成都信息工程大学学报

基于改进卡尔曼滤波算法的无人机测风数据降噪处理

2026年02月28 00:00

无人机搭载微型气象探测系统可实现对大气边界层的直接测量,是细节化气象探测的一种常用方法,在应急气象预报、空气质量监测等方面都有较多应用。实际的探测过程中,由于无人机运动、观测环境变化的影响,采集的数据中可能包含一定的噪声,因此,采用改进的卡尔曼滤波算法对无人机测风数据进行降噪处理,并与传统卡尔曼滤波算法进行对比分析。结果表明,改进卡尔曼滤波算法可有效降低测风数据中的噪声信号,保留风速原始数据更多的特征信息,具有更高的滤波精度,在处理风向数据时有很好的抗野值能力,可有效减小野值引起的风向波动。

基于并行多重注意力机制的脑电降噪网络

2026年02月28 00:00

脑电图作为实现脑机接口的必须工具,随着脑机接口热度不断升高,对脑电信号的预处理也成为脑机接口研究中不可或缺的一部分。然而脑电在实际采样过程中,容易受到环境因素和被采样人生理因素产生的运动伪影的影响。因而,削弱或去除采样脑电信号中的噪声成为当前重要课题。近几年,基于深度学习的脑电信号降噪方案有了长足的进步,并获得较好的降噪效果。在脑电信号降噪过程中,数据的自相似性特征被广泛用于EEG降噪环节,但在当前基于深度学习的脑电降噪研究中,一般只片面地关注局部特征或只关注了全局特征。所以为优化对于脑电时序依赖性的降噪处理,提出一种基于并行的LSH Attention和Multi-head Self-attention的脑电降噪模型DuoAttentionNet,模型结合LSH Attention擅长处理局部相关性强的数据和Multi-head Self-attention擅长捕捉全局的长距离依赖关系的优点。实验表明,DuoAttentionNet在无须进行数据增强的条件下,取得当前基于深度学习的脑电降噪模型的最好成果。

高精度智能气压仪信号采集及非线性拟合

2026年02月28 00:00

运用振动筒式气压传感器进行气压测量,综合分析影响其传感器精度的主要因素及输出信号与气压为非线性关系。振动筒传感器具有较高的灵敏度和稳定性,当气压变化时振动筒内的气压变化会导致振动筒的固有频率变化,通过测量频率的变化,可以计算出当前的气压值。FPGA频率采集模块用于精确采集振荡频率信号,以便进一步处理和分析。对准确信号采集进行分析得知传统的周期测量法与直接测量法对定时器的精度要求非常高,使用单片机进行周期测量很难达到,会产生被测时钟周期的误差,在应用中有一定的局限性,而等精度测量法可以提高测量精度并且减少误差,能检测到微小变化及差异,适用于高分辨率的测量。在不同气压条件下采集频率信号,并记录相应的气压值,对数据进行温度补偿以及采用多项式曲线拟合方法,将频率信号转换为气压值过程中进行高阶及权重拟合优化,气压测量范围是500～1100 hPa,测量误差小于等于万分之一。

基于GAT-GRU的僵尸网络检测方法

2026年02月28 00:00

僵尸网络的攻击对互联网威胁极大,有效检测僵尸网络对维护网络空间安全具有重要意义。目前大多数僵尸网络检测算法主要关注大规模僵尸网络,对小规模僵尸网络检测效果不佳。提出一种基于图注意力网络和门控循环单元的检测方法,从时间和空间两个维度检测小规模僵尸网络。该方法不依赖于流量协议的特征,将僵尸网络通信拓扑图、图中节点属性以及动态变化的信息引入模型中,根据时间段将数据流量进行划分,分别提取僵尸网络流量中的源IP、目的IP作为图中节点,将度数作为图的边缘权重,将PageRank值和局部聚类系数作为图中节点的属性,生成时序图; 将时序图作为图注意力网络的输入提取僵尸网络的空间特征; 将带有时间序列的空间特征向量作为门控循环单元的输入,提取僵尸网络的时空特征,通过分类函数完成僵尸网络检测。实验结果表明,与其他方法相比,该方法对小规模的僵尸网络检测效果更佳,同时也适用于检测大规模的僵尸网络。

