轮廓似然函数在水文气象极值推断不确定性分析中的应用

将轮廓似然函数弓I入到水文气象极值推断的不确定性分析中，阐述了对极值分布关键参数及分位数置信区间进行轮廓似然估计的原理．利用GEV分布拟合长江宜昌水文站年最大1日洪水流量样本系列，利用GP分布拟合广州等十个典型大城市的极值降雨样本系列，通过极大似然法估计模型参数，采用概率图、分位数图、重现水平图、密度函数图等4种直观的诊断图形检验极值分布的拟合效果，并借助轮廓似然函数估计不同重现期水文气象极值的重现水平及其置信区间．分析结果表明：轮廓似然函数曲线的不对称性随着重现期的增加而增加，可以反映样本系列长短和重现期长短对水文气象极值置信区间的影响．轮廓似然函数是极值分布关键参数及分位数置信区间估计的一种有效工具，充分体现了极值降雨和洪水取大值时的不确定性大于取小值时的不确定性的特点，能更精确地估计水文气象极值的置信区间，是水文气象极值推断不确定性分析中行之有效的一种方法．     

淮河流域近50年来气候变化及突变分析

基于淮河流域1961~2015年的主要气象数据,采用趋势分析、M-K检验和R/S方法,对淮河流域的气温、降水和日照时数3个要素的时间序列进行趋势分析和突变点检验,结果显示:1淮河流域多年平均气温在时间上呈现明显突变上升趋势,其中大部分站点气温突变出现在20世纪90年代;流域南部的气温上升程度高于北部地区;从整个流域的Hurst指数分析来看,未来淮河流域的年平均气温仍将持续升高,但上升程度不显著。2淮河流域的年降水量在时间上呈现一定的减少趋势,并且发生多次降水突变现象;各站点的降水量变化不大,但均出现多次突变情况;从Hurst指数来看,流域未来的年平均降水量有上升趋势。3流域的年平均日照时数呈现下降趋势,但变化并不显著;各站点均出现明显的日照时数下降现象;从Hurst指数来看,流域未来的日照时数将继续下降。     

基于隐马氏性分析的Bayes网络面雨量模型及其应用

面雨量估算是水文预报及各类流域水文模型中的基础工作. 基于任意网格上的降水量只与其四周网格的降水量具有不可否定的相关性, 我们提出将Bayes网络和Markov随机场应用于面雨量估算中. 采用球面坐标系、EM算法对区域进行插值, 从而可以估算出区域内任一点的降水量. 以青海湖地区的7个降水站点为例进行了面雨量估算的实例研究, 通过与泰森多边形法、距离平方倒数法和克里金法等常用的面雨量估算方法对比发现, 本文的方法具备统计学的意义, 并能解决复杂环境下判断不同点降水量之间关系的问题, 模拟结果更为合理、准确.     

湖北省近50年降水时空变化特征与未来5年降水变化预测

采用湖北省郧西、老河口、麻城、恩施、宜昌、武汉6个气象台站1963~2012年降水的观测资料,运用距平统计、5年滑动平均、线性拟合等方法,分析了湖北省近50年各季节及全年降水状况,运用马尔科夫预测法对各台站2013~2017年年降水量进行了预测并用反距离权重(Inverse Distance Weighted,IDW)空间插值方法将预测扩展到其他未知区域。研究表明,湖北省近50年年降水量没有明显增减,但春、秋季降水量有减少趋势,夏、冬季呈增加趋势,夏季增雨中心在鄂东北,冬季增雨中心在鄂东南,20世纪90年代以来降水量波动性增强,稳定性减弱;预测2013~2017年年降水量鄂西北将略有增加,其他地区将不同程度减少。在此基础上,提出了湖北省各地区应对降水情况变化的对策建议,为湖北省乃至我国中部地区气候变化研究、湖北省社会经济持续健康发展提供参考。     

改进果蝇优化算法优化广义回归神经网络的预测问题研究

为提高传统非线性预测模型的预测精度,提出一种基于改进果蝇优化算法优化广义回归神经网络的预测方法,将果蝇群体分两部分分别进行迭代寻优,从而改进了果蝇优化算法的寻优性能,进而避免了在寻优过程中陷入局部最优。该方法利用改进果蝇优化算法优化广义回归神经网络的径向基函数扩展参数,然后用训练好的广义回归神经网络预测模型进行预测,最后通过订单预测算例进行实证研究。实证研究结果显示,该方法在解决订单预测问题中与未改进的果蝇优化算法优化广义回归神经网络和传统的广义回归神经网络方法对比,具有更高的预测精度和更好的非线性拟合能力。     

