252Cf源驅(qū)動(dòng)核材料的中子信號(hào)壓縮感知技術(shù)研究.pdf

1、面對(duì)當(dāng)今世界紛繁復(fù)雜的政治經(jīng)濟(jì)局勢(shì),在和平與發(fā)展這兩個(gè)時(shí)代主題下,依然存在著諸多困擾人類社會(huì)的難題,核擴(kuò)散就是其中之一。如何防范和控制核武器擴(kuò)散(核軍控核查或核裁軍核查),一直是國(guó)際社會(huì)關(guān)心的一個(gè)嚴(yán)峻課題。以252Cf源隨機(jī)中子脈沖信號(hào)測(cè)量技術(shù)為代表的主動(dòng)式核查技術(shù),因其抗干擾能力強(qiáng),對(duì)環(huán)境依賴小而備受青睞,而如何進(jìn)一步提高其水平則一直為研究人員所關(guān)注。
　　基于此,本文以國(guó)家自然科學(xué)基金《面向核軍控核查的主動(dòng)式多通道隨機(jī)中子脈沖

2、實(shí)時(shí)頻譜分析應(yīng)用基礎(chǔ)研究》為依托,利用隨機(jī)中子信號(hào)所具有的“稀疏性”,創(chuàng)新性地將壓縮感知理論與252Cf源驅(qū)動(dòng)核材料中子信號(hào)分析處理相結(jié)合,開(kāi)展壓縮感知框架下隨機(jī)中子信號(hào)的重構(gòu)、頻譜識(shí)別與去噪算法研究,主要包括以下研究?jī)?nèi)容:
　?、倩趬嚎s感知的中子脈沖信號(hào)重構(gòu)與頻譜分析算法研究。依據(jù)中子誘發(fā)裂變?cè)砗?52Cf源驅(qū)動(dòng)高速核信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)量結(jié)果,三個(gè)通道的中子脈沖信號(hào)均為“0、1”結(jié)構(gòu),且具有明顯的稀疏特征。本文運(yùn)用壓縮感知

3、理論,構(gòu)建隨機(jī)高斯觀測(cè)矩陣以提高稀疏性,通過(guò)對(duì)最小二乘算法中奇異值的判斷以改變觀測(cè)矩陣,設(shè)計(jì)優(yōu)化的正交匹配追蹤(OMP)算法,達(dá)到提高重構(gòu)精度的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文重構(gòu)算法重構(gòu)效率達(dá)90％以上,重構(gòu)誤差極小,能夠在稀疏條件下有效實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信號(hào)的重構(gòu)。進(jìn)而,以上述重構(gòu)中子信號(hào)為基礎(chǔ),對(duì)三通道信號(hào)的自/互相關(guān)函數(shù)、自/互功率譜密度比等時(shí)頻域特征進(jìn)行分析,得到一系列反應(yīng)待測(cè)核材料性質(zhì)的重要標(biāo)簽,為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。
　?、趬嚎s感知框

4、架下隨機(jī)核信號(hào)降噪方法研究。針對(duì)隨機(jī)核信號(hào)在測(cè)量過(guò)程中受噪聲干擾這一問(wèn)題,本文將小波變換與壓縮感知相結(jié)合,基于噪聲在小波域并不稀疏且系數(shù)較小,無(wú)法利用壓縮感知原理進(jìn)行精確重構(gòu)這一特性,通過(guò)對(duì)含噪核信號(hào)進(jìn)行小波分解,并對(duì)高頻系數(shù)利用觀測(cè)矩陣處理和OMP算法重構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的高精度重構(gòu)和對(duì)噪聲的去除。仿真結(jié)果表明,基于壓縮感知的隨機(jī)核信號(hào)去噪算法能夠有效抑制噪聲,峰值信噪比與均方誤差等參數(shù)較原始信號(hào)均有較大提升。
　　本文立足25