利用关联维数分析心脏的动力学特征

按照非线性理论设计并实施了用于心脏系统非线性研究的深低温停循环(ＰｒｏｆｏｕｎｄＨｙｐｏｔｈｅｒｍｉａａｎｄＣｉｒｃｕｌａｔｏｒｙＡｒｒｅｓｔ,简称ＰＨＣＡ)实验·通过对ＰＨＣＡ实验中几个温度台阶上所采集的心电信号的关联维数的计算,得出以下结论:(１)心脏系统的运动落在具有分维的奇怪吸引子上;(２)心电信号的关联维数反映了心脏的总体动态特征,它可用以估计心脏的健康状态;(３)在正常的生理状态下心脏的运动是混沌的,而在病理状态下则趋于有序·     

基于分形维数的心率变异分析

心率变异性（ＨＲＶ）分析是近年来发展起来的一种新的用于无创检测心脏植物神经功能的领域．目前已提出的各种心率变异指标在对心血管疾病的早期诊断、监护和预后评估中起了不可忽视的作用，特别是对心性猝死的预报和心肌梗死的预后判别等临床应用中有重要意义．理论分析和实验结果表明，心率信号具有近似分形的性质，是非线性的，因此，用分形维数表征心率变异性是符合逻辑的．文中作者在计算了多例心率信号的分形维数并考察了相应的功率谱的基础上，提出一种新的指标——分形维数对指标．此外，作者还提出了在低采样率心电数据中精确定位Ｒ峰的新算法，并且讨论了基于纽曼－皮尔逊准则的正常心动周期的判决方法     

冠心病人心电图信号的非线性动力学特性

采用非线性动力学方法对冠心病人的同步十二导联常规心电信号（Electrocardiogram:ECG)进行了研究,计算了每一导联心电图信号的关联维数D2,并与正常对照组进行对比,发现不论冠心病人（CHD）还是健康人,心电图信号均表现出强烈的混沌动力学特征,从不同导联得出的D2值不同,同一导联相比较,除Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ导联外,冠心病人的D2显著低于正常人的D2值,显示在心肌缺血的情况下,心脏ECG吸引子的复杂程度降低了。结果表明,D2可以区别正常人与冠心病人,也可以为确定病变部位提供有价值的诊断信息。     

心脏电信号的动态关联维分析

通过一组动物实验，采用混沌分析方法，对心脏缺血型的ECG电信号进行分析，给出了实验方法、理论、算法，并在分析数据的基础上，肯定了关联维数在分析心脏电活动中的价值，以及关联维对心肌缺血病情的动态变化。     

Nonlinear Dynamic Analysis of MPEG-4 Video Traffic

The main research motive is to analysis and to veiny the inherent nonlinear character of MPEG-4 video. The power spectral density estimation of the video trafiic describes its 1/f^β and periodic characteristics.The priraeipal compohems analysis of the reconstructed space dimension shows only several principal components can be the representation of all dimensions. The correlation dimension analysis proves its fractal characteristic. To accurately compute the largest Lyapunov exponent, the video traffic is divided into many parts.So the largest Lyapunov exponent spectrum is separately calculated using the small data sets method. The largest Lyapunov exponent spectrum shows there exists abundant nonlinear chaos in MPEG-4 video traffic. The conclusion can be made that MPEG-4 video traffic have complex nonlinear be havior and can be characterized by its power spectral density,principal components, correlation dimension and the largest Lyapunov exponent besides its common statistics.     