大功率电解整流系统背景谐波建模及谐波责任评估

大功率电解整流系统向电网排放大量谐波,严重影响并网点电能质量,建立精准的电网背景谐波电压模型并对谐波责任进行评估有利于衡量电力用户谐波排放对公用电网造成的影响程度.本文基于某电解锰厂实测数据,首先介绍了被测工厂供电背景和电网公共连接点谐波电压分布规律;进一步地,分别采用正态分布、对数正态分布和Weibull分布函数对特征停产日的分时段谐波电压概率分布进行拟合,利用Kolmogrov-Smirnov检验方法获取的拟合优度辨识出最优拟合函数,建立停工日背景谐波电压仿真模型;最后,根据该谐波电压概率分布模型对生产日的电解车间在公用电网母线上的谐波责任进行评估,分析结果表明:所测试的电解厂对公用电网的谐波责任以负向贡献为主.     

二进制序列非周期相关函数的新下界

为了减少或消除码分多址(CDMA)系统的多址干扰, 需要设计一组具有优良自相关函数(ACF)和互相关函数(CCF)的扩频序列. 一般而言, 很难夸大扩频序列对于CDMA系统的重要性, 因为其系统性能界取决于所用扩频序列的类型、长度和码片速率, 不同的扩频序列对应于不同的系统性能界. 建立了二进制扩频序列集的最大非周期自相关边峰值和最大非周期互相关值关于序列长度和序列数目的新下界, 这些下界比已知的Sarwate界、Welch界和Levenshtein界更紧.     

POLSAR图像杂波L分布建模及其参数估计

基于乘积模型的杂波统计建模是进行高分辨极化合成孔径雷达(POLSAR)图像非均匀区域杂波统计特性分析的有效方法,其核心在于纹理分量随机分布的类型选择.广义伽马分布(GΓD)是一种普适性很强的分布类型,Weibull分布、伽马分布、逆伽马分布等都是GΓD分布的特例,因此基于GΓD分布的图像乘性杂波建模既满足杂波建模的高精度要求,同时成为各种雷达杂波辨识的有效工具.本文首先推导了服从GΓD分布的随机变量的高阶矩特征及其对数累积量(MLC),利用纹理分量服从GΓD分布情形构建了乘积相干斑模型,得到了适用于POLSAR图像处理的L分布杂波多视处理的协方差矩阵的概率分布函数,同时推导了其高阶矩特征及其对数累积量,提出了基于对数累积量的L分布参数估计新方法.针对样本数较少的情况下对数累积量参数估计失效问题提出了基于混合矩(MME)的参数估计方法来解决.然后给出了不同分布的高阶矩和对数累积量,通过二三阶对数累积量关系图辨析了常用分布与L分布的内在关系,得到了L分布是目前乘积模型中适用范围较为广泛的统计分布的结论.最后用仿真数据验证了理论推导的正确性,并将基于对数累积量的参数估计方法与已有方法进行了比较,结果证明新参数估计方法具有更高的估计精度和运算效率;另外,还用实测数据进行了统计模型检验,其结果验证了理论推导的正确性.极化SAR中多视图像L分布杂波的统计建模及其参数估计方法为极化SAR目标检测和识别等领域的新技术研究提供了新手段.     

玉兔2号月球车大间距导航成像的空间分辨率建模分析

玉兔2号月球车在月面巡视探测中,因斜坡凹坑众多使得行驶滑移严重.导航点的精确定位是路径规划的前提,也是月球车安全行驶的保障.玉兔2号月球车月面行进采用大间距行进模式,相邻导航点之间大多相距7 m以上,使得前后站图像的缩放尺度差异较大,如何从前后站序列成像中选出最优配对图像以实现特征匹配与定位解算的全自动是导航点定位的关键.本文在分析站点距离和成像倾角对图像重叠度、重叠区尺度变换等因素影响的基础上,提出并建立了图像像素的空间分辨率(单个像素对应月面区域的尺寸)与摄影光线长度和观测面法线方向角的关系模型,给出了不同站点距离和成像距离条件下图像重叠与缩放的定量关系,设计了站点距离、最优配对图像和匹配可行性的计算策略,从根本上确立了站点距离与成像距离对导航点定位的影响关系.结合嫦娥四号任务数据,对上述模型和分析的有效性进行验证,确立了上述方法对工程任务的指导意义.     

