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面向交通网络预测与评估的可视分析研究

面向交通网络预测与评估的可视分析研究

作者：韩东轩西南科技大学

学位级别：硕士

城市交通网络(Public Transport Network,简称PTN)是城市的服务载体。PTN数据体量大、质量低,现有数据挖掘方法难以适应;PTN的参与者出租车、公交车与城市结构及乘客上下车行为联系紧密、关联复杂,现有方法难以有效建模;市政建设导致公... 详细信息

城市交通网络(Public Transport Network,简称PTN)是城市的服务载体。PTN数据体量大、质量低,现有数据挖掘方法难以适应;PTN的参与者出租车、公交车与城市结构及乘客上下车行为联系紧密、关联复杂,现有方法难以有效建模;市政建设导致公交改道,出租车难以接载等异常情况,现有模型难以预测与评估交通模式。因此对PTN的研究一直都是交通领域的热点。本文面向交通网络的预测与评估问题进行研究,采用可视分析的方法设计案例并分析,主要工作体现在以下三方面:1.针对交通网络中路径预测推荐问题,提出一种基于蒙特卡洛树搜索的路径预测推荐方法(Path Prediction Recommendation with Monte Carlo tree search,简称PPRMCTS))。该方法对出租车进行路径预测推荐,使得出租车能够在下一条通过的路径中时有较大概率接载潜在乘客。本方法简化了推荐模型实现方式,利用三维粒子隐喻车辆实现可视化推荐结果,通过设计案例与评估框架证明了本方法的有效性,且与现有动态路径预测方法相比,PPR-MCTS可以进行动态概率获取,具有更高的推荐质量。2.针对PTN建模,提出了一种基于张量分解的多层时序网络中潜在模式的检测与解释方法(Tensor Decomposition for Multi-Layer Temporal Networks,简称TD-MLTN)。该方法是兼容的、与地理无关的数学模型。本方法首先通过编码器对多层时序网络中节点之间的交互事件进行编码,并表示为张量,其次通过张量分解获得主成分,使用相似度计算确定其分量个数,最后基于可视分析方法帮助用户理解张量分解的结果,为城市交通网络提供自然而合理的描述。3.针对PTN中出现的线路调整、站点异常等情况,基于TD-MLTN方法构建了公交网络模拟预测的可视分析系统(Bus Prediction Visualization,简称BPVis)。本系统可根据公交车历史运行数据呈现线路和站点信息,并能够对公交线路模拟预测与可视化,以帮助用户对探索过程进行实时的干涉,例如调整运行中的公交线路;模拟调整后的网络;探索可视分析预测结果。最后对BPVis效率与实际案例进行评估,表明BPVis的有效性,及用户使用可视分析可以更好地进行决策。

关键词：可视分析城市交通多层时序网络路径预测交通评估

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基于唇语身份识别的特征鉴别力分析

基于唇语身份识别的特征鉴别力分析

作者：吕品轩上海交通大学

学位级别：硕士

现在出现了许许多多的语音识别系统,而且也取得了不错的识别效果。但语音识别系统忽略语言的视觉特性,仅仅利用听觉特性,使得语音识别系统在噪声环境下,识别率大大下降。生活经验告诉我们,在人与人交流的过程中,人们在理解他人讲话内容... 详细信息

