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驾驶行为多重分形特征在驾驶疲劳检测中的应用

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吉林大学学报（工学版） 2021年第2期51卷 557-564页

作者：张姝玮郭忠印杨轸柳本民同济大学同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

本文旨在分析驾驶行为多重分形特征对驾驶疲劳检测模型的提升作用。利用UCwin/Road驾驶模拟软件采集行驶速度、加速度、方向盘转角和方向盘角速度等数据,并计算数据的均值、标准差和多重分形特征,比较不同特征的使用是否会对支持向量机(... 详细信息

本文旨在分析驾驶行为多重分形特征对驾驶疲劳检测模型的提升作用。利用UCwin/Road驾驶模拟软件采集行驶速度、加速度、方向盘转角和方向盘角速度等数据,并计算数据的均值、标准差和多重分形特征,比较不同特征的使用是否会对支持向量机(SVM)驾驶疲劳检测模型的精度造成影响。研究表明:在多重分形特征指标中,加速度的奇异强度与驾驶员疲劳状态相关性显著,且受时间窗宽度影响较小;加速度的奇异强度能帮助提高驾驶疲劳检测模型的精度,具有一定的应用价值。

关键词：道路与铁道工程驾驶疲劳交通安全多重分形特征

基于多重分形特征和分项组合预测联合响应的滑坡预警预测研究

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大地测量与地球动力学 2022年第9期42卷 885-891页

作者：雷恒周晓岚王永强小流域水利河南省高校工程技术研究中心河南省475004 黄河水利职业技术学院水利工程学院河南省475004 长江科学院武汉市430010

为准确掌握滑坡变形发展规律,基于滑坡变形监测成果构建滑坡预警预测模型,即先利用MF-DFA模型开展滑坡变形数据的多重分形特征分析,并进一步利用M-K分析构建双重判据(Δa指标判据和Δf(a)指标判据)进行滑坡预警研究;另外,在利用集成经... 详细信息

为准确掌握滑坡变形发展规律,基于滑坡变形监测成果构建滑坡预警预测模型,即先利用MF-DFA模型开展滑坡变形数据的多重分形特征分析,并进一步利用M-K分析构建双重判据(Δa指标判据和Δf(a)指标判据)进行滑坡预警研究;另外,在利用集成经验模态分解法对滑坡变形数据信息进行分离处理基础上,通过GOA-RNN-CT模型实现滑坡变形的分项组合预测。结果表明,h(q)值随波动函数q值减小而减小,说明滑坡变形数据具有多重分形特征,且预警分级研究表明,滑坡预警等级为Ⅱ级,即滑坡变形趋向不利方向发展;同时,通过变形预测分析认为,分项组合预测在滑坡变形预测中具有较优的预测效果和稳定性,且外推预测结果显示,滑坡变形会继续增加;最后,将多重分形特征研究结果和变形预测分析结果进行联合响应综合得出,滑坡现有预警等级相对不利,且后续变形仍会进一步增加,趋向不稳定方向发展,建议对滑坡采取必要防治措施。

关键词：滑坡多重分形特征变形预警预测联合响应

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都市城乡过渡带基层空间的演变特征

地理学报 2023年第3期78卷 658-676页

作者：宋志军李小建河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南财经政法大学河南省城乡空间数据挖掘院士工作站郑州450046

城乡过渡带30~150 m尺度的空间,属变化明显的都市基层空间系统。为描述这一地带的空间演变规律,本文以郑州、杭州、北京的建设用地为例展开了多重分形分析。本文依托广义、典型f(a)-a(q)曲线所划分的3个空间演变子系统,以城乡过渡带院... 详细信息

城乡过渡带30~150 m尺度的空间,属变化明显的都市基层空间系统。为描述这一地带的空间演变规律,本文以郑州、杭州、北京的建设用地为例展开了多重分形分析。本文依托广义、典型f(a)-a(q)曲线所划分的3个空间演变子系统,以城乡过渡带院落组级—居委会级空间为研究尺度区间,对之进行了空间多重分形特征的量化分析。分析显示,城乡过渡带的空间演变属宏、中观空间影响下的适应性变化,市场驱动色彩显著。总体上,城乡过渡带基层空间的演变较为复杂,并常会在一定尺度内形成典型、广义的空间多重分形特征,及其相应的斑块密度(q值)分布区。且受多种发展进程等因素的影响,多种空间子系统的演变强度常会不同,其在各尺度上的空间复合也会呈动态变化,进而城乡过渡带空间演变的“情景性”较强。但都市城乡过渡带的基层空间却不存在依中小城市→传统性特大城市→现代化特大城市→超大城市的必然演替过程,其变化更多应与各都市在城市体系中的地位、城乡融合的具体情景密切相关。本文根据满足全局性、局域性指标的情况,把多重分形的典型特征分布区拓展到了更广域的特征过渡区及退化区,进而增强了对现实地理空间真实发展状态的非线性描述。

