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独立成分分析的高光谱异常变化检测

遥感学报 2019年第6期23卷 1167-1176页

作者：林昱坤王楠张立福岑奕孙雪剑卢涵宇童庆禧中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 石河子大学石河子832003 贵州京元科技有限公司贵阳550081

遥感探测到的小目标信号一般是弱信号,利用传统的高光谱异常变化检测方法直接抑制背景来突出异常变化目标,往往导致小目标弱信号同时被抑制,造成目标探测率低、虚警率高。基于独立成分分析方法,研究了弱信号小目标的高光谱变化检测模型... 详细信息

遥感探测到的小目标信号一般是弱信号,利用传统的高光谱异常变化检测方法直接抑制背景来突出异常变化目标,往往导致小目标弱信号同时被抑制,造成目标探测率低、虚警率高。基于独立成分分析方法,研究了弱信号小目标的高光谱变化检测模型,该模型首先通过投影寻踪将异常变化影像投影到独立成分,突出异常变化目标,然后再抑制背景,从而达到异常变化目标和背景的有效分离。该模型可以有效降低虚警率,提高探测率。利用模拟数据和真实数据进行了精度验证,结果表明,利用模拟数据得到的探测精度为99%,利用真实数据得到的检测精度为86%,与传统异常变化检测算法相比,精度最高提高了9%。本文研究方法适用于弱信号小目标的高光谱异常变化检测。

关键词：独立成分分析异常变化检测投影寻踪亚像元遥感高光谱

风力发电机高速齿轮磨损故障趋势预测方法研究

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太阳能学报 2023年第7期44卷 463-468页

作者：赵西伟张煜吴国新蒋章雷北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验室北京100192

以风力发电机高速齿轮磨损故障为研究对象,提出基于独立成分分析的高速齿轮磨损故障趋势预测方法。构建混合信息模型,应用独立成分分析方法将各独立成分信息的近似成分信息从混合信号中分离出来,并以纯净的近似故障源信号特征为依据找... 详细信息

以风力发电机高速齿轮磨损故障为研究对象,提出基于独立成分分析的高速齿轮磨损故障趋势预测方法。构建混合信息模型,应用独立成分分析方法将各独立成分信息的近似成分信息从混合信号中分离出来,并以纯净的近似故障源信号特征为依据找到有用成分;根据近似故障源信号与故障源信号互为相似形,利用正态总体均值区间估计方法估计相似形放大倍数值域;确定连续且单向变化的放大倍数值域与旋转部件故障程度的对应关系,建立故障程度判别标准,结合高速齿轮全生命周期故障源信号能量变化趋势图,对故障程度及趋势做出判断及预测。应用以上方法对工业现场采集到的高速齿轮磨损故障数据进行处理,结果表明,该方法对于处理以周期性突变为特征的磨损故障信号具有较理想的趋势预测效果。

关键词：风力发电机独立成分分析旋转机械信号处理特征提取

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基于声纹的GIS断路器机械故障诊断

振动.测试与诊断 2023年第5期43卷 866-871,1034,1035页

作者：李可姚忠远王枭顾杰斐宿磊薛志钢江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122 上海睿深电子科技有限公司上海201108 江苏省特种设备安全检验监督研究院无锡分院无锡214071

针对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,简称GIS)断路器声信号易受强背景噪声干扰且特征提取困难的问题,提出一种可以有效诊断其机械故障的方法。首先,使用多通道声传感器阵列采集断路器原始观测信号,利用独立成分分析(indepen... 详细信息

针对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,简称GIS)断路器声信号易受强背景噪声干扰且特征提取困难的问题,提出一种可以有效诊断其机械故障的方法。首先,使用多通道声传感器阵列采集断路器原始观测信号,利用独立成分分析(independent component analysis,简称ICA)方法将观测信号分离为多维源信号,并选取源信号中模糊熵最小的分量作为特征信号;其次,计算特征信号的多尺度模糊熵(multi‑scale fuzzy entropy,简称MFE)生成断路器的声纹特征;最后,利用极限学习机(extreme learning machine,简称ELM)算法识别断路器的故障。实验结果表明,基于声信号的检测方法为GIS断路器的机械故障诊断提供了一种新的解决方案,所提出的算法能够有效提取声纹特征,故障诊断准确率较传统方法有明显提高。

关键词：气体绝缘开关设备断路器机械故障诊断声纹独立成分分析多尺度模糊熵极限学习机

基于混合寻优算法及分离一致性判断的系统谐波阻抗估计

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电力系统保护与控制 2022年第20期50卷 106-116页