现在出现了许许多多的语音识别系统,而且也取得了不错的识别效果。但语音识别系统忽略语言的视觉特性,仅仅利用听觉特性,使得语音识别系统在噪声环境下,识别率大大下降。生活经验告诉我们,在人与人交流的过程中,人们在理解他人讲话内容时不仅通过声音来感受信息,而且还用眼睛观察对方口型、表情的变化,视觉信息是对声音信息的有利补充。所以要克服语音识别系统的弱点,利用唇语是一个不错的解决方法。初步的研究表明,将听觉语言与嘴唇视觉信息进行融合能有效地改善识别率,特别在噪声环境下,效果更为明显。所以有必要对唇语进行研究。目前唇语识别的研究主要包括两个方面,基本内容的认知和人物身份的鉴别。现阶段,国内外一些学术机构对唇语的研究主要是基于说话者内容的识别,而对人物身份的鉴别研究相对较少。鉴于此,本文将对基于唇语识别的身份识别进行尝试性研究,着重对表征嘴唇模型所用不同的特征和特征组合进行特征鉴别力分析,以期获得更好的视觉特征来描述嘴唇轮廓。本文首先介绍了唇语识别技术的发展历史和现状,而后根据经典唇语识别系统识别流程,详细介绍了各个流程所涉及的理论背景和关键技术。其中,特征选取与提取的部分是本文研究重点,最后通过分析隐马尔科夫分类器的识别结果作为判别各种特征及特征组合辨别力高低的标准。嘴唇特征的提取是唇语识别系统最为重要的一环,能否选择有效的嘴唇特征来描述嘴唇模型,对整个识别过程起着至关重要的影响,特征类型多种多样,纷繁芜杂,需要通过大量的实验积累和数据分析,才能分辨出不同特征组合鉴别力的优劣和高低。特征的选取取决于特征提取的算法,本文采用的是14点主动形状模型。相应地,我们选择了嘴唇模型的宽,高形状特征,通过曲线拟合得到的参数组合作为几何特征,以及几何和形状特征对应的一阶二阶动态特征,再对这些特征进行不同的组合,通过大量的实验进行特征辨别力分析。实验结果表明,本文所取特征均为有效特征,能够达到一定的识别率,但与国外的研究结果还有一定差距,所以个人还有更多的工作要做,还有更长的路要走。

关键词：唇语识别主动形状模型特征提取特征组合隐马尔科夫模型

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基于驾驶行为的交叉口混合交通流建模研究

基于驾驶行为的交叉口混合交通流建模研究

作者：李昀轩山东建筑大学

学位级别：硕士

当前中国城市交通的一个显著特征是机非交通流高度混合。由于国外的单纯机动车流与我国混合交通流差别很大,特别是在道路交叉口机动车、非机动车、行人相互干扰,致使道路通行能力严重下降,因此建立符合我国交通实际情况的交叉口机动车... 详细信息

当前中国城市交通的一个显著特征是机非交通流高度混合。由于国外的单纯机动车流与我国混合交通流差别很大,特别是在道路交叉口机动车、非机动车、行人相互干扰,致使道路通行能力严重下降,因此建立符合我国交通实际情况的交叉口机动车与非机动车微观仿真模型,不仅在理论上能够进一步促进交通流理论的完善和发展,而且在实践中还能够开发符合我国混合交通特征的交通仿真平台。本文采用元胞自动机模型将驾驶员行为选择引入演化规则,建立交叉口处机动车和非机动车混合交通流模型,不仅可以揭示机非混合交通在交叉口相互冲突的内在机理,还可以模拟机非混合交通下机动车和非机动车驾驶员的决策行为,具有重要的现实意义。论文首先阐述了研究背景。从机非冲突研究现状、驾驶员行为研究现状和混合交通流模型研究现状三个方面论述了目前国内外研究成果,在此基础上设计了论文的研究路线。然后,研究了交叉口处右转机动车和非机动车的交通特性,重点分析了右转机动车跟驰特性和穿越非机动车行为;非机动车在路段和交叉口运行特性,以及非机动车穿越机动车行为。最后,将交叉口离散化,划定元胞空间和元胞尺寸,制定机动车在路段、决策点和启动点处的行驶规则,以及非机动车行驶规则。基于以上规则建立机非混合模型,包括右转机动车穿越直行非机动车规则和直行非机动车穿越右转机动车规则。采用Matlab软件对机非混合模型编程和仿真。通过程序仿真数据得到了机动车和非机动车混行交通系统相图,模拟了右转机动车和直行非机动车的之间相互影响关系,验证了模型的准确性。同时分析了到达率、驾驶员行为选择概率和等待时间阈值等参数。

关键词：混合交通机动车非机动车驾驶行为元胞自动机仿真

基于行波原理的10kV电缆网络故障定位方案研究

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基于行波原理的10kV电缆网络故障定位方案研究

作者：姜雨轩山东理工大学

学位级别：硕士

10kV电缆网络构造复杂且大多深埋于地下,城市电缆线路因其较小的故障电流与复杂的分支结构,其故障定位一直比较困难,准确进行城市电缆网络的故障定位也是当今城市输配电研究的重要方向。作为城市的主要配电网,快速搜寻、准确定位10kV电... 详细信息

