基于自适应量子粒子群算法的FIR滤波器设计

针对量子粒子群优化(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)算法的参数控制方式,提出了一种自适应调节方法,该方法根据粒子之间的位置关系来设定参数值,给出了具体的设计思想与实现步骤。然后针对有限脉冲响应(finite impulse response,FIR)数字滤波器的优化设计实质,即多参数优化问题,通过适当的编码方式将改进的QPSO算法(adaptive QPSO,AQPSO)应用在其优化设计中,设计了低通和带通FIR数字滤波器。实验结果表明,AQPSO在收敛速度、鲁棒性及优化效果等方面都优于遗传算法(genetic algorithm,GA)、PSO算法及QPSO算法,说明了AQPSO算法的有效性和可行性。     

基于协同Memetic自适应QPSO算法的传感器目标分配问题求解

对复杂防空作战环境下的传感器目标分配(sensor target assignment,STA)问题进行了研究,建立了基于识别、跟踪、定位多阶段综合作战效能〖JP3〗的分配模型。针对该模型,首先基于粒子群聚集度和进化度判断,对传统量子粒子群(quantum particle swarm optimization, QPSO)算法进行了改进,提出了自适应QPSO算法。然后,结合多粒子群协同和Memetic搜索策略,提出了基于协同Memetic自适应QPSO算法的STA求解方法。同时,为使粒子位置矢量反映分配方案,依据不同战场环境设计了两种特殊的粒子编码方案。最后通过仿真实验验证了所提算法的有效性。     

改进PSO算法及在PID参数整定中应用研究

针对粒子群优化算法(PSO)存在早熟和局部收敛的问题,提出了一种带变异算子的改进粒子群优化算法(IPSOM),该算法在搜索中以一定变异概率对选中的粒子进行变异,同时对飞离搜索区域的粒子用新产生的粒子取代,以克服粒子群优化算法易陷入局部最优解的缺陷。用一典型的Rastigrin复杂函数对新算法进行测试,结果表明改进的算法较之粒子群优化算法(PSO)和常规遗传算法(SGA)不但提高了全局寻优能力,而且有效避免了早熟收敛问题。在此基础上将这种改进算法应用于高阶带时滞对象的PID控制器设计中进行仿真研究,结果表明了所提出算法的有效性和所设计控制器的优越性。     

基于免疫克隆原理的改进粒子群优化算法的研究

提出了一种改进的粒子群优化(PSO)算法来进行函数优化,以克服PSO算法容易陷入局部极值的不足,加快收敛速度,从而实现全局搜索.PSO算法是基于群体智能的随机优化算法,参数结构简单,但收敛速度慢,容易陷入局部极值.通过对PSO算法的深入分析,基于传统的速度--位置更新操作,把免疫克隆(IC)原理引入PSO算法中,将抗体视为粒子,根据亲和度的高低进行粒子克隆选择、克隆抑制和高频变异,提高了种群的多样性和全局搜索的能力.测试结果表明,该算法完成全局搜索所需的迭代次数明显少于PSO算法,大大缩短了搜索时间,在多维函数最优解的搜索中具有优良的性能.     

带全局判据的改进量子粒子群优化算法

针对现有量子粒子群优化算法的多参数(≥5)优化问题易收敛到局部最优解、且无法判定优化结果全局性的问题,提出了带全局判据的改进量子粒子群优化算法。在惯性权重自适应调整的量子粒子群优化算法基础上,进行了粒子位置周期性变异,以及随粒子进化速度和聚集度变化的搜索范围变异。依据粒子聚集度大小,建立了判定优化结果全局性的全局收敛判据。以典型标准函数和乘波体外形多参数优化问题为算例,验证了改进算法和全局判据的可靠性。结果表明,改进算法的全局搜索能力明显提高,优化结果真实可靠,全局判据实用性强。     

基于Nelder-Mead单纯形法的改进量子行为粒子群算法

针对PSO算法搜索精度较低,并且在复杂多模态函数优化中,容易陷入局部极值的问题,提出了一种改进的量子行为粒子群优化算法。研究了该算法的基本原理、给出了算法流程并采用正交试验的方式获得了一套通用性较强的算法参数。并以CEC’13的28个测试函数作为测试集,采用Wilcoxon符号秩检验将NM-QPSO算法分别与PSO算法和QPSO算法的误差进行比较试验。试验表明:NM-QPSO算法在统计意义上优于传统的PSO算法和QPSO算法,并且在高维函数优化中,具有显著优势。     