关键词：基层空间系统 f(a)-a(q)曲线多重分形特征都市城乡过渡带比较研究

不同坡度下紫色土地表微地形变化及其对土壤侵蚀的影响

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农业工程学报 2015年第8期31卷 168-175页

作者：郑子成秦凤李廷轩四川农业大学资源学院成都611130

为了揭示川中丘陵区紫色土地表微地形变化对土壤侵蚀的影响,该文通过室内人工模拟降雨试验,从地表糙度角度出发,结合多重分形理论与方法,分析了不同坡度条件下紫色土地表微地形变化特征,探讨了地表微地形变化与土壤侵蚀间的关系。结果表... 详细信息

为了揭示川中丘陵区紫色土地表微地形变化对土壤侵蚀的影响,该文通过室内人工模拟降雨试验,从地表糙度角度出发,结合多重分形理论与方法,分析了不同坡度条件下紫色土地表微地形变化特征,探讨了地表微地形变化与土壤侵蚀间的关系。结果表明:1)雨强为1.5 mm/min,历时为40 min降雨条件下,10°、15°和20°坡面地表相对高程的变化量分别为-11.66、-3.52和-5.61 mm,仅20°坡面地表初始低洼部位被径流贯通形成细沟;各坡面地表糙度均有所减小,且表现为15°>10°>20°,其中10°和15°坡面不同坡位地表糙度均较雨前减小,20°坡面下坡地表糙度较雨前增大,不同坡度全坡面地表糙度均较雨前减小;2)地表微地形具有一定的多重分形特征,10°和15°坡面雨后多重分形参数广义分形维数跨度、奇异指数跨度和多重分形谱高差均较雨前增大,微地形空间分布差异增大,且地表变得圆润,20°坡面与之相反;3)随坡度增大,地表径流量呈先减小后增大的变化趋势,且地表糙度变幅越小的坡面,地表产流量越高,而侵蚀产沙量则随坡度的增大显著提高(P<0.05)。研究成果为揭示水蚀过程中地表微地形变化的本质和作用机理提供了参考。

关键词：地形土壤侵蚀坡度微地形多重分形特征紫色土

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证券市场流动性多重分形波动与共振研究

管理评论 2021年第10期33卷 81-89页

作者：淳正杰唐小我成都理工大学管理科学学院成都610059 电子科技大学经济与管理学院成都610054

证券市场是金融系统的重要组成部分,其流动性波动及共振的特征关系到金融系统稳定运行,若证券流动性波动异常并通过共振引起证券市场流动性枯竭,就可能会给证券市场带来灾难,甚至引发金融危机。鉴于研究证券市场流动性波动及共振的特征... 详细信息

证券市场是金融系统的重要组成部分,其流动性波动及共振的特征关系到金融系统稳定运行,若证券流动性波动异常并通过共振引起证券市场流动性枯竭,就可能会给证券市场带来灾难,甚至引发金融危机。鉴于研究证券市场流动性波动及共振的特征是预测流动性异常波动和复杂共振的重要前提和理论依据,本文选取我国上证50指数及18个行业数据,利用多重分形去趋势相关分析方法,检验了流动性波动及共振的多重分形特征。研究发现,上证50指数与18个行业指数的流动性均具有多重分形特征,并且行业指数与市场指数之间的流动性共振也存在多重分形特征。因此,流动性波动和流动性共振均具有可预测性,从而监管层可通过监测流动性的波动与共振,实现防范和化解系统性金融风险的目标。

