教学课程资源库 更多>>

关键词： 架空输电线路   风舞异常信号   分布式光纤传感   分类模型  

摘要： 电力系统在生活中有着极其重要的作用,架空输电线路作为传播电能的载体,间接承担着为千家万户供电的职责。由于覆冰等因素造成的架空输电线异常大振幅低频风舞现象可能导致输电线的断裂,进而使得供电中断造成大规模停电。因而,对架空输电线风舞异常的监测预警尤为重要。现有的输电线路风舞监测系统包括了基于网络摄像头的监测系统、基于电学传感器的监测系统和基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器阵列的监测系统。基于摄像头的监测系统能够实现对风舞信号的定性观察和简单的定量监测,但其无法获得较为精确的定量监测结果,也无法做如频谱分析之类的定量分析;基于电学传感器的监测系统需要大量供电,且电学传感器抗干扰能力弱、不易于维护;光纤布拉格光栅(FBG)传感器阵列兼具定量监测分析、抗干扰、易于维护、分布式监测等优点,但对于传感器节点较多的分布式监测场景,其传输传感数据的负载能力较弱,不太适用于输电线风舞监测这样的长距离监测场景。采用光时域反射仪(OTDR)技术的分布式光纤传感系统,具有抗干扰、易于维护、定量监测和长距离场景下对大量传感数据传输负载能力强等优点,适用于长距离架空输电线风舞在线监测。本文使用实验室自研的分布式光纤振动传感系统,采集某电网项目的现场输电线风舞数据,对数据进行数据集构建、特征提取及融合、基于有监督分析的机器学习算法设计分类模型对正常数据和异常数据进行分类识别、依据召回率和准确率评估各分类模型分类识别效果并筛选出分类识别效果最好的分类模型作为输电线风舞异常监测系统的分类模型。具体工作内容如下:1.总结了架空输电线风舞监测技术、分布式光纤传感技术和传感信号处理算法国内外研究现状。2.基于偏振态敏感的光纤时域反射仪(P-OTDR)技术设计用于架空线缆风舞监测的分布式光纤振动传感系统,具体包含传感机理、传感信号获取方式、构成该系统的各功能模块及其作用。3.根据分布式光纤振动传感系统采集信号创建数据集。针对某电网项目现场采集风舞信号数据,对空间样本点24小时内信号按50 s为一帧分帧以得到最小信号处理单元。依据箱型图统计和频谱相关性分析的方法,对所有空间样本点分帧后的信号进行分类,即把信号分成风舞正常信号和风舞异常信号。对分类后的信号数据集,按照6:1的比例分为训练集和测试集,以用于后续分类模型的训练与测试。4.对信号进行特征提取和特征融合工作,并对提取特征和完成特征融合后的训练集中的异常数据进行数据增广。包括提取时域统计特征、频域特征、线性预测编码系数特征和时频色谱图特征。进行特征选取,即分析各特征效果,选取最能区分正常信号和异常信号的特征。对于所筛选出的不同类别的特征,进行特征融合,得到融合特征。对训练集中的异常信号特征数据进行数据增广以得到增广训练集,增广训练集中正常数据和异常数据的比例为1:1。5.使用基于有监督分析的分类算法——最近邻分类算法、逻辑回归分类算法、支持向量机分类算法和卷积神经网络分类算法设计风舞信号分类模型;分别用原训练集数据和增广训练集数据训练分类模型,使用测试集数据测试各分类模型的分类效果,再依据召回率和准确率评估各分类模型的分类表现,分析各分类模型的优势与不足;最后选出分类效果最好的分类模型,作为架空输电线风舞异常监测系统的分类模型。

