基于GPU的ISAR成像算法实现

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)是一种具有很高的成像分辨率的雷达,其成像过程是一项大数据量的高密度计算的处理任务。图形处理器(GPU)具有数十倍于CPU的浮点计算能力以及传输带宽,而CUDA 技术的发展使得多线程、单指令的GPU 架构能够方便快速地进行并行计算。提出了一种在cuda平台上用GPU进行非相参成像处理的高效方法,利用GPU 的并行特性,实现了成像处理过程的并行化,与一般GPU 处理方法相比,其处理速度可以达到实时成像的效果,运算速率明显提高。     

基于最大指数绝对值目标函数的抗差状态估计方法

为提高状态估计的抗差性,提出一种基于最大指数绝对值目标函数的状态估计(maximum exponential absolute value state estimation,MEAV)方法。首先给出了MEAV的基本模型,并介绍了其理论基础和数学性质。由于 MEAV基本模型的目标函数并非处处可导,因而无法利用基于梯度的方法进行求解。为此,给出了 MEAV 基本模型的等价模型,并详细推导了基于原-对偶内点算法的MEAV等价模型的求解方法。算例分析表明,MEAV 在估计过程中可自动抑制多个强相关不良数据,显示了良好的抗差性和较高的计算效率,因而具有良好的工程应用前景。     

基于信息熵的ISAR干扰效果评估方法

将信息熵引入ISAR干扰效果评估,建立了以熵值为评估指标的评估模型,分析引起熵变的三个因素(分布样式、信噪比和带宽)与干扰效果之间的关系,最后在不同干扰条件下对点目标作仿真成像,并对其点散布函数进行对比分析,得到最终结论;证明了熵值这一指标具有一定的稳定性和通用性,在ISAR干扰的信号级评估下是可用的。     

波束域相位中心互相关DOA估计方法

为提高多波束测深声呐回波到达角度(DOA)的估计性能,将三排阵测深侧扫声呐的相位中心互相关技术与多波束测深声呐的波束形成技术相结合,提出了一种新的波束域相位中心互相关DOA估计方法;并将该方法与传统相位差测向方法进行了比较,且推导出了两者的数学表达式;通过理论分析和仿真研究指出新方法能同时获得较大的相位非模糊区间和较低的DOA估计误差,有效提高了回波DOA的估计性能;对湖上试验数据的处理结果进一步表明该方法具有工程实际应用的有效性和可行性。     

基于相位积累的多段异频信号的频率估计算法

多段信号的信息融合能够有效提高信号的频率估计精度。为扩展现有方法的适用范围,提出一种基于相位积累的多段异频信号的频率估计算法。算法通过生成异频分析参数矩阵克服了分段信号频率不等问题,实现了同频化处理;通过设计相位差补偿因子克服了分段信号相位不连续问题,达到了相位连续信号的频谱分析效果;通过搜索相位累积频谱的最大值获得了信号频率估计值。为验证算法的正确性,给出了详细的数学推导。仿真实验结果表明本文所提算法的频率估计误差约为现有方法的1/3~2/3,算法普适性强,频率估计性能稳定。     

多目标函数预抗差估计

对于电力系统中出现在杠杆量测上的不良数据,传统含不良数据辨识的最小二乘法状态估计不能很好排除不良数据对系统估计结果的影响。本文提出了多目标函数预抗差状态估计,利用可变窗宽算法平衡了指数目标函数状态估计的精度与速度矛盾,同时利用加权最小二乘估计与之相结合,在不同的迭代周期中使用不同的目标函数,使得估计既可以具有结构抗差估计的优秀抗差性能,又使得估计具有最小二乘法相对优秀的收敛性,避免了迭代震荡浪费计算资源的情况。将本文所提方法与传统算法进行比较,结果表明本文所提出的算法在性能上具有明显优势。     