关键词：证券市场流动性波动流动性共振多重分形特征

原油期货市场流动性的多重分形波动及其趋势研究

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预测 2021年第5期40卷 56-62页

作者：淳正杰唐小我成都理工大学管理科学学院四川成都610059 电子科技大学经济与管理学院四川成都610054

原油期货市场在调节石油市场供需矛盾和平衡资源分配等方面具有重要的作用,其流动性是关乎原油期货市场健康、可持续发展的一个关键要素。本文首先借助多重分形去趋势波动分析法对原油期货市场流动性的多重分形波动特征进行了检验,并对... 详细信息

原油期货市场在调节石油市场供需矛盾和平衡资源分配等方面具有重要的作用,其流动性是关乎原油期货市场健康、可持续发展的一个关键要素。本文首先借助多重分形去趋势波动分析法对原油期货市场流动性的多重分形波动特征进行了检验,并对其呈现多重分形波动的原因进行了分析,随后利用趋势熵维数模型对原油期货流动性的波动趋势进行了预测分析,检验了预测的有效性。研究发现,原油期货市场的流动性具有明显的多重分形特征,且其多重分形特征由相关多重分形和分布多重分形共同造成;与国外成熟原油期货市场相比,中国原油期货市场流动性的多重分形程度更低;趋势熵维数模型可以准确识别和预测中国原油期货市场流动性波动趋势。

关键词：原油期货流动性多重分形特征趋势熵维数

滚动轴承早期故障特征提取和健康状态监测方法研究

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滚动轴承早期故障特征提取和健康状态监测方法研究

作者：陈光亿兰州理工大学

学位级别：硕士

作为旋转机械设备中最容易发生失效的零部件,滚动轴承的健康状态对整个机械设备能否正常运行将产生非常重要的影响,由其造成的灾难性设备故障不仅极大地降低了生产效率和经济效益,还可能导致巨大的人员伤亡。因此,开展关于滚动轴承当前... 详细信息

作为旋转机械设备中最容易发生失效的零部件,滚动轴承的健康状态对整个机械设备能否正常运行将产生非常重要的影响,由其造成的灾难性设备故障不仅极大地降低了生产效率和经济效益,还可能导致巨大的人员伤亡。因此,开展关于滚动轴承当前运行状态监测和故障识别的研究,实现滚动轴承的早期故障检测、诊断及性能退化评估,能够避免不必要的停机维修,对提高生产经济效益具有重大意义。本文以滚动轴承的振动信号为研究对象,通过分析其对应的全寿命实验数据,运用所提出的滚动轴承早期故障特征提取方法和健康状态监测技术,研究了滚动轴承的早期故障检测、诊断和性能退化状态评估等问题。论文主要研究内容如下:（1）提出了自适应变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）和多重分形去趋势波动分析（Multifractal Detrended Fluctuation Analysis,MFDFA）的轴承早期故障检测方法。针对轴承早期故障特征易被强背景噪声所淹没的问题,采用提出的综合指标（Comprehensive Indicator,CI）确定VMD的最优分解数K,利用基于黄金比例的相关性准则选择合适的本征模态函数（Intrinsic Mode Functions,IMFs）对原信号进行重构,通过MFDFA提取重构信号的优化多重分形特征。实验结果表明,优化后的多重分形特征值能够更早地识别轴承故障。（2）研究了变分模态分解-分数阶傅里叶变换（Variational Mode Decomposition-Fractional Fourier Transform,VMD-FRFT）时频分析方法的优势和局限性。通过滚动轴承的仿真信号验证VMD-FRFT在提取故障冲击响应的能力,并且与VMD的分解结果进行了对比。针对VMD-FRFT的过分解问题,分析出VMD-FRFT的参数初始中心频率（Initial Center Frequency,ICF）为导致该问题成因的假设,研究了不同的ICF对该方法分解结果的影响,最后分别从分离相邻模态的分辨率和计算效率两个方面阐述了VMD-FRFT在故障特征提取的局限性。（3）提出了基于改进的VMD-FRFT的滚动轴承早期故障诊断方法。针对轴承上的缺陷有可能激发不同共振频带的问题,将K个选定频带的中心频率作为VMD-FRFT的初始值,通过迭代优化的方式得到隐藏在多个共振频带的模态分量,并结合多个共振频带含有的故障信息来实现早期故障特征的提取。同时,提出了对周期性脉冲敏感的谱自相关平滑度指数的倒数（Reciprocal of Spectral Autocorrelation Smoothness Index,RSASI）,实现对共振频带的识别。通过仿真和实验案例验证了所提出的方法可以有效地诊断出轴承的早期故障。（4）提出了基于改进的经验模态分解-多重分形去趋势波动分析（Modified Empirical Mode Decomposition-Multifractal Detrended Fluctuation Analysis,MEMD-MFDFA）的滚动轴承健康状态监测方法。针对难以构建能够同时识别轴承早期故障和评估其性能退化状态的健康监测指标的问题,利用基于标度指数建立的区分标准,将随机性分量与由其他部件产生的确定性信号分离。同时,采用SMW分割方法来获得可靠的时间序列局部波动和减少原始方法采用的反向分割引起的估计误差。通过实验分析和讨论,验证了所提方法对噪声的鲁棒性以及提取的多重分形谱特征具备同时识别轴承早期故障和评估轴承性能退化的能力。