10kV电缆网络构造复杂且大多深埋于地下,城市电缆线路因其较小的故障电流与复杂的分支结构,其故障定位一直比较困难,准确进行城市电缆网络的故障定位也是当今城市输配电研究的重要方向。作为城市的主要配电网,快速搜寻、准确定位10kV电缆线路的故障与城市居民生命安全息息相关,对于国家安全与维持社会的稳定运转也有重要意义。通过双端行波测距原理,本文分别对故障点的定位与故障区段的选择进行研究,分层次开展故障的定位,通过多分支电缆线路的故障区段定位方式,10kV电缆线路的故障定位综合方案由此得出。首先论文依据图示模拟了行波传播的路径,并且详细探讨了行波传播特点,依据电缆区段进行了定位方式的简化。阐述了 10kV电缆线路结构,探究故障位置信息和行波时差关系的相互关系。最后在仿真与理论相结合的条件下,提出了基于行波时差矩阵算法多分支电缆线路故障定位方法。该方法首先对线路的各个区段进行划分,然后根据线路网络拓扑结构与行波传播路径构建故障判定矩阵,最终依据故障判定矩阵与双端行波定位原理进行故障点的准确定位。最后,本文依据分层次搜索、逐步锁定发生故障位置的整体定位方案,提出了一套针对10kV多分支电缆线路的故障总体定位方案。本文的10kV电缆线路模型在PSCAD仿真环境下建立,进一步验证本文的故障定位方案。本文借助MATLAB观察故障波形变化,得到电流突变时的模极大值,行波波头到达时刻得以精确捕捉。由仿真实验可得,该方案受过渡电阻、故障初相角、故障类型影响较小,定位的准确度较高,可以准确定位线路各处故障点,满足对城市电缆网络定位的各项要求。本文在充分考虑城市电缆网络行波传输困难的前提下,所提出的10kV电缆线路定位方案,定位精确度高,不需要进行二次行波检测。通过对各端行波采集设备的性能优化,将进一步提高故障定位的准确度。

关键词：初始行波电缆区段故障分支判定矩阵

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复杂网络的可控性与度平衡性及优化策略研究

复杂网络的可控性与度平衡性及优化策略研究

作者：左轩云南大学

学位级别：硕士

复杂网络的可控性是近年来网络科学领域的研究热点。2011年,分析任意复杂有向网络的结构可控性的理论框架被提出,开拓性地解决了经典控制理论不适用于大型网络的问题,为研究复杂网络上的控制问题开辟了一条全新的道路。随后,多种网络结... 详细信息

复杂网络的可控性是近年来网络科学领域的研究热点。2011年,分析任意复杂有向网络的结构可控性的理论框架被提出,开拓性地解决了经典控制理论不适用于大型网络的问题,为研究复杂网络上的控制问题开辟了一条全新的道路。随后,多种网络结构特征对网络可控性的影响被逐步揭示出来。然而,复杂网络的可控性方面仍有许多问题需要进一步深入研究。本文从单个节点的度出发,在考察各节点出度与入度之差的基础上,引入了整个网络的度平衡性指标。通过调节网络的度平衡性,观察到其对网络可控性的影响。数值仿真实验结果表明,在保持网络的规模和平均度不变的前提下,节点的出入度越平衡的网络,其可控性往往越好,反之则可控性越差。本文还计算了度平衡性变化过程中的网络度相关性,发现二者存在着一定的关联。这些结果可以在网络的构造和优化中发挥积极作用,有助于完善复杂网络上的控制理论。通过调节度平衡性,可以在一定程度上提高复杂网络的可控性,但这种方法的效率较低,且调节范围十分有限。为了能够更高效地提高复杂网络的可控性并使之达到最优结果,本文根据网络的最大匹配算法,通过加边的办法将网络中的匹配路径和独立节点改造成闭环。数值仿真实验结果表明,本文的优化策略具有更好的鲁棒性,能够有效提高复杂网络的可控性,并且在某些条件下也更易于实现。因此,这可以为现实中的网络设计和优化提供一种新的思路。

关键词：复杂网络可控性度平衡性优化

阴道加德纳菌与细菌性阴道病相关性研究——分离培养、药敏试验、...

