基于微分信息融合的Mean Shift改进跟踪算法

为提高传统均值漂移算法对低对比度图像的跟踪性能，提出一种融合图像微分特征信息的改进算法。根据图像8邻域微分值建立微分图像，利用微分特征建立目标模板和候选区域的微分直方图模型，并确定候选区中心位置的更新向量。将其与利用颜色特征信息确定的候选区中心位置的更新向量相融合，得到改进算法的更新向量。图像的微分信息包含了图像的细节信息以及像素的相对空间位置信息，提高了模型建立时信息的利用率，能够提高目标模型的建模精度。仿真实验结果表明，与传统均值漂移算法相比，改进算法在复杂的背景情况下具有更强的抗干扰性能，能够有效提高目标跟踪的稳定性。     

基于时间-空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型

为了在去噪的同时更多地保留图像的细节信息,将分数阶微积分理论和梯度下降流有效结合,提出了分数阶梯度下降流的概念,并证明了能量泛函的分数阶梯度下降流在一定微分阶次范围内是收敛的。在此基础上,将时间因素引入到改进的基于空间分数阶偏微分方程的去噪模型中,从而构建了基于时间-空间分数阶偏微分方程的去噪模型,该模型实现了在时间方向上和空间平面内的同时去噪。实验结果表明,提出的基于时间-空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型较基于空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型不仅可以提高信噪比,而且可以大幅减少图像获得最大信噪比所需要的迭代次数。     

动态柔性作业车间优化调度与决策方法

针对多目标动态柔性作业车间调度问题,提出一种改进的多目标差分进化算法进行求解。在差分进化算法中引入自适应交叉变异算子,提高算法的全局搜索能力;在选择排序时引入基于免疫学原理的快速非支配排序法,提高解集的质量。提出改进的TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)—G1—熵权综合决策方法。通过Nash均衡理论计算得出G1—熵权法的综合权重;将综合权重与TOPSIS评价体系组合对各调度方案进行评价。通过实验仿真验证了优化调度算法在寻优能力上的优越性以及综合决策方法的有效性。     

基于导热微分方程新解法的人体温度仿真

传统直角坐标系下的导热微分方程与人体几何特性匹配较差,造成方程求解精确度低,从而引起人体温度仿真值与真实值偏差较大。针对这一问题,文章基于人体椭圆柱体的几何特性,将导热微分方程从直角坐标系转化为椭圆柱坐标系,采用交替方向全隐格式的有限体积法对方程进行离散、求解;同时给定初始温度以及边界条件,对人体温度进行仿真。将本文仿真结果与传统导热微分方程的计算值以及实验值进行对比,得出本文的计算方法正确且计算精度较高。     

基于DBZP差分相干的GPS信号捕获算法

针对弱信号环境下全球定位系统(global position system, GPS)信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展（double block zero padding, DBZP）差分相干捕获算法。该算法将快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT)、DBZP、差分相干及频率误差修正等4项技术有机结合,从而有效减小了在FFT计算过程中由大多普勒频移引起的码片速率变化而造成的相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在仿真数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获灵敏度提高了约2.8 dB,并在给定的积分时间及载噪比下,捕获频率误差的标准差小于20 Hz;在实验数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获结果信噪比提高了约3 dB。     

形状自适应各向异性微分滤波器边缘检测算法

传统参数固定的微分滤波器难以精确检测图像中不同类型的边缘,并存在噪声敏感的不足,为此,提出了一种基于形状自适应各向异性微分滤波器的边缘检测算法。利用图像的微分自相关矩阵构建一种反映边缘像素类型的度量准则,并建立度量与各向异性高斯方向导数(anisotropic Gaussian directional derivative, ANDD)滤波器各向异性因子之间的映射,实现ANDD滤波器的形状自适应控制,从而能精确地提取不同类型边缘的强度映射。同时大尺度的ANDD滤波器增强了边缘强度映射的噪声鲁棒性。实验结果证明,在无噪声情况下,所提算法的边缘品质因子(pratt figure of merit, FOM)分别比Canny边缘检测算法、基于Gabor的边缘检测算法和基于测度融合的边缘检测算法高23.3%、14.5%和9.5%。在含噪声情况下,则分别高41.7%、29.7%和12.0%。     

基于改进DE算法的敏捷成像卫星前摄式调度

针对卫星资源失效或应急任务加入对敏捷成像卫星前摄式调度的影响,构建了鲁棒模型,提出了一种改进差分进化(differential evolution,DE)算法。首先,考虑卫星资源失效概率、任务执行主从窗口构建了期望收益和松弛时间指标,将这两个指标作为优化目标构建了前摄式调度鲁棒模型;然后,针对该模型的多目标优化特性,在传统DE算法的基础上,重新设计了变异、交叉和选择算子,增加了外部存档更新策略,优化了Pareto解集评价指标,提出一种多目标离散差分进化(multi-objective discrete differential evolution,MDDE)算法,并给出了算法的实现步骤;最后,仿真结果表明,与NSGA-Ⅱ算法相比,MDDE在Pareto解集评价指标上提高了10.42%左右,在求解时间上降低了9.72%左右,为敏捷成像卫星前摄式调度提供了一定的方法支撑。     