基于EfficientNet的无人机图传信号分类识别研究

付文巧,徐梓欣,王志红,谢胜财 — 2026年02月28 00:00

针对无人机迅速发展带来的非法侦查、空域侵0犯、无人机碰撞等潜在安全问题,提出一种基于软件定义无线电和深度学习的无人机图传信号检测与识别方法。通过搭建以USRP B210和飞腾派为核心的硬件平台,成功采集多种无人机图传信号及Wi-Fi信号,并对采集到的信号进行时频图转换,构建高质量的数据集。采用EfficientNet模型进行训练,并在训练集和验证集上实现了显著的性能提升。最终,在大疆Mavic系列、Mini 4 Pro等6种无人机上使用构建的无人机图传信号数据集进行实验,识别和分类准确率达96%以上,表明该方法在民用无人机信号监测领域的高应用前景。

基于注意力机制和卷积神经网络的网络流量分类

李鑫洁,吴震 — 2026年02月28 00:00

网络流量分类作为保障网络服务质量、网络安全检测的关键技术,对有效管理和保护网络环境具有重要意义。然而,在当前复杂的网络环境中,传统的流量识别分类方法,如端口检测、深度包检测,已经难以应对挑战,且单一的神经网络结构特征提取不充分。鉴于此,提出一种新的双通道恶意流量识别分类算法模型,该模型无需特征工程,结合多头注意力机制、逐点卷积和深度卷积的思想,对原始网络流量进行序列、空间的特征提取以及学习。在USTC-TFC2016公开数据集上进行实验,结果表明,提出的分类模型在二分类、常规流量十分类、恶意流量十分类、二十分类中都有很高的准确率,分别达到了100%、99.9%、98.6%、99%。

基于CSBD-XGBoost的入侵检测模型研究

2026年02月28 00:00

针对网络入侵检测领域中存在数据不平衡、特征冗余、特征信息提取不全以及检测模型单一导致的多类检测率低、误报率高等问题,提出一种基于CSBD-XGBoost的多融合入侵检测模型。使用RUS和Borderline SMOTE采样算法对多数类和少数类样本进行采样,以平衡数据集。采用主成分分析方法进行数据降维,消除特征冗余。然后分别通过双层卷积神经网络、自注意力机制与双向门控单元模块,提取空间特征和时间特征,并将提取的特征传入深度神经网络,进行初次分类。最后通过极端梯度提升进行分类提升,以提高模型的分类性能。在CICIDS2018、CICIDS2017和NSL-KDD数据集上进行实验,准确率可达99.75%、99.55%、98.66%,模型具有较好的泛化性,检测效果优于传统机器学习和深度学习方法。

面向异质客户端的层相似度联邦学习优化

2026年02月28 00:00

在联邦学习的实际应用场景中,Non-IID数据广泛存在,客户端数据的异质性带来的个性化需求和全局泛化之间的矛盾成为亟待解决的问题之一。针对这一问题,提出一种面向异质客户端的层相似度联邦学习优化方案FedLaySim。通过在服务端计算不同客户端模型层参数间的余弦相似度,并据此动态调整聚合的阈值。为避免模型泛化能力不足,方案中还加入针对低相似度的微调策略,这些策略旨在为每个客户端生成更符合其数据特征的个性化模型。在CIFAR-10、MNIST和MedMNISTC这3个非独立同分布的数据集上进行的实验验证了FedLaySim的有效性。实验结果表明,在多种不同的应用场景中,FedLaySim在精确率上接近或超越了FedPAC方法,最高可达98.44%。进一步将FedLaySim作为服务端优化算法,集成到用于客户端个性化的联邦学习算法FedBn和FedALA中,结果显示两者的平均准确率均有所提升,其中FedLaySim与FedBn的融合方案FedLayBn在8个场景中取得最高精确率,高达99.82%。

