基于t分布噪声的鲁棒PPLS回归模型

概率PLS(PPLS)模型中,数据源(主元)和噪声满足正态分布,容易受离群点的影响.鲁棒PPLS算法采用拖尾更长的t分布描述数据源和噪声,提高了模型的鲁棒性.但是,实际工业过程中,离群点由测量噪声导致,而不是由产生过程变量和质量变量的数据源产生.基于此,提出一种基于t分布噪声的鲁棒PPLS模型.该模型采用t分布拟合测量噪声的分布,而主元依然用标准正态分布描述,更符合实际测量状况.考虑到潜在变量的存在,采用极大似然方法结合EM算法对模型的参数进行了估计,并将该模型用于对过程变量和质量变量的回归估计.最后,通过仿真实例进行了验证.     

基于多关联向量机的动态软测量建模

为了估计工业过程中的质量参数,考虑到实际过程中的动态特性,提出一种基于多关联向量机的动态软测量建模方法.对于动态过渡周期内的二次变量数据,根据不同采样时刻划分为多个计算子空间,在每一子空间内采用关联向量机来建立不同时刻的二次变量对主导变量的影响模型.各个子模型的输出采用一个综合关联向量机进行连接,从而建立了基于过渡周期内不同二次变量采样数据的主导变量动态软测量模型.通过实例仿真,结果验证了所提出方法的有效性.     

联合高斯回归的平方根UKF方法

针对传统的滤波方法容易受系统动态模型不确定性和噪声协方差不准确的限制这一问题,提出一种将高斯过程回归融入平方根不敏卡尔曼滤波（unscented Kalam filter,UKF）算法中的滤波算法。该算法用高斯过程对训练数据进行学习,得到动态系统的回归模型及系统噪声的协方差;采用标准的平方根UKF算法,状态方程和观测方程,相应的噪声协方差由高斯过程实时自适应调整。将应用于飞行器SINS/GPS组合导航,结果表明,该方法能够自适应系统噪声,收敛速度快,导航精度高。     

多变量动态模糊偏最小二乘建模方法及其应用

针对复杂工业过程存在的多变量、非线性和时变不确定性问题,将动态PLS与模糊建模方法相结合,提出一种基于DFPLS(动态模糊偏最小二乘)的多变量非线性动态建模方法。该方法外部采用动态PLS方法解决多变量高维共线性问题,并描述系统的动态特性;内部采用FCM(模糊c均值聚类)与TSK模糊模型相结合,建立多个子模型的方法来拟合系统的非线性。将本方法应用于氧化铝生产过程中铝酸钠溶液组分浓度的软测量,仿真实验表明该方法预测精度高,泛化能力强,用于铝酸钠溶液组分浓度的在线检测是可行有效的。     

基于奇异谱分析的我国航空客运量集成预测模型

针对时间序列包含噪声以及单一模型可能存在预测表现不稳定的问题,本文提出了一个基于奇异谱分析(SSA)的集成预测模型,并将其运用于我国年度航空客运量的预测中.首先,采用SSA方法对原始时间序列进行分解和重构,得到一个剔除噪声的时间序列,然后将其作为单整自回归移动平均模型(ARIMA)、支持向量回归模型(SVR)、Holt-Winters方法(HW)等单一模型的输入并进行预测,接着再采用加权平均集成预测方法(WA)将三种单一模型的预测结果进行综合集成.通过与各单一模型、基于经验模态分解方法(EMD)的模型以及简单平均集成预测方法(SA)的预测结果进行对比发现,本文所建模型具有较高的预测精度和较稳定的预测表现.最后,采用本文的模型对我国2014-2016年年度航空客运量进行了预测.     

