252Cf源驅(qū)動核材料的中子信號壓縮感知技術(shù)研究.pdf

1、面對當今世界紛繁復(fù)雜的政治經(jīng)濟局勢,在和平與發(fā)展這兩個時代主題下,依然存在著諸多困擾人類社會的難題,核擴散就是其中之一。如何防范和控制核武器擴散(核軍控核查或核裁軍核查),一直是國際社會關(guān)心的一個嚴峻課題。以252Cf源隨機中子脈沖信號測量技術(shù)為代表的主動式核查技術(shù),因其抗干擾能力強,對環(huán)境依賴小而備受青睞,而如何進一步提高其水平則一直為研究人員所關(guān)注。
　　基于此,本文以國家自然科學(xué)基金《面向核軍控核查的主動式多通道隨機中子脈沖

2、實時頻譜分析應(yīng)用基礎(chǔ)研究》為依托,利用隨機中子信號所具有的“稀疏性”,創(chuàng)新性地將壓縮感知理論與252Cf源驅(qū)動核材料中子信號分析處理相結(jié)合,開展壓縮感知框架下隨機中子信號的重構(gòu)、頻譜識別與去噪算法研究,主要包括以下研究內(nèi)容:
　　①基于壓縮感知的中子脈沖信號重構(gòu)與頻譜分析算法研究。依據(jù)中子誘發(fā)裂變原理和252Cf源驅(qū)動高速核信號測量系統(tǒng)的實際測量結(jié)果,三個通道的中子脈沖信號均為“0、1”結(jié)構(gòu),且具有明顯的稀疏特征。本文運用壓縮感知

3、理論,構(gòu)建隨機高斯觀測矩陣以提高稀疏性,通過對最小二乘算法中奇異值的判斷以改變觀測矩陣,設(shè)計優(yōu)化的正交匹配追蹤(OMP)算法,達到提高重構(gòu)精度的目的。實驗結(jié)果表明,本文重構(gòu)算法重構(gòu)效率達90％以上,重構(gòu)誤差極小,能夠在稀疏條件下有效實現(xiàn)對原始信號的重構(gòu)。進而,以上述重構(gòu)中子信號為基礎(chǔ),對三通道信號的自/互相關(guān)函數(shù)、自/互功率譜密度比等時頻域特征進行分析,得到一系列反應(yīng)待測核材料性質(zhì)的重要標簽,為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。
　?、趬嚎s感知框

4、架下隨機核信號降噪方法研究。針對隨機核信號在測量過程中受噪聲干擾這一問題,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,無法利用壓縮感知原理進行精確重構(gòu)這一特性,通過對含噪核信號進行小波分解,并對高頻系數(shù)利用觀測矩陣處理和OMP算法重構(gòu),從而實現(xiàn)對信號的高精度重構(gòu)和對噪聲的去除。仿真結(jié)果表明,基于壓縮感知的隨機核信號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)較原始信號均有較大提升。
　　本文立足25