一种改进的天气雷达同频异步干扰抑制方法

2026年02月28 00:00

随着中国对天气雷达需求的不断增长以及超大城市协同组网业务的深入推进,同频干扰杂波逐渐成为影响天气雷达数据质量和应用效果的重要挑战。研究采用X波段双偏振天气雷达,开展一系列同频异步干扰实验,收集在干扰条件下的实际I/Q数据。通过对这些数据进行细致的时频特征分析,设计一种二维滤波算法,有效减轻同频异步干扰对天气雷达性能的负面影响,显著提升抑制干扰和恢复气象目标的能力。研究初步成果表明,该算法在模拟数据和实际雷达数据中的应用均取得积极效果。

地下非金属燃气管道声波定位系统研究与设计

2026年02月28 00:00

传统的地下管线探测技术主要针对金属管道,而对非金属燃气管道的探测仍存在较大挑战。提出一种基于声波信号的地下非金属燃气管线定位方法,通过主动激励与信号检测相结合的方式实现管道的精准探测^[1]。该方法采用特定频率的声波信号注入管道,声波沿管道传播并部分耦合至地面。地面端采用高灵敏度拾音器作为接收装置,采集泄漏至地表的声波信号,经ADC采样后送入FPGA进行数字信号处理,计算信号幅值及功率变化。当探头接近管道正上方时,由于声波传播路径缩短,接收信号功率增强; 当探头偏离管道时,信号功率逐渐衰减。通过分析信号功率的空间分布特征,可准确推断地下管道的水平位置及走向。此外,系统采用音频DAC芯片将数字信号转换为可听声波,工作人员可通过耳机实时监听声波变化,辅助判断管道位置。实验表明,系统在1.5 m埋深条件下的水平定位误差≤10 cm,为城市地下管网安全运维提供了有效技术手段。

珠峰南北坡地表加热的异同研究

2026年02月28 00:00

为进一步了解青藏高原地气之间的能量交换和物质输送过程,理解地形和气候对地气水热交换的影响,采用2000-2022年欧洲中期天气预报中心发布的第五代全球陆面再分析数据集(ERA5-LAND)中的月平均数据,重点对珠峰南北坡6个站点地表加热中的潜热通量、感热通量、蒸散发量、净辐射通量和土壤热通量进行时间和空间变化特征的对比分析。结果表明:(1)珠峰南北坡各通量均有显著的月变化和季节变化:潜热通量在夏季最强,冬季最弱。而感热通量、净辐射通量和土壤热通量均在春末夏初达到峰值,秋季维持高值,冬季显著减少。且潜热通量和感热通量的年际变化均呈现小幅度下降趋势。(2)珠峰南坡的下垫面加热主要受潜热通量支配,其蒸散发量和净辐射通量均大于北坡; 而北坡则以感热通量和土壤热通量为主导。(3)高原季风期,整体风速较小,南坡通过潜热释放促进降水; 北坡以感热为主,降水较少。非季风期,受西风带影响整体风速较大,南坡气候相对湿润,北坡气候寒冷干燥。

印度洋偶极子中西极子对南亚高压初登高原时间的影响

2026年02月28 00:00

为分析印度洋偶极子中的中西极子(IOD_W)对南亚高压初登高原时间的影响及可能机理,基于1979-2021年NCEP/NCAR逐日再分析资料和月平均IOD模态指数资料,采用回归分析和合成分析等方法,分析IOD_W对南亚高压初登高原时间的影响及可能机理。结果表明:(1)5-6月IOD_W与南亚高压初登高原时间呈显著的正相关关系,IOD_W越强(弱),南亚高压初登高原时间越晚(早)。(2)IOD_W对青藏高原周边热源强度存在显著影响,IOD_W负异常年,高原南坡上空热源在第30候即达到最强,而IOD_W正异常年,高原南坡热源强度与孟加拉湾东部热源强度差异并不明显。IOD_W负(正)异常年,高原南坡、孟加拉湾东部以及阿拉伯海东部热源强度显著偏强(偏弱)。(3)IOD_W可通过影响西南季风强度,进而导致季风降水产生差异,IOD_W正异常年,西南季风偏弱,高原南坡、孟加拉湾东部以及阿拉伯海东部季风降水偏少,降水异常偏少区域与热源异常偏弱区域一致,反之亦然。负异常年高原南坡较早成为全球主要热源中心,并在对流层高层高原南坡西侧激发异常反气旋,有利于南亚高压提早登陆高原,反之亦然。