序列递推关系与一类代数几何码的有效译码——Ⅱ.一个达到Feng Rao界的有效译码算法

对于一类代数几何码 ,在其错误向量的伴随式序列上引进了一种递推关系 .运用广义Berlekamp Massey算法 ,结合大数表决方案 ,给出了一类代数几何码的一个达到Feng Rao界的有效译码算法 ,这个算法的复杂度为O(γo1n2 ) .对于不同的代数曲线 ,可通过适当选取基函数来降低算法的复杂度     

宁波市经济发展的环境效应研究

运用SPSS19.0、ArcGIS等工具分析宁波市2002~2013年经济发展和环境质量统计数据,验证宁波市及辖区经济发展的环境库兹涅茨曲线(EKC),分析县域环境污染的空间相关性,检视其经济发展在时间序列和空间序列的环境效应。结果表明:①市域工业"三废"的排放水平基本符合EKC的倒"U"模型,部分县的个别指标拟合结果为正"N"型或倒"N"型。②宁波市及各县环境质量水平均滞后于经济发展水平,整体EKC拟合曲线拐点比EKC模型理论拐点的来临晚4~5年。③宁波市县域环境污染在空间分布上存在明显的正自相关关系,表现出相似值之间的空间集聚,在研究县域污染问题时的环境空间效应亦不容忽视。最后提出通过发挥技术和结构效应、完善市场和政府调控机制、变革环境规制,促使经济与环境协同演化。     

再分配伪逆算法分配效率研究

多操纵面先进战斗机在进行舵面分配设计时,分配效率是衡量分配算法优劣的一个重要指标.再分配伪逆算法(RPI)的分配效率取决于伪逆阵的选择,其可达转矩集是一个复杂的非凸多面体.本文利用"微元"的求解思路,对二维及三维RPI算法的分配效率进行了研究,给出一种近似求解RPI可达转矩集的方法.将RPI分配效率作为适应度函数,通过遗传算法来选择具有最优分配效率的广义逆阵,从而提高RPI算法的分配效率.以某飞机的数据进行基于RPI的分配器设计,结果显示此方法显著提高了算法的分配效率.     

基于鞍点估计的结构系统可靠性分析方法研究

利用鞍点概率估计可以直接逼近非正态变量空间中单个线性功能函数概率分布的特点, 提出了三种基于鞍点概率估计的系统多模式可靠性分析方法. 其一是基于鞍点估计的近似边界理论, 该方法首先采用鞍点概率估计方法得到各失效模式的失效概率和等价正态可靠度指标, 然后利用边界理论近似得到系统失效概率的上下界限; 其二是基于鞍点估计的Nataf分布逼近法, 该方法首先采用鞍点估计得到各失效模式响应量的概率密度函数及近似线性化功能函数的相关系数, 然后根据Nataf分布来逼近结构系统响应的联合概率密度函数, 进而利用直接数字模拟法来求得结构系统的失效概率; 其三是鞍点线抽样方法, 该方法首先通过变量的线性标准化变换来消除变量的量纲, 然后在标准化的变量空间中利用线抽样方法的样本点将系统失效概率转化为一系列线性响应功能函数失效概率平均值的形式, 再采用鞍点概率估计方法直接估计非正态变量标准化空间中这一系列线性响应功能函数的失效概率. 通过比较三种方法的基本思想、实现过程和算例结果可以发现: (1) 第一种方法只能给出多模式系统失效概率的界限, 并且只适用于线性程度较好的功能函数的情况; (2) 第二种方法可给出系统失效概率的确定值, 这种方法的误差主要来源于Nataf分布对多模式系统响应量联合概率密度函数的近似, 还来源于每个失效模式极限状态函数的非线性程度, 第二种方法也只适用于线性化程度较好的功能函数; (3) 第三种方法给出的是多模式系统失效概率的估计值, 该估计值随样本点数的增加而趋于真值, 并且该方法可以考虑功能函数的非线性对失效概率的影响, 因此方法三是适用范围最广的一种方法.     

液态金属Α1凝固过程中团簇结构的尺寸分布及幻数特性

采用分子动力学方法,对含有100000个Al原子的液态金属系统在快凝过程中团簇结构的形成及幻数特性进行了模拟研究,采用原子团类型指数法(CTIM)描述了各种类型的团簇结构组态.模拟结果显示:在凝固过程中,二十面体原子团(120120)及其组合在微观结构转变中起着最重要的作用;由不同数目基本原子团的不同组合所形成的不同层次的团簇结构,其尺寸分布具有明显的幻数序列,依次为13(13),19(21),26~28(27),32~33(32),39~40,43~44,48,······等(括号内为液态时的对应值),它们分别依次与由1,2,3,4,5,6,7,······个基本原子团的不同组合所形成的该层次的团簇数的峰值位置相对应.本幻数序列与Harris,Echt及Schriver等人的实验结果相符.     

