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光谱学与光谱分析 2022年第7期42卷 2013-2017页

作者：王建威李伟艳孙建颖李兵陈鑫雯谭政赵娜刘扬阳吕群波中国科学院空天信息创新研究院中国科学院计算光学成像技术重点实验室北京100094 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 中国科学院大学光电学院北京100049

光谱定标是确定光谱仪器各通道中心波长的过程,为了获取光谱辐亮度,通常需要对光谱仪器进行辐射定标,将光谱仪器输出的数值,映射为物理量——辐亮度。不同的光谱仪器的光谱响应不同,因此还需要在光谱定标过程中确定各个通道的光谱响应... 详细信息

光谱定标是确定光谱仪器各通道中心波长的过程,为了获取光谱辐亮度,通常需要对光谱仪器进行辐射定标,将光谱仪器输出的数值,映射为物理量——辐亮度。不同的光谱仪器的光谱响应不同,因此还需要在光谱定标过程中确定各个通道的光谱响应。光谱成像仪可以看成是多个光谱仪组成的,需要对所有点的中心波长和光谱响应进行定标。自第一台成像光谱仪诞生以来,其定标方法逐渐固定,通常需要采用光谱分辨率较光谱成像仪更高的单色仪输出准单色光进行光谱定标,其准单色光的光谱带宽远小于光谱成像仪的光谱响应带宽,可以将准单色光抽象为脉冲函数。根据脉冲函数的特性,改变准单色光的波长,扫描光谱成像仪的响应波长范围,是对光谱响应函数进行间隔采样的过程,通过光谱定标数据可以直接得到光谱成像仪的中心波长和光谱响应函数。随着技术的发展,探测器的灵敏度越来越高,光谱成像仪的分辨率也越来越高,为了完成光谱定标,对光谱定标需要的准单色光提出了更高的要求。然而准单色光的带宽越窄,其能量越低,获取满足信噪比要求的数据需要更长的时间,使定标的效率降低。从光谱定标的目的出发,结合准单色光和光谱成像仪光谱响应近似高斯函数的特点,通过理论分析,提出一种利用宽带定标光进行光谱定标的方法,可以有效减少光谱定标的步骤,提高定标的效率,适用于光谱成像仪的快速定标。该方法用于某星载高光谱成像仪的光谱定标,待标定光谱成像仪采用棱镜分光,具有色散非线性的特点,光谱分辨率在2~18 nm之间变化,同时存在较大的谱线弯曲,导致每个像元的中心波长都不同,需要对每个像元进行光谱定标。为了避免分视场定标导致的相邻视场中心波长不连续现象,将单色仪发出的准单色光的光斑照亮整个狭缝,狭缝和单色仪之间放置柱透镜和毛玻璃,其中柱透镜用于汇聚垂直于狭缝方向的光线,提高能量利用率;毛玻璃用于匀化光照,毛玻璃的存在极大地减弱了进入光谱成像仪的能量,结合提出的方法,增加定标光的带宽,提高能量,最终完成了该光谱成像仪的快速定标,利用汞灯的特征光谱验证该成像光谱仪的光谱定标精度为0.23 nm。

关键词：高光谱成像谱线弯曲光谱定标

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基于双目视觉和改进YOLOv8的玉米茎秆宽度原位识别方法

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智慧农业（中英文） 2023年第3期5卷 86-95页

作者：左昊轩黄祺成杨佳昊孟繁佳李思恩李莉中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

[目的/意义]玉米茎秆宽度是影响玉米抗倒伏能力的重要指标。玉米茎秆宽度测量存在人工采集过程繁琐、设备自动采集识别精度误差较大等问题,研究一种玉米茎秆宽度原位检测与高精度识别方法具有重要应用价值。[方法]采用ZED2i双目相机并... 详细信息

[目的/意义]玉米茎秆宽度是影响玉米抗倒伏能力的重要指标。玉米茎秆宽度测量存在人工采集过程繁琐、设备自动采集识别精度误差较大等问题,研究一种玉米茎秆宽度原位检测与高精度识别方法具有重要应用价值。[方法]采用ZED2i双目相机并将其固定在田间获取实时的玉米茎秆左目和右目图片,对原始图片进行数据增强,使用YOLOv8对玉米茎秆进行识别,再通过多次增加注意力机制(Coordinate Attention,CA)模块,和替换损失函数(Efficient IoU Loss,EIoU)的方法,进一步提高玉米茎秆的识别精度,然后通过对玉米茎秆的三维重建,获取识别框边界点在世界坐标系下的三维数据,通过距离公式计算出茎秆宽度。最后对改进后的YOLOv8模型与YOLOv8原模型、YOLOv7、YOLOv5、Faster RCNN、SSD进行对比,验证模型的识别准确性和识别精度。[结果和讨论]改进后的YOLOv8模型的查准率P、查全率R、平均精确率mAP_(0.5)、平均精确率mAP_(0.5∶0.95)分别达到了96.8%、94.1%、96.6%、77.0%,玉米茎秆宽度原位检测宽度计算的线性回归决定系数R~2,均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE分别为0.373、0.265和0.244 cm,可满足实际生产对玉米茎秆宽度测量精度的要求。[结论]本研究提出的基于改进YOLOv8模型的玉米茎秆宽度原位识别方法可以实现对玉米茎秆的原位准确识别,很好地解决了目前人工测量耗时费力和机器视觉识别精度较差的问题,为实际生产应用提供了理论依据。