关键词：滚动轴承早期故障特征提取健康状态监测变分模态分解多重分形特征

同方学位论文库评论

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基于多重分形特征的通信调制方式识别研究

电子与信息学报 2016年第4期38卷 863-869页

作者：陈红蔡晓霞徐云刘文涛解放军电子工程学院解放军95915部队

该文提出一种基于多重分形特征的数字通信信号调制方式识别新方法。对接收信号进行去噪预处理,基于2维数据阵列求取信号的广义维数和多重分形谱;详细讨论了权重因子q对多重分形谱的影响,提取了13个多重分形特征参数;设计了基于多重分形... 详细信息

该文提出一种基于多重分形特征的数字通信信号调制方式识别新方法。对接收信号进行去噪预处理,基于2维数据阵列求取信号的广义维数和多重分形谱;详细讨论了权重因子q对多重分形谱的影响,提取了13个多重分形特征参数;设计了基于多重分形特征的支持向量机分类器对不同信号进行调制方式识别。仿真结果表明,该算法在低信噪比情况下具有很好的识别性能。

关键词：调制方式识别多重分形特征广义维数支持向量机

黄土区露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成的多重分形特征

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农业工程学报 2014年第4期30卷 230-238页

作者：王金满张萌白中科杨睿璇郭凌俐中国地质大学土地科学技术学院北京100083 国土资源部土地整治重点实验室北京100035

排土场复垦土壤是由人为方式通过不同重构工艺构成的复杂整体,其由不同颗粒组成、具有不规则形状的特性,其核心工作是重构一个适合植被生长的土壤结构。为了更好地对排土场重构土壤结构进行定量表征,该文通过引入土壤多重分形理论,对山... 详细信息

排土场复垦土壤是由人为方式通过不同重构工艺构成的复杂整体,其由不同颗粒组成、具有不规则形状的特性,其核心工作是重构一个适合植被生长的土壤结构。为了更好地对排土场重构土壤结构进行定量表征,该文通过引入土壤多重分形理论,对山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场4种重构土壤方案(含砾石黄土母质覆盖、含煤矸石黄土覆盖、全黄土母质覆盖、含料姜土黄土覆盖)的2 mm以下土壤粒径分布进行了多重分形参数计算,计算参数包括广义维数谱D(q)、多重分形奇异性指数α(q)以及多重分形谱函数f(α(q))等,并对不同分形参数之间的关系进行了计算。通过研究发现:该研究区大型露天煤矿排土场重构土壤颗粒组成具有明显的多重分形特征,D(0)、D(1)、D(1)/D(0)、Δα和Δf反映了土壤颗粒分布的非均匀质特征;该研究区黄土重构剖面的土壤粒径分布范围较小、测度集中程度较高、离散程度较小,土壤粒径组成非均匀性低;多重分形参数之间具有较好的相关性,可以简化选择D(0)、D(1)/D(0)和Δα或D(0)、D(1)和Δf 3个参数实现对黄土区重构土壤颗粒组成分布的定量表征;黄土重构剖面0～90 cm内土壤多重分形参数变化明显,黄土区表层土壤覆盖厚度应在90 cm以上,煤矸石和砾石对重构土壤颗粒的离散程度有一定的影响,应排弃在90 cm以下土层。该研究可为黄土区露天煤矿排土场土地复垦以及重构土壤质量的量化提供理论依据。

关键词：土地复垦土壤重构露天煤矿多重分形特征黄土区