非线性递推部分最小二乘及其应用

部分最小二乘回归(PLS)可较好地解决变量间的共线性问题,目前被广泛地应用于过程建模和监控.本文将递推PLS(RPLS)算法同RBF网络相结合,给出了一种非线性递推PLS方法(NRPLS),可根据在线数据自适应地调整模型结构和参数,使模型适应非线性过程的变化.在确定RBF网络的隐层节点参数时,采用了一种改进的k-means聚类算法,自动确定最优的聚类区数.该递推算法用于聚丙稀熔融指数软测量模型的在线修正,取得了较好的效果.     

高速动态空间目标宽带回波仿真方法研究

获取空间高速动态目标的宽带回波数据是进行空间目标电磁特性研究,开展空间目标探测与识别的基础.针对静态测量和动态测量不同形式的雷达发射信号,分别建立了空间目标静态测量条件下扫频宽带回波信号模型和解线频调的高速宽带回波信号模型.在分析两种信号模型差异的基础上,提出了一种利用静态数据仿真生成高速动态目标宽带回波的方法,并详细分析了该方法的适用条件.最后对仿真方法进行了验证,证明了其可行性和正确性.     

基于非线性PLS回归的军用软件成本估算

当变量间存在多重相关性时,常采用偏最小二乘（partial least squares, PLS）回归进行建模。但是,传统PLS回归采用线性关系式来建立内部成分与外部成分之间的关系,已有的非线性PLS在模型可解释性方面存在不足。针对军用软件成本估算问题的非线性特点,建立了一种基于内部机理的非线性PLS回归模型,给出了模型的推导过程和实现算法。实例分析表明,该方法的估算精度优于多元线性回归,线性PLS回归和基于多项式内部映射的非线性回归。     

基于优化KF的MEMS陀螺阵列信号融合方法

针对微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺仪准确度低、噪声大的问题,采用陀螺阵列技术降噪以提高陀螺的使用精度。采用Allan方差法分析陀螺信号误差噪声项,依据分析结果对测量模型进行了简化,利用噪声相关性设计了一种卡尔曼滤波器(Kalman filter,KF)对陀螺阵列进行数据融合,并对最优估计过程进行了改进,降低了数据处理的复杂度和计算量,同时从理论上分析了各参数对阵列性能的影响。为提高滤波器的动态性能,将自回归(autoregressive,AR)模型应用于陀螺真实角速率的建模。采用6个陀螺构成的阵列进行了验证实验。实验结果表明:与单个陀螺相比,陀螺阵列的噪声在静态条件下降低了144.2倍,在恒速率和正弦速率条件下噪声分别降低了18.18倍和5.36倍,证明了此建模方法和融合方法的有效性。     

变换域通信系统动态仿真平台设计与系统研究

变换域通信系统(TDCS)是新近提出的一种无线通信方法。与传统的通信系统相比它有两点不同。首先它是根据信道的频谱特性在变换域(频域,或时间-尺度域)进行信号波形设计,使信号避免被干扰。其次,它未采用载波调制,而是使用一个类似于噪声的基函数进行数据调制。本文详细介绍了TDCS的原理,在此基础上使用SIMULINK搭建了TDCS的动态仿真平台,并在此平台上完成了TDCS的动态仿真及系统性能分析。     

基于子空间估计的MIMO阵列降维STAP方法

当对多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)阵列进行空时自适应处理时,由于MIMO阵列虚拟孔径增大,相对常规相控阵列能够更好地抑制杂波和干扰,但其所需样本数据量大且计算复杂度高,工程实际中难以应用。提出基于子空间估计的MIMO阵列降维空间自适应处理（space time adaptive processing, STAP）方法,该方法结合扁长椭球波函数的时限带限特性近似构造出降维的杂波子空间,并利用与发射波形正交的辅助匹配滤波通道估计出干扰加噪声协方差矩阵,通过“逼零”方法求得MIMO阵列系统的空时权矢 量。仿真结果表明,当存在非理想因素影响时,该方法能够有效抑制杂波和干扰且降维运算量更低。     

