基于小波包和支持向量机的传感器故障诊断方法

针对自确认压力传感器的故障诊断问题,提出了一种基于小波包变换和支持向量机的传感器故障诊断方法。该方法对传感器输出信号进行三层小波包分解,提取各个节点的小波包系数,对每个节点的小波包系数通过一定的削减算法增强故障特征,然后利用重构的时域信号计算各个节点的能量以及整个信号的削减比作为特征向量,以此作为输入来建立支持向量多分类机,判断传感器的故障类型。对自确认压力传感器、温度和流量传感器的故障诊断结果表明,该方法能有效地应用于传感器的故障诊断中。     

传感器网络同步态的节点故障诊断算法

首先介绍了复杂网络同步态的概念,以传感器量测数据为节点,定义了随时间动态变化的传感器网络,采用数学分析方法定量描述了传感器网络的动力学机制,给出了传感器网络同步态的数学定义、计算方法及其实际的物理含义。理论推导表明,同步态从全局角度评价传感器网络的健康程度,以量测数据距离关联性定义复杂网络的耦合矩阵A=(aij)N×N,并以该耦合矩阵零特征值对应的左特征向量(ξ1,ξ2,...,ξN)来刻画传感器网络节点的局部细节信息,进而衍生出基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法,实现传感器网络的故障诊断。实验仿真了由100个传感器组成的复杂网络,采集了在稳定运动60s期间的的量测数据,每个量测数据长度为5 000,其中有3个传感器处于间歇增益故障状态,以此来验证基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法的有效性。结果表明,该算法不仅可以很好地跟踪整个传感器网络的工作状态,实时监测每个传感器网络节点的故障,而且可以利用传感器网络节点故障之间的相关性有效地识别出传感器量测数据的异常是由外界量测对象的改变还是由传感器本身故障引起的。该算法为全局评估传感器网络的工作状态和监测网络节点的局部故障提供了一个新颖可行的研究思路,期望为相关领域的研究学者提供有益的参考。     

基于K-Means和粗糙集神经网络的节点故障诊断

传感器节点通常被随机布撒于环境恶劣甚至无人能及的区域,容易发生各类故障.为了解决此问题,研究了基于K-Means算法和粗糙集神经网络的节点故障诊断方法.首先,采用改进的K-Means算法离散化数据连续属性值;然后,通过粗糙集互信息法对数据属性进行约简,以提高诊断效率;最后,建立三层的BP神经网络故障诊断模型,通过蛙跳算法对权值优化得到最终的故障诊断模型.仿真实验证明文中方法能实现传感器节点故障诊断,且与其他方法相比,具有较高的故障诊断精度和较少的诊断时间.     

线性模拟电路的一种故障定位法——改进的节点定位法

本文采用节点导纳矩阵表示的故障诊断方程,给出了线性有源网络节点故障定位算法,该方法避免了不必要的运算。整个节点故障定位过程中只需讨论双图公共生成树是否存在,并对此问题提出了新的判断方法,当算法不能对故障唯一定位时,仍有可能给出故障区域。该算法用FORTRAN语言编制成程序在IBM-PC微型机上进行了验证。     

温室测控系统无线传感器网络节点故障诊断研究

温室测控系统传感器节点故障产生错误数据,导致错误决策,为此,提出一种ARIMA和LSSVM相融合的温室测控系统传感器节点故障诊断方法。该方法首先分别采用ARIMA和LSSVM对传感器节点故障进行诊断,然后将两者的诊断结果重新输入LSSVM进行融合,得到最终传感器节点故障诊断结果。仿真测试结果表明,ARIMA-LSSVM融合方法提高了传感器节点故障诊断的正确率,降低故障的漏报率和误报率。     

基于模糊TS-MRF模型的无监督声纳图像分割

为解决声纳图像本身特征信息较弱,而树结构化的马尔可夫随机场(TS-MRF)算法在分割中过分依赖祖先节点,且在标号分割中仅考虑区域内部一致性而忽视区域边缘的各向异性的问题,提出了一种模糊树结构化的马尔可夫随机场(TS-MRF)模型的声纳图像分割算法.在TS-MRF势函数中引入广义模糊算子,以模糊隶属度作为像素相似度度量,将邻域信息融入到分裂节点参数的确定中,使得先验概率的刻画更加精细.已知图像观测特征前提下定义分裂增益系数来反映分裂前、后标号后验概率的比值,并将对增益系数的判断作为确定二叉树节点分裂的依据,降低求解后验概率最大的计算复杂度.结合区域分裂合并方法完成对声纳图像无监督分割.实验结果从视觉效果和客观评价表明:本分割方法相比于传统MRF和TS-MRF等分割算法,具有较高的分割精度和高鲁棒性.     

