弱条件下随机梯度算法性能分析

在弱条件下,利用随机鞅理论详细研究了随机梯度辨识算法的收敛性能.分析表明,只要信息向量是持续激励的(或数据乘积矩矩阵条件数有界),过程噪声是零均值不相关的,那么参数估计一致收敛于真参数.这一结论并不要求一些文献中所作的苛刻假设成立,既没有假设噪声方差和高阶矩存在,又没有假设系统是平稳和各态遍历的,也没有假设强持续激励条件成立.这一贡献放松了随机梯度算法的收敛条件.噪声方差有界和无界时的仿真例子证明了提出的收敛结论.     

基于ARMA-GARCH模型的水文过程不确定性分析

不确定性分析和风险分析是现代水资源管理研究的一个重要领域,即需要对预测方差做精确估计.然而传统的径流模型是在方差恒定或者方差随季节变化的假设下进行建模的.但实际情况中,水文过程往往存在异方差性,通过McLeod-Li检验和Engle拉格朗日乘数检验证明了这一点.针对此种情况,本文建立了水文过程的GARCH模型.首先,对序列进行了剔除季节因素的处理;其次,对处理后的序列建立了传统的ARMA模型;再次,在ARMA模型的基础上,建立了GARCH模型对残差的方差进行了修正.最后,以宜昌水文站1949年～2001年日径流数据为例进行了应用验证.研究结果表明,与传统ARMA模型相比,在不影响信度的情况下,GARCH模型能够更加精确的预测置信区间,从而为不确定性分析和风险分析提供更加可靠的基础.     

有色噪声下随机时滞传染病模型的稳定性

本文运用O-U过程刻画环境变化性，在Edoardo Beretta基础上构造了有色噪声影响下的随机时滞的传染病模型。运用一般Lyapunonv方法研究了有色噪声对该系统的影响并得到系统正平衡点保持稳定的充分条件。最后通过对比发现随机扰动对系统稳定性影响仅仅与其随机过程的方差有关。     

正则扰动下周期时变系数矩阵Sylvester表示的振荡器相位噪声分析方法

振荡器的相位噪声分析是通过扰动自激大信号状态方程, 导出周期时变小信号状态方程进行的. 在振荡器的时域稳态解上应用传统的正则扰动方法, 对周期时变系数Jacobi矩阵按照Sylvester定理进行分解, 在它的周期向量构成的空间上, 分析振荡器在扰动下能保持周期稳态的条件; 注入表示白噪声的频域伪正弦信号和时域δ相关信号, 应用随机微分方法, 揭示相位噪声的产生过程, 计算相位抖动; 应用调频的原理分析幂律谱和Lorentz谱的形成以及它们之间的关系, 并获得包含谐波的Lorentz功率谱. 以周期系数Jacobi矩阵为基础, 构造简单的计算Floquet指数和相位噪声的算法流程并给出简单实例. 最后指出振荡器相位噪声分析的难点和发展方向.     

高速面铣刀气动噪声计算与分析

面铣削过程中的噪声大致上可以分为空转噪声和切削噪声, 空转噪声主要由铣刀气动噪声组成. 基于Ffowcs Williams-Hawkings 方程建立高速面铣刀气动噪声数学模型, 进行高速面铣刀空转噪声测试, 噪声预测值与实验结果吻合良好. 模拟刀具参数(齿数、齿距)及测试观察点位置变化的情况下面铣刀气动噪声的变化情况, 研究表明面铣刀气动噪声具有方向性,结合频谱分析, 发现不等距面铣刀旋转频率的峰值移到高频部分, 大大降低面铣刀旋转频率处噪声, 可为低噪声铣刀的设计提供理论依据.     

基于对数缩放的幅度调制水印算法研究

采用对数幅度调制方式,实现了针对JPEG图像和MPEG视频流的一种具有低复杂性、高鲁棒性及安全性的水印算法.通过对分组区域的对数幅度值进行调制实现对水印信号的嵌入,而幅度调制过程是通过对组内中低频系数做不可觉察的修改来实现的.算法通过对系数的幅度值进行对数缩放,使得水印算法的鲁棒性由所有被选系数决定,而不是只受具有较大值的系数的影响,从而提高水印算法的鲁棒性和安全性.在水印容量方面,实现在512×512图像或视频帧中嵌入512个比特,基本能满足视频水印应用在水印容量方面的需求.实时性方面,水印嵌入用时为视频正常播放用时的1/6,水印检测用时为正常播放用时的1/12,完全满足视频水印的实时性需求.通过大量实验表明,算法不仅具有较好的感知透明性,而且对一些常见的攻击(如Gauss噪声、低通滤波、JPEG压缩、增减亮度等)和部分几何攻击(如线性偏移、剪切等)具有较好的鲁棒性.与EMW算法相比,本算法在鲁棒性和安全性方面的性能均明显提高.     

