作者单位
摘要
火箭军工程大学, 西安 710000
为了实现低成本微惯性测量单元(MIMU)的自对准功能、提高自对准精度, 提出了一种基于级联卡尔曼滤波(KCF)的动基座GPS单天线辅助MIMU自对准方法。首先, 对GPS单天线测得的速度矢量随机误差进行了总平均经验模态分解(MEEMD), 信号重构后使用卡尔曼滤波对其降噪解算得到航向角测量; 其次,以基座姿态角和陀螺常值漂移为状态量建立了系统的状态方程, 并融合加速度计和GPS单天线测量信息, 建立了系统的观测方程; 然后, 使用自适应无迹卡尔曼滤波进行信息融合, 实现了基座姿态角的最优估计。经仿真验证对比, 所提算法有效提高了自对准精度。仿真结果验证了所提算法在GPS单天线辅助MIMU自对准中的优越性。
微惯性测量单元 初始对准 总平均经验模态分解 自适应级联卡尔曼滤波 Micro Inertial Measurement Unit (MIMU) initial alignment Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition (ME Adaptive Kalman Cascade Filtering (AKCF) 
电光与控制
2023, 30(11):
作者单位
摘要
新疆师范大学地理科学与旅游学院, 新疆 乌鲁木齐 830054新疆维吾尔自治区重点实验室“新疆干旱区湖泊环境与资源实验室”, 新疆 乌鲁木齐 830054
高光谱数据中存在的大量冗余信息对高光谱估测精度产生较大影响。 旨在寻求特征波段筛选的最佳算法, 以实现土壤重金属铅含量的准确监测, 为土壤污染防治提供参考。 以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲土壤重金属铅含量与光谱数据为数据源, 利用蒙特卡洛交叉验证(MCCV)算法确定92个有效土壤样品, 通过相关分析选取倒数对数一阶微分变换处理的光谱数据, 采用随机蛙跳(RF)算法, 并结合竞争性自适应重加权(CARS)算法、 迭代保留有效信息变量(IRIV)算法及连续投影算法(SPA), 构建RF-CARS、 RF-IRIV及RF-SPA三种算法对波段进行筛选。 以倒数对数一阶微分变换处理下的特征波段反射率为自变量, 土壤重金属铅含量为因变量, 采用极端梯度提升(XGBoost)和地理加权回归(GWR)方法构建土壤重金属铅含量估测模型。 结果表明: (1)光谱变换处理可有效增强光谱与土壤铅含量的敏感性, 其中倒数对数一阶微分变换后的土壤光谱特征更为明显, 相关系数可达到0.620(p<0.001)。 (2)RF-CARS、 RF-IRIV及RF-SPA算法分别从高光谱数据中筛选出6、 9和7个特征波段, 全部位于近红外光谱区域, 3种算法具有较强的特征提取能力, 极大减少光谱数据中的冗余信息。 (3)基于RF-IRIV算法构建的土壤铅含量估测模型的精度和稳定性高于RF-CARS和RF-SPA算法构建的模型, 说明RF-IRIV算法能更为准确的保留与土壤铅含量相关的波段。 此外, GWR模型的性能优于XGBoost模型, 构建的RF-IRIV-GWR模型具有较好的预测能力, 可作为研究区土壤铅含量的最优估测模型, 其验证集的决定系数(R2)为0.892, 均方根误差(RMSE)为0.825 mg·kg-1, 相对分析误差(RPD)为3.09。 基于随机蛙跳(RF)与迭代保留有效信息变量(IRIV)算法, 结合地理加权回归(GWR)建模方法在快速准确估测土壤铅含量方面具有一定优势, 可进行土壤重金属污染的动态监测。
特征波段 随机蛙跳算法 竞争性自适应重加权算法 迭代保留有效信息变量算法 连续投影算法 极端梯度提升 地理加权回归 土壤铅 Feature band Random frog algorithm Competitive adaptive reweighted sampling algorithm Iteratively retaining informative variables algori Successive projections algorithm Extreme gradient boosting Geographically weighted regression Soil lead 