基于马尔可夫随机场的遥感图像分割和描述

讨论了基于马尔可夫随机场的遥感图像分割．根据卫星遥感图像的特点,建立了相应的基于马尔可夫随机场的图像分割模型．由此将图像分割问题转化成图像标记问题, 并进一步转化成求图像的最大后验概率估计的问题． 本文引进了一种基于博弈理论的决定性退火算法, 可以用该算法对图像进行标记, 该算法收敛于局部最大, 在实验中取得了很好的效果．     

无线传感网跟踪任务中的目标运动 模型估计与节点调度

在无线传感器网络进行目标跟踪的过程中,合理的节点调度算法可以兼顾跟踪精度和能量消耗,延长网络的使用寿命.然而,当目标运动模型未知时,难以实现高效的节点调度.为解决目标运动模型未知场景下的跟踪问题,本文将监控区域中的目标移动和传感器观测建模为隐马尔可夫模型(HMM),并提出了HMMQMDP算法,把问题分解为运动模型估计和节点调度两个阶段:运动模型估计阶段是根据传感器采集的观测序列估计目标状态转移概率;节点调度阶段则被建模为部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP),综合考虑决策的短期和长期损失,应用QMDP算法近似求解优化策略.仿真结果表明:该算法可以根据观测样本有效地学习和估计目标运动模型,提升节点调度算法的效果.     

无线传感器网络节点故障诊断算法研究

针对无线传感器网络(WSN)中传感数据缺失或偏离真实值从而降低网络运行可靠性的问题,开展了关于WSN中各种节点故障的检测和诊断算法的研究,提出了基于SVDD的无线传感器网络Outlier检测、多尺度主元分析的WSN节点故障诊断算法,并进行了实验验证.实验结果表明本文方法能够有效实现对节点运行状态的监视和诊断,确保感知数据的准确性和完整性,提高网络运行的可靠性.     

基于粗糙集的温室无线传感网络节点故障诊断

针对系统资源有限、不适宜运行复杂故障诊断算法的问题,提出基于粗糙集的温室无线传感网络节点故障诊断方法.结合网络体系结构,以资源丰富的汇聚节点为中枢,在运行过程中在线判别其子节点故障征兆,通过简单地查故障诊断决策表的方法来诊断子节点故障类型;从系统的、模块化的角度构建的子节点故障征兆、故障类型具有相关性,在简化决策的同时也造成了决策表的冗余,运用粗糙集及其数据约简理论设计一致数据启发式子节点故障诊断约简算法来约简冗余,建立了更简洁的子节点故障诊断决策表.结果表明,基于粗糙集能够实现在线简便的故障诊断,并可节约子节点系统资源.     

一种基于MRF的快速图像修复算法

基于马尔可夫随机场(MRF)的图像修复算法,在纹理和结构区域均能获得较好的修复效果.然而,基于MRF对图像进行修复,各节点存在大量近似的候选块.传统基于MRF修复算法需要对各节点的近似候选块进行多次重复计算,执行效率低、计算量较大.为克服这一缺点,在马尔可夫随机场框架下,提出了一种快速图像修复算法.在初次迭代前,首先对破损图像进行预处理,采用自适应样本块修复算法,对高斯金字塔顶层的低分辨率图像进行快速的"预修复",以粗略估计破损区域中MRF内部节点的初始值,加快后续相邻节点间的消息传递及收敛速度.其次,以"预修复"结果中的初始信息为约束条件,提出了改进的置信度计算方法.同时,将初始置信度最高的候选块设为节点的第一候选块,根据预设的相似度判别阈值,并利用破损块源区域的纹理复杂程度,对MRF节点的候选块进行筛选,以避免同一个节点具有大量相似的候选块,提高节点的交互运算效率.最后利用MRF进行迭代计算,获得各节点的最优匹配块,实现图像的自动修复.实验仿真结果表明:与传统基于MRF修复算法相比,改进后算法的平均运算时间减少了75%以上,可以获得更高的峰值信噪比(PSNR),修复效果也更为理想;...     

一种基于RBF神经网络的传感器故障诊断方法

针对传感器故障，提出了一种基于RBF神经网络的集成故障诊断方法，用RBF神经网络建立传感器故障模型，对系统的状态和故障参数进行在线估计，然后将故障参数与修正的Bayes分类算法（MB算法）相结合，进行传感器故障在线检测、分离和估计。对连续搅拌釜式反应器（CSTR）的仿真结果表明，该集成故障诊断方法能够对多重传感器进行故障进行快速准确的分离和估计，并对传感器故障具有容错性。     

基于自适应分块MRF模型的SAR图像变化检测研究

现有的SAR图像变化检测算法仅仅考虑图像的单一像素信息,未考虑图像像素间的空间依赖关系,检测结果易受图像噪声的影响,检测精度较低。将马尔可夫随机场模型引入到SAR图像变化检测算法中,极大地提高了检测精度,但是算法计算量很大,效率极低。基于分块马尔可夫随机场模型的SAR图像变化检测算法极大地提高了检测效率,但是检测过程中采用固定尺寸的图像分块方法,未考虑图像的局部细节特征,检测效果不是很理想。论文首先根据图像局部细节特征将图像划分成尺寸变化的子图像块,然后利用基于马尔可夫随机场模型的SAR图像变化检测算法实现变化检测。实验结果表明,论文提出的算法既保持了很高的检测精度,又极大地提高了检测效率。     