含非线性介质Fabry－Perot腔的分岔图

用数值计算方法，绘制含非线性介质Ｆａｂｒｙ-Ｐｅｒｏｔ腔系统中两参数各自延拓变化范围后的分岔图，观察到通向混沌的多条道路及周期窗口等动力学现象．计算了刻化系统混沌特征的Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数和关联维数．给出分岔图的部分骨架图．     

语音信号非线性特征的研究

随着研究的深入,语音信号的非线性特征逐渐被人们发现,传统的基于分段线性的语音信号处理方法存在局限性,因此用非线性方法对语音信号进行处理对于提高处理质量相当重要。文章介绍了非线性理论在语音信号处理中的一些应用,首先采用延时相图法重构语音的混沌吸引子,然后用分形维数、Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数等非线性动力学参数反映语音信号的非线性特征,设计计盒维数算法并行运用于语音分割,最后根据语音信号时域波形分形结构设计     

BPNN-HDMR非线性近似模型方法及应用

提出基于误差反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)的高维模型表示(high dimensional model representation,HDMR)方法,即BPNN-HDMR方法.BPNN-HDMR方法的显著优势是将BP神经网络的非线性函数逼近能力与高维模型的层级结构理论相结合来构建近似模型,并能够揭示输入变量之间固有的线性或非线性关系及其相关性,将构造模型复杂度由指数级增长降阶为多项式级,有效地解决了高维建模问题.通过测试和对比验证了该算法的效率和建模能力,并将该算法应用于矿用自卸车安全驾驶室翻车保护装置(Roll-Over Protective Structure,ROPS)的优化设计.通过优化结果验证了所提方法的可行性和有效性.     

心冲击图心率变异性分析的可行性

 心冲击图（BCG）是一种无接触检测心脏活动的方法。本文研究利用心冲击图进行的心率变异性（HRV）检测。同步采集了20 名测试者在平静、瓦氏动作、瓦氏动作后、运动后4 种生理状态下的心电图（ECG）信号和心冲击图信号;分析了HRV_BCG和HRV_CG在时域、频域、非线性域的测定值;计算了相应测定值的相关性,并利用成对t 检验分析了两种方法的测定值的差异显著性。研究结果表明,在平静、瓦氏动作后和运动后的HRV 测定值无显著性差异。在时间较短的瓦氏动作中,两种方法测定的测定值中nPNN50、LF/HF 和SD₁有显著性差异。     

心率变异性的复杂性与分形维数分析

发挥非线性动力学的潜力，提出了心率变异性（ＨＲＶ）信号的复杂度分析法和分形维数分析法。由于这两种方法能从较短的ＨＲＶ信号中提取信息，因此作者又进一步把这两种分析方法发展成动态分析法。用这两种方法分别对一个改变体位的ＨＲＶ信号和一个发生心肌缺血的ＨＲＶ信号的过程进行了动态分析。分析结果表明，它们都成功地检测出了ＨＲＶ信号的生理和病理变化。可见，动态复杂度分析法和动态分形维数分析法对ＨＲＶ信号及类似于ＨＲＶ的信号是很有前途的分析方法。     

侧压下含缺陷功能梯度材料圆柱壳的屈曲

本文采用圆柱壳Donnell方程和前屈曲一致理论,研究了侧压作用下含缺陷功能梯度材料圆柱壳的屈曲问题,计及前屈曲效应和材料物性温度相关性的影响,结合伽辽金原理,给出了功能梯度材料圆柱壳的临界屈曲条件。数值结果考虑了缺陷、组分参数、温度和壳体尺寸对屈曲的影响。     

Research progress in nonlinear analysis of heart electric activities

1INTRODUCTION THE WORLD IS NONLINEAR,AND THE HUMAN LIFE ACTIVITY IS ALSO NONLINEAR.FROM THE VIEWPOINT OF SYSTEM,HUMAN BEINGS(OR THE OTHER HIGHER ANIMAL)ARE THE MOST COM-PLEX SYSTEM IN THE NATURE.FOR SUCH A PHYSIOLOGICAL SYS-TEM WITH THE UTTERMOST COMPLEXI…     

时间序列分形特征的判别

研究了判断时间序列是否具有分形特征的几个参数：庞加莱映射,李雅普诺夫指数,关联维数,功率谱及赫斯特指数,分析了它们各自的优缺点。认为：在已知动力学系统时,使用庞加莱映射和李雅普诺夫指数就能准确地判断该时间序列是否分形;在不知道动力学系统时,使用功率谱及赫斯特指数更好些。最后给出了分形在时间序列分析中适用的场合。     