光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3302
作者单位
摘要
1 新疆师范大学地理科学与旅游学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆维吾尔自治区重点实验室“新疆干旱区湖泊环境与资源实验室”, 新疆 乌鲁木齐 830054
与传统检测方法相比, 利用高光谱技术进行土壤有害元素砷含量的估算, 具有快速、 准确, 成本低的特点, 可对干旱区绿洲土壤有害元素砷污染进行动态监测。 基于新疆渭干河-库车河三角洲绿洲耕层土壤样品的采集, 获取土壤光谱数据和有害元素砷含量。 通过bior1.3, db4, gaus4和mexh这4种小波基函数对土壤原始光谱反射率进行连续小波变换, 并将变换后光谱数据与有害元素砷进行相关分析, 以筛选出的敏感小波系数为自变量, 采用偏最小二乘回归、 支持向量机回归、 BP神经网络和随机森林回归方法对有害元素砷含量进行高光谱反演。 研究结果显示: (1)4种小波基函数在3~8尺度的光谱分解效果明显优于其他尺度, 特别是4~6尺度的连续小波变换有效提升了光谱反射率与土壤有害元素砷之间的相关性, 通过显著性检验的小波系数数量有了明显增多(p<0.01), 在可见光的400~700 nm以及近红外的1 100~1 700和2 200~2 400 nm附近具有较强的相关性; (2)通过比较4种小波基函数对光谱数据中有效信息的辨识能力, 认为小波基函数bior1.3和mexh要优于db4和gaus4, 其中bior1.3的光谱分解效果最好, gaus4相对最弱; 通过bior1.3第5尺度的光谱变换, 与土壤有害元素砷显著相关的波段数量最多, 为507个(p<0.01); (3)比较4种建模方法的反演结果发现, SVMR, BPNN和RFR模型相较于PLSR模型具有更强的估测能力, 模型的估测精度更高。 综合分析各模型的稳定性及估测精度后, 认为bior1.3-25-RFR模型可作为研究区土壤有害元素砷的最佳估测模型。 该模型的训练集和验证集的R2分别为0.893和0.639, RMSE为1.075和1.651 mg·kg-1, RPD分别为2.89和1.64, 表明模型估测效果较好, 稳定性较强。 采用合适的小波基函数进行连续小波变换可减少土壤高光谱数据中的白噪声, 挖掘出土壤光谱数据中的有效信息, 对土壤有害元素砷含量的准确估测提供有力的技术保障。
小波基函数 分解尺度 小波系数 机器学习算法模型 有害元素砷 Wavelet basis function Decomposition scale Wavelet coefficient Machine learning algorithm model Arsenic 
光谱学与光谱分析
2023, 43(1): 206
作者单位
摘要
新疆师范大学地理科学与旅游学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
土壤有机质含量的高光谱估测可快速、 准确监测土壤肥力, 对现代化农业生产进行精准施肥提供科学依据。 以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲耕层土壤为研究对象, 对采集的98个土壤样品的原始光谱反射率R分别进行传统倒数对数lg(1/R)、 一阶微分R'和倒数对数一阶微分[lg(1/R)]'数学变换, 以及基于小波母函数Bior1.3不同尺度分解的连续小波变换(CWT), 并与实测土壤有机质含量进行相关分析, 从而筛选出各类变换下与土壤有机质含量密切相关的特征波段和小波系数(p<0.01)。 分别以原始光谱反射率(R)以及不同变换处理下的特征波段反射率和敏感小波系数作为自变量, 土壤有机质含量作为因变量, 采用偏最小二乘回归和支持向量机回归方法构建土壤有机质含量的估测模型。 结果表明: (1)各类光谱变换方法有效提升光谱与土壤有机质含量之间的敏感性, 其中经CWT变换后的土壤光谱反射率与有机质含量的相关性得到显著提高, 相关系数由0.39提高到0.54(p<0.01)。 (2)传统的[lg(1/R)]'变换构建的支持向量机回归模型, 其决定系数(R2)高于lg(1/R)和R'变换构建的模型, 说明倒数对数一阶微分变换可有助于提高估测模型的精度, 且支持向量机回归模型的精度和稳定性高于偏最小二乘回归模型。 (3)经过CWT分解后, 以原始光谱反射率在不同尺度上的敏感小波系数作为自变量建立的模型, 估测精度和稳定性均有明显的提高, 构建的R-CWT-23-SVMR模型的决定系数(R2)为0.84, 均方根误差(RMSE)为1.48, 相对分析误差(RPD)等于2.11, 模型精度达到最高并拥有极好的预测能力。 高光谱数据经多种变换处理后可有效去除白噪声, 而连续小波变换处理比传统的数学变换方法更适合于挖掘土壤有效信息, 实现光谱信号的近似特征和细节特征的有效分离, 建立的反演模型可更加精准估测土壤有机质含量。
连续小波变换 分解尺度 高光谱估测 土壤有机质 渭干河-库车河三角洲绿洲 Continuous wavelet transformation Hyperspectral estimation Decomposition scale Soil organic matter The delta oasis of Weigan-Kuqa rivers 
光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1278
作者单位
摘要
1 廊坊市第四人民医院/承德医学院附属医院中医内科,河北 廊坊065700
2 霸州市中医院中医内科,河北 霸州065700
为探讨激光穴位照射联合丹参川芎嗪关节腔内给药治疗膝关节骨性关节炎(KOA)的疗效,将KOA患者96例随机分为对照组(n=48, 丹参川芎嗪关节注射)和观察组(n=48, 激光穴位照射+丹参川芎嗪关节内给药),比较两组临床疗效及治疗前后膝关节疼痛程度、膝关节功能、膝关节活动度及白细胞介素-1β(IL-1β)、C反应蛋白(CRP)、软骨寡聚基质蛋白(COMP)及基质金属蛋白酶-3(MMP-3)血浆水平。结果表明: 观察组治疗总有效率(93.75%)高于对照组(77.08%)(P<0.05); 与治疗前比较,两组治疗后VAS评分及IL-1β、CRP、COMP、MMP-3水平降低(P<0.05),Lysholm评分、膝关节活动度增高(P<0.05),但观察组以上指标改善优于对照组(P<0.05)。研究认为激光穴位照射联合丹参川芎嗪关节腔内给药治疗膝关节骨性关节炎的疗效满意。
膝关节骨性关节炎 激光 穴位 丹参川芎嗪 knee osteoarthritis laser acupoint salvia miltiorrhiza ligustrazine 
应用激光
2022, 42(2): 121
作者单位
摘要
西南技术物理研究所,四川 成都610047
为了快速、准确检测海天背景下远距离水平观测的船舶目标,提出了一种基于海天线提取和混合灰度差的船舶检测方法。首先,利用边缘检测算法将图像分为天空、海天线和海面三个区域,并根据海天区域连接点,采用直线拟合方法确定海天线的直线参数;然后提取海天线区域作为目标感兴趣区域,并在去除海面杂波和噪声等干扰后利用混合灰度差水平投影和垂直投影来定位目标;最后,根据投影曲线统计值分析得到目标的坐标和大小。实验结果表明,该方法可以有效检测出海天背景下远距离水平观测的船舶目标,并且运算简单、处理速度快,因此能够满足船舶目标检测的实时处理要求。
海天线提取 边缘检测 混合灰度差 目标检测 sea-sky line extraction edge detection mixed gray difference target detection 
红外
2021, 42(6): 29
作者单位
摘要
火箭军工程大学,西安 710025
导弹制导控制一体化技术是将制导系统和控制系统综合进行设计,可以充分发挥导弹的整体性能,提高命中精度。为了加强毁伤效果,考虑落角约束是一体化设计中的热点研究问题。针对倾斜转弯导弹,首先,建立了导弹运动模型和弹目相对运动模型,这是一体化研究的基础;随后,对现有研究方法进行分类和归纳;最后,梳理了目前制导控制一体化研究存在的问题以及发展趋势。