关键词： YOLOv8 注意力机制双目视觉玉米茎宽检测三维重建

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面向6G的毫米波多频段多天线信道测量系统构建及实测验证

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电波科学学报 2023年第1期38卷 44-53页

作者：周子皓黄杰钱肇钧徐兰天东南大学信息科学与工程学院移动通信国家重点实验室南京210096 网络通信与安全紫金山实验室南京211111 国家无线电监测中心北京100037 中电科思仪科技(安徽)有限公司蚌埠233010

毫米波是5G和6G无线通信系统的关键技术.设计满足6G多频段、多天线、高动态范围需求的信道测量系统是6G无线信道研究面临的首要挑战.针对这一需求,本文构建了一种毫米波多频段多天线信道测量系统,可以覆盖24.25~28.5 GHz、31.8~33.4 GHz... 详细信息

毫米波是5G和6G无线通信系统的关键技术.设计满足6G多频段、多天线、高动态范围需求的信道测量系统是6G无线信道研究面临的首要挑战.针对这一需求,本文构建了一种毫米波多频段多天线信道测量系统,可以覆盖24.25~28.5 GHz、31.8~33.4 GHz、37~42.5 GHz等毫米波频段,支持最高16×16天线配置.首先介绍该信道测量系统的架构与性能指标,提出多通道并行校准方案以及测量数据处理算法;其次,基于该信道测量系统开展26 GHz室内外场景的信道测量实验,分析路径损耗、时延扩展以及奇异值扩展等信道统计特性.通过对实测结果分析,验证了该信道探测器用于毫米波段测量的有效性.

关键词： 6G 信道测量系统多天线毫米波信道测量

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融合遥感图像光谱和空间信息的云检测深度网络

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中国科学院大学学报（中英文） 2023年第3期40卷 371-379页

作者：陈思亚计璐艳张鹏唐海蓉中国科学院空天信息创新研究院中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室北京100094 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

当前的云检测方法未能充分利用遥感图像的光谱特征和空间特征。光谱信息的不充分利用会导致错分具有和云相似光谱特征的目标,而空间信息的不充分利用会导致碎云和薄云难以识别。基于此,提出一种融合遥感图像光谱和空间信息的新型云检测... 详细信息

当前的云检测方法未能充分利用遥感图像的光谱特征和空间特征。光谱信息的不充分利用会导致错分具有和云相似光谱特征的目标,而空间信息的不充分利用会导致碎云和薄云难以识别。基于此,提出一种融合遥感图像光谱和空间信息的新型云检测深度网络(SSFF-Net)。SSFF-Net首先利用1×1的卷积核提取遥感图像的光谱特征,其次将Transformer引入到遥感图像空间上的编解码来学习远距离的特征,充分利用遥感图像的光谱和空间信息。SSFF-Net克服了光谱特征提取依赖于经验性的线性组合,并能减少空间位置信息损失。将模型在Landsat 8 Biome以及AIR-CD数据集上进行评估,结果表明SSFF-Net具有较好的云检测效果,精度分别达到97%和96%。

关键词：光谱信息空间信息 Transformer 云检测信息损失

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居民出行与轨迹行为交互模式挖掘与关联技术

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测绘学报 2021年第4期50卷 532-543页

作者：代维秀陈占龙谢鹏中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074 西安测绘研究所陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

出租车是居民出行的重要交通工具,其轨迹数据蕴含着丰富的居民出行信息。原始出租车轨迹数据因缺少语义信息无法直观反映居民出行规律。通过轨迹数据挖掘技术处理之后的出租车轨迹数据能够反映居民活动规律和行为模式,从而为城市规划决... 详细信息