基于自适应分块马尔可夫随机场(MRF)模型的SAR图像变化检测研究

现有的合成孔径雷达(SAR)图像变化检测算法仅仅考虑图像的单一像素信息,未考虑图像像素间的空间依赖关系,检测结果易受图像噪声的影响,检测精度较低。将马尔可夫随机场模型引入到SAR图像变化检测算法中,极大地提高了检测精度,但是算法计算量很大,效率极低。基于分块马尔可夫随机场模型的SAR图像变化检测算法极大地提高了检测效率,但是检测过程中采用固定尺寸的图像分块方法,未考虑图像的局部细节特征,检测效果不是很理想。首先根据图像局部细节特征将图像划分成尺寸变化的子图像块,然后利用基于马尔可夫随机场模型的SAR图像变化检测算法实现变化检测。实验结果表明,提出的算法既保持了很高的检测精度,又极大地提高了检测效率。     

基于高斯-马尔可夫随机场模型的运动目标自动分割

提出了一种基于高斯 马尔可夫随机场(GMRF:GaussianMarkovRandomField)模型的运动目标自动分割算法.该算法采用有限高斯混合模型描述视频序列帧差图像的概率分布.在此基础上建立马尔可夫随机场模型,构造系统相应的能量函数.然后通过Metroplis优化算法求解能量函数的最优解,得出标记场,提取出运动目标.实验结果证明,该算法对运动目标分割具有很好的分割效果.     

电机驱动系统电流传感器故障诊断与容错控制

为有效解决电机驱动系统中的常见的电机电流传感器故障诊断与容错控制问题,结合Luenberger状态观测器与修正Bayes分类算法,提出了一种有效的传感器故障诊断与容错控制方法。该方法以一种可调增益矩阵的Luenberger状态观测器模型为基础,实现各种工况下电流值的实时估计。基于残差生成单元和修正的Bayes分类算法对故障传感器进行实时检测与定位,并在传感器故障工况下用观测器估计值代替电流传感器信号实现电机驱动系统的容错控制。仿真结果表明,本文所提算法能快速诊断出故障传感器并具有容错控制功能,可有效提高电机驱动系统可用性。     

利用组合马尔可夫模型的非监督图像分割方法

提出了一种基于边缘辅助的组合马尔可夫随机场模型(E-CMRF),并应用于非监督图像分割.在传统的马尔可夫标号场(MRF)基础上引入边缘二值随机场,二者相互作用构成组合随机场.该模型使用期望最大(EM)算法对待分割图像完成参数估计,并运用动态能量权值提高收敛速度.最后根据贝叶斯定理将图像分割问题转化为最大后验概率的求取,运用改进的Metropolis采样算法求得最大后验概率解.实验结果证明,该分割方法不需要人工给出先验信息,在具备抗噪性等特点的同时提高了分割精度.     

数据驱动的变速器传感器故障诊断方法

针对基于模型以及基于规则的故障诊断方法的局限性,运用数据驱动的方法对变速器传感器进行故障诊断。使用逐步回归算法建立传感器模型,将实际传感器输出与传感器模型输出相减得到残差序列;用小波包变换(WPT)对残差序列进行分解,提取节点的香农熵作为特征值;最后,用概率神经网络(PNN)对不同传感器故障的特征值进行识别。使用硬件在环仿真获取车辆行驶过程中的变速器信号对该方法进行验证。结果表明:该方法的诊断正确率达到98.50%,在不同的样本划分情况下诊断正确率变化很小。此外,还对其他多个变速器传感器进行了故障诊断,诊断正确率均在较高值,证明了该方法的普适性。     

一种基于容错定位集的分布式故障诊断与定位算法

无线传感器网络已经成为下一代无线通讯的重要方式,快速诊断和定位故障节点是保障网络正常工作的一个重要需求.设计一种新型的故障诊断和定位算法,此算法通过引入基于容错定位集的坐标系统来提高诊断准确率并且降低了故障诊断和定位过程中的通信代价.理论分析和仿真实验验证了此算法的性能优越性.     

基于消息反馈与强化学习的节能路由算法

针对中小型规模水下无线传感器网络中存在的节点能量消耗不均衡、网络生命周期较短的问题,提出一种基于强化学习(RL)与消息反馈机制的能量均衡路由算法,将水下路由问题建模成马尔可夫过程,采用Q-Learning方法并设计直接奖励函数对节点转发路径进行决策;引入节点转发适宜度规避转发过程中的疑似空洞节点;改进空节点数据包恢复方...