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一种基于PDD算法的ADI-FDTD算法研究

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计算机工程与应用 2013年第23期49卷 195-198,202页

作者：吴建斌李太全田茂华中师范大学信息技术系武汉430079 长江大学物理科学与技术学院湖北荆州434002 武汉大学电子信息学院武汉430079

为提高隐含变向时域有限差分算法(ADI-FDTD)的计算效率,鉴于并行对角占优算法(PDD)求解三对角方程的高效性,引入PDD算法实现了基于MPI的ADI-FDTD的并行计算。通过对运算时间、通信时间的分析,讨论了算法的效率。分析了由于PDD算法的近... 详细信息

为提高隐含变向时域有限差分算法(ADI-FDTD)的计算效率,鉴于并行对角占优算法(PDD)求解三对角方程的高效性,引入PDD算法实现了基于MPI的ADI-FDTD的并行计算。通过对运算时间、通信时间的分析,讨论了算法的效率。分析了由于PDD算法的近似处理所引入的计算误差,研究了误差估计与子区域网格数和Courant因子的关系,该研究工作有利于合理选择子区域网格数和Courant因子,进而减小计算误差。最后,通过算例验证了结论的正确性。

关键词：隐含变向时域有限差分算法子区域划分并行对角占优算法 Courant因子

基于改进近邻传播算法的分区聚类室内定位方法研究

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基于改进近邻传播算法的分区聚类室内定位方法研究

作者：高思远太原理工大学

学位级别：硕士

随着信息技术的进步以及普适计算的发展,人们对于基于位置的应用程序以及服务的需求日益增长,例如在室内环境下进行准确定位或在建筑物内对人或物品进行实时跟踪等。根据目标定位环境可将定位分为室外定位、室内定位以及混合定位等。全... 详细信息

随着信息技术的进步以及普适计算的发展,人们对于基于位置的应用程序以及服务的需求日益增长,例如在室内环境下进行准确定位或在建筑物内对人或物品进行实时跟踪等。根据目标定位环境可将定位分为室外定位、室内定位以及混合定位等。全球导航卫星系统(GNSS)是室外环境中最成功的定位系统之一。然而,卫星信号在封闭结构中易受阻碍,使得全球导航卫星系统难以进行精确的室内位置估计和室内导航。近年来,国内外学者针对终端用户实际应用需求的不同,开发了许多不同的室内定位方案。现有的室内定位方案在定位精度、覆盖范围、位置更新的频率以及安装和维护等方面各有不同。在现有的室内定位方案中,基于WiFi的室内定位技术在人们的生产生活中得到了广泛应用。本文在分析了现有室内定位技术的基础上,针对基于WiFi的位置指纹定位技术进行了研究。在深入分析了RSS信号分布特性的基础上提出了基于RSS信号变化率的子区域划分算法(RSSCR)以及改进的AP近邻传播算法(IAP)。本文的主要研究内容与创新点如下:(1)对现有室内定位系统以及定位技术进行了总结。从发展历史、研究现状、定位精度、定位成本以及部署难度等方面对现有定位系统与定位技术进行了对比分析;对基于WiFi的室内定位技术与定位系统进行了介绍,并对现有WiFi室内定位技术存在的缺陷进行了分析,最后针对基于WiFi的位置指纹定位技术进行了深入研究。(2)RSS信号极易受复杂室内环境的影响,同一位置处的RSS信号值存在随机性,本文对使用均值滤波、中值滤波以及高斯滤波算法进行数据预处理的结果进行了对比分析,并选择高斯滤波算法在离线阶段对RSS信号值进行预处理。(3)针对在线定位阶段数据搜索量大、搜索效率低的问题提出在离线定位阶段对待定位区域进行子区域划分的思想。传统的网格划分法在进行子区域划分时未考虑RSS信号的区域分布特性的问题,针对该问题本文提出基于RSS信号变化率的子区域划分法对待定位区域进行粗略划分;将粗略划分后的参考点作为训练集使用SVM算法进行学习,使用学习后的模型进一步对孤点进行详细划分。(4)在传统的近邻传播算法的基础上,提出了改进的AP近邻传播算法。传统的AP近邻传播算法使用欧式距离构建相似度矩阵,然而欧式距离在计算参考点在信号空间的距离时各分量权重相同,不能充分反映各AP分量在不同子区域内的分布特性,针对该问题提出参数化相似度矩阵计算,根据各AP在不同子区域内的贡献度分配不同的权重;考虑到数据点密度对其成为聚类中心的影响,使用各子区域内参考点周围的数据密度对相似度矩阵中的preference值的设定进行了改进,离线阶段在各子区域内使用改进后的AP近邻传播算法进行自适应聚类。

