基于超限学习机算法的空间目标材质多色测光识别研究

随着各国航天活动的增多,空间目标的数量和种类不断增加,对空间目标进行编目识别是各国空间目标监视领域的重要研究内容。对空间目标进行识别,主要是为了获得其表面材质、姿态、形状、关键载荷等信息,而表面材质信息的获取是开展目标光学特性及状态认知研究的基础。搭建空间目标表面材质多色测光测量系统,整套系统部署在光学暗室内,以减少杂散光对测量结果的影响。光源采用太阳模拟器,光谱等级A级;探测器采用美国ASD公司生产的FieldSpec4地物光谱仪,波长范围350～2 500 nm,光谱分辨率1 nm,光纤置于电控转台上,能对待测样片实现不同观测几何下的测量。利用Johnson-Cousins UBVRI五色分光系统对8种常用表面材质（砷化镓、氧化铝、氧化聚酰亚胺薄膜、黑漆、环氧漆、镀铝聚酰亚胺薄膜、钛青蓝漆、白漆）在不同观测几何条件下的10种色指数数据进行实验测量,每种色指数分别测得30组实验数据。采用传统的1-sigma不确定框方法（即对于给定材质的若干组实验数据,计算其每种色指数的平均值和标准差,以平均值为中心,以标准差的两倍为边长画出色指数不确定框）,在最理想的识别情况下,通过R-I和B-R色指数不确定框能对砷化镓、氧化铝、氧化聚酰亚胺薄膜、钛青蓝漆四种材质进行识别;利用B-V和B-R色指数不确定框可以将环氧漆、白漆识别出来,剩余两种材质黑漆和镀铝聚酰亚胺薄膜无法通过以上色指数进行识别。但是1-sigma不确定框方法存在两个主要问题：一是需要知道待测材质对特定波段敏感的先验信息,来确定所用的色指数类型;二是识别率容易受测试样本数量的影响,可靠性差。超限学习机算法是一种利用随机化隐层节点和和最小二乘求解方式进行训练的机器学习算法,具备学习效率快,泛化性能好,不容易陷入局部最优解等优势,被广泛应用于对数据的分类和回归分析中。因此引入超限学习机算法,将色指数数据按照2∶1的比例随机分为训练样本和测试样本,共进行三次随机试验。在训练样本中,对每种材质按照1∶8的顺序进行编号,即编号1∶8的测试样本分别有20个,分别包含10种色指数数据;在测试样本中同样对其按照已知归属材质对应编号。采用决定系数和计算时间作为判断ELM算法准确性和实时性的判断指标。结果表明：无论是对单一材质进行识别,还是对所有测试材质样本,训练样本决定系数在0.98以上,测试样本决定系数在0.96以上,每次试验中最多有3组色指数数据无法识别;所需总时间最长在0.07 s内完成,甚至可以达到0.002 s,识别效率和可靠性远高于传统的1-sigma不确定框法,表明ELM算法能对空间目标常用材质进行准确快速识别。相关研究可为空间非合作目标的外形、姿态等状态信息反演提供技术支持。     

20Mgβ衰变谱学与15O(α,γ)19Ne反应(英文)

15O（α,γ）19Ne（p,γ）20Na反应链是高温CNO循环向快速质子俘获过程突破的一条关键路径,相关的反应率输入量可通过20Mg的β衰变可布居19Ne共振态并测量其衰变性质来获得。通过高效率高精度地测量20Mg β衰变中产生的质子与γ射线得到了20Mg衰变的详细信息,并构建了完整的衰变纲图,还进行了19Ne 4 033 keV共振态衰变性质的探索,获得了该态在20Mg β衰变中被布居的分支比上限。通过比20Mg和20O镜像能级跃迁的结果确认了同位旋非对称性,为检验相关理论模型提供了精确的实验数据。对于突破路径中有重要影响的19Ne 4 033 keV共振态的性质,有待更高统计的实验进一步研究。The breakout from the hot CNO cycle to the rapid proton capture process can occur via the 15O(α,γ)19Ne(p,γ)20Na reaction sequence, and the β decay of 20Mg can be used as an alternative method to characterize some specific resonances, which will provide detailed nuclear structure input for reaction rate calculations. The reliable information on the decay properties and structure of 20Mg was obtained by measuring the emitted particles and γ-rays in the β decay with high efficiency and high resolution. Attempt was also made to search for the decay channels associated with the 4 033 keV resonance in 19Ne. To test fundamental symmetries, the transitions in the mirror decays of 20Mg and 20O were compared. The precise experimental data presented here would be important to constrain the theoretical calculations. It is desirable to clarify the astrophysically relevant problem by further experiments with improved statistics on the basis of the present work.     