基于(火积)理论的船用锅炉构形优化

基于(火积)理论和构形理论,在三个主要换热部件(蒸发器、过热器和经济器)总换热面积一定的约束条件下,以第Ⅲ对流蒸发管束外径、过热器管外径和经济器管外径为优化变量,对船用锅炉进行性能优化,得到整体锅炉的最优性能和最优构形.首先,以(火积)耗散率和耗功率线性加权组成的复合函数为目标进行优化,并分析保热系数、加权系数和换热率等初始设计参数对整体锅炉构形优化结果的影响.结果表明:第Ⅲ对流蒸发管束无量纲管外径、过热器无量纲管外径和经济器无量纲管外径分别存在最佳值1.2, 1.3和1.1,使得复合函数取得三次最小值0.737.相比于初始设计点,优化后整体锅炉的复合函数最高降低26.3%,锅炉综合性能得到显著提升.其次,采用NSGA-Ⅱ算法对整体锅炉进行两目标优化得到相应的Pareto前沿和锅炉最优构形,为整体锅炉的性能优化和结构设计提供一个更为广泛的选择空间.本文研究结果可为各种锅炉的性能优化设计提供理论指导.     

民用客机变弯度机翼优化设计

针对民用客机机翼-机身-平尾构型开展了后缘连续变弯度机翼气动优化设计,并探索了在优化设计中添加俯仰力矩配平约束的必要性.采用自由型面变形(free form deformation,FFD)方法对全机构型进行参数化,可实现机翼型面、后缘弯度和平尾偏转角的改变.采用基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方程的离散伴随技术求解气动力系数对设计变量的梯度,并采用序列二次规划算法进行基于梯度的气动优化设计.针对CRM(common research model)构型开展了考虑多约束的气动减阻优化设计,验证了优化设计系统的有效性.在此基础上,针对不同巡航升力系数分别进行了考虑和不考虑全机力矩配平约束的变弯度机翼优化设计.优化结果表明,通过机翼后缘变弯度可以改善机翼展向升力系数分布、减小激波强度;为了获得综合最优的减阻设计结果,必须考虑力矩配平约束.     

一类基因表达式程序设计的收敛速度

利用Markov链与谱分析理论研究基于精英保留策略的基因表达式程序设计算法(ME-GEP)的收敛速度,获得了以下结果:(1)ME-GEP算法依概率收敛到全局最优解;(2)ME-GEP算法的收敛速度由算法对应的Markov链的状态转移矩阵的修正谱半径决定;(3)给出了修正谱半径的一个上界;(4)作为文中理论成果的应用,分析了多项式函数建模问题的ME-GEP算法的收敛速度,进一步证实了算法收敛速度与算法参数的依赖关系。     

基于自适应背景模型的动态场景目标检测

背景建模一直是运动目标检测中的一个重要课题。该文提出一个适用于动态背景的基于非参数估计的前景背景对比模型。模型通过核函数估计的方法模拟了像素点五维特征向量的概率分布,并在图像序列中滚动更新。实验证明,上述算法能够在一般目标检测,特别是动态场景(摇动树枝等)的检测中取得较好的效果。     

一种基于Markov随机场模型的核磁共振图像分割方法

为了提高核磁共振(MR)图像分割的效果,提出了一种基于Markov随机场模型的分割方法。该方法利用Markov随机场描述图像的先验分布,结合MAP准则获得分割优化函数,通过ICM局部迭代使分割优化函数收敛。迭代过程中引入了后验概率矩阵的平滑;提高了分割的精度和速度。实测数据的实验结果证明了所提方法的有效性。     

认知无线电系统中的多中继分布式波束成形方法

本文考虑认知无线电系统中一对认知源目的节点在一组认知中继节点协助下与一对授权发射机和接收机共存的场景,研究了多个单天线认知中继节点在授权接收机处平均干扰功率门限约束及自身独立的平均发射功率约束下,最大化认知目的节点处信干噪比(SINR)的分布式波束成形,从而开发"空谱空洞"的问题.提出了两种波束成形方案:1)最大化SINR的最优策略;2)基于迫零准则的次优策略.最优策略将分布式的波束成形系数求解问题通过半定松弛转化为准凸的优化问题,从而利用二分法及内点法求解;并证明了求得的最优半定松弛解即为原优化问题的最优解.次优策略直接迫零对授权接收机造成干扰,并将来自授权发射机的干扰信号抑制为零.该方法对应的优化问题没有迭代运算,且约束函数简单,算法复杂度低.最后通过数值仿真分析了中继数、认知节点最大的发射功率和授权接收机的干扰功率门限等因素对两类算法平均传输速率的影响,并且通过对比实验验证了考虑授权发射机干扰信号影响带来的性能增益.