基于小波变换改善天气回波信噪比的模拟分析

为了提升天气雷达对弱气象目标的发现能力,扩展系统观测的动态范围,可以从改善雷达回波的输出信噪比方面来考虑.从信号处理算法层面寻求改善天气雷达回波的输出信噪比的方法,提出运用小波变换的方法来达到这个目的.首先介绍了小波消噪的基本原理,再结合具体雷达系统参数,进行了相关的算法模拟,其结果表明,在符合高斯谱特征分布的模拟回波在不同信噪比（-20～10dB）设定条件下,运用小波变换的去噪方法可以使其信号的输出信噪比提高大约5～11dB,为天气雷达探测更多的弱气象目标提供了有利条件.     

极干旱地区土壤与大气水分的相互影响

基于建立在莫高窟窟顶的密闭拱棚,通过监测棚内凝结水量和空气温湿度,对极干旱地区典型极干旱气候条件下土壤与大气水分的相互影响进行综合分析。棚内凝结水量和空气温湿度的监测结果表明,在热动力作用下存在地下水分向大气输送的过程,其原因主要是在温度作用下土壤结合水分的分解蒸发与土壤盐分的吸湿吸附的交替作用。这也是形成所谓"土壤凝结水分"与"土壤水分呼吸"的根源。当温度升高时,土壤结合水分分解蒸发"呼出"水分,当温度降低时土壤盐分吸湿吸附,"吸入"大气水分,形成土壤与大气不对称水分交流。称质量实验表明:土壤水分的变化与空气温度的变化完全对应;有深层水分支持的土壤吸收大气水分的能力相对较差。极干旱地区土壤与大气水分的相互影响研究结果能为莫高窟珍贵文物的保护提供参考。     

基于图像退化模型的天气现象识别

在不同的天气条件下,由于气溶胶对光波的散射作用,通过成像系统获得的图像都会有一定程度的退化。利用图像的退化模型可以获取与天气现象相关的参量,从而达到识别天气的目的。对不同天气条件下得到的同一场景图进行研究,运用多垂线检测法,检测出不同天气条件下直线模糊边缘上的灰度值,采用signloid函数拟合出刃边函数,进而求出线扩散函数。通过分析线扩散函数的变化规律,总结出其与天气现象之间的紧密联系。测试结果表明,应用该方法对于晴天、薄雾、雨、霾、沙尘暴等天气现象具有一定的判别效果。     

实解析函数在极值点附近的凹凸性

讨论了一类实解析函数在极小（大）值点附近存在凸（凹）性区间的条件，得到了如下主要结果：若非常值函数y=f（x）在x0处取得极小（大）值，且在x0的某一邻域G内实解析的。则存在x0的一小邻域G^＊包含G，使得原函数在G^＊上为凸（凹）的。     

基于关联规则的故障诊断方法研究

提高自动气象站设备运行能力和观测数据的质量状况成为影响气象预测预报服务的准确性和气象事业发展的关键。然而中国现在业务运行的自动气象站设备并没有内置的故障检测装置,也没有完善的自检系统。但是气象要素(温湿压风雨)的变化往往是相互关联的,为了提高自动气象站数据质量,及时有效地判断设备故障。从大量观测数据试验结果进行研究,提出一种基于关联规则的故障综合诊断方法。通过使用Apriori挖掘算法,得到各气象要素及其变化量之间的强关联规则,通过实际观测数据验证2012年7月26日08时江西南昌站湿度传感器发生故障。     