基于粒子群算法的抽油机故障诊断研究

提出了一种动态改变学习因子的粒子群算法,用以保证在粒子群优化算法的初始阶段,使粒子在进化初期仔细地在自身的邻域内搜索,防止粒子快速向局部最优解汇聚而错过自身邻域内可能存在的全局最优解,而在进化后期,使粒子快速、准确地收敛于全局最优解,提高算法收敛速度和精度。利用改进后的粒子群算法优化神经网络的权值和阈值,并把优化后的神经网络应用到抽油机故障检测中,结果表明用改进后粒子群算法优化的神经网络对抽油机进行故障诊断较传统BP算法更具准确性与快速性。     

基于AEPSO-SVM算法的雷达HRRP目标识别

针对雷达自动目标识别中的高分辨距离像(high resolution range profile,HRRP)识别问题,提出自适应进化粒子群(adaptive evolution particle swarm optimization, AEPSO)算法优化支持向量机(support vector machine,SVM)的目标分类识别方法。该算法利用非线性自适应惯性权重的调整以适应粒子寻优的非线性变化过程,采用分阶段调节加速因子增强粒子在进化过程中的学习能力,通过引入局部搜索算子在增加粒子多样性的同时有效避免了粒子陷入局部最优陷阱。通过改进的PSO算法优化SVM参数,建立分类识别器模型。将该AEPSO-SVM模型应用到雷达HRRP目标识别中,实验结果表明,该算法对于高分辨雷达目标识别精度高、鲁棒性强。     

复合粒子群算法及其在动态环境中的应用

针对粒子群算法在求解动态优化问题时存在多样性缺失和搜索效率低的问题,模拟物理学中复合粒子的构成机理,提出了复合粒子群优化算法.通过对复合粒子进行构造、自调整、整体迁移等操作,使粒子充分结合其它粒子在进化中有价值的信息,并提出异速度映射机制,使粒子以较快的速度跟踪最优点的变化轨迹,保持群体多样性的同时兼顾了寻优速度.算法应用于两种动态测试函数中,取得了满意的结果.     

一种新型自适应混沌粒子群算法在联盟运输调度问题中的研究

提出了一种新的自适应混沌粒子群优化算法.该算法在运行过程中根据群体适应度方差和最优解的大小确定当前最佳粒子引入混沌搜索有效位置的概率,有效结合粒子群全局和混沌局部搜索,避免了基本粒子群优化算法易于陷入局部最优的缺点,提高了进化后期算法的收敛精度.将该算法用于解决联盟运输调度问题,实验结果表明该算法具有较好的性能.     

方向采样的离散方向滤波器实现导向滤波

针对在图像处理中被广泛使用的导向滤波器,提出了一种比较实际的问题,即方向滤波器为方向上采样的一组离散滤波器,而且它们的解析表达式不知道的情形。为减少运算量,方形边框上旋转的方式被提出,这样旋转变换不涉及正弦、余弦三角运算。仿真实验结果验证了所提算法的有效性。同时还给出了一个有意义的结果,利用小波实现近似导向的方向滤波。     

直接型数字滤波器的设计

本文讨论了直接型数字滤波器（ＦＩＲ和ＩＲ数字滤波器）的设计方法，并利用提出的两种算法解决了设计中存在的一些数学问题，进而详细地给出了直接型低通、高通、带通和带阻滤波器的设计公式。     

An Improved Algorithm of Harmonic Mean Filter

Rafael C. Gnzalez has mentioned an algorithm on adaptive local noise elimination filter in the book named Digital Image Processing. This paper points out the algorithm＇s deficiency and presents an improved harmonic mean filter algorithm which makes mean square error emse cutting quarter but SNR, SNPm and PSNR increasing a tenth more than original algorithm. This filter algorithm is verified to be effective by simulation experiment.     