噪声依赖状态时的随机逼近

随机逼近 (SA)的目的是求未知函数f(·)的根或L(·)的极值 ,f(·)或L(·)的值可量测到 ,但量测带有噪声 .SA是处理系统控制中许多问题的重要工具 ,问题的解往往依赖于所用的SA算法的收敛性 .考察了当噪声依赖状态时SA算法的轨线收敛性 ,这里 ,状态指f(x)或L(x)的量测点x .和已有结果相比 ,加在量测噪声上的条件是最弱的 .当算法用来求f(·)的根时 ,所用条件的优点在于它可以直接验证 ,而不用顾及算法本身的行为 .当算法用来求L(·)的极值时 ,所用的条件允许量测噪声依赖状态 .加在f(·)及L(·)的条件相当一般 :求f(·)的根时 ,要求f(·)可测并局部有界 ,求L(·)的极值时 ,要求L(·)的梯度局部Lipschitz连续 .     

γ-分泌酶与阿尔茨海默病的研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是老年人最常见的神经系统退行性疾病.经β-和γ-分泌酶切割形成的β淀粉样蛋白(amyloid-beta,Aβ)与AD的发生密切相关.γ-分泌酶是一个含有早老素的复合蛋白体,作为Aβ代谢的关键酶,它是治疗AD的潜力的靶点.在过去20年里,药物研究且发现了能抑制或调节γ-分泌酶的小分子化合物,部分化合物已经进入临床研究.本文就Aβ的形成、γ-分泌酶的结构及目前γ-分泌酶的抑制剂、调节剂的研究进展作一综述介绍.     

钢的氢致沿晶断裂理论

氢通过应力诱导扩散富集在晶界降低沿晶裂纹形核表面能;与此同时通过氢促进局部塑性变形使应变局部化,从而降低塑性变形功.由此可导出氢致沿晶断裂规一化门槛值(K_(IH)/K_(IC))~2=1-0.162×10~(-3))β_HCσ(H)G_H/(2r_S-r_b-0.16×10~(-3).∑β_iC_iG_i),其中β_H和β_i是氢和其他元素在晶界的富集系数,Cσ(H)是应力诱导扩散富集的氢浓度,C_i是钢中各元素平均浓度,G_H和G_i是氢和其他元素的沿晶断裂功参数,r_s是Fe的表面能,r_b是Fe的晶界能.对油管钢,实验测出K_(IH)/K_(IC)=0.26.根据实验测出的β_i值,按上式所算出的K_(IH)/K_(IC)=0.23,这与实验值基本一致.     

机械式低频天线机理及其关键技术研究

不同于依靠导体中振荡电流激励电磁波的传统电小天线(electronically small antenna, ESA),机械天线(mechanical antenna, MA)是利用机械运动的电荷或磁矩直接激励电磁波的一种新型低频电磁发信技术.该技术有望突破ESA的物理尺度限制,有利于解决现有系统天线体积庞大、设备复杂、辐射效率低、发射功率和能耗大等问题,以提高低频通信应用的机动性和灵活性,在水下和地下通信以及导航定位等领域具有广泛的应用前景,已成为当前国内外相关领域的研究热点.本文介绍了MA的基本概念与研究动态,重点研究了MA的实现形式、物理模型以及在自由空间产生时变电磁场的分布模型与衰减特性,对比了不同类型MA的性能特点及应用优势,提出了MA的基本架构,探讨了实现高效应用急需解决的关键技术问题与挑战,并对其应用模式和应用前景进行了展望.基于提出的MA架构,研制了基于钕铁硼永磁体和高速永磁伺服电机的旋转永磁式MA原理样机,通过近场测试初步验证了旋转永磁式MA的时变磁场分布特性,及其实现FSK调制的可行性和有效性.     

