关键词： DFDI   视向速度   多普勒相移   背景白光预测   深度学习   卷积神经网络  

摘要： 色散固定光程差干涉仪(The dispersed fixed-delay interferometer,DFDI),是一种基于视向速度法的系外行星探测干涉光谱仪器,恒星光谱进入仪器后先后经干涉仪与中低分辨率光谱仪输出对应的干涉光谱图像,DFDI通过测量恒星吸收线干涉光谱的多普勒相移变化探测视向速度变化。然而恒星光谱中白光产生的干涉光谱对DFDI相位解析产生干扰,严重影响视向速度探测精度。传统的处理方法如余弦振幅约束法和频域滤波法在固定光程差或目标光谱方面存在较为苛刻的要求,因此本文基于深度学习的方法预测背景白光干涉光谱,实现对背景白光干扰的精准去除,进而提高视向速度探测精度。 DFDI输出干涉光谱图像生成过程为干涉条纹与光谱仪特性函数的卷积,其与卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)运算过程十分契合,结合其在空间域内的结构特点,本文基于卷积神经网络设计了一种轻量化神经网络模型——背景白光预测网络(Background White light Prediction Network,BWP-Net),该模型基于U-net架构,通过结合多通道卷积与深度可分离卷积,先从干涉光谱中逐步提取不同网络深度的特征,再通过多层注意力反卷积融合深层特征与浅层特征,逐步重建图像细节,最终预测输出背景白光干涉光谱。 干涉光谱中背景白光与吸收线特征的区分在频域空间内有明确区分,通过对比分析其在空域频域中不同特性,本文基于双域联合与多尺度特征提取提出了背景白光重建网络(Background White light Reconstruction Net,BWR-Net),该模型通过空域频域两条支路提取干涉光谱中背景白光部分的全局特征,再利用多尺度特征提取机制结合残差卷积块提取在不同感受野、不同网络深度下提取图像局部细节特征,最后分两阶段重建干涉光谱中吸收线部分的背景白光特征,实现背景白光干涉光谱的精准预测。 实验结果表明,在不同吸收线、不同固定光程差、不同视向速度条件下,干涉光谱在消除BWP-Net与BWR-Net网络输出的背景白光干涉光谱后,视向速度探测精度均小于1m/s,其中BWP-Net误差范围主要集中在0～0.4m/s,BWR-Net范围主要集中在0～0.25m/s。与传统处理方法相比,BWP-Net对应的平均视向速度反演误差下降了0.0727m/s,且模型整体计算效率更高,稳定性更好;BWR-Net对应的平均视向速度反演误差下降了0.1453m/s,实现了视向速度反演精度的大幅提升。同时,无论是BWP-Net还是BWR-Net,均一定程度上弥补了传统方法在光程差与目标光谱方面存在的缺陷,使视向速度反演更加稳定。 综上,本文提出两种深度学习神经网络BWP-Net与BWR-Net,不仅能够准确预测背景白光,且突破了传统干涉光谱数据处理方法的限制,具有较强的稳定性和鲁棒性,为DFDI高精度稳定探测视向速度提供有力保障。

ISBN: (纸本)9787121496516

关键词： 现代电视播出系统   监控   数据分析   大屏及手机展示  

摘要： 随着电视技术的不断进步，播出系统包含设备越来越多，与其他部门或系统的联系也愈加紧密。现代电视播出系统不再是一个独立的体系，而是变得更加开放，这对系统的管理和维护提出更高要求，同时对系统的监控和数据分析也提出更高要求。

关键词： BI-DAC技术   数字滤波器   数字混频   频谱混叠误差   幅频响应失真  

摘要： 由于传统单片数模转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)受制造工艺限制,其采样率难以满足现代高速信号处理的带宽需求。为突破单片DAC带宽瓶颈,本文采用频带分解技术,将信号划分为多个频段,通过多片DAC并行处理以扩展系统输出带宽。 本文选用基于数字滤波器的频带分解方法,实现频率交织DAC技术(Bandwidth Interleaving DAC,BI-DAC)数据处理模块的搭建,确保系统总带宽不低于2 GHz,实现了低带宽DAC合成高带宽信号的目标,解决了DAC输出带宽受限问题。本文对BI-DAC数据处理模块设计包括以下几个方面: (1)设计需求分析。建立理想BI-DAC模型,滤波器非理想特性不可避免地会影响信号合成质量,导致频带分解时的幅频响应失真,以及在DAC采样周期延拓时引入镜像分量混叠误差。针对上述问题,本文通过优化各滤波器模块参数,减少了幅频响应失真;并通过牺牲DAC的部分输出带宽作为频率保护带,来降低混叠误差。同时分析了DAC采样率、信号频带范围与频率保护带的关系,确定了系统各模块的设计指标,明确频带分解模块、频谱搬移模块和降采样模块的关键参数,进而确定了BI-DAC数据处理模块的总体方案。 (2)频带分解模块设计与实现。结合2 GHz带宽指标,利用需求分析的各个滤波器参数,设计了满足60 d B阻带抑制要求的两路频带分解滤波器,并对滤波器的衰减抑制效果和频率保护带误差抑制效果进行验证。其次,在FPGA中会面临数据吞吐量大的问题,因此采用基于迭代短卷积算法的16路并行结构,有效支持80 Gbit/s高数据吞吐量,提升系统实时性能。 (3)频谱搬移模块设计与实现。针对高数据吞吐量处理问题,设计了由16路直接数字频率合成的数控振荡器、16路并行混频模块以及并行抗镜像滤波器等。有效地解决了数据吞吐量大的问题,减小了频谱搬移过程中的混叠误差,确保了模块在高带宽信号处理中的稳定性和效率。 测试结果表明,本论文设计的BI-DAC数据处理模块可实现2 GHz总带宽的信号处理,突破了单个DAC的带宽限制,并有效解决滤波器非理想特性导致的幅频响应失真和混叠误差问题。该研究成果为国内高性能任意波形发生器及多路并行结构设计提供了重要技术参考,具有显著的推广与应用价值。