作者：林顺富李育坤李寅李东东上海电力大学上海200090

针对独立成分分析方法中源信号非独立性引起的估计误差,提出一种基于混合寻优及分离一致性判断的系统谐波阻抗估计方法。首先对公共连接点谐波电压和谐波电流测量数据进行中心化与白化处理。其次,采用混沌映射获得初试解位置,以负熵最... 详细信息

针对独立成分分析方法中源信号非独立性引起的估计误差,提出一种基于混合寻优及分离一致性判断的系统谐波阻抗估计方法。首先对公共连接点谐波电压和谐波电流测量数据进行中心化与白化处理。其次,采用混沌映射获得初试解位置,以负熵最大作为目标函数,采用生物地理学-增强烟花混合算法寻优获得分离矩阵。进一步进行分离一致性判断,得到具有较好独立性的分离矩阵。最后采用最小二乘法计算得到系统谐波阻抗。仿真和工程实例验证了所提方法与其他ICA算法相比具有更好的估计精度。

关键词：谐波责任独立成分分析系统谐波阻抗混合寻优算法一致性判断

基于独立成分分析及其扩展模型的工业过程监测方法综述

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控制与决策 2022年第4期37卷 799-814页

作者：孔祥玉杨治艳刘佑民罗家宇王晓兵火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 北京航天发射技术研究所北京100072

独立成分分析(independent component analysis,ICA)是一种多变量统计分析方法,常用于非高斯过程监测,它能够有效利用信号的高阶统计信息(三阶以上)提取相互独立的独立成分,在工业过程监测中得到了广泛的应用,是当前国际过程监测领域的... 详细信息

独立成分分析(independent component analysis,ICA)是一种多变量统计分析方法,常用于非高斯过程监测,它能够有效利用信号的高阶统计信息(三阶以上)提取相互独立的独立成分,在工业过程监测中得到了广泛的应用,是当前国际过程监测领域的研究热点.鉴于此,介绍经典ICA模型、改进ICA模型及其在工业过程的过程监测技术.首先,对经典ICA模型进行介绍,在此基础上对经典ICA模型进行分类并指出其优缺点;其次,针对经典ICA模型存在的缺陷,从ICA自身存在的问题、噪声和离群值3方面梳理改进ICA模型的发展;然后,以工业过程为主要应用背景,介绍ICA的过程监测技术如何从简单工业过程衍变至复杂工业过程,以及面向工业过程运行数据的单一特性和混合特性,综述ICA及其扩展模型在工业过程监测中的研究现状;最后,探讨该研究领域亟需解决的问题和未来的发展方向.

关键词：独立成分分析工业过程过程监测单一特性混合特性

基于盲源分离的有机物混合信号特征提取与解析

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计量学报 2023年第4期44卷 645-652页

作者：黄秀康嘉诚王淇李艳坤华北电力大学环境科学与工程系河北保定071003 河北省燃煤电站烟气多污染物协同控制重点实验室河北保定071000 香港城市大学商学院信息系统系中国香港999077

展开基于独立成分分析(ICA)对复杂有机物混合体系盲源解析的系统研究。通过确立合理的独立成分数目的方法,分别利用模型分离信号的重构信号与原始信号之间的均方根误差、主成分的方差贡献率对独立成分数目的选择进行优化。综合3种ICA算... 详细信息

展开基于独立成分分析(ICA)对复杂有机物混合体系盲源解析的系统研究。通过确立合理的独立成分数目的方法,分别利用模型分离信号的重构信号与原始信号之间的均方根误差、主成分的方差贡献率对独立成分数目的选择进行优化。综合3种ICA算法完成了以下研究:(1)含硝基苯等多种环境有机污染物混合质谱信号的源解析,其中Kernel-ICA提取的独立成分与实际的源信号之间具有较高的相关性,R平均值(标准差)为0.8697(0.10),可以满足定性识别的要求;(2)复方氨酚烷胺药物的紫外光谱信号中特征组分信息的提取,Kernel-ICA对药物主要成分对乙酰氨基酚提取的有效度最大。该研究工作为构建有机物体系最优盲源解析模型提供了理论支持,为实际环境样本中有机污染物的源解析、药物有效成分的提取提供了有效的手段。

关键词：计量学独立成分分析有机污染物独立成分数目盲源信号分离信息提取

基于补充集合经验模态分解的短期负荷预测模型

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电网技术 2022年第9期46卷 3615-3622页

作者：杨维熙刘勇舒勤四川大学电气工程学院四川省成都市620065 国网四川省电力公司阿坝供电公司四川省阿坝藏族羌族自治州623200

电力负荷预测关乎电量调配和系统运行。针对短期负荷预测,采用补充集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)算法,结合传统算法和机器学习算法的优势,提出了一种组合预测模型。模型先将原始数据通... 详细信息