出租车是居民出行的重要交通工具,其轨迹数据蕴含着丰富的居民出行信息。原始出租车轨迹数据因缺少语义信息无法直观反映居民出行规律。通过轨迹数据挖掘技术处理之后的出租车轨迹数据能够反映居民活动规律和行为模式,从而为城市规划决策提供参考依据。本文重点研究了基于语义的交互模式度量,通过出租车停留点推断其语义信息;然后根据语义信息构建语义交互矩阵,用以推断和描述行为目的交互模式;最后选取北京市中心为研究区域进行方法验证。结果表明,中心城区内不同类别的停留点聚集分布规律不同,围绕高校和商圈聚集较明显;工作日各类停留点的活跃度持续时间较非工作日长;工作日和非工作日行为目的交互模式差别显著,工作日以职住和工作交互为主,非工作日以休闲和居住交互为主。本文研究可以为城市规划管理、资源调度和应急管理提供一定的决策支持。

关键词：轨迹数据语义类别停留点活跃度语义交互矩阵交互模式

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雨滴谱分布参数化对改进新疆强降水过程预报的评估

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大气科学 2023年第4期47卷 1131-1150页

作者：舒未希范水勇黄颖任婧沈淑婧中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 北京城市气象研究院北京100089 兰州大学大气科学学院兰州730000 郑州大学信息工程学院郑州450001 中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081 中国气象局人工影响天气中心北京100081

本文利用2018年7月3日至10月3日新疆乌鲁木齐的雨滴谱观测资料,改进了乌鲁木齐区域高分辨率数值预报系统中WRF模式的WSM6单参数方案,对新疆2021年6月15日12时(北京时,下同)至17日00时一次强降水过程的预报改进效果进行评估研究。结果表... 详细信息

本文利用2018年7月3日至10月3日新疆乌鲁木齐的雨滴谱观测资料,改进了乌鲁木齐区域高分辨率数值预报系统中WRF模式的WSM6单参数方案,对新疆2021年6月15日12时(北京时,下同)至17日00时一次强降水过程的预报改进效果进行评估研究。结果表明:观测显示,乌鲁木齐地区雨滴平均直径(D0)、最大直径(D_(max))和质量加权平均直径(D_(m))分别为0.65 mm、1.60 mm和0.93 mm。引入新疆地区参数lgNw和D_(m)拟合关系的WSM6-new方案对降水强度和强中心范围的预报能力均有一定提高。从TS、BR、ETS和TSS四个指标的评分结果上看,随着降雨等级的增加,WSM6-new方案预报能力相比WSM6方案明显提高,对于大雨和暴雨的预报显示出明显的优势。不同雨滴谱分布参数化方案对降水云系结构特征、垂直速度、大气层结和散度场都有着一定的影响,对于云微物理过程的影响主要体现在雨水含量和分布上。WSM6-new方案引入了新疆雨滴谱统计特征,在模式中对雨滴谱分布的描述更接近实际。雨滴谱的大雨滴数浓度明显增加,雨滴下落末速度增加,拖曳作用增强,有利于零度层以下的下沉气流增强和维持。强下沉气流在近地层形成更强的辐散出流,加强了近地面对流区气流的辐合,有利于上升气流的发展加强,从而地面产生更强的降水,对暴雨的预报能力明显增强。

关键词：新疆 WRF模拟 WSM6参数化方案暴雨雨滴谱降水预报评估

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基于多雷达观测和数值模拟的中天山北坡夏季降水过程研究

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大气科学 2023年第6期47卷 1807-1826页

作者：刘恩弘杨璟银燕景晓琴杨军李斌杨玲佘勇袁亮林彦君姜冬昕南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象局云雾物理环境重点开放实验室北京100081 新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室新疆830002 成都信息工程大学电子工程学院成都610225 成都平原城市气象与环境四川省野外科学观测研究站成都610225

基于微雨雷达、Ka波段云雷达、C波段天气雷达和微波辐射计等仪器的观测资料对2019年7月27日中天山地区一次局地对流云降水过程的精细结构及演变过程进行分析,并结合WRF高分辨率数值模式模拟结果研究了热力不稳定结构及风切变层对云发展... 详细信息

基于微雨雷达、Ka波段云雷达、C波段天气雷达和微波辐射计等仪器的观测资料对2019年7月27日中天山地区一次局地对流云降水过程的精细结构及演变过程进行分析,并结合WRF高分辨率数值模式模拟结果研究了热力不稳定结构及风切变层对云发展的影响。结果表明:此次降水过程中天山北坡区域受到地形热力强迫,形成爬坡气流,并与翻越天山山脉的偏南气流在局部形成对流;雷达观测发现,由于天山山区受到高空西风的控制,局地产生的对流云团不足以突破中天山北坡上空的风速较大的西南气流或偏西气流,低层的偏北气流被高层气流夹带而转向形成风切变层。降水发生后,低层对流云团被限制在风切变层以下,云顶平整且高度较低,风切变层对对流云团存在明显的抑制作用。通过分析模拟结果,此次降水过程中风切变层对中天山北坡降水云的发展及热力不稳定变化影响十分重要,高层西南风对相当位温的平流输送使得风切变层上空更倾向于热力不稳定,同时使其下方更倾向于热力稳定从而抑制低层对流而促进高层对流的发展。当低层对流云团强度不足以突破其上空因垂直风切变导致的稳定层结,对流便会被局限于垂直风切变层以下,使得降水强度减弱。