FFH/MFSK噪声归一化合并接收机在部分频带干扰Rayleigh衰落信道下的性能分析

快速跳频系统能减少干扰对系统性能带来的性能损伤.文中分析了快速跳频M元频移键控(FFH/MFSK)噪声归一化接收机在部分频带噪声干扰非频率选择性Rayleigh信道下的性能.不同于以往的研究结果,利用数值计算的方法来近似计算误比特率,文中采用复变函数的相关理论,给出了误比特率的闭合表达式.最后对系统性能进行了仿真,仿真结果与理论分析结果完全一致;系统性能不会随着分集度的不继增大而持续变好,而是存在一个最佳分集度;最佳分集度的大小随着信道条件的变化而不同;增大系统的调制阶数会提高系统性能.     

无线传感器网络中一种高效的距离差估计方法

RIPS系统通过测量干涉信号的相位提供了一种精度高、设备简单的无线传感器网络定位方法.但利用相位进行测距和定位的方法不可避免地存在相位模糊问题,RIPS系统采取的方式是在多个频率下对某一距离差进行相位测量,根据各相位测量值来搜索实际距离差.为了避免RIPS系统中这种繁复的搜索过程,文中提出了一种高效的距离差估计方法.该方法基于中国余数定理(CRT)通过闭式一次直接计算得出距离估计值,从而避免了搜索过程,极大地降低了节点运算能耗并且提高了定位系统的实时性.同时,为了克服传统CRT算法对噪声敏感的缺点,利用算法中加权系数具有的一些性质来减小噪声对估计结果的影响,提高了算法的鲁棒性.仿真结果表明该方法鲁棒性好,估计精度高,在无线传感器网络中具有良好的可行性.     

二阶非线性与色散性的Boussinesq类方程

从Euler方程出发 ,通过适当的无量纲变换 ,假设底面对水平坐标一阶导数的平方及二阶导数的量阶均为O(α ,β2 ) (其中 :O(α) =O( β2 ) ,α =A/h0 ,β =h0 /L ,A为特征波高、L为特征波长、h0 为特征水深 ) ,没有无旋假定 ,经严格的数学推导 ,得到量阶为O(αβ3 ,β5 )的二阶非线性与色散性的Boussinesq类方程 ,其线性色散关系及变浅作用系数的精度均为O( β4) .     

基于概率方法的化学反应驱动热机有限时间热力学分析

基于Arrhenius动力学理论的化学反应驱动热机的功率优化,通过综合考虑将化学反应速率系数作为有限时间限制的条件以及化学反应过程与热机热力耦合过程的最优构型问题,分别对一级反应动力学模型和二级反应动力学模型进行了有限时间热力学分析,得出了化学反应与热机热力耦合关系的有限时间热力学特性对功率优化的影响.结合本文的计算结果与前人的工作分析可知,化学反应驱动3种热机模型时均存在一个最佳流率使装置的输出功率达到最大值,但在实际情况下,化学反应驱动一个按广义卡诺循环运行的热机时才能输出最大功率,且此时的最佳流率也能使装置的燃料效率接近最优.基于概率分析的有限时间热力学方法能够更加精确地描述热力系统的各项性能参数,本文通过概率分析的方法建立了一级反应动力学理论的概率模型,得到了化学反应驱动热机的功率和燃料效率的波动界限.所得结果不仅包含了传统分析方法的平均解,还将微尺度情况下的随机起伏考虑进去,能为微型尺寸系统的实际性能的预测提供更加丰富的信息.     

基于奇异值分解的多小波图像去噪方法

给出了一种将多小波变换和奇异值分解相结合的图像去噪方法.该方法通过对含噪图像进行多小波变换,克服了单小波变换中无法同时满足正交性和对称性的缺点.对变换得到的高频系数矩阵进行奇异值分解去噪,提取高频系数中淹没在噪声中的信号成分,然后进行多小波重构,得到去噪图像.仿真结果表明,该方法能有效去除噪声,并获得良好的主观视觉效果.     

加性噪声条件下的UKF算法

UKF算法是广泛应用的非线性滤波方法之一,在加性噪声条件下,根据是否状态扩展和是否重采样有四种实现方式.从算法精度、适应性和计算效率等方面进行了理论分析和仿真计算,证明适当选择滤波器参数,常用采样策略下,状态扩展与非扩展的UT变换结果相同,但后者的计算效率较高;加性测量噪声条件下,扩展与非扩展UKF可获得相同的滤波结果;加性过程噪声条件下,扩展与非扩展UKF仅能获得相同的状态预测结果;重采样不总是构建滤波器的必要环节,但理论分析和仿真计算发现了重采样对滤波器增益的自适应调节能力,指出其在状态偏差或未知机动模式较大时对改善滤波器收敛性和精度有重要贡献.在此基础上,给出了实际应用中的滤波器设计准则:对于加性测量噪声宜采用非扩展方式;对于加性过程噪声,状态偏差或机动较小时宜采用扩展或非扩展的非重采样方式,系统状态偏差或机动较大时宜采用非扩展的重采样方式.性能分析方法和系统设计准则对研究其它的滤波器同样有参考价值.     