关键词： 核材料   裂变中子信号   深度学习   卷积神经网络   MCNP5  

摘要： 众所周知,美国在二战期间投递的两颗原子弹造成了日本广岛与长崎重大的财产损失和人员伤亡,自此,人们认识并领略了核武器极大的破坏力与危害性。时至今日,核不扩散在众多国际会议中屡屡被提及——伊核问题,朝核问题以及防止恐怖组织拥有核武器,等等。由此可见,防范和控制核武器仍是当今世界严峻的课题之一。诚然,防范和控制核武器离不开准确、快速的核军控核查理论、仪器及方法技术。其中,Cf源驱动噪声分析法,目前在核军控核查领域中,其是一种主动式测量方法可以在被核查现场场所给出核材料浓度、材质、质量及反应性等信息,因而备受人们青睐。有鉴于此,本文以国家自然科学基金“Cf源驱动核材料裂变中子脉冲信号的压缩感知理论应用基础研究”(批准号:11605017)等科研项目为依托,借助于蒙特卡罗方法对核材料的裂变中子之核信号采集系统的模拟,创新性将深度学习引入到核材料裂变中子的分析与处理研究之中,开展了基于深度学习的核材料浓度、储存形状、材质等特性的分析识别研究。主要研究内容,包括:(1)分析了核军控核查技术的国内外研究现状,重点理清了Cf源驱动噪声分析法的发展和演变历程,理解了核材料识别系统(NMIS)的工作原理,这为完成裂变中子信号测量系统的模拟设计打下了基础。(2)基于深度学习的Cf源驱动核材料浓度识别技术研究。在明确了核材料识别系统(NMIS)工作原理的基础上,完成了裂变中子信号测量系统的设计,准备了设计参数,依照参数编写MCNP程序,运行程序可以模拟裂变中子信号的探测,依次获取随核材料浓度、探测器距离及角度变化的裂变中子信号,将众多信号构建成裂变中子信号库。基于此,借助深度学习之深度卷积神经网络,利用库中的训练与测试样本,完成了网络的训练与测试,同时,还设计对比实验进行了相互比较。结果表明,深度卷积神经网络的识别准确率达92.5%,表现出了优异的性能。(3)基于深度学习的Cf源驱动核材料储存形状及材质识别技术研究。立足于核材料识别系统(NMIS),针对核材料储存形状及材质变化的问题,设计了新的裂变中子信号测量系统,基于此参数,编写MCNP程序模拟出裂变中子信号并构建信号库。将库中信号随机分为训练与测试样本,借助于深度卷积神经网络之Caffe工具箱,完成了网络的训练与测试。实验结果表明,对核材料储存形状与材质同时识别的精度为81.48%,基本满足对识别精度的要求。本文立足于Cf源驱动噪声分析测量法这一主动式核军控核查方法,引入了深度学习理论,利用MCNP5软件对粒子输运的模拟特性,面向核材料浓度、储存形状、材质等特性,开展了分类识别研究工作,均取得了较好的识别效果。上述研究不仅提高了核军控核查中核材料识别的准确率,同时表明,深度学习能够有效应用于核材料的裂变中子信号分析与处理研究工作之中,这既为核材料识别提供了一种新的技术方法,又为今后实际核信号的识别准备了充足的理论依据。

关键词： 火星探测   次表层雷达   回波仿真   星上实时处理  

摘要： 火星是太阳系八大行星之一,探测火星地面以及地表之下的液态水或者固态冰,是对火星探测活动最有意义的一项任务,而低频段雷达具有穿透星体表面的能力,是完成火星探测任务较好的选择。基于任务实际,从火星探测任务的原理出发,分析了火星次表层探测雷达工作方式,对火星次表层探测雷达回波进行仿真分析,基于平台水平和垂直向的误差对成像结果的主副瓣水平的影响,对星上实时处理流程以及算法容许的平台误差进行了计算机仿真,并给出了有用的结论。

关键词： 信号分析与处理   理论框架   抽样定理   正交变换  

摘要： 《信号分析与处理》是勘察技术与工程专业一门重要的基础课程,涉及的内容抽象、公式繁多,理论分析与实际应用结合困难。根据该课程多年的讲授经验,并结合学生反馈的接受情况,阐述了《信号分析与处理》理论框架建立的必要性,重点提出了该课程的2个理论框架——基于抽样定理的理论框架和正交变换的理论框架,并以该课程的主要知识点为例,详细讲解了基于2个理论框架的各知识点的关系梳理。