制导控制一体化 落角约束 导弹运动模型 弹目相对运动模型 integrated guidance and control terminal angle constraint missile motion model missile-to-target relative motion model 
电光与控制
2020, 27(2): 45
作者单位
摘要
1 四川大学 物理科学与技术学院, 成都 610065
2 山东大学 物理学院, 济南 250100
(K,Na)NbO3基陶瓷(KNLNST陶瓷)是一类很有发展潜力的无铅压电材料, 目前对其进行两步烧结相关的研究还很少。本工作分别采用普通烧结(Conventional Sintering, CS)和两步烧结(Two-step Sintering, TSS)制备了(K0.4425Na0.52Li0.0375)(Nb0.8825Sb0.08Ta0.0375)O3陶瓷, 并进行微观结构与物性的对比研究。TSS可将(K,Na)NbO3基陶瓷的相对密度ρ°由CS时的95.0%提高至97.0%, 压电系数d33由CS时的363 pC/N增大到387 pC/N。两种烧结方式制备的KNLNST陶瓷的微观组织结构和电畴结构有着很大的差异。KNLNST-CS陶瓷的晶粒尺寸较小而且分布较为均匀, 极化后多数晶粒的电畴图案为简单的平行条纹。KNLNST-TSS陶瓷的晶粒尺寸则大小分布不均匀, 极化后许多大晶粒中呈现带状条纹内部又存在着精细的平行条纹的电畴图案。
(K,Na)NbO3基陶瓷 两步烧结 压电性能 相变 微观组织结构 电畴结构 (K,Na)NbO3-based ceramics two-step sintering piezoelectric property phase transitions microstructure domain structure 
无机材料学报
2019, 34(7): 721
作者单位
摘要
西北核技术研究所, 西安 710024
主要针对尺寸为75 mm×25 mm的241Am标准体源HPGe探测器探测效率展开研究,通过LabSOCS软件模拟及蒙卡计算研究发现,使用同一种结构类型的探测器测量特定形状的体源,其虚拟点探测器位置与虚拟点源位置满足线性、二次函数、指数等关系。针对确定的探测器,通过点源在对称轴线上不同高度位置实验就可以标定出虚拟点探测器位置,再结合它们的线性函数进一步计算出虚拟点源位置,最后将点源放置于虚拟点位置刻度即可得到体源的探测效率。因此,该技术方法首次提出通过虚拟点探测器位置找到了虚拟点源的位置,是一种全新的刻度方法,已达到实际应用的程度,可以大面积推广应用该技术成果。
虚拟点源 虚拟点探测器 蒙卡计算 效率刻度 virtual point source virtual point detector Monte Carlo method efficiency calibration 
强激光与粒子束
2018, 30(3): 034001
作者单位
摘要
1 火箭军工程大学,西安 710025
2 中国科学院光电技术研究所,成都 610000
考虑末制导中的落角约束和过载约束,提出一种自适应模糊滑模导引律,并采用李雅普诺夫稳定性判据对其稳定性进行了证明。通过将落角与视线角联系起来,从而设计滑模面实现落角约束。通过引入自适应模糊推理系统消除滑模控制中的抖振,提高了导引律的实用性。由于模糊推理具有强大的自学习能力,可在线修正加速度指令,故而对于未知干扰和模型不确定性具有良好的鲁棒性,提高了导引精度。仿真验证了该导引律在不同条件下均能满足过载约束和落角约束。
末制导 导弹 多约束 模糊神经系统 滑模控制 terminal guidance missile multiple constraints neuro-fuzzy system sliding mode control 
电光与控制
2017, 24(9): 36

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