一种改进的推广卡尔曼滤波收敛特性研究

提出了一种改进的推广卡尔曼滤波算法,这一算法不仅具有良好的数值稳定性,而且计算量较小,并进一步分析研究了这一算法的收敛特性,给出了指数收敛速度,分析结果表明改进的算法得到的滤波器增益和状态估计能很好地跟踪原算法得到的滤波器增益和状态估计。     

基于节点共享计数型Bloom filter高效动态数据包过滤方案

入侵防御系统(intrusion prevention system,IPS)中常用的包过滤方案大量消耗时间和空间,丢包率高,不能实现多过滤器并行处理。针对此问题,设计了一种新的过滤器方案,该方案在网络设备驱动层采用节点共享计数型bloom filter技术,通过改进哈希函数的集合,减少了位数组元素的碰撞率,实现了过滤规则的动态添加和删除。由元组空间法把过滤规则划分多个集合,在每个集合中创建不同的节点共享计数型Bloom filter位数组,并且优化搜索算法,进一步降低了位数组元素的碰撞率。通过在多核处理器中建立多个并行处理线程,实现了过滤的并行处理。实验结果表明,新的方案能够减少28%~31%的碰撞率和12%~19%的hash表的访问次数。     

滤波器发展的两次重大飞跃

本文以无源LCF、有源RCF和有源SCF为主线,介绍了滤波器的发展过程、概况、设计方法及特点,讨论了滤波器的演变机理,并着重阐述了无源LCF到有源RCF,和有源RCF到有源SCF的两次重大飞跃,以及无源LCF到有源SCF的直接过渡,还展望了滤波器发展的前景。     

视线坐标系下的解耦无偏转换测量Kalman滤波算法

由于无偏转换测量Kalman滤波算法(unbiased converted measurement Kalman filter,UCKMF)的转换测量噪声协方差矩阵是非对角矩阵,所以无法直接给出该算法的解耦算法。针对此问题通过从参考坐标系(reference coordinate system,RCS)到视线坐标系(line-of-sight coordinate system,LCS)的坐标变换,在视线坐标系下得到了对角形式的转换测量噪声协方差矩阵,实现了转换测量噪声在三个坐标方向上的去相关化,并进一步在三维空间中推导了解耦的UCMKF滤波算法。在算法中,采用递推公式对参考坐标系与视线坐标系的坐标变换矩阵进行估计,并通过一个补偿矩阵提高了估值精度。仿真结果表明,对于匀速运动的目标,解耦UCMKF算法与耦合UCMKF算法的跟踪性能非常接近,但计算量大大降低,因此比较适合在多目标跟踪中应用。     

大扩展比参差MTI滤波器设计

在雷达信号处理中 ,参差滤波是延展速度盲区、剔除零频噪声的一种重要信号处理手段 ,在目前的许多重要型号的型号雷达中都有应用。通常限制最大参差比在 1 5与 2 0 ,码核在N到 3N之间。如果超出这个范围则称对应的参差MTI滤波器为大扩展比参差滤波器。目前参差滤波器设计中经常使用的极零点法、改善因子最大法以及频域干涉法的原理不能很好地用于大扩展比情况。以某重点型号雷达的系统设计参数为背景 ,在Matlab仿真开发环境下对其性能进行了比较。在此基础上提出了大扩展比情况下设计参差滤波器的可行方法———护展杂波区法。仿真结果显示该方法灵活、有效。     

自适应卡尔曼滤波器渐消因子选取方法研究

分析了通过改变噪声和初始条件抑制Kalman滤波发散的方法,指出了造成Kalman滤波发散的原因和控制Kalman滤波发散的机理。推导了衰减记忆滤波方程并研究了衰减记忆滤波噪声阵和滤波初值的选取条件,分析了衰减记忆滤波条件下量测噪声阵遗忘因子权重变化的物理意义。给出了衰减记忆滤波不发散的自适应遗忘因子的新算法,仿真结果证明了所述方法的有效性。     

非全测状态下的机动目标跟踪

针对空空导弹制导过程中可能出现测量信息不全的情况,以机动目标的“当前”统计模型为基础,在螺旋机动目标模型下对机动目标进行了跟踪滤波。在深入研究了扩展卡尔曼滤波算法、衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法的基础上,利用改进的强跟踪滤波算法进行了非全测状态下的机动目标运动信息估计。仿真实验表明:改进的强跟踪滤波算法不仅能很好地完成速度和距离跟踪;如果加上多普勒速度测量,改进的强跟踪滤波算法还可跟踪上加速度。仿真结果表明了改进的强跟踪滤波算法的有效性。