关键词：中天山多雷达观测风切变位势散度

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矩阵预编码超奈奎斯特传输的改进能量分配

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第1期50卷 20-25页

作者：车慧白勇锐捷网络股份有限公司博士后科研工作站福建福州350002 北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876 海南大学信息与通信工程学院海南海口570228 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海南海口570228

为解决能量分配矩阵预编特(EA-MP-FTN)带宽扩展问题,根据EA-MP-FTN的受限容量最大化并增加带宽约束,提出改进的能量分配.推导基于快速傅里叶变换(FFT)的EA-MP-FTN容量和频谱效率(SE).用FFT替代奇异值分解(SVD)降低计算复杂度.改进的EA-M... 详细信息

为解决能量分配矩阵预编特(EA-MP-FTN)带宽扩展问题,根据EA-MP-FTN的受限容量最大化并增加带宽约束,提出改进的能量分配.推导基于快速傅里叶变换(FFT)的EA-MP-FTN容量和频谱效率(SE).用FFT替代奇异值分解(SVD)降低计算复杂度.改进的EA-MP-FTN解决了带宽扩展问题,与THP(Tomlinson-Harashima预编码)-FTN相比获得了近1.1 dB的增益.

关键词：矩阵预编码超奈奎斯特能量分配带宽约束能量约束

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基于分光光度法的差分信号精确测量高反镜反射率

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中国激光 2023年第10期50卷 87-92页

作者：胡晨璐李大伟刘晓凤李笑玲赵元安邵建达王琨龚赫陶春先中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院强激光材料重点实验室上海201800 中国科学院大学杭州高等研究院浙江杭州310024 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

目前,高反射率反射镜在激光陀螺和引力波探测等领域中有着广泛的应用。但对于反射率为99.9%~99.99%的样品,现有测试手段存在一定局限性。搭建了基于分光光度法的反射率测量装置,采用双光路测量方法,通过测量参考信号和基准信号、参考信... 详细信息

目前,高反射率反射镜在激光陀螺和引力波探测等领域中有着广泛的应用。但对于反射率为99.9%~99.99%的样品,现有测试手段存在一定局限性。搭建了基于分光光度法的反射率测量装置,采用双光路测量方法,通过测量参考信号和基准信号、参考信号和测试信号的差分信号来计算反射率。与绝对值较大的参考信号、基准信号和测试信号等相比,信号差值本身相对较小,因此可以充分利用锁相放大器的灵敏度来提高反射率的测量精确度。所介绍的测量方法的精确度可达10-5,与光腔衰荡法进行对比,测量误差在0.009%以下。所提方法用简单的装置就能达到较高的精确度,满足99.9%~99.99%反射率的精确测量需求。

关键词：测量激光光学高反射率分光光度法光学薄膜锁相放大器

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面向多传感系统协同测量场的站位规划方法

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光子学报 2024年第8期53卷 219-235页

作者：林雪竹王德选付西红杨帆郭丽丽闫东明李丽娟长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室长春130022 长春理工大学中山研究院中山528437 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710019 中国科学院大学北京100049

针对大型构件多传感系统协同测量中各系统测量可达性模型多样化、多系统测量精度不均衡而导致的组合式测量站位设置多依赖测量人员经验以及需要不断尝试获取合适站位的问题,提出一种多传感系统协同测量场的站位规划方法。首先,考虑工装... 详细信息

针对大型构件多传感系统协同测量中各系统测量可达性模型多样化、多系统测量精度不均衡而导致的组合式测量站位设置多依赖测量人员经验以及需要不断尝试获取合适站位的问题,提出一种多传感系统协同测量场的站位规划方法。首先,考虑工装遮挡问题,对协同测量场中的组合式测量可达性模型进行优化,建立基于?鱼优化算法的有工装站位初值求解模型,解算组合式测量系统各测量站位初始值;其次,建立协同测量精度模型,以测量精度最佳为约束条件,建立观测值的加权均方根误差和矢量角度测量误差的优化目标函数,基于牛顿迭代算法不断迭代和更新到最佳精度站位坐标;最后,以某目标模拟器满足位置、姿态初始装调精度需求为例,进行组合式协同测量站位规划实验,优化后测量数据均方根误差为0.032 mm,相较于优化前测量规划位置测量精度提高34%,角度测量精度提高9.5%。该方法可有效地提高测量精度及可视化效果,为大型构件测量领域的进一步研究提供理论及应用参考。

关键词：站位规划大型构件组合式协同测量测量精度优化算法

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