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作者：李沂轩天津医科大学

学位级别：硕士

背景和目的阴道加德纳菌(Gardnerella vaginalis,GV)是一种革兰阴性小杆菌或变异的球样小杆菌,是1955年由Gardner和Dukes在一例排出灰白色恶臭分泌物的妇女阴道中发现的,并于1980年被命名为Gardnerella vaginalis。近年来研究发现,在... 详细信息

背景和目的阴道加德纳菌(Gardnerella vaginalis,GV)是一种革兰阴性小杆菌或变异的球样小杆菌,是1955年由Gardner和Dukes在一例排出灰白色恶臭分泌物的妇女阴道中发现的,并于1980年被命名为Gardnerella vaginalis。近年来研究发现,在细菌性阴道病(Bacterial vaginosis,BV)的微生物菌群中GV处于优势地位,含量明显高于其他非正常菌群。GV不仅可导致BV,而且还可引起多种疾病及并发症如:绒毛膜羊膜炎、输卵管炎、子宫内膜炎、子宫颈癌、子宫颈炎,妇女产后菌血症,膀胱炎等。此外,GV与沙眼衣原体、解脲支原体等常见病菌双重或多重感染也较多见。GV还能明显刺激人类免疫缺陷病毒(HIV)在单核—巨噬细胞系统、淋巴细胞中的表达,与HIV的传播率增高有关。该菌可以通过性传播,但由于临床症状不典型,不易被发现,故在性活跃人群中高发,部分病情迁延不愈,对妇女健康及社会公共健康影响很大。因此探讨GV的培养方法及体外抗菌素活性研究就显得非常有临床意义。为此,本课题从GV的分离培养方法、药敏试验及其与BV相关性等方面进行研究,为临床检测及诊治提供依据。方法 (1)GV分离培养:将标本接种在BBC血培养皿上,置37℃5%CO温箱中培养。挑取培养48h后的菌落进行革兰氏染色、氧化酶试验、触酶试验、淀粉水解试验、棉子糖发酵试验及马尿酸水解试验。(2)GV药敏试验:通过K-B纸片法对GV进行青霉素G、四环素、环丙沙星、克林霉素、甲硝唑等药物的体外药敏试验。(3)GV与BV的相关性:用Amsel标准诊断BV(其中线索细胞的检查用吖啶橙染色法、革兰氏染色、生理盐水三种方法)分析GV与Bv的相关性及用吖啶橙染色法检测线索细胞的可行性。结果 (1)GV分离培养:在BBC血培养皿上,37℃5%CO条件下培养出灰白、

关键词：阴道加德纳菌细菌性阴道病线索细胞性传播感染药物敏感性试验

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基于数字孪生的机械臂虚拟实验系统研发

基于数字孪生的机械臂虚拟实验系统研发

作者：惠子轩北方工业大学

学位级别：硕士

当前环境下,工业5.0的热潮日渐增强,伴随着人工智能、大数据、物联网、数字孪生等科技前端相关技术的迅速发展,制造业正逐步朝向自动化与信息化发展,工业机器人在日常生产过程中的作用也日益增强。当前国内外已有相当一部分工业机器人... 详细信息