关键词：室内定位高斯滤波 RSS信号变化率子区域划分支持向量机近邻传播算法

分布式光伏发电全气象系统及区域出力预测方法研究

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分布式光伏发电全气象系统及区域出力预测方法研究

作者：姚小龙浙江工业大学

学位级别：硕士

由于光伏发电的波动性和间歇性,大规模光伏并网已经给大电网的源荷稳定调度带来影响,并影响了大电网对光伏风力新能源的接纳。光伏出力预测是有效解决此问题的关键技术之一,本文围绕光伏出力预测技术进行了全气象系统的开发和区域出力... 详细信息

由于光伏发电的波动性和间歇性,大规模光伏并网已经给大电网的源荷稳定调度带来影响,并影响了大电网对光伏风力新能源的接纳。光伏出力预测是有效解决此问题的关键技术之一,本文围绕光伏出力预测技术进行了全气象系统的开发和区域出力预测方法的研究。气象数据作为光伏预测重要的基础数据之一,针对传统气象采集装置存在采集精度不高和扩展性差的问题,本文依托嵌入式技术和云计算技术研制了一款包括分布式检测终端和云平台的精度高、扩展性强的光伏电站全气象检测系统。参照电力行业标准和技术规范,研制了全气象采集终端设备和传感网络,检测终端将传感器采集的数据通过CAN通信传送给RTU,RTU通过TCP/IP工业以太网将数据发送到云端进行存储、计算和可视化处理。实现了系统的远程管理与数据的远程传输。该气象检测系统的终端设备分别在国家计量科学研究院和浙江省计量科学研究院进行了校准测试,并获得多项校准证书。针对光伏出力历史数据缺失的问题,在光伏出力特性分析的基础上提出了一种基于光伏出力相关性的缺失数据重构方法。首先从不同出力区间和出力波动性与装机容量的关系两个角度分别对单场和区域光伏发电波动性进行了分析,分析表明区域装机容量对波动性的影响小于光伏电站。其次对比Pearson相关性和余弦相似度来表示光伏出力相关性,分析表明采用余弦相似度选取的电站出力曲线与目标出力曲线轮廓更为相似。最后在此基础上,提出了基于光伏出力相关性的缺失数据重构方法,并通过仿真验证,重构数据较好地还原了原始数据的变化趋势,偏差在可接受范围内。针对传统升尺度预测方法子区域划分和代表电站选取方式的不完善,建立了基于正交经验函数(EOF)分解和层次聚类的子区域划分模型和基于最大相关性最小冗余准则(mRMR)的代表电站选取模型,前者发挥EOF分解空间挖掘能力,划分结果充分考虑到光伏出力的时空特性。后者利用mRMR准则所选代表电站在尽可能多地涵盖子区域信息的同时,尽可能少地引入冗余信息,有利于提高预测精度。通过实例仿真验证,并与传统方法预测结果对比,本文预测方法平均绝对误差(MAE)减少了3.68%,均方根误差(RMSE)减少了4.74%,有效提高了预测精度。本文研制的全气象实时在线检测系统实现了系统的远程管理,具有高精度,通用性强的特点,并取得多项校准证书。在分析光伏出力特性的基础上,提出一种基于光伏出力相关性的缺失数据重构方法。在基于多级空间升尺度的区域预测方法中,建立了基于。EOF分解和层次聚类的子区域划分模型以及基于mRMR准则的代表电站选取模型,该预测方法能够显著减小预测误差,提升预测精度,具有一定的应用价值。

关键词：光伏发电气象监测缺失数据重构子区域划分代表电站选取区域出力预测

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基于区域划分与推演的遮挡行人重识别

基于区域划分与推演的遮挡行人重识别

作者：金一鸣浙江工业大学

学位级别：硕士

行人重识别(Person Re-Identification)作为图像检索的子问题,可广泛应用于智能视频监控、智能安防等各个领域。因摄像机差异、刚性和柔性并存,行人外观易受穿着、尺度、遮挡、姿态和视角等影响,行人重识别成为计算机视觉领域中既具有... 详细信息