基于光学散射特性的失稳空间目标旋转分析

本文提出了基于光学散射特性的失稳空间目标旋转速率实验模拟方案以及数据处理方法,解决了失稳空间目标旋转速率反演的问题。实验构造了模拟真实光学观测的测试系统,使得卫星模型姿态、太阳方位、探测器观测角均与STK模拟场景相同,并模拟了低轨STSS卫星失稳条件下的探测过程,获取了多个周期的探测数据。通过频谱分析法、自相关法、交叉残差法处理实验数据,发现三种方法都可以成功反演出卫星模型的旋转速率,但交叉残差法受干扰较小,结果更准确。通过本文的工作,为今后通过光学散射特性反演真实卫星旋转速率提供了依据。     

硅探测器的数字化脉冲形状甄别

介绍了利用硅探测器的脉冲形状甄别进行粒子鉴别的原理。详细叙述了基于数字化方法的脉冲形状甄别的实现。采样频率和位数是数字化方法的两个重要参数。对于硅探测器信号,采用100 MS/s,12 bit的Digitizer可以满足脉冲形状甄别法对时间分辨的要求。同时对该方法粒子鉴别的特征和能量阈值做了简要的分析和对比。粒子背面入射硅探测器的所得的阈值低于正面入射的情况。例如对于氖周围的同位素,背面入射情况的阈值约为100 MeV,为正面入射情况下鉴别阈值的二分之一,相当与ΔE-E方法中ΔE探测器厚度约为60 μm情况下的阈值。最后定性讨论了硅探测器的电阻率不均匀性和沟道效应对粒子鉴别性能的影响。In this paper Pulse Shape Discrimination(PSD) for silicon detector has been briefly introduced. The emerging digital method successfully applied to detector signal processing makes digital PSD method one of the most promising particle identification methods. Sampling frequency and the number of bits are two key parameters of digital method. For silicon detector signal, adopting 100 Ms/s, 12 bit Digitizer can satisfy the time resolution requirement of PSD method. The identification characteristic and energy threshold of this method have been discussed and compared with both front injection and rear injection cases. Energy threshold with rear injection usually is much lower than that with front injection. For example, around for Neon isotope energy threshold with rear injection is about 100 MeV which is only half of the threshold with front injection, also equivalent to thickness of about 60 μm silicon detector threshold in ΔE-E method. At the end the impact of silicon detector's resistivity nonuniformity and channel effect on the identification capacity of PSD method has been discussed in detail.     

飞秒激光烧蚀铝靶产生喷射物的超快脉冲数字全息诊断

采用脉冲数字显微全息技术,对50 fs单脉冲激光烧蚀铝靶过程中的物质喷射以及等离子体演化的动态过程进行了实验研究,获得了高时空分辨的动态数字全息图.由全息图观察到了热弹力波引起的二次喷射现象,并且报道了大延迟下喷射物质对400 nm探测光所引起的干涉条纹的反常移动现象.通过对全息图进行数字再现,得到了不同延迟下探测光穿过等离子体后的二维相位分布,并运用逆Abel变换算法获得了等离子体折射率以及等效电子密度的时空演化动态过程.根据实验以及计算所得到的有关于喷射物的光学性质,对喷射物的结构和成分进行了分析. 关键词： 脉冲数字全息 飞秒激光烧蚀 超快时间分辨 等离子体     