基于模糊神经网络的图像恢复技术

通过分别引入输入与输出空间的合理剖分,定义了一种新的模糊神经网络(FNN), 即选择型FNN, 该系统是一种多层前向网络, 在最大模意义下构成一类函数泛逼近器.基于一组具有实际意义的模糊推理规则, 得出了一个简单实用的推理型FNN. 利用选择型FNN与推理型FNN的有机结合, 得到FNN滤波器, 它不仅结构简单, 易于设计参数学习算法, 而且能同时有效去除图像信号中的脉冲噪声和保持图像结构. 实验结果表明, 与其他滤波器(如:中值滤波, 自适应加权模糊平均(AWFM)滤波等)相比, FNN滤波器在去除各种噪声, 保持图像未污染部分结构等方面性能卓越     

芝麻素对高糖条件下PC12细胞Aβ和BACE-1表达的影响

目的探讨芝麻素对高糖条件下鼠嗜铬细胞瘤细胞(PC12细胞)β位淀粉样前体蛋白裂解酶-1(BACE-1)和β淀粉样蛋白(Aβ)代谢的影响。方法培养PC12细胞,随机分为5组:对照组(正常培养组)、高糖培养组(25mmol/L)、高糖(25 mmol/L)加芝麻素0.5μmol/L组、高糖(25 mmol/L)加芝麻素5.0μmol/L组和高糖(25 mmol/L)加芝麻素50μmol/L组,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测Aβ1-42水平,荧光实时定量PCR(RT-PCR)检测BACE-1 mRNA表达,Western blot检测BACE-1蛋白表达水平。结果高糖培养的PC12细胞组的Aβ1-42水平明显高于正常条件培养的PC12细胞组(P0.05);在加入0.5、5.0和50μmol/L芝麻素后,Aβ水平显著降低(P0.05);高糖培养的PC12细胞组BACE-1 mRNA和蛋白表达显著高于正常培养PC12细胞组(P0.05);在加入0.5、5.0和50μmol/L芝麻素后,BACE-1 mRNA和蛋白水平显著降低(P0.05)。结论在高糖条件下,PC12细胞Aβ1-42、BACE-1 mRNA和蛋白表达明显升高,芝麻素浓度依赖性地降低高糖环境下PC12细胞中升高的Aβ1-42水平,降低BACE-1 mRNA和蛋白表达。     

基于脉冲耦合神经网络的椒盐噪声图像滤波

通过对脉冲耦合神经网络(PCNN)工作机理的分析, 指出由其神经元的阈值衰减特性和网络局部链接特性所带来的神经元的点火捕获特性本身就具有很好的对椒盐噪声污染图像的噪声定位作用, 并基于此提出了一种对图像噪声进行定位、仅对噪声像素进行类中值滤波的思想, 实现了图像的强自适应滤波, 并针对随机椒盐噪声和极端椒盐噪声两种不同的噪声情况, 分别给出了相应的滤波器. 经该方法滤波的图像有无任何畸变(对非噪声像素)、模糊小(对噪声像素)的特点, 较传统的基于窗函数滤波的方法(如中值滤波法)有明显的优越性, 实验及与其他方法的比较验证了其良好的滤波性能.     

相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法

相干光通信系统中判决辅助式最大似然(DAML)相位估计算法因其较高的计算效率引起了广泛的关注.然而,传统DAML相位估计算法假设激光器相位噪声在整个块长度区间内是恒定不变的,这引起了块长度效应.本文考虑了激光器相位噪声缓慢时变的特点,并提出了基于相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法来克服传统DAML相位估计算法中存在块长度效应的缺点.该算法在传统DAML算法的基础上引入了加权系数来更准确地进行载波相位恢复.同时,本文推导了该算法的相位估计误差,并用仿真验证了其有效性.仿真结果也表明:弹性DAML算法能消除传统DAML算法的块长度效应,并能放宽相干光M-PSK系统对激光器线宽的要求.