梅雨期长江三角洲地区极端降水的水汽路径和源地分析

2026年02月28 00:00

为明确梅雨期长三角地区极端降水的水汽输送特征,基于拉格朗日轨迹追踪模型(HYSPLIT),分析1979-2021年梅雨期间极端降水事件的水汽输送通道和源地。结果表明:西太平洋副热带高压环流输送暖湿空气到长三角地区,给极端降水提供充足的水汽条件。携带水汽的空气块主要有5条运动路径,分别是自印度洋经孟加拉湾和中国南海、自南海经华南地区、自太平洋经中国南海、自太平洋经中国黄海,以及自里海附近经欧亚大陆,最终到达降水区。将相关水汽源地划分为6个,中国南海贡献了极端降水过程26.4%的水汽,是最重要的水汽源区; 其次是太平洋地区,水汽贡献率为22.2%; 中国东部、孟加拉湾、印度洋和亚欧大陆中部地区也为极端降水贡献了部分水汽,分别为14%、13.9%、11.9%和11.7%。

春季亚洲-太平洋涛动变化特征及与前期冬季北印度洋海平面气压的关系

2026年02月28 00:00

为分析近几十年来春季亚洲-太平洋涛动APO的基本特征及其前期影响因子,基于英国东英格利亚大学气候研究所(CRU)降水量资料、全球陆面数据同化系统(GLDAS)土壤湿度资料以及美国国家环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)环流场再分析资料,采用相关性分析和合成分析对1961-2020年春季APO的时空特征及其与前期冬季北印度洋地区NIO海平面气压SLP的年际关系进行分析。结果表明,近几十年春季亚洲大陆和北太平洋对流层中上层存在扰动温度的反位相变化特征,即当以青藏高原为中心的亚洲大陆上空对流层中上层偏高时,中东太平洋地区对流层中上部偏低,反之亦然。春季APO与前期冬季NIO SLP存在显著的负相关关系,即当前期冬季NIO SLP年际偏强(弱)时,春季APO强度有所偏弱(强),其原因为当前期冬季NIO SLP偏低(高)时,NIO 上空上升运动偏强(弱),青藏高原及周边地区上空以下沉(上升)运动为主,进而导致青藏高原地区降水量和土壤含水量偏低(高),土壤湿度异常将持续至春季,并引起地面感热加热偏强(弱),使高原上空对流层扰动温度出现正(负)异常,最终导致春季APO偏强(弱)。

固原地区地面风速风向时空分布特征

2026年02月28 00:00

为明确固原风速风向时空分布特征,利用1991-2023年固原5个国家地面常规气象观测站逐小时风速风向和2011-2022年固原市原州区自动气象观测站逐小时极大风速风向、平均风速风向,利用EOF统计学方法分析该地区风速风向时空分布。结果表明:(1)国家站在春季的月平均风速明显高于其他季节。风速EOF第一模态(方差贡献率78.3%)变化特征为彭阳县风速减小,其他县增加。根据国家站风向分布,固原1、2、11、12月风向主要为西北风或西风,4-10月主要为东南风。(2)与国家站相似,原州区区域站春季月平均(极大)风速显著高于其他季节。寨科、炭山等高海拔站平均风级盛行2～4级风,其他站盛行0～2级风,而须弥山、寨科、炭山和彭堡镇等站极大风级盛行4～5级风,其他站盛行2～3级风。原州区大部分区域站3-10月平均、极大风向主要为东南风或南风,1、2、11、12月主要为西北风或北风,而须弥山、硝口和张易站由于其独特的地理条件,平均、极大风向全年主要为西南风或南风。

