基于多变量高斯过程模型的贝叶斯建模与稳健参数设计

针对模型预测偏差和波动的稳健参数设计问题,在多变量高斯过程(multivariate Gaussian process,MGP)建模的框架下,结合质量损失函数和非线性优化约束方法构建一个新的多响应优化模型.首先,利用成对估计方法获得超参数近似值,构建多变量高斯模型;其次,结合MGP模型特征,构造充分考虑响应波动因素的质量损失函数.利用蒙特卡罗模拟方法,获得响应落入指定区间的期望概率;然后,以期望概率为约束,结合本文所提质量损失函数建立优化模型;最后,利用全局优化算法进行寻优,获得考虑响应期望概率的优化结果.实际案例和软件仿真表明,该方法综合权衡了预测偏差和预测波动引起的不确定性对优化结果的影响.获得了兼顾质量损失和期望概率最优均衡解,从而实现稳健参数设计.     

免梯度混合优化算法在卫星系统顶层设计中的应用

针对卫星系统顶层设计中广泛存在仿真耗时、设计空间大以及非线性约束的特点,提出了免梯度混合优化算法。混合算法结合树状高斯过程（treed Gaussian process, TGP）模型、广义模式搜索和过滤法的优点,通过TGP模型将设计空间划分为互不相交的子空间,在各个子空间构建独立的高斯模型代替实际模型,并根据模型预测值和预测误差生成迭代点,进而指导模式搜索进行寻优,同时结合过滤法处理非线性约束。卫星系统中多星协同观测优化设计表明,该方法能够以较少的迭代次数获得满意解,具有很好的全局搜索特性。     

基于变邻域分布估计算法的数传资源配置优化

分析了地面站数传资源分配中的影响因素, 建立了问题的约束优化模型, 提出了变邻域搜索与分布估计相结合的优化算法. 算法在概率模型和种群个体两个层次分别设计了邻域结构, 以提高算法的全局搜索能力和局部优化能力, 并避免优化过程陷入局部极值. 构建了变邻域分布估计算法的优化流程, 推导证明了算法的收敛性. 利用仿真算例分别对算法性能及控制参数选择进行了分析, 实验结果表明, 算法能够有效地解决数传资源配置优化问题, 且求解精度较高.     

对地观测卫星系统优化问题的求解框架与方法

对地观测卫星系统优化问题具有设计变量多、设计空间大、难以解析计算而仿真又十分耗时的特点, 因此提出了基于综合拉丁方试验设计和代理模型的仿真优化框架. 该框架通过综合拉丁方试验设计方法生成仿真方案, 然后通过Kriging代理模型对仿真数据进行优化分析, 为实现代理模型的更新提出了代理模型最优点与最大化期望提高相结合的方式, 为实现代理模型的优化, 提出了全局与局部相结合的搜索模式, 其中全局搜索采用遗传算法实现, 局部搜索采用改进广义模式搜索算法实现, 最后通过仿真实例验证了该求解框架的有效性.     

基于数据融合的分布式综合孔径微波辐射高分辨率成像算法

为了解决大型综合孔径微波辐射计系统随着分辨率需求的提高, 天线规模和系统复杂度随之增加的难题, 提出了一种基于数据融合的分布式综合孔径微波辐射计成像算法。首先建立了数据融合模型, 其次详细地介绍了数据融合算法, 最后开展了地面验证实验, 并对实验结果进行处理。理论和实验结果均表明: 该数据融合算法是可行的, 能有效提高系统图像的分辨率; 同时为后续被动微波遥感从数据维角度提高空间分辨率提供了一种新的解决方法。     

卫星编队构形多冲量调整优化研究

建立了卫星编队多冲量构形调整的优化模型,给出了期望构形约束的表达和处理方式。在约束处理方式和优化方法的不同组合下,对两个示例问题进行了多次优化求解和对比分析。结果表明:传统优化方法不能有效搜索复杂多冲量构形最优调整问题的最优解,而进化算法在期望构形约束满足精度上存在不足;先基于进化算法作全局搜索、再利用传统优化方法提高解的局部最优性是很好的方法,能够获得燃料最优性和约束满足精度都很高的解;对于期望构形约束的处理,传统优化适宜采用最终时刻状态偏差方式,而进化优化采用全周期最大状态偏差方式较好。     