基于累积偏移算法的线路矢量数据实时压缩

针对线路矢量数据实时采集和同步压缩应用需求,本文提出具有高压缩率、低失真度特点的累积偏移实时压缩算法（CORC Algorithm）。算法突出对弯曲极值点和距离偏移的感知,创新性地提出累积变向点和累积变向拐点的弯曲极值点探测方法,提出距离累积偏移临界点的线路偏移快速判断方法,从而有效提高算法对方向连续偏移的敏感度和对摇摆偏移的高压缩率,提高线路矢量数据实时压缩的高保真性。累积偏移实时压缩算法在高限差阈值情况下仍能有效发现各类弯曲极值点和距离累积偏移临界点,在O（N）时间复杂性和O（1）空间复杂性下取得高压缩率、低失真度的理想压缩效果,实现了线路采集的零延时同步压缩。应用定时、定距两种采集策略生成的线路矢量数据集,与垂距法（VD Algorithm）、分段道格拉斯-普克法（Subsection DP Algorithm）进行实时压缩性能实验对比,结果表明,累积偏移法作为实时压缩方法,与上述两种主流实时压缩算法相比,在压缩实时性、压缩率失真度平衡、限差阈值可控性3方面都具有明显的优越性。在同等压缩率情况下,累积偏移压缩算法失真度普遍降低达10%,且压缩率与失真度的平衡性受限差阈值取值和线路轨迹特征影响最小,可实现线路的定位采集、实时压缩、同步网络上传,在交通、旅游、探险搜救等领域的实时定位监控中具有广阔的应用前景。     

高原低涡结构特征模拟与诊断的初步研究

利用二重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5对2005年7月28—29日的一次高原低涡过程进行了数值模拟,并利用模拟结果对此次低涡的结构进行了初步分析。结果表明：MM5模式对此次低涡过程有较好的模拟能力,模拟出的位势高度场分布和涡度场结构与实况基本吻合。此次高原低涡具有同热带气旋相似的涡眼（空心）结构和暖心结构。在流场上,高原低涡在涡眼区下层表现为辐散下沉运动,上层为辐合上升运动;而在涡心四周下层表现为辐合上升运动,上层为辐散下沉运动;在涡度场上,高原低涡下层为正涡度区,上层为负涡度区。     

近46年中国冬季日均气温及极端温度的变化

应用1961—2006年我国599个站的冬季逐日平均温度资料,分析了冬季各月最低（高）日均温度、低温日数及三种极端温度指数的变化趋势。结果表明冬季各月最低、最高温度的变化均呈明显上升趋势,2月份升温最显著,日均气温低于5℃的冷日数和日均气温低于-10℃的严寒日数在冬季各月都是减少的。全国近46年冬季极端低温日数呈明显减少的趋势,1986年出现一次跃变,2006年最少;极端高温日数普遍增加,1995年出现跃变,1998年达到峰值;霜冻日数在27°N-46°N间区域显著减少,跃变点在1987年,最低值出现在1998年。     

潜艇重力梯度极值和深度的关系研究

研究潜艇重力梯度各分量的极值点坐标与潜艇到观测点垂直距离的关系。数值分析发现,除V_zz外,梯度张量其余分量均有多个极值点;V_xx和V_xz所有极值点的Y坐标、V_yy和V_zz中心极值点的Y坐标不随高度的变化而变化;V_yy、V_yz和V_zz所有极值点的X坐标、V_xx中心极值点的X坐标随高度的变化为非线性关系且变化较小;V_xx两侧极值点的X坐标、V_xz极值点的X坐标、V_xy极值点的X和Y坐标、V_yy两侧极值点的Y坐标和V_yz极值点的Y坐标随高度的变化为线性关系。根据极值点与潜艇的深度关系,验证了利用极值点坐标反演潜艇深度的可行性。     

基于众包数据的室内定位方法和平台

随着WLAN的普及,基于Wi-Fi的室内定位方法逐渐成为研究与应用的热点。虽然,其中基于位置指纹的定位算法研究相对广泛,应用效果较好,然而现有的指纹定位方法或系统仍存在以下3个问题：① 离线阶段的数据标定和定位模型的训练需要耗费大量人力物力,以及时间消耗,使系统很难得到实际应用;② 真实环境中WLAN信号波动呈现高动态性,采集的数据存在显著的时效性,无法提供长时间的有效定位保证;③ 实际环境中AP设备变动频繁,导致训练数据与定位数据特征维度不等长,造成模型失效。针对上述问题,本文提出了一种基于众包数据的模型更新方法,通过不断融合增量数据,使定位模型保持实时有效。该方法主要包括半监督极速学习机(SELM)、具有时效机制的增量式定位方法(TMELM)和特征自适应的在线极速学习机(FA-OSELM)3部分。基于上述方法,本文设计并实现了基于众包数据的室内定位平台系统。实际应用表明,本文提出的方法能够显著降低模型训练阶段的数据采集工作量,有效提升模型训练速度,并且长时间保持较高的定位精度。