地面装甲目标声信号的混沌特征提取

针对地面装甲目标辐射的噪声信号的非线性特性,为使智能地雷能够有效地识别目标,利用非线性动力学理论中的混沌原理对目标声信号进行特征提取。通过野外场地实验,采集到2种装甲目标在不同运行速度下的40组样本信号,采用改进C-C法求得信号时间序列的相空间重构参数——时延和嵌入维,再利用Wolf法得到了2种目标声信号的混沌特征量——最大Lyapunov指数。结果显示：同一目标声信号的最大Lyapunov指数相近,且与运动状态相关性不大;不同目标间声信号的最大Lyapunov指数相差较大,辨识度较高。结论证明,最大Lyapunov指数可以作为地面装甲目标识别的有效特征参量。     

传染病动力学的一个细胞自动机模型

由细胞自动机出发提出一个传染病流行的非线性动力学模型，由计算机数值模拟，应用自组织临界理论分析结果，发现发病率和治愈率均为５０％时存在着分界点。在分界点两侧，患病集团分布和传染持续时间分布分别服从指数律和幂律，免疫体的分布具有不同的分数维。     

思维脑电信号的关联维数分析

采用G-P算法计算了5种不同心理作业下的思维脑电信号的关联维数。计算结果表明:对同一个电极上的脑电数据而言,心算乘法和想象几何图形旋转这两种心理作业下平均关联维数的值比较大。这说明当大脑进行心算乘法和想象几何图形旋转时,大脑皮层神经元的活动加剧,导致脑电信号变的复杂。此外,每种心理实验作业下电极01、02处脑电信号关联维数值均较大,表明枕区皮层神经元相对于大脑皮层其他部位的神经元始终处于比较活跃的状态。     

Lyapunov exponents for synchronous 12-lead ECG signals

The Lyapunov exponents of synchronous 12-lead ECG signals have been investigated for the first time using a multi-sensor (electrode) technique. The results show that the Lyapunov exponents computed from different locations on the body surface are not the same, but have a distribution characteristic for the ECG signals recorded from coronary artery disease (CAD) patients with sinus rhythms and for signals from healthy older people. The maximum Lyapunov exponent L1 of all signals is positive. While all the others are negative, so the ECG signal has chaotic characteristics. With the same leads, L1 of CAD patients is less than that of healthy people, so the CAD patients and healthy people can be classified by L1, L1 therefore has potential values in the diagnosis of heart disease.     

基于不同梯度模式压电功能梯度板的挠度与应力场分析

用解析方法模拟压电功能梯度材料物性参数沿空间分布的非线性特性.基于物性参数沿空间为多项式函数、非整数幂函数及e指数函数分布3种不同梯度模型,采用修正的层合板理论,对压电功能梯度材料平板的挠度及应力场进行了分析,并对数值结果进行对比研究.     

Distribution of correlation dimensions of synchronous 12-lead ECG signals

Correlation dimensionsD ₂ of the synchronous 12-lead ECG signals have been investigated for the first time by distributed multi-sensor (multi-electrode) technique. The results show that correlation dimension of heart has the distributed characteristics.D ₂ calculated from different lead ECG signals is not a constant regardless of a healthy person or a coronary heart disease (CHD) patient with sinus rhythm. But with the same lead signal,D ₂ of CHD patients is evidently smaller than that of a healthy person except I, II, III leads. A healthy person and CHD patient can be identified byD ₂ statistically andD ₂ shows the potential application in the diagnosis of the CHD patients.     

水平管中气固两相流的混沌特征分析

对水平管密相气力输送系统的混沌动力学行为进行了分析,对煤粉浓度信号时间序列的最大Lyapunov指数和关联维数进行了计算。结果表明,系统的最大Lyapunov指数均大于零,这充分说明煤粉在水平管中的密相气力输送存在混沌特征。从密相移动床流区到沉积层流区,混沌吸引子由大变小,关联维数从1．5359减小到1．0764。说明从密相移动床流区到沉积层流区,流体系统运动的混沌程度逐渐减弱。