标记受限下部分标记交换协议的仿真分析

MPLS被越来越多地用以解决流量工程、VPN等方面的问题，与此同时，干线路由器路由表项数目也在不断增长，这些都使得MPLS的标记空间成为越来越稀缺的资源。PLS协议通过只给经常使用的路由表项分配标记，可以有效利用标记空间，同时保持与MPLS的兼容性。基于Internet实际流量的仿真实验结果表明PLS协议相对于传统的MPLS协议而言，在标记空间受限的情况下，可以很大程度上提高转发性能，缓解标记空间的不足。     

基于神经状态空间的非线性系统建模研究

提出了一种基于神经状态空间的非线性系统建模方法.神经状态空间(NNSP)具有系统的拟线性特性,许多线性系统控制器设计方法均可以扩展到NNSP模型.本文采用了增广卡尔曼滤波方法进行神经状态空间的参数辨识,高阶校验模型用于验证非线性系统神经状态空间的模型的有效性.将本法应用于典型的化学过程的建模,结果表明本方法正确有效.     

基于FRFT的单基地MIMO雷达稳健波束形成算法

以单基地多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达系统为研究对象, 针对线性调频(linear frequency modulation, LFM)形式的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)信号, 提出了一种新的稳健自适应波束形成算法。所提算法首先利用LFM信号的特性, 对匹配滤波后的雷达回波信号进行分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT), 经化简得到峰值点作为阵列的观测值。而后, 利用观测值构建接收信号的协方差矩阵, 并使用Capon谱估计方法重构干扰加噪声数据协方差矩阵。最后, 通过求解优化问题估计实际导向矢量, 从而得到阵列的最优权值。通过计算机仿真实验, 验证了所提算法的有效性。     

面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。     

面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。     

Gamma-Gamma模型下采用PPM调制的MIMO-FSO系统误时隙率分析

分析了在Gamma-Gamma分布下基于脉冲位置调制(pulse position modulation, PPM)方式的多输入输出自由空间光学（multiple input multiple output free space optics, MIMO-FSO）通信系统模型。首先推导了单输入单输出（single input single output, SISO)-PPM系统的误时隙率（slot error rate, SER）计算公式,以此作为参考,在独立同分布和独立分布参数不同情况下,分别推导出MISO-PPM、SIMO-PPM和MIMO-PPM系统的平均SER计算公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均SER性能。仿真结果表明,在Gamma-Gamma分布模型下,采用多发多收的方法确实能有效提高FSO系统的平均SER性能,如在误时隙率为10 ^-4 时,M = 2、N =2 的MIMO-PPM系统在信道分布参数相同和不同时,与SISO-PPM相比,分别能节省信噪比50 dB和65 dB左右。实际应用中,M 和N 分别取3或4就基本足够,对无线光通信系统的理论分析和系统设计具有一定的指导意义。     

基于偏最小二乘回归的农村居民人均纯收入预测

偏最小二乘回归是一种能在一个算法下同时实现回归建模、数据简化和两组变量间相关分析的新型多元回归分析方法。农村居民人均纯收入受到多种因素的影响,各因素间相互制约和影响,存在着严重的多重相关性,而偏最小二乘回归方法能很好地解决这一问题。通过将偏最小二乘回归分析方法用于农村居民人均纯收入拟合和预测时,结果表明,该方法具有建模简单、计算结果可靠的特点,具有较强的实用性。图2,表4,参6。     

基于鸟击事故征候预测的通用航空安全研究

作为民航运输的两翼之一,通用航空安全水平直接影响民机系统的安全。目前,对通航以及鸟击事故征候进行预测的研究较少,本文根据收集到的美国从事通用航空活动发生鸟击事故征候安全状况数据,采用长短期记忆(long short-term memory, LSTM)神经网络模型对鸟击事故征候数据进行训练和预测。实验结果显示,与传统模型相比, LSTM模型具有更好的预测效果,精确度更高。基于此,提出了预测稳定性更好的LSMT-均方根误差(LSTM-root mean square error, LSTM-R)模型,为通用航空鸟击事故征候预测提供了手段和方法,加强了通用航空安全管理。