SDN驱动的网络流量负载均衡路由优化算法

在5G网络数据流量剧增的背景下，针对5G网络流量负载均衡问题提出并评估了两种基于软件定义网络驱动的路由搜索优化算法。首先，建立了软件定义网络多约束数据传输路径选择模型；然后，针对所提模型提出了一种流量负载均衡广度优先搜索(load balancing scheme with breadth-first-search, LBB)路径优化算法，在广度优先搜索的过程中，设定一个动态流量阈值对链路进行实时监测，旨在寻找源节点到目标节点的最优数据传输路径。为了减少甚至避免不必要的搜索所造成的空间开销，进一步提出了基于深度优先搜索的迭代深化搜索(iterative deepening search with depth first search, IDDFS)路径优化算法，该算法限制了数据传输路径的每次搜索深度，并在搜索过程中优先选择可用带宽最大的链路进行深度优先搜索迭代优化。仿真结果表明了所提算法在资源利用率和网络吞吐量这两项关键性能指标上的优越性能。     

基于QMC采样的GMPHD分布式融合方法

针对高斯混合概率假设密度分布式融合过程中高斯分量数随时间急剧增长的问题,给出了一种适用于融合过程不同阶段的两级分量混合约简算法,最大程度地减少了信息的损失。针对高斯混合概率假设密度协方差交叉融合算法中高斯混合模型求幂运算后不再服从高斯混合分布的问题,提出了一种基于拟蒙特卡罗采样的等价求解方法。仿真实验表明,所提的改进算法在保证融合计算有效性和可行性的同时提高了融合精度。     

基于数字高程模型的复杂地表红外辐射特性模拟

针对大规模地面背景红外仿真真实性差、对国外软件依赖性强的现状,提出了一种基于数字高程模型的通用的地表红外辐射特性模拟方法。首先,建立了任意倾斜表面的红外辐射求解方程;然后,提出了基于图像分割技术的三维地表红外辐射材质索引图像生成方法,并结合数字高程数据,给出了三维地表零视距红外辐射计算方法;最后,基于OpenGL实现了大规模三维地表的红外辐射特性模拟。实验结果表明,方法有效提高了地物背景的红外辐射特性模拟细节和真实性。     

基于EM算法的水下目标辐射噪声模型参数估计

对水下目标辐射噪声的混合高斯模型进行参数估计时,针对极大似然函数很难求解的问题,研究了一种使用海洋环境噪声统计信息的期望值最大算法(EM算法).在对Bouvet和Schwartz水下目标辐射噪声信号和海洋环境噪声模型研究的基础上,修正了传统的EM统计算法,以降低计算的复杂度,提高迭代收敛速度.仿真结果和实船信号实验数据的一致性,表明基于EM算法的混合模型参数估计方法,使得参数估计复杂度降低,运算量明显减少,估计性能较好,具有很好的应用价值.     

基于高斯过程模型的多响应稳健参数设计

针对高维试验数据的稳健参数设计问题, 在高斯过程(Gaussian process, GP)的建模框架下, 采用部分平行的GP(parallel partial GP, PPGP)模型来构建试验因子与多质量特性之间的响应曲面, 在此基础上运用多元质量损失函数作为优化指标来获得可控因子的最佳参数设计值。并且以一个经典仿真算例和两个实际案例验证了所提方法的有效性和优劣性。研究结果表明，与独立建模的单变量GP模型或Kriging模型比较而言, 所提方法不仅能够有效地处理高维试验数据的建模与参数优化问题, 而且能够获得更为稳健的优化结果, 运行效率更高。     

使用高斯分布估计策略的改进樽海鞘群算法

针对樽海鞘群算法在求解复杂优化问题时存在种群多样性减弱、易于陷入局部最优等不足, 提出了一种使用高斯分布估计策略的改进樽海鞘群算法(salp swarm algorithm using elite pool strategy and Gaussian distribution estimation strategy, GDESSA)。首先提出一种精英池选择策略, 领导者位置在每次更新时随机从精英池中选择一个个体作为食物源, 增强领导者的探索能力, 丰富种群多样性。其次利用高斯分布估计策略对追随者公式进行改进, 通过拟合优势群体信息, 修正种群进化方向, 增强算法的寻优能力。使用CEC2017测试函数对改进算法进行测试, 并通过统计分析、收敛性分析、稳定性分析、Wilcoxon检验、Friedman检验、Iman-Davenport检验评估改进算法性能。仿真结果表明: 本文提出的改进策略能有效提高算法性能; 提出的改进算法相比其他算法, 具有更快的收敛速度和更好的收敛精度。     