摘要： 针对工业场景中实时数据处理面临的问题，提出了基于边缘计算的“端-边-云”协同体系，通过分层式边缘节点部署、动态资源调度模型及数据流轻量化传输机制，优化了工业实时数据处理效能。

关键词： 高光谱成像   数据采集   分类算法   软件设计与开发   SDK二次开发  

摘要： 高光谱成像技术融合二维成像和光谱分析,能够同步获取目标的空间信息和光谱信息,具有多波段、高光谱分辨率等优点,广泛应用于航空航天、农业等领域。本文以推扫式高光谱成像系统为研究对象,深入研究了高光谱数据的采集、存储、分析与处理全过程,并基于C++和QT开发了高光谱成像系统的上位机控制与相关数据处理软件。 系统控制与数据采集方面,基于线阵推扫机制,通过二次开发设备软件工具包并引入QT多线程技术,研究并确定了FLIR相机、全景相机和步进电机等设备的协同控制方案,进而解决多设备并发控制的难题,确保设备通信与数据采集的稳定性。根据系统工作原理将采集的数据重构为光谱数据立方体,并以逐行按波段交叉排列格式(Band interleaved by line,BIL)存储为.hdr和.raw文件。采用单色仪定标法进行了系统光谱定标,确定系统平均光谱分辨率为4.85nm,共122个光谱通道。 数据预处理方面,软件支持BIL和波段顺序排列(Band sequential,BSQ)格式的光谱数据回放与处理。软件集成的预处理包含暗电流去噪、伪彩色图像合成、光谱特征曲线提取等功能。其中暗电流去噪利用暗场图像对全波段数据逐像素校正,进而去除探测器电子噪声的干扰,伪彩色图像合成与光谱特征曲线提取则主要用于数据的可视化。 高光谱数据应用方面,主要针对光谱图像分类进行了研究。软件集成了光谱角制图(Spectral Angle Mapper,SAM)、K近邻(K-Nearest Neighbors,KNN)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)等经典分类算法,并提供分类精度分析功能。在此基础上,基于空间分布的连续性,研究了多尺度窗口(3×3、5×5、7×7)滤波与边缘特征优化方法,对上述算法的分类结果进行优化,并对KSC、Pavia U和Salinas公开数据集和自采集数据集分别进行了验证分析。实验结果表明,对于公开数据集,优化后SAM、SVM和KNN算法的整体精度平均提升约8.29%、5.39%和5.24%,验证了优化方法的有效性。对于自采集数据集,软件支持手动多区域标记生成已知样本标签,在小视场数据集(类别简单)上优化效果明显,在大视场数据集(类别复杂)上,由于视场范围广、地物类别复杂且混合像元较多,分类难度增加,但优化后分类效果仍有所改善。 经多场景测试验证,软件在硬件控制、数据采集、图像分析与处理等方面表现稳定,支持光谱数据从采集到分析与处理的全流程管理。通过集成与发布,软件可适应不同计算机配置环境,为推扫式高光谱成像系统的工程应用提供了可行的解决方案。

关键词： 桥梁智能监测系统   结构健康诊断   传感器技术   数据处理   病害预警  

摘要： 近年来，桥梁智能监测系统凭借先进的传感技术、数据采集与传输手段，以及智能分析算法，为桥梁结构健康诊断提供了全面、实时且精准的支持。文章阐述了桥梁智能监测系统的组成架构，包括各类传感器的选型与布置、数据采集传输网络的构建及数据处理分析中心的功能，探讨了该系统在桥梁结构健康诊断中的应用，如结构变形监测、应力应变监测、振动特性分析等，通过实际案例展示了其在早期病害预警、服役性能评估、维护决策制定等方面的显著优势，并针对其面临的技术挑战，指明了未来发展方向，旨在推动桥梁智能监测技术进一步创新与应用，保障桥梁结构长期安全、可靠运行。

摘要： 设计了基于数据处理技术的网络安全加密系统，包括网络安全加密系统硬件设计和软件设计，能够切实为用户提供更加安全可靠的网络数据传输服务。

关键词： 智能算法   电网计量   大数据处理   数据分析  

摘要： 阐述大数据的测量特性，开发数据检索、预处理的智能大数据算法，以及消除噪声的特别程序，通过与高效的数据存储相结合提高大数据处理效率。在分析网络收集的数据时，使用算法预测性能并观察状态和电气波动。分析表明，智能算法的应用提高了计算效率和目标精度。

关键词： OBE教育理念   财务数据处理与分析   课程改革  

摘要： 在企业数智化转型背景下，本文基于OBE(成果导向教育)理念，探讨中职财务数据处理与分析课程的改革。针对传统教学模式在教学模式、教材内容和评价方式上的不足，本文提出了明确学习成果、优化教学内容和完善评价机制策略，提升学生的实际应用能力和职业素质。以《上市公司财务分析图表制作》课题为例，展示了教学改革的具体实践案例。