气候变化背景下东北冬季极端气温变化特征

2026年02月28 00:00

为探讨全球变暖背景下东北冬季极端气温变化特征,利用1961-2021年CN05.1逐日最高气温、最低气温数据,应用线性趋势法、经验函数正交分解、M-K检验等方法,分别从季、月尺度分析1961-2020年东北三省冬季极端最高气温、极端最低气温变化特征。结果表明:(1)东北三省冬季及各月极端最高气温、极端最低气温变化主要空间分布分别为全区一致变化、南北反相变化,即全区一致偏暖(冷)或北部偏暖(冷)而南部偏冷(暖)。(2)从季尺度看,近60 a东北三省冬季极端最高气温部分仅部分区域呈显著增暖趋势,增温幅度为0.20～1.00 ℃/10a; 极端最低气温大部分区域呈显著增暖趋势,增温幅度为0.40～1.10 ℃/10a。(3)从月尺度看, 2月极端最高、极端最低气温增暖范围与幅度均大于1月、12月,2月极端最高、极端最低气温增温幅度分别为0.20～0.90 ℃/10a、0.40～0.80 ℃/10a。(4)东北三省冬季以及2月极端最高气温分别在1985年、1992年发生突变,极端最低气温均在1980年左右发生突变。12月和1月极端最高气温、极端最低气温均无显著突变年份。(5)冬季各月间极端最高气温相关性较弱,多数区域相关系数未通过显著性检验,各月份的极端最低气温相关系数则全区通过显著性检验,相关系数为0.20～0.70。

微波辐射资料同化对三江源暴雨数值模拟的影响

黄梓豪,王磊,李谢辉 — 2026年02月28 00:00

为提升三江源地区降水预报和暴雨的防灾减灾,基于中尺度数值模式WRF,采用WRF-3DVAR方法对2018年7月22-23日该地区一次暴雨过程进行同化敏感实验,对比分析NOAA-19搭载的AMSUA微波温度仪和MHS微波湿度仪上两种同化资料对数值模拟结果的影响。结果表明,对于24 h累计降水预报,同化MHS资料对15 mm以下的降水改善效果显著,同时同化AMSUA、MHS资料对20～35 mm的降水改善效果显著。同化微波辐射资料对500 hPa水汽通量大值区和槽区位置有所改善,其中同化AMSUA资料对高空风改善效果显著。同时同化AMSUA、MHS资料对高空温度和比湿改善效果显著。同化敏感实验证明,同化AMSUA、MHS两种微波辐射资料对三江源地区暴雨数值预报有一定的业务应用价值。

近35年川渝地区夏季高温热浪事件时空变化特征分析

王薛佳,李谢辉,黄健 — 2026年02月28 00:00

为探究在气候变暖背景下川渝地区高温热浪事件的时空分布特征,利用41个气象站点1988-2022年的夏季逐日气温和相对湿度数据,基于ArcGIS的空间分析工具,通过计算炎热指数、热浪指数,划分3种不同强度等级,主要对近35年川渝地区夏季高温热浪事件的平均日最高气温、发生频次、累积发生日数和不同等级强度的时空变化特征进行分析。结果表明:(1)近35年川渝地区夏季的平均日最高气温呈现显著的上升趋势,其中2005-2022年所有的年夏季日平均最高气温都高于气候基准期(1981-2010年),特别是2022年突破了自1961年以来的历史极值,高出基准期2.93 ℃;(2)从20世纪80年代末以来,川渝地区夏季高温热浪事件明显增多增强,90年代后更加明显,极端性更强。35年间高温热浪事件的频次、累积发生日数和平均强度均呈现出明显的线性增加趋势,增加速率分别为6.7次/10a、49.6 d/10a、0.45/10a;(3)夏季日平均高温差值、高温热浪事件的发生频次、累积发生日数、平均强度变化趋势、不同等级强度的累积发生日数都呈现由西向东逐渐增加的空间分布特点。其中重庆万州及周边地区的Ⅰ级重度热浪累积发生日数最多,高达211 d,平均约6 d/a,四川万源最少,35年中仅有4 d出现; 重庆沙坪坝区域的Ⅲ级轻度热浪事件累积发生日数最多,高达393 d,平均约11 d/a,四川都江堰则相对较少,35年中仅有13 d出现。研究结果对评估川渝地区夏季高温热浪事件的水电能源供需,防范灾害风险等能具有较好的理论支撑和实践指导意义。