Novel adaptive Hatch filter to mitigate the effects of ionosphere and multipath on LAAS

It has been proven that carrier smoothing and differential global positioning system (DGPS) are effective to improve the accuracy of pseudorange by reducing the noise in it and eliminating almost all the common mode errors between the ground station and user. However, another issue coming with local area augmentation system (LAAS) is how to find an adaptive smoothing window width to minimize the error on account of ionosphere delay and multipath. Based on the errors analysis in carrier smoothing process, a novel algorithm is formulated to design adaptive Hatch filter whose smoothing window width flexibly varies with the characteristic of ionosphere delay and multipath in the differential carrier smoothing process. By conducting the simulation in LAAS and after compared with traditional Hatch filers, it reveals that not only the accuracy of differential correction, but also the accuracy and the robustness of positioning results are significantly improved by using the designed adaptive Hatch filter.     

中心变异差分进化算法

针对高维复杂优化问题,提出了基于中心变异和自适应交叉概率的差分进化算法--中心变异差分进化（center mutation based differential evolution, CMDE）算法。该算法首先改进了个体的变异形式,即把当前代的群体中心作为基向量,依据参加变异的三个随机个体向量间的函数适应值的大小关系,确定差向量的方向;然后给出了自适应交叉概率策略,即依据交叉的作用,通过分析个体向量间的函数适应值在群体内部的分布情况,确定每个个体的交叉概率。通过几个Benchmark函数的测试表明,CMDE算法具有较快的收敛速度,且对于高维复杂问题的求解精度高,寻优性能好。     

基于公平原则的应急物资分配模型与算法

灾害发生后,灾区第一时间的自救和互救对于救灾工作至关重要.本文考虑自然灾害发生后,外界的救灾物资没有到达受灾地区的这段时间内,灾区的各个地区基于相互救援的应急物资分配问题.在考虑地区之间物资分配公平性的基础上,本文建立了一个双目标优化模型,模型的目标函数是最大化地区的物资的满足量,以及最小化最大运送时间.进一步地,本文提出了一个改进的差分进化算法求解该双目标优化模型,计算结果从计算时间和解的质量两个方面验证了算法的有效性;同时,本文通过一组例子验证了公平性约束的合理性.最后,本文通过一组算例分析,验证了改进的差分进化算法对大规模问题的有效性,说明救灾物资的最大允许运输时间和地区间合作的关系.论文的研究成果对基于属地管理的灾区自救和互救决策具有重要的理论和实践指导价值.     

改进型正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

传统的多载波差分混沌移位键控系统存在误码性能差、传输速率和能量效率低的缺点, 由此结合开关函数、希尔伯特变换技术和正交调制技术, 研究了一种改进型正交多载波降噪差分混沌移位键控通信系统。在发送端, 通过使用开关函数实现参考信号由奇数帧到偶数帧的复制, 并引入正交调制技术和希尔伯特变换技术用于提升系统的传输速率。在接收端, 通过引入滑动平均滤波器对接收信号进行降噪处理, 以改善系统的误码性能。推导了该系统在加性高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果表明, 相比于多载波差分混沌移位键控系统, 该系统能有效提升误码性能、传输速率和能量效率。     

基于磁梯度张量的目标定位改进方法

针对目前磁性目标单点磁梯度张量定位方法受地磁场影响较大的问题,通过对单点磁梯度张量定位算法的偏微分推导,提出了基于磁梯度张量的目标定位改进算法,并针对定位算法中的所需变量提出了基于正六面体磁梯度张量测量系统的变量计算方法。所提方法利用磁梯度实现目标定位,降低了地磁场对目标定位的影响。仿真结果证明,与原方法相比所提方法受地磁场测量误差的影响很小,且定位精度较高,磁力仪精度和系统基线是影响定位误差的主要因素。     

稀布同心圆环阵列的优化设计

针对有阵列孔径以及阵元间隔约束的均匀激励稀布同心圆环阵列综合问题,提出了一种改进的差分进化算法,首先,构造了圆环数量的映射函数,解决了圆环数量不同的个体同时参与优化迭代的问题;其次,结合差分进化算法和和声搜索算法,引入随机噪声以提升种群的多样性,建立了动态变化的种群保留概率和变异概率模型,提高了优化算法的全局搜索能力;最后,进行了仿真实验,实验结果证明了算法的有效性。     

Wavelet-Based Elman Neural Network with the Modified Differential Evolution Algorithm for Forecasting Foreign Exchange Rates

