一种混沌海杂波背景下的微弱信号检测方法

基于复杂非线性系统的相空间重构理论,提出了一种基于遗传算法的支持向量机预测方法.利用改进的自相关法和饱和关联维数法确定混沌信号的时间延迟和嵌入维,从而实现相空间重构.通过遗传算法优化支持向量机中的惩罚系数和核函数参数,并结合支持向量机建立混沌序列的单步预测模型,从预测误差中检测出淹没在混沌背景中的微弱信号(包括瞬态信号和周期信号).以Lorenz系统和加拿大McMaster大学利用IPIX雷达实测得到的海杂波数据作为混沌背景噪声进行仿真实验,结果表明该方法能够有效地从混沌背景噪声中检测出微弱目标信号,所得的均方根误差为0.00049521(信噪比为-89.7704 dB),这比传统支持向量机方法的均方根误差(0.049,信噪比为-54.60 dB)降低了两个数量级.     

一种基于运算放大器的高灵敏度惠斯通电桥

关于如何提升惠斯通电桥灵敏度一直是惠斯通电桥研究的热门话题.运算放大器组装成为的差分放大电路在一定范围内可以线性放大输入电压.但是,使用运算放大器提高电桥灵敏度的方法并未被采用.本文采用LM358N型运算放大器来提高电桥两端电势差的测量精度,从而提升惠斯通电桥的灵敏度.我们使用Multisim软件对该方案进行仿真,结果表明如果将放大倍数调至20倍,那么实际误差将小于2%.经过对改进电桥进行实际测量,实验和理论结论符合得很好.采用此方法可以得到一个易操作、低成本、高灵敏度的惠斯通电桥.     

Most probable transition paths in eutrophicated lake ecosystem under Gaussian white noise and periodic force

The effects of stochastic perturbations and periodic excitations on the eutrophicated lake ecosystem are explored. Unlike the existing work in detecting early warning signals, this paper presents the most probable transition paths to characterize the regime shifts. The most probable transition paths are obtained by minimizing the Freidlin-Wentzell (FW) action functional and Onsager-Machlup (OM) action functional, respectively. The most probable path shows the movement trend of the lake eutrophication system under noise excitation, and describes the global transition behavior of the system. Under the excitation of Gaussian noise, the results show that the stability of the eutrophic state and the oligotrophic state has different results from two perspectives of potential well and the most probable transition paths. Under the excitation of Gaussian white noise and periodic force, we find that the transition occurs near the nearest distance between the stable periodic solution and the unstable periodic solution.     

Logistic模型阈值控制悖论及复杂性分析

研究了Logistic模型稳态均值在阈值控制下产生反直觉变化现象与复杂响应的机理.结果表明,阈值控制能引起映射区间改变和映射分布变化,二者之间的竞争导致了受控Logistic模型稳态均值的反直觉变化现象与复杂响应.在阈值下限接近0或阈值上限接近1时,映射分布变化是影响稳态均值复杂响应的主导因素.阈值下限大于其临界值或阈值上限小于其临界值时,稳态均值变化主要由映射区间改变决定,此时,受控Logistic模型稳态均值会出现反直觉变化现象.理论分析结果通过数值仿真得到进一步证实.     

噪声诱导的二维复时空系统的同步研究

研究了一类噪声诱导的二维复时空系统的同步问题.首先讨论了二维复Ginzburg-Laudau(CGL) 方程随时间和空间变化的时空混沌特性;其次,研究了时空噪声驱动下CGL系统的同步问题.理论上利用线性稳定性分析,得到了常数激励下CGL系统达到稳定态的临界强度;结合噪声的随机性和非零均值特性, 揭示了噪声诱导同步的机理;并从理论上和数值上分别给出了达到同步所需要的控制参数和噪声强度满足的条件,实现了两个非耦合CGL系统的完全同步.结果表明,数值模拟和理论分析有很好的一致性.     

海杂波背景下小目标检测的分形方法

针对海杂波背景下小目标检测对海情依赖性强的问题, 本文采用分数布朗运动模型对实测海杂波建模, 结合多重分形去势波动分析法确定分形参数, 分析了海杂波的单尺度、多重分形特性. 在单尺度分形的基础上, 利用表征海杂波分形特征的分数维和Hurst指数构建了分形差量, 提出了基于分形差量的小目标检测方法;在多重分形基础上, 比较了两种海杂波的高尺度多重分形特性. 结果表明, 当尺度q > 10时, 纯海杂波的多重分形参数H(q) < 0, 而存在小目标的H(q) > 0, 此差异性为高尺度分形参数的海杂波背景小目标检测提供了判定依据. 所研究的两种方法均能实现不同海情下的小目标检测.     

两种群随机动力系统的信息熵和动力学研究

随机种群动力学模型是研究种群间以及种群与不确定性环境间相互作用的动力学行为的数学模型. 本文从概率密度以及信息熵流、熵产生的演化角度探讨了两种群生态系统的Itô (或Statonovich)意义下随机模型的动力学行为.利用Fokker-Planck方程及其边界条件 和信息熵定义导出信息熵流(平均散度)和熵产生的关系式,并通过数值路径积分法捕 捉到熵流的非线性变化趋势以及信息熵的极值点位置与概率密度的快速迁移和分岔的联系. 应用数值路径积分法计算结果表明Itô (或Statonovich)意义下两种随机模型的概率密度 和信息熵的极值点位置不同但演化趋势一致.     

Tm3+ ,Yb3+共掺微晶玻璃蓝色上转换荧光的温度特性

制备了Tm³⁺,Yb³⁺共掺氟氧化物微晶玻璃, 在980 nm二极管激光器泵浦下研究了其上转换发光。发现将前驱玻璃进行热处理后,源于Tm³⁺的¹G₄能级到基态³H₆跃迁所产生的蓝色上转换荧光在463 nm和476 nm出现明显劈裂。在此基础上分析了该劈裂蓝色上转换荧光在303~623 K范围内的温度特性。结果表明:Tm³⁺,Yb³⁺共掺氟氧化物微晶玻璃蓝色上转换荧光可应用于光学测温,其测温最大灵敏度为4.2×10^-4 K^-1,相应温度为352 K。     

两种不同类型噪声驱动下的非对称双稳系统的随机共振

研究了由色关联的乘性色噪声和加性白噪声联合激励下的非对称双稳系统的随机共振现象,运用两态模型理论和统一色噪声近似理论,在绝热近似条件下得到了信噪比的表达式.信噪比是乘性色噪声强度,加性白噪声强度,噪声耦合强度,乘性噪声自关联时间和噪声互关联时间的非单调函数,所以在该双稳系统中产生了随机共振. 在系统的偏度不是太大的情况下调节加性白噪声强度比调节乘性色噪声强度更容易控制随机共振,并且以信噪比作为噪声之间耦合强度的函数时可以观察到二次随机共振现象.     

土基模量随季节变化规律及其数值的确定

土基回弹模量作为路面设计的重要力学参数,在我国路面设计方法中选取最不利季节的土基回弹模量值作为土基的设计强度,没有考虑一年中含水量变化对土基强度的影响,本文通过分析土基回弹模量随季节含水量的变化规律,借鉴AASHTO设计方法中不同季节模量对路面造成的相对损伤思想,推导出等效回弹模量计算公式uf=0.95×10⁷E^-5d,提出用等效土基回弹模量值代替最不利季节模量值作为土基强度设计值,不仅能够提高土基自身的抗变形能力,还可以很有效的提高沥青路面结构的整体设计强度。