基于自适应郊狼算法的无人机离线航迹规划

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)离线航迹规划对算法全局搜索能力和鲁棒性的要求, 设计一种自适应郊狼算法, 从最优化问题角度研究UAV离线航迹规划。建立UAV离线航迹规划的数学模型; 在标准郊狼优化算法的基础上设计4种操作算子和一种自适应学习机制, 使算法在搜索的过程中, 智能选择合适的操作算子, 并设计莱维飞行策略提高算法的全局寻优能力; 最后对自适应郊狼算法进行函数测试和离线航迹规划仿真。函数测试表明自适应郊狼算法具有较强的全局搜索能力, 离线航迹规划仿真表明自适应郊狼优化算法能适应不同维数的离线航迹规划问题。     

基于高斯混合模型的光纤罗经误差概率分布建模

针对船用光纤罗经误差的概率分布不完全符合高斯分布的情况, 提出了一种基于高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)的光纤罗经误差概率分布函数(probability distribution function, PDF)建模方法。该方法使用多个高斯分布的线性叠加来拟合光纤罗经误差的概率分布, 并结合一种鲁棒性的期望最大化(expectation maximization, EM)算法来估计GMM中的参数。仿真分析和实测数据验证, 相比于使用单一的高斯分布, 基于所提方法建立的光纤罗经误差概率分布更加符合该导航设备误差的实际概率分布。     

基于Kriging模型的多点加点准则和并行代理优化算法

针对并行仿真环境下复杂工程系统的优化设计问题,提出一种基于Kriging模型、多目标策略和聚类方法的并行代理优化算法.该算法的多点加点准则,以同时优化期望改进准则和可行性概率准则为目标,首先生成兼具目标响应改进和可行域边界刻画功能的备选试验点集;再利用聚类方法从备选点集中选取多个有代表性的新试验点.通过两个数值算例和一个工程算例,将所提并行优化算法与已有算法做比较,结果表明所提算法具有更高的优化精度、效率和稳健性.     

基于自适应多局部搜索memetic算法的多跑道地面等待问题求解

建立了一种综合考虑航班延误成本差别、续航航班延误时间的单机场地面等待问题优化模型, 对独立运行的多条跑道进行合理、有效分配, 满足大型繁忙机场的运营需求; 然后提出了一种自适应多局部搜索memetic算法来加以求解. 鉴于问题模型的复杂性以及单一局部搜索memetic算法对复杂问题显露出的较弱的寻优能力和收敛性, 提出的自适应多局部搜索memetic算法在不同阶段采用不同的局部搜索策略, 其中自适应定向局部搜索策略使个体的搜索速度根据个体、最优个体以及群体信息进行调整. 通过对多组仿真算例进行计算, 并与其它典型算法的求解结果进行对比, 实验结果表明了所提模型与算法的有效性.     

恒虚警检测信源数的方法

提出了一种恒虚警检测信源数的方法,该方法通过定义一个由观测协方差矩阵相邻特征值之差统计量构成的五维矢量序列,并利用K均值(K-means)聚类算法将所定义的五维矢量序列分成两类,且视为信号和噪声子空间.当将噪声予空间所对应的特征值序列描述成一个统计分布,并通过期望最大(expectation maximization,...     

任务性能约束下传感器协同辐射控制策略

传感器协同是作战飞机实现任务性能与射频(radio frequency,RF)隐身性能平衡的重要技术手段。针对传统引导搜索方法难以解决数据链的多拍信息引导搜索问题,采用概率方法,建立多拍连续引导信息与累积发现概率、累积被截获概率之间的关系。针对基于协方差的线性规划协同跟踪方法的单步决策问题,开展基于跟踪精度与被跟踪定位精度的多步联合优化。引入马尔可夫决策过程对机载传感器协同搜索、协同跟踪的典型空战动态过程进行建模,实现任务性能约束下的雷达RF隐身性能优化。通过典型空战场景的仿真验证,表明所提出的优化控制策略相比于经验控制策略能够减少雷达辐射时间43%以上。