It is challenging to forecast foreign exchange rates due to the non-linear characters of the data. This paper applied a wavelet-based Elman neural network with the modified differential evolution algorithm to forecast foreign exchange rates. Elman neural network has dynamic characters because of the context layer in the structure. It makes Elman neural network suit for time series problems. The main factors, which affect the accuracy of the Elman neural network, included the transfer functions of the hidden layer and the parameters of the neural network. We applied the wavelet function to replace the sigmoid function in the hidden layer of the Elman neural network, and we found there was a "disruption problem" caused by the non-linear performance of the wavelet function. It didn't improve the performance of the Elman neural network, but made it get worse in reverse. Then, the modified differential evolution algorithm was applied to train the parameters of the Elman neural network. To improve the optimizing performance of the differential evolution algorithm, the crossover probability and crossover factor were modified with adaptive strategies, and the local enhanced operator was added to the algorithm. According to the experiment, the modified algorithm improved the performance of the Elman neural network, and it solved the "disruption problem" of applying the wavelet function.These results show that the performance of the Elman neural network would be improved if both of the wavelet function and the modified differential evolution algorithm were applied integratedly.     

利用嵌套微分进化算法选择微下击暴流模型参数

微下击暴流场的建模在飞行仿真中具有重要意义。将多涡环微下击暴流模型参数选择看作一个优化问题,引入微分进化算法来解决该问题。在按照水平垂直风速最大峰值比进行参数选择中,同时包含了互相关联的两种寻优过程。对标准微分进化算法进行改进,提出利用嵌套的微分进化算法同时完成目标寻优和中间寻优两个过程。仿真试验表明,本文方法可灵活地生成任意水平垂直风速最大峰值比值的微下击暴流场,并且能够满足用户设定的误差范围要求。     

目标运动要素自主隐蔽解析的微分进化策略

针对传统目标运动要素自主隐蔽解析中存在的噪声适应性差等问题,提出要素自主解析的微分进化策略。首先,简要论述了目标运动要素的自主隐蔽解析过程;其次,推导要素自主解析的协方差传播过程,给出目标运动要素方差与目标观测方位方差的对应关系,分析方位观测均方差对要素自主解析结果的影响;再次,提出了微分进化算法对自主解析模型的优化策略;最后,对优化策略进行仿真验证。结果表明,当方位存在0.1°的均方误差时,初距D₀均方误差约为12 Cab,速度分量V_mx、V_my均方误差分别约为5 Kn、6 Kn,通过微分进化策略优化后明显提高了要素自主解析结果的精度。     

异结构混沌与超混沌系统的IFSHPS参数辨识

对混沌和超混沌系统的完全状态混合投影同步问题进行了深入的研究.基于对该类同步问题的研究,首次提出了在驱动系统中也存在一个常数对角矩阵来实现完全状态混合投影同步,这种方法称为改进的完全状态混合投影同步.基于激活控制的思想和微分方程的不变性原理,设计了一类混沌与超混沌系统的改进的完全状态混合投影同步和参数辨识的方案,数值仿真结果进一步证实所提出方案的有效性.     

改进萤火虫算法及其收敛性分析

萤火虫算法因具有结构简单、控制参数少、易于实现的特点而得到广泛的关注和应用,但其易陷入局部最优导致过早收敛,从而影响寻优精度。针对这一问题,本文在位置更新规则中加入随机扰动因子,并剔除了冗余的随机项,以提高算法搜索能力;引入位置置换变异和差分进化算法中的最优变异策略,在保持种群多样性的同时,增强算法跳出局部最优的能力。采用马尔可夫过程证明了算法以概率1收敛到全局最优。利用基准函数和装箱问题对算法进行仿真测试,结果表明,改进后的算法能够有效跳出局部最优,对给出的所有问题均能找到理论最优解,寻优精度和成功率有明显提升。     

一种基于量子化状态系统的刚性ODE求解方法

量子化状态系统(Quantized State System,QSS)在求解一般常微分方程(Ordinary Differential Equation,ODE)系统时,比传统基于时间离散的积分方法更具优势,但QSS方法不适合求解刚性ODE系统,为此提出一种基于量子化状态系统的步进校正优化算法(Step-correction Optimization Algorithm Based on QSS,SCOA based-on QSS),它结合QSS方法及隐式算法中梯形积分法的思想,以有效提高刚性ODE系统的求解精度和效率。通过对3个典型刚性ODE算例的仿真求解,结果表明,SCOA based-on QSS算法总体上比其他算法更具优势,同时在适当减小量子大小时能显著提高仿真精度。     

基于改进相似性的装备部件剩余寿命预测及经济性储备策略

针对传统基于相似性的剩余寿命(remaining useful lifetime, RUL)预测方法未考虑运行条件差异, 从而影响预测准确性及部件储备策略科学性的问题, 提出一种基于改进相似性的装备部件RUL预测及经济性储备策略。基于提出的改进相似性方法, 区分装备部件的运行条件类别, 通过各类别内服役部件和参考部件的性能状态相似性, 预测服役部件的RUL; 基于RUL预测结果, 以装备部件维修储备总费用最低为目标, 以资源利用率为约束, 建立经济性储备策略决策模型; 采用差分进化算法对模型寻优求解, 得到最优装备部件储备策略。实例分析表明, 所提方法能够有效提升RUL预测的准确性和部件储备策略的科学性, 具备工程应用价值。