行人重识别(Person Re-Identification)作为图像检索的子问题,可广泛应用于智能视频监控、智能安防等各个领域。因摄像机差异、刚性和柔性并存,行人外观易受穿着、尺度、遮挡、姿态和视角等影响,行人重识别成为计算机视觉领域中既具有学术价值与社会价值的同时又极具挑战性的研究热点之一。遮挡是行人重识别研究中的难点之一,论文主要对基于区域划分与推演的遮挡行人重识别展开研究,首先通过对行人重识别数据集进行预识别,剔除明显不为同一行人的图像。其次利用姿态估计算法先验进行行人子区域划分,并对遮挡区域进行推演。论文的主要工作和研究成果如下:(1)构建了遮挡行人重识别数据集。根据现有遮挡数据集中遮挡图像不完整这一现状,利用现有常规行人重识别数据集构建了遮挡行人重识别数据集。(2)为提高整体识别效率,提出了巴氏距离的遮挡行人预识别方法,以剔除明显不为同一行人的图像。该方法利用简单行人子区域划分以及HSV颜色直方图提取构成特征向量,在比较各类图像相似度计算方法的基础上,选用巴氏距离进行图像相似度计算。(3)提出了基于行人子区域划分的遮挡区域推演准则与方法。利用姿态估计算法先验,得到行人骨架以及关键特征点,并根据此与遮挡行人图像的特性,进行行人子区域划分,最后根据准则实现了遮挡子区域的推演。(4)设计了双流网络FORN用于遮挡行人重识别。FORN包括FPN与FSN两个子网络,FPN对行人图像及各子区域进行特征提取,通过全连接层进行树状特征融合,FSN利用稀疏特征重构得到图像间的相似度,最终通过特征融合计算得到遮挡行人重识别结果。在公开数据集Duke MTMC-re ID和Market-1501及自建数据集上的实验结果表明,本文方法均优于现有主流的遮挡行人重识别方法。

关键词：行人重识别遮挡行人预识别子区域划分双流网络

基于进化多目标优化的SVM实例选择算法研究

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基于进化多目标优化的SVM实例选择算法研究

作者：陈加宾安徽大学

学位级别：硕士

支持向量机(SVM)作为机器学习中一种常见且有效的分类器,已经成功地用于各种分类学习中,从模式挖掘到计算机视觉,从医学诊断到信息检索。尽管SVM具有坚实的理论基础和良好的泛化性能,但它也具有一些缺点,其中之一就是其训练复杂度比较高... 详细信息

支持向量机(SVM)作为机器学习中一种常见且有效的分类器,已经成功地用于各种分类学习中,从模式挖掘到计算机视觉,从医学诊断到信息检索。尽管SVM具有坚实的理论基础和良好的泛化性能,但它也具有一些缺点,其中之一就是其训练复杂度比较高,复杂度为O(n)甚至O(n)(n是训练集中的实例数)。在当今社会,随着可用数据越来越多,这种问题显得越发突出,为了解决该缺点,一种数据预处理技术,实例选择已经被提出。实例选择作为机器学习和数据挖掘中重要数据预处理技术之一,其主要目的是从原先的数据集中选出一个子集,利用该子集学出与原始数据集类似或者更高精度的分类器模型。与此同时,由于仅使用部分训练数据,模型的训练过程变得更加高效。据此,很多利用不同优化的技术的SVM实例选择方法被提出,其中演化计算作为一种全局收敛性算法,无需对目标函数和训练数据有任何假设,成为当前实例选择的研究热点。已有的基于进化多目标的实例选择算法虽然可以获得不错的分类精度或压缩率。但是这些算法要么精度比较高,但压缩率(删除的实例数数目)较低,要么压缩率比较高,精度较差。因此如何得到压缩率高精度也高的实例子集就显得至关重要。据此本文提出了一种基于子区域划分的进化多目标SVM实例选择算法(SDMOE A-TSS)来同时获得具有高精度和高压缩率的SVM训练子集。另一方面,用进化多目标来解决SVM实例选择问题时,由于对于每一个个体的评价需要训练一个SVM分类器,且需要循环迭代多次,这样会使得算法计算效率较为低下。那么如何在不降低SVM实例子集分类精度的前提下,设计高效的进化实例选择算法也是当前研究的一个重要挑战。因此本文提出了一种基于聚类代理评价的高效进化多目标SVM实例选择算法(CSE-IS)来减少实例真实评价,提高算法效率。基于以上提出的两个SVM实例选择算法。本文的主要工作包括以下两个部分:(1)本文提出了一种基于子区域划分的进化多目标优化SVM实例选择算法(SDMOEA-TSS),算法的主要思想是通过对目标空间的解进行子区域划分,在每个子区域设计了不同的交叉变异算子,最终得到一组Pareto解。该算法主要包括二个策略:1、基于子区域的初始化策略:该策略通过采用不同的选择概率去生成初始种群,然后将初始种群通过目标空间划分到相应的子区域;2、基于子区域的演化策略:针对每个不同子区域设计了不同的进化算子,主要三种。基于子区域的交叉算子,基于子区域的变异算子,和基于子区域的更新算子。实验结果相比起已有基于进化计算的SVM实例选择算法,SDMOEA-TSS算法本身具有更好的收敛性和多样性的均衡,同时在精度(Accuracy)和压缩率(Reduction rate)两指标上均能获得更好的结果。(2)本文提出了一种基于聚类代理评价的高效进化多目标SVM实例选择算法(CSE-IS)。算法主要思想是通过对实例空间聚类初始化,且在进化过程中对种群中个体进行编码聚类,利用代理评价减少算法真实评价。该算法主要包括两个策略:1、基于实例空间聚类的初始化种群策略:该策略通过对原始实例数据进行空间聚类,在每一个簇中以一定概率选择部分实例,循环迭代多次,构建初始种群。2、基于种群个体编码聚类的代理评价策略:该策略通过对子代中的每个个体的编码进行聚类分簇,在每个簇中得到父代(适应度函数排序)和子代的数目,根据父代的适应度值排序来确定子代当前个体的适应度排序,继而选出前一半适应度值比较好的个体进行SVM训练评价。这种算法可以有效减少训练集真实评价次数,加速算法搜索。同时实验结果表明CSE-IS算法不仅可以大大较少训练时间同时可以获得具有较好性能的实例子集。

