大气低频噪声混合模型的MCMC参数估计

大气噪声是低频通信中的主要干扰,且具有严重非高斯分布特性,对非高斯噪声模型的参数估计对于提高低频接收机的性能具有重要意义。设计了估计非高斯混合模型参数的马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo, MCMC)算法,该算法通过构建贝叶斯层次模型,利用Gibbs抽样和M-H抽样更新迭代参数。利用乘积特性,将稳定分布作为等价的高斯分布来处理,并在层次模型中设置多个额外参数,以增强其灵活性。仿真实验与实测数据表明,该算法迭代收敛快、精度高,有很高的实用价值。     

基于蒙特卡罗算法的高温作业防护服优化设计

高温作业防护服应具备较好的热防护性和使用性.在降低研发成本的条件下,对高温作业防护服的厚度值进行了优化求解.首先将三维的热传导过程简化为一维问题,立足于傅里叶热传导定律、稳态热传导方程、传热学原理等,建立了一维稳态热传导模型,得到了厚度、时间与温度差之间的关系.利用有限差分法求解出温度分布情况,误差分析结果验证了模型的可靠性.在满足约束条件的情况下,对防护服第2层与第4层厚度的最优设计采用蒙特卡罗算法,可避免陷入局部最优解,降低了研发成本,缩短了研发周期.同时,还可为相关高温作业防护服设计及其衍生产业发展提供参考.     

概率法在煤层气储量估算中的应用

煤层气田在勘探评价初期,储量估算参数往往存在一定的分布区间,采用体积法估算储量难以给出确定结果.针对此类问题,以M煤层气藏为例,利用概率法估算储量,围绕储量估算参数(储层面积、厚度、含气量),结合地质分析和储量参数样本分别建立理论分布模型(三角分布、正态分布、对数正态分布、威布尔分布、伽马分布)和任意分布模型;利用Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验和卡方检验对相关理论分布模型进行拟合度优选;确立储层面积采用三角分布和正态分布模型,储层厚度采用威布尔分布和任意分布模型,储层含气量采用伽马分布和任意分布模型,并形成4组不同模型组合方案,再利用蒙特卡罗方法对储量进行估算.结果表明:任意分布模型服从原始样本分布,置信区间较窄,理论分布模型则体现过滤作用,两者对储量估算结果有一定影响;储层含气量对储量估算结果影响较大;概率法可以排除人为因素,估算出不同概率级别下的储量,从而起到降低决策风险的作用.     

小天体撞击器GNC系统设计与仿真

撞击器在接近目标小天体过程中相对速度较快,这要求撞击器的导航、制导与控制(GNC)系统要具有较高的自主性和实时性。对撞击器GNC系统进行了研究,采用深空环境中常用的传感器及执行机构,对撞击器自主GNC系统进行了构建,并分别设计了自主光学导航算法与轨道修正制导律。最后为了验证所设计GNC系统的可行性和可靠性,进行了严格的六自由度蒙特卡罗数学仿真,同时对机动时刻、撞击目标点等关键参数对最终撞击性能的影响进行了分析。     

基于卷积粒子滤波的交互式多模型算法

针对噪声分布未知环境下的非线性目标跟踪,提出了基于卷积粒子滤波的交互式多模型算法。该算法利用卷积粒子滤波器并行地运行多个模型,对前一时刻每个模型的状态后验概率密度进行交互,从交互后的概率密度中采样作为当前时刻滤波器的初始粒子,对当前时刻每个模型的状态后验概率密度进行加权作为系统输出。与基于粒子滤波的交互式多模型算法相比,算法消除了对量测噪声分布的依赖,提高了效费比,理论分析和仿真结果证明了该算法的有效性。     

面向韧性的指挥信息系统节点重要性度量方法

为增强指挥信息系统韧性,提升资源使用效费比,必须把有限资源投入到对系统韧性影响最为显著的重要节点上。分析指挥信息系统韧性过程,以攻击发生后指挥信息系统在规定恢复时间内的平均功能水平来评估其韧性;建立指挥信息系统模型和节点模型,根据各个节点韧性增加/减少相同比率时,对系统韧性的影响程度来度量节点重要性,提出基于蒙特卡罗仿真的节点重要性计算方法;通过仿真实验对指挥信息系统韧性过程,节点重要性度量方法及其性能、应用场景等进行验证。实验结果表明,该度量方法能有效区分指挥信息系统节点的重要性,且在单调性和精确性方面具有一定优势,可应用于指挥信息系统规划设计、运维管理、应急抢修等阶段的韧性增强。     

基于拟蒙特卡罗的多目标投资组合优化

投资组合最优化是定量经济学中一个很重要的问题,主要研究金融资产的优化配置,以实现收益最大化和风险最小化的均衡.近两年,蒙特卡罗模型被应用到一些关于投资组合最优化的实验研究中,但是其稳定性不是很高.该文提出如何在权重超平面上生成低差异权重向量序列的方法,以实现了稳定性更高的基于拟蒙特卡罗的多目标投资组合优化模型.实验结果表明,相比蒙特卡罗模型,拟蒙特卡罗方法平均收益稍大,且更稳定.     

炭化微米木纤维滤芯柴油机排放纳米颗粒吸附特性

为了有效净化柴油机排放的纳米级碳烟颗粒(纳米颗粒),以炭化微米木纤维材料制备柴油机尾气微粒捕集器滤芯.分析炭化微米木纤维滤芯及柴油机排放颗粒物特性,并利用巨正则系综蒙特卡罗法(GCEMC)模拟纳米颗粒在炭化微米木纤维活性炭孔中的吸附特征,进而利用柴油机尾气微粒捕集器性能检测试验台对活性炭孔吸附纳米颗粒的蒙特卡罗模拟结果进行验证.结果表明:当柴油机微粒捕集器中尾气温度为470 K,捕集器前部压力由102.5 kPa过渡到125.0 kPa时,炭化微米木纤维滤芯吸附纳米粒子平均数密度的GCEMC模拟结果约为6.28×107cm-3,试验结果约为5.60×107cm-3,模拟结果和试验结果基本一致,该方法可以用来进行炭化微米木纤维滤芯吸附纳米颗粒过程的模拟研究.     

Monte-Carlo仿真酒精特征波长光子在皮肤中的传输规律及光纤探头设计

用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法研究酒精特征波长的光子在皮肤组织中的传输规律,从而确定酒精光谱的最佳检测距离,为应用近红外光谱进行人体酒精无创检测提供理论依据。通过建立皮肤4层结构模型,确定了在酒精特征波长(1694nm、1735nm、2266nm、2308nm)下该模型的光学参数。利用Monte-Carlo方法对该模型仿真可得到结论:1694nm、1735nm波长光子的最佳检测半径为650μm,2266nm、2308nm波长光子的最佳检测半径为450μm;半径在200～1000μm之间时,出射点的光子密度随检测半径的增加呈幂函数形式递减,检测到的光子数随检测宽度的增加大致呈线性递增。利用上述结果,设计了用于人体酒精无创检测的光纤探头,选用TE制冷型的InGaAs检测器作为光子检测器。     

基于蒙特卡罗方法的数字通信系统性能分析

结合数字通信系统的调制解调理论,按照蒙特卡罗的思想原则对数字通信系统进行建模仿真,可以短时、高效地分析影响数字通信系统性能的因素．文章分析了蒙特卡罗建模的思想,建立了基于蒙特卡罗思想的8PSK数字通信系统,应用MATLAB语言编程,分析了8PSK数字通信系统的误码率．通过仿真结果与理论值对比,验证数字通信系统的信噪比对误码率的影响．