[发明专利]基于自动编码器的时变等离子体诊断方法及诊断系统

说明书

本发明公开了一种基于自动编码器的时变等离子体诊断方法及诊断系统，诊断方法包：发射端生成单频载波信号，分别经过参考支路和设有时变等离子体的测试支路，到达接收端；在接收端对测试支路与参考支路采样后分别得到测试支路的采样信号序列与参考支路的采样信号序列，计算由时变等离子体引起的复衰落h；将复衰落h转换成实部与虚部两路信号x，经自动编码器滤波后得到信号y；根据信号y确定时变电子密度与碰撞频率。本发明通过自动编码器对时变等离子体的电子密度与碰撞频率进行诊断，结果准确、效率高，并对噪声具有较强的鲁棒性，解决了现有技术中存在的问题。

技术领域

本发明属于等离子体诊断技术领域，涉及一种基于自动编码器的时变等离子体诊断方法及诊断系统。

背景技术

在高温的作用下，中性气体发生电离变成由带正、负电荷的离子和电子以及某些中性粒子构成的等离子体。等离子体是物质存在的第四种形态，随着等离子科学的发展，等离子体由于其特有的性质已在各个领域获得广泛应用。为了表征等离子体微观性质，需要利用等离子体诊断技术测定等离子体的参数。目前较为常用的诊断方法有朗缪尔探针法、微波法和光谱法；在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：其中朗缪尔探针法需要将探针深入到等离子体内部，因此探针的材料会影响诊断结果，同时当温度过高时探针会发生形变进而在伏安特性曲线测量中带来较大误差。光谱法属于非接触式诊断技术，其优点是不会对目标等离子体产生物理干扰，测得的数据包含丰富的物理信息，但是数据处理过程复杂，精度较差。微波法是利用电磁波与等离子体相互作用的原理来测量等离子体参量的方法，其具有一般非接触式诊断技术的优势的同时，并具有适应性强、测量速度快等优点。

目前，现有的微波诊断技术主要利用扫频的方法对多个频点的反射信号进行测量，进而解算出电子密度n_e与碰撞频率v。然而这种方法无法适应快速时变的等离子体，同时由于接收信号中存在噪声，导致解算结果存在较大的误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于自动编码器的时变等离子体诊断方法，通过自动编码器对时变等离子体的电子密度与碰撞频率进行诊断，结果准确、效率高，并对噪声具有较强的鲁棒性，解决了现有技术中存在的问题。

本发明的另一目的是，提供一种基于自动编码器的时变等离子体诊断系统。

本发明所采用的技术方案是，一种基于自动编码器的时变等离子体诊断方法，具体包括以下步骤：

S1，发射端生成单频载波信号，分别经过参考支路和设有时变等离子体的测试支路，到达接收端；

S2，在接收端对测试支路与参考支路采样后分别得到测试支路的采样信号序列s_a＝[s_a1,s_a2,…,s_an]与参考支路的采样信号序列s_b＝[s_b1,s_b2,…,s_bn]，计算由时变等离子体引起的复衰落h，h＝s_a/s_b；

S3，将复衰落h转换成实部与虚部两路信号x＝[x₁,x₂,…,x_n]，其中x₁,x₂,…,x_n均为二维向量并作为自动编码器的输入，经自动编码器滤波后得到信号y＝[y₁,y₂,…,y_n]；其中n为信号总个数；

S4，根据滤波后的信号y确定时变电子密度与碰撞频率。