基于指数目标函数优化的变压器局部放电故障最佳定位点估计方法

针对采用声发射传感器法测量变压器局部放电故障定位点问题,考虑多个冗余声发射传感器及其测量误差,创造性地将局部放电故障定位点的诊断问题转换为状态估计优化问题,提出了基于指数目标函数优化的变压器局部放电故障定位点最佳估计方法。该方法首先借鉴状态估计理论,定义声发射传感器伪量测和构造局部放电故障定位点量测方程;然后针对多个冗余AES定位点量测方程,以残差指数形式构造优化模型,并采用牛顿法迭代求解,得到变压器局部放电故障定位点的最佳估计值;最后通过仿真实验对所提方法进行验证,结果表明本所提方法可高精度定位变压器局部放电故障点,有效进行变压器局部放电故障定位诊断。     

基于SHGM估计方法的电力系统状态估计

电力系统状态估计作为一种应用软件，在整个能量管理系统（EMS）中起着非常重要的作用，但是经典的估计方法在处理不良的异点时显得无能为力。为了解决这一问题，文中在简要分析映射统计概念及原理的基础上，用先辨识杠杆点的方法来进行估计，从而避免受到在这些点的不良数据的影响。仿真试验结果表明，该方法较一般的WLS状态估计方法在处理不良数据以及收敛性等方面具有更好的效果，并且它的算法是对较简单的基于WLS算法的修改，所以很容易实现。     

基于地面发射机的方位多通道SAR系统通道幅相误差估计方法

方位多通道SAR系统能够克服最小天线面积的限制,从而满足了高分辨率和宽测绘带的性能要求,是星载SAR研究的热点。对于方位多通道SAR系统,通道间的幅相误差对系统成像性能有很大影响,必须对其进行标定。针对幅相误差具有空变性和估计精度易受噪声影响的特点,利用子空间投影算法,提出了一种基于地面发射机的定标方法,通过合理的地面发射机布设策略,解决幅相误差空变特性估计的问题,通过地面发射机容易实现高信噪比的特点,抑制噪声对估计精度的影响。最后通过仿真实验,对提出方法的有效性和精度进行了仿真验证,实验表明,该方法可以通过布设少量地面接收机即可解决幅相误差估计中空变特性和噪声影响的问题,同时还降低了算法的运算量,在仿真中达到了良好的估计精度,实现了成像的校正。     

基于脑电自回归预测的实时相位估计方法

经颅电刺激(transcranial electric stimulation, TES)等无创刺激方式在与大脑内在神经电活动锁相时,能更有效的调节神 经振荡活动。 由于脑电(electroencephalogram, EEG)信号复杂的时变性,现有的方法难以同时满足相位估计精度和实时性的要 求。 为此,提出一种用于锁相刺激系统的实时相位估计方法。 该方法对 EEG 信号进行自回归(autoregressive, AR)建模,然后利 用 AR 模型预测 EEG 信号并进行相位特征点识别,再通过相位特征点计算出待刺激点的相位。 采用该方法对 20 名受试者(年 龄 20~ 36 岁,男性 12 名,女性 8 名)的闭眼静息 EEG 数据进行分析,发现该方法的性能与模型系数更新时长、预测步长及 EEG 的窄带功率大小有关,对高窄带功率的 EEG 数据具有更优性能;在最佳模型参数下(模型系数更新时长为 5 s、预测步长为 30), 20 名受试者的平均锁相指数(phase locking value,PLV)为 0. 968,平均相位误差(average phase error,APE)为 13. 33°。 相对于平 均周期法,该方法具有更高的 PLV 值和更低的相位误差,可用于闭环锁相经颅电刺激仪器的研发。     

一种频域相位差分测频算法

提出一种新的基于频域的相位差分法,能通过多次等比延时的FFT变换,得到多个时间点相位信息,再利用前后各时间点的相位关系来消除相位模糊的问题;定量分析了FFT计算点数和变换次数以及环境的信噪比3种因素,对测频性能的影响,并得出测量误差的理论表达式.通过大量仿真结果表明,该方法的测量精度受FFT的计算点数和环境信噪比影响较小,而受FFT变换次数影响较大;因此该算法不仅稳定性好、测量精度高、对环境的依赖很低,而且计算量较小、便于硬件实现.     

基于贝叶斯频谱估计的相位差测量及实现

针对传统的相位测量方法测量误差大,又受波形失真、频率以及噪声等条件影响的缺点,提出了基于贝叶斯频谱估计理论的相位差测量方案,有效地避免了上述问题.仿真结果证明,该方法检测精度高,可以检测的相位差值达0.0004°,具有一定的实用性和推广价值.     