当前环境下,工业5.0的热潮日渐增强,伴随着人工智能、大数据、物联网、数字孪生等科技前端相关技术的迅速发展,制造业正逐步朝向自动化与信息化发展,工业机器人在日常生产过程中的作用也日益增强。当前国内外已有相当一部分工业机器人实现了代替人工进行生产的任务。工业机器人凭借其出色的效率、精度和智能化特性,正日益广泛地应用于多种高端制造行业。因而对于高校而言,针对学生的实践教学应该得到更多的重视。在当前环境下,传统实验室存在着例如实验设备数量受限、时间空间不足等弊端,大大制约了实践环节的教学质量,而将实验室向线上转移则可很好的解决该问题。本文根据当前这一情况,以机械臂作为实验对象,结合快速控制原型技术与数字孪生技术,开发了一套基于数字孪生的机械臂实验系统,使得实验不再受到时间、空间等多方面的制约。具体工作内容如下:首先是建模部分,根据实验需要开发了一款Sens Arm型六自由度教学机械臂,采用标准D-H法建立运动学模型,利用Simscape工具箱建立其动力学模型。同时与其机械模型相结合,导入Unity3D引擎中搭建了机械臂数字孪生模型,完成机械臂的建模。并且在Unity3D中建立了对应的实验环境,共同构成机械臂虚拟实验室。其次开发了一套基于Jetson Nano的快速控制原型平台,其中包含了工具链的开发以及机械臂定制工具箱的开发。该工具链可将Simulink模型一键生成可在Jetson Nano上运行的可执行文件,同时实验人员可以通过外部模式对算法进行在线调参,缩短了算法的开发周期。对应的还开发了机械臂的定制工具箱,其中包含了机械臂算法模块、驱动模块与通信模块,实验人员可直接通过拖动所需模块进行组态化编程,搭建模型实现机械臂的控制功能。最后根据机械臂控制系统与数字孪生环境设计了对应的实验,包含机械臂数字孪生实验、算法实验,电机控制实验,同时还引入机器视觉技术设计了机械臂手势跟踪抓取以及机械臂自主抓取的实验方案,进而验证了整套系统的可行性。

关键词：机械臂实验平台数字孪生快速控制原型

粉煤灰和路液（Roadyes）改良黄土的崩解冲刷特性研究

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粉煤灰和路液（Roadyes）改良黄土的崩解冲刷特性研究

作者：朱皓轩西安理工大学

学位级别：硕士

黄土广泛分布于我国西北地区,其水敏性特点为以黄土为基础的路基工程、边坡工程带来诸多难题,为此常对黄土采取改良措施。粉煤灰改良黄土水稳定性差,需要与石灰、水泥等混合使用,随着环保要求的改变,石灰材料逐步被限制使用。路液是近... 详细信息

黄土广泛分布于我国西北地区,其水敏性特点为以黄土为基础的路基工程、边坡工程带来诸多难题,为此常对黄土采取改良措施。粉煤灰改良黄土水稳定性差,需要与石灰、水泥等混合使用,随着环保要求的改变,石灰材料逐步被限制使用。路液是近年来在黄土地区推广的一种新型高分子材料,具有绿色环保工程性质优良的特点。以粉煤灰、路液材料为研究对象,分析改良黄土的水敏性特点,可为路液在黄土地区的推广提供理论依据。为探索固化剂改良黄土的水敏性,将粉煤灰、路液掺入渭南地区的马兰黄土,开展室内物理力学试验及模型试验。通过对改良黄土的击实特性、强度变化规律、敏感度指标、崩解特性、冲刷特性等进行了分析,找到了粉煤灰与路液材料的最佳掺量及养护时间的最优组合情况,为黄土的水敏性改良提供了参考依据。主要试验成果有:(1)采用轻型击实试验,发现粉煤灰的掺入会降低改良黄土的最大干密度、增大最优含水率,路液则会使得改良黄土的最大干密度上升而最优含水率下降。(2)通过无侧限正交试验,发现路液改良黄土的无侧限抗压强度与素黄土相比变化不大,与粉煤灰混合掺入的改良土强度提高明显,两种固化剂存在最佳质量配比。(3)利用室内崩解模型试验,发现混合改良土的崩解水稳定性优于素黄土和单一固化剂改良土,粉煤灰和路液混合改良土的水稳定性最好时,其掺量分别为15%和0.05%,与素黄土相比,最佳掺量混合改良土的崩解水稳定性提高了约4倍;素黄土、路液改良土的崩解曲线为直线型,模型参数P代表相应的崩解速率。粉煤灰改良土与混合改良土的崩解曲线符合对数型增长趋势,通过拟合的模型定义了水稳定性指标Q,可反映改良土抵抗静水侵蚀破坏的能力。(4)人工模拟了素黄土边坡与最佳掺量改良黄土边坡的冲刷试验,研究了坡体角度、坡面水流量大小对坡面冲刷特性的影响,分析了坡面径流强度、径流含土颗粒量随冲刷时间的变化关系,建立了相应的经验模型。发现素黄土边坡与改良黄土边坡的临界坡度均为45°,改良黄土边坡的抗冲刷水稳定性与素黄土相比提高了约60%。

关键词：粉煤灰路液改良黄土崩解特性冲刷特性