result is influenced by the system structure, which reduces the measurement accuracy. To obtain an accurate test result, it is necessary to analyze the test system, and build the relationship between the measurement error and the system parameters. In this paper, the influences of the system elements which include the collimated lens and the standard surface on the interferometric testing are analyzed, the expressions of phase distribution and wavefront error on the detector are obtained, the method to remove some element errors is introduced, and the optimization structure relationships are given.     

用ZEMAX模拟五棱镜误差对平行度检测的影响

介绍了用五棱镜法检测大口径光束平行度的原理。分析了五棱镜加工的角度误差及面形误差对检测结果的影响，得出了五棱镜角度误差不影响检测结果，2个折射面的面形误差对检测结果的影响较小，2个反射面的面形误差对检测结果影响最大的结论。介绍了选择五棱镜的方法和减小面形误差影响的方法。最后，给出了用五棱镜法检测单星模拟器出射光束平行度的应用实例。     

典型卫星轨道辐射环境及在轨软错误率预计模型分析

使用最新版本的Space Radiation 7.0软件对典型卫星轨道（包括地球同步轨道、中地轨道和低地轨道）的空间辐射环境进行提取和计算,分析不同空间天气和屏蔽条件下的轨道离子通量-能量谱和通量-线性能量沉积（LET）谱特点。以一款SOI SRAM为例,结合地面加速器重离子试验获得的单粒子翻转截面-LET值关系曲线,预计该器件的在轨软错误率（SER）,并分析关键参数对预计结果的影响规律和内在机理。结果表明,使用Space Radiation软件的四种输入模式获得的预计结果可相差5倍左右;灵敏区厚度的增大导致在轨SER降低数个数量级,原因为灵敏区厚度的设置与灵敏区平均投影面积和符合条件的空间离子通量的大小直接相关;漏斗长度的大小对预计结果有一定的影响。最后,对SER预计模型的适用性和发展趋势进行了讨论。     

Impact of higher-order effects on dissipative soliton in metamaterials

We study the influence of higher-order effects such as third order dispersion (TOD), fourth order dispersion (FOD), quintic nonlinearity (QN), self steepening (SS) and second order nonlinear dispersion (SOND) on the dynamics of dissipative soliton (DS) in metamaterials. Considering each higher-order effect as a perturbation to the system and following Lagrangian variational method, we demonstrate stable dynamics of DS as a result of the interplay between different higher-order effects. We also perform numerical analysis to confirm the analytical results.