关键词： 信号分析与处理实验   有源主动降噪   FXLMS算法   次级通道测量  

摘要： 针对常见的信号分析与处理实验以对成熟理论的验证为主,缺乏综合性与应用性的问题,提出了基于有源主动降噪次级通道测量的信号分析与处理探究性实验设计。针对有源主动降噪中使用的前馈式自适应FXLMS滤波算法需要的次级通道参数,根据已有的降噪硬件输入输出系统,设计次级通道的测试方案,得到不同硬件条件下FXLMS算法需要的系统参数,从而完成整个主动降噪系统的搭建。该实验将信号分析与处理课程中的理论知识加以综合运用,具有较强的创新性与趣味性。

关键词： 开源软件无线电   信号分析与处理   探究性实验  

摘要： 针对信号分析与处理实验课程的教学实践特点,基于开源GNU Radio软件架构,开发了以开放式、创新性为特点的信号分析与处理探究性实验教学平台。利用具有较高执行效率的C++语言编写各种信号处理模块,可以实现信号课程中滤波器、FFT变换、调制/解调器、信道编译码等基本理论内容;利用语法简单、完全面向对象的Python脚本语言来构造流向图,以连接各个信号处理模块成为完整的信号处理流程;结合教师的科研实践项目,可以开展面向多种应用的探究性实验设计。通过组织开放式研究小组的形式探索探究性实验的实施,改革实验课程的考核方式和评价机制,实现实验教学在形式和效果上的协同改进,促进以综合性和创新性为特点的电气信息类人才的培养。

关键词： 直流接地   直流串电   开关量电源   分析  

摘要： 多数开关量信号以DC24V作为电源端。少数开关量信号以DC220V作为源端。实际工作中，DC220V串入DC24V二次寄生回路的问题常有发生。本文详细介绍了一起因串电导致直流接地故障的分析与处理。

关键词： Gabor变换   时频分析方法   信号处理   成像方法   空域滤波   信号分析与处理   非平稳信号   超声  

摘要： 时频分析方法是信号处理领域的一个重要研究方向，Gabor变换是非平稳信号重要的时频分析工具之一，对非平稳信号进行Gabor变换，由其变换系数得到的Gabor时频谱揭示了信号中所包含的频率分量及其演化特性，可以有效提取信号的时频特征，在信号分析与处理领域具有广泛的应用前景．陶亮的文章综述了Gabor变换的基本理论、研究进展与现状，并展望了Gabor变换问题进一步的研究方向．

关键词： 特高压直流   电晕电流   信号分析   信号处理   噪声抑制   软件开发   数据可视化   人机交互  

摘要： 特高压直流输电线路的局部放电会导致导线上出现电晕电流,造成电能损失和电磁环境干扰等问题。为了实现对具有复杂噪声成分的超长电晕电流信号的分析,满足实测电晕电流信号分析与处理的客观需求,在MATLAB软件平台下,设计并开发了电晕电流信号分析和处理软件,完成电晕电流信号的存取、显示、分析和处理;通过配置不同的参数,实现电晕电流信号中多种噪声的有效滤除和趋势成分的高效提取。开发的软件界面简洁、操作性强,可以高效地分析电晕电流信号,可视化显示分析结果,测试结果验证了所述软件开发方法的有效性和实用性。

关键词： 分数阶微积分   现代信号   分析处理  

摘要： 分数阶微积分在现代信号分析处理中的应用越来越普遍,并且随着技术的快速发展,分数阶微积分未来的发展前景不可限量,尤其是在信号稳定、增强信号强度等方面具有突出优势。本文阐述了分数阶微积分的概念和定义,在此基础上梳理其在多领域的应用,着重分析了现代信号分析处理中分数阶微积分实现理论以及分数阶微积分在现代信号分析与处理中的应用,为相关领域的发展提供一定的意见和建议。