基于Mueller矩阵的糖溶液旋光度测量

提出了基于M ueller矩阵的糖溶液旋光度测量方法。搭建了一个可旋转光纤波片的全光纤测量系统,此系统利用双锥形光纤对糖溶液旋光性进行探测。建立系统方程,利用最小二乘优化估计的方法求取待测溶液的M ueller矩阵;对M ueller矩阵进行极分解运算得到糖溶液的旋光度。实验测量了不同浓度的葡萄糖溶液和蔗糖溶液的旋光度,实验结果表明：此光纤系统可以很好地测量糖溶液的旋光度,而且随着葡萄糖和蔗糖溶液浓度的增加,旋光度呈负向线性增加,为后续通过旋光度测量糖溶液浓度提供了支持。与传统的测量方法相比,具有操作简单,可实现远程测量的优点。     

基于相位角原理的失步振荡解列判据机理研究

就双机等值系统在失步振荡过程中的电压、电流和相位角等电气量进行理论分析和计算,总结出它们尤其是相位角在失步过程中的变化规律;考虑实际运行情况,进一步探讨基于相位角原理的判据在装置上实现时应该注意的问题,指出失步解列装置应能正确区分失步振荡、同步振荡和故障;通过增加启动判据来实现加速启动等辅助条件,进一步补充、完善相位角原理判据,使判据具有先进性和普遍适用性。     

基于三次相位变换的多项式相位信号参数估计

分析了多分量三阶多项式相位信号交叉项对三次相位变换参数估计方法带来的影响,提出了一种改进三次相位变换的多项式相位信号参数快速估计方法,利用Radon变换对三次相位变换结果进行优化,消除交叉项影响,并对利用该方法进行三阶多项式相位信号进行参数估计的关键问题做了研究。仿真结果表明,该方法在低信噪比条件下对多分量三阶多项式相位信号估计结果较为精确。     

基于直线检测和数字地图匹配的车辆航向角估计

为减少车辆行驶过程中由于卫星信号失锁及惯导累计误差对航向角的影响,结合场景特征的提取、表达和数字地图信息,提出了一种基于直线检测和数字地图匹配的车辆航向角估计方法。首先,根据地图匹配的坐标点计算车道线地图对应点的方位角,计算车辆航向角与车道线方位角的角度差;其次,通过改进的FLD直线检测方法识别并计算道路图像中车道线直线的角度;将双侧车道线直线角度作为BP神经网络的输入,以预测角度差作为网络输出;最后,结合预测角度差和车道线方位角得到实时车辆航向角。经实验验证,所提方法的航向角估计精度与现有估计方法及普通传感器测量结果相比具有一定的优势。     

基于角度均匀旋转法的输电线路概率不安全指标快速计算

概率不安全指标是基于动态安全域(Dynamic Security Region,DSR)的电力系统安全概率评估模型的核心。通过大量仿真,发现输电线路不同地点故障的DSR变化具有一定的规律性,据此提出了一种基于角度均匀旋转法的输电线路概率不安全指标的快速算法。该方法只需得到线路两端点故障时精确的DSR,即可通过角度旋转快速推算该线路上任意地点故障时的DSR,从而快速求得概率不安全指标。通过WSCC4-11系统验证,采用该方法计算速度显著提高,最大计算误差约为1.96%,能够满足工程计算需要。     

SINAMICS120平台上异步电机旋转角度精确控制的研究与实现

在常规钻井作业过程中,导向钻井段若采用弯角式造斜动力钻具,容易产生钻具工具面漂移,导致井眼轨迹控制失败等问题。针对这一情况,急需一种可以实现井下定向动力钻具工具面的动态控制方法。提出了一种基于SINAMIC S120异步电机旋转角度的精确控制方法,该方法采用模糊控制并结合矢量控制技术对电机进行精确定位控制,通过matlab/Simulink仿真对算法进行了可行性分析,并在SINAMIC S120实验平台上进行算法验证。仿真和实验结果表明,提出的控制算法可以实现电机的精确定位,设计的控制系统具有控制精度高、动态响应快等特点。用这种异步电机驱动顶驱/转盘,可为实现钻井现场对井下钻具工具面的精确控制奠定坚实的基础。