改进的Sliding Window在线船舶AIS轨迹数据压