关键词：实例选择 SVM 进化多目标优化子区域划分代理评价

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家庭清扫机器人路径覆盖系统的设计与实现

家庭清扫机器人路径覆盖系统的设计与实现

作者：周亚楠哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着科技的不断进步,服务机器人逐渐进入人类社会。作为将移动机器人技术和吸尘器技术结合起来的清扫机器人,受到越来越多的关注。清扫机器人能够实现室内环境的自动清洁,替代传统繁重的人工清洁工作,作为智能移动机器人的一个特殊应用... 详细信息

随着科技的不断进步,服务机器人逐渐进入人类社会。作为将移动机器人技术和吸尘器技术结合起来的清扫机器人,受到越来越多的关注。清扫机器人能够实现室内环境的自动清洁,替代传统繁重的人工清洁工作,作为智能移动机器人的一个特殊应用,清扫机器人体现了移动机器人的多项关键技术,具有较强的代表性。本文主要研究基于碰撞传感器的清扫机器人全覆盖问题。首先,针对现有的覆盖算法进行了简单的介绍和比较,采用了基于栅格的环境建模方法。其次,一方面为实现针对不同环境的全覆盖清扫,机器人通过碰撞传感器感知环境信息,建立待覆盖区域的环境地图,并且在运动过程中不断对该地图进行更新。另一方面为了保证完全覆盖所有区域的同时,降低重复覆盖率,提高工作效率,本文提出了子区域划分的螺旋式覆盖算法,该算法不需要进行复杂的数学计算,保证了算法的实时性,降低了对内存的需求,同时该算法不进行整个空间的搜索,避免了传统栅格算法常见的随空间增大实时性急剧下降的缺陷。最后,在Windows平台上进行了算法的仿真实验,实验结果证明了该算法的可行性,体现了该覆盖系统性能稳定、可靠、智能性高的特点,达到了预期的设计目标。同时,该仿真采用C语言实现,便于进行嵌入式软件的移植,而且该覆盖方法的清扫效率较高,具有较好的实用性和应用前景。

关键词：家庭清扫机器人覆盖算法栅格子区域划分

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考虑区域性效应的交通信号协调控制优化方法

考虑区域性效应的交通信号协调控制优化方法

作者：刘强东北大学

学位级别：硕士

城市交通信号协调控制是缓解路网交通拥塞,提高路网运行效率的重要手段;其间不仅研究路网中干线或单交叉口的信号控制,还需要考虑路网的整体运行效率。由于城市交通路网系统过于庞大,直接对整个路网进行分析研究是极其困难的。区域性交... 详细信息