电力负荷预测关乎电量调配和系统运行。针对短期负荷预测,采用补充集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)算法,结合传统算法和机器学习算法的优势,提出了一种组合预测模型。模型先将原始数据通过奇异值分解(singular value decomposition,SVD)算法进行降噪,再对所得数据进行CEEMD,可得到频率各异的本征模态函数(intrinsic mode functions,IMF)和剩余分量(residual component,RES)。采用独立成分分析(independent component analysis,ICA)提取高频IMF_(1)的独立成分,其余的本征模态函数进行重构得到IMF_(cg),分别运用不同的方法对IMF_(1)、IMF_(cg)、RES进行预测,最后将IMF_(1)、IMF_(cg)、RES的预测值相加作为真正的预测值。根据实验数据可得,所提模型能充分利用、发掘负荷数据的内在特征,预测效果更佳,可作为负荷预测的参考。

关键词：负荷预测补充集合经验模态分解奇异值分解广义回归神经网络独立成分分析

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多通道盲电磁辐射现场分离方法研究

电子学报 2022年第3期50卷 557-566页

作者：刘胜王帮民张兰勇哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对船舶系统在复杂电磁环境下设备电磁辐射的多通道欠定盲源分离问题,提出了一种基于小波分解(Wavelet Decomposition,WD)、相关性筛选以及独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)的多通道盲电磁辐射现场同步分离方法(Wavel... 详细信息

针对船舶系统在复杂电磁环境下设备电磁辐射的多通道欠定盲源分离问题,提出了一种基于小波分解(Wavelet Decomposition,WD)、相关性筛选以及独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)的多通道盲电磁辐射现场同步分离方法(Wavelet Independent Component Analysis,WICA).该方法采用小波分解,构造出虚拟通道,然后通过相关性筛选有效分量,最终利用ICA得到设备电磁辐射源信号.此方法不仅解决了欠定盲源分离问题,而且通过相关性筛选提高了ICA的有效性.本文以互相关系数(Cross Correlation Coefficient,CRC)和相干性(coherence)作为实船试验数据的度量指标,通过与(Ensemble Empirical Mode Decomposition-Independent Component Analysis,EEMDICA)算法和常规ICA算法的比较,验证了WICA算法在实际应用中的有效性.此方法可推广至航天、国防领域等系统级平台复杂电磁环境的现场测试,具有较高的实用价值.

关键词：系统电磁辐射测试独立成分分析欠定盲源分离小波变换电磁环境

利用ICA方法提取奥卡万戈三角洲水储量变化信号

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武汉大学学报（信息科学版） 2022年第1期47卷 93-103页

作者：王海波游为范东明熊宇昊李杰黄强西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 成都理工大学地球科学学院四川成都610059

利用重力恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment, GRACE)时变地球重力场模型计算得到非洲奥卡万戈三角洲地区2003-01—2014-12的陆地水储量变化信息,分别采用主成分分析(principal component analysis, PCA)和独立成... 详细信息

利用重力恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment, GRACE)时变地球重力场模型计算得到非洲奥卡万戈三角洲地区2003-01—2014-12的陆地水储量变化信息,分别采用主成分分析(principal component analysis, PCA)和独立成分分析(independent component analysis, ICA)提取质量变化信号,并与全球陆地数据同化系统(global land data assimilation system, GLDAS)的水文模型进行对比。结果显示,在奥卡万戈河流域东北部,水储量表现出很强的周期性变化,两种数据空间特征分布的信号出现在相同位置的成分GRACE-IC1和GLDAS-IC1对应的时间序列的相关系数达到0.85。奥卡万戈三角洲地区水储量从2003-01—2011-10呈现上升趋势,两种数据空间特征分布的信号出现在相同位置的成分GRACE-IC2和GLDAS-IC3对应的时间序列的相关系数达到0.81,说明GRACE反演结果与GLDAS水文模型反演结果在研究区域内具有很强的一致性。引入全球降水气候中心降水数据和Water GAP全球水文模型数据对研究区域陆地水储量变化的原因进行分析。实验结果表明,相对于传统的多项式拟合方法,ICA可以在较大区域内直接对特定位置质量变化信号的时空特征进行提取;对比GRACE数据两种方法分解结果的第3成分可以看出,在空间尺度和时间尺度上,ICA方法对信号的分解能力要优于主成分分析方法。

关键词：重力恢复与气候实验奥卡万戈三角洲主成分分析独立成分分析水储量变化