Structure change of 156Yb at high-spin states

High-spin states of ¹⁵⁶Yb have been studied via the ¹⁴⁴Sm(¹⁶O,4n)¹⁵⁶Yb fusion-evaporation reaction at beam energy 102~MeV. The positive-parity yrast band and negative-parity cascade have been extended up to higher-spin states, respectively. The characteristics of the negative-parity sequence above the 25^－ state may related to the excitation from the nucleon in the Z=64, N=82 core. The E-GOS curve for the positive-parity yrast sequence in ¹⁵⁶Yb indicate that this nucleus may undergo an evolution from quasivibrational to quasirotational structure with increasing angular momentum. The Cranked Woods-Saxon-Strutinsky calculations by means of Total-Routhian-Surface (TRS) methods has been made to understand this structure change.     

残差自回归半参数模型的参数估计

研究了残差自回归半参数模型的参数估计,运用广义最小二乘法估计了参数部分．用随机模拟说明了运用广义最小二乘（GLSE）估计出的参数部分优于运用普通最小二乘法（OKSE）得到的估计．     

超燃燃烧室气流参数诊断

基于可调谐二极管激光器吸收光谱技术, 利用7185.597cm^{-1}, 7444.35cm^{-1} + 7444.37cm^{-1}(重合吸收线)两条H_2O吸收线, 采用分时扫描-直接探测策略组建多光路吸收测量系统, 在4kHz的测量频率下, 定量测量了燃烧室气流的静温、水蒸气浓度和流向速度. 利用位移机构, 在以C_2H_4为燃料的超燃直连式试验台中, 在单次试验中同时诊断燃烧室内某截面和燃烧室出口的多气流参数的截面分布. 利用燃烧室出口截面的水蒸气浓度分布, 并结合壁面静压计算燃烧效率; 利用燃烧室出口截面的静温和速度分布, 获得出口气流马赫数分布; 利用凹腔后部某截面的温度和水蒸气浓度分布, 判读了凹腔附近流场特征.      

特征谱区筛选在多元混合物的太赫兹光谱定量分析中的应用

用特征谱区筛选法结合太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对多元混合物成分含量进行了定量分析研究。实验利用太赫兹时域光谱系统测量了由乳糖一水合物(LAC)、对乙酰氨基酚(APAP)、可溶性淀粉(starch)以及微晶纤维素(MCC)四种材料组成的混合物样品的太赫兹吸收光谱,并分别尝试采用常规区间偏最小二乘(iPLS)、向后区间偏最小二乘(biPLS)、联合区间偏最小二乘(siPLS)和移动窗口偏最小二乘(mwPLS)四种特征谱区筛选法对多元混合物的太赫兹吸收光谱进行特征子区间优选,建立了太赫兹吸收谱与四元混合物中乳糖一水合物含量之间的定量回归模型。通过比较四种谱区筛选算法模型及全光谱偏最小二乘(PLS)模型所得结果,表明采用移动窗口偏最小二乘法建立的谱区筛选模型得到的结果相对最优,其交互验证均方根误差(RMSECV)、预测均方根误差(RMSEP)、校正集相关系数(R_C)和预测集相关系数(R_P)分别为0.980 3,1.114 1,0.996 0和0.995 1。实验结果表明,采用特征谱区筛选方法可以有效选择多元混合物太赫兹吸收光谱的特征区间,提高模型精度和降低模型复杂性,为实现多元混合物成分含量的快速检测提供了一种有效的方法。     

Investigation of the near-threshold cluster resonance in ~(14)C

An experiment for p(~(14)C,~(14)C~*→~(10)Be+α)p inelastic excitation and decay was performed in inverse kinematics at a beam energy of 25.3 Me V/u.A series of~(14)C excited states,including a new one at 18.3(1)Me V,were observed which decay to various states of the final nucleus of~(10)Be.A specially designed telescope system,installed around zero degrees,played an essential role in detecting the resonant states near theα-separation threshold.A state at 14.1(1)Me V is clearly identified,being consistent with the predicted band-head of the molecular rotational band characterized by theπ-bond linear chain configuration.Further clarification of the properties of this exotic state is suggested by using appropriate reaction tools.