城市交通信号协调控制是缓解路网交通拥塞,提高路网运行效率的重要手段;其间不仅研究路网中干线或单交叉口的信号控制,还需要考虑路网的整体运行效率。由于城市交通路网系统过于庞大,直接对整个路网进行分析研究是极其困难的。区域性交通信号控制的子区域划分是解决这一问题的有效方案。根据路网划分的子区域,对每个子区域内的路口进行信号配时时,往往容易忽略子区域边界路口拥塞的问题,同时,也容易将区域路口划成干线或单交叉口进行单独信号优化控制,忽略路网区域性的效应。因此,本文基于上述三个方面进行交通信号控制的研究。论文主要工作如下:(1)针对现有划分方法难以有效的对复杂交通网络进行划分,提出一种适用于交通网络子区域划分的改进Newman快速算法。由于Newman快速算法是一种基于局部搜索的算法,其划分的结果集往往是局部最优解,为了克服这一弊端,本文提出一种适用于交通网络的基于社团贡献度为划分条件的Newman快速算法,该算法虽然搜索的结果可能不是全局最优解,但是能够在某种程度上克服Newman快速算法局部搜索的弊端。实验计算结果表明,该算法能有效的提高划分后网络的模块度值,提升划分结果的合理性。(2)针对现有研究往往忽略子区域边界拥堵情况发生的不足,本文提出考虑预防子区域边界拥塞的信号协调控制优化模型。该优化模型以相邻子区域之间的车辆延误和信号周期差值为优化目标,构建了子区域之间协调控制的多目标优化模型。通过实验验证了该优化模型及方案的有效性。(3)现阶段大部分区域信号协调控制的研究是将子区域划分为干线或单交叉口,然后分别执行干线优化和单点优化。为了克服这种方法弊端,本文提出一种区域延误模型,该模型主要考虑了整个区域的车辆延误,而不是某一条干线或某一个交叉口,能更好体现区域效应。该优化模型不仅仅考虑车辆不同的延误情况,还考虑了车辆随机到达而产生的波动延误。仿真实验结果表明,在非低饱和交通状态下,该优化模型有更为良好的优化性能。

关键词：子区域划分 Newman快速算法预防边界拥塞区域延误

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含圆形缺孔平板结构振型的连续扫描激光测试

振动．测试与诊断 2023年第3期43卷 493-499,619页

作者：张磊臧朝平陈香王琦南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610000

为了实现含任意圆形缺孔的平板结构的振动变形测量,提出了一种子区域划分测试与振型重构的激光连续扫描多普勒测试方法。首先,将任意圆形缺孔的平板结构表面通过子区域划分,得到完全覆盖的多个矩形和圆环形扫描的子区域,并分别使用恒速... 详细信息

为了实现含任意圆形缺孔的平板结构的振动变形测量,提出了一种子区域划分测试与振型重构的激光连续扫描多普勒测试方法。首先,将任意圆形缺孔的平板结构表面通过子区域划分,得到完全覆盖的多个矩形和圆环形扫描的子区域,并分别使用恒速直线连续扫描和螺旋线扫描的方法,得到各子区域的振动变形;其次,考虑子区域分别扫描中存在的振幅比例、基准平面和旋转角度不同以及节径两侧反向振动等问题,拼接和重构所有子区域的振动变形,得到整体结构的振动变形;最后,将振型结果与仿真结果进行对比,模态置信因子(modal assurance criterion,简称MAC)均大于0.95,验证了方法的有效性。该方法可实现含有任意圆形缺孔的平板结构的连续扫描激光振动测试,具有效率高、测点密集等优点,对进一步提高其工程应用的适用范围具有重要作用。

关键词：圆形缺孔连续扫描激光多普勒子区域划分振型重构

基于三场变分原理的对偶mortar有限元法

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工程力学 2020年第6期37卷 51-59页

作者：周墨臻张丙印张顶立方黄城北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

通过引入独立媒介面,将mortar有限元法由二场变分原理推广到三场变分原理。通过采用满足双正交性条件的对偶基函数离散Lagrange乘子空间,实现了Lagrange乘子的凝聚,由此提出了基于三场变分原理的对偶mortar有限元法。提出的新方法同时... 详细信息

通过引入独立媒介面,将mortar有限元法由二场变分原理推广到三场变分原理。通过采用满足双正交性条件的对偶基函数离散Lagrange乘子空间,实现了Lagrange乘子的凝聚,由此提出了基于三场变分原理的对偶mortar有限元法。提出的新方法同时解决了常规mortar元的约束交叉、主从偏见及求解效率等问题。自主编制了相应的计算程序,并采用两个三维数值算例对新方法进行了验证。研究结果表明:基于三场变分原理的对偶mortar方法对界面连续性条件的求解精度高,可有效用于含约束交叉的非协调网格计算,所支持的复杂子区域划分使得有限元分析更为灵活。

关键词：三场变分原理对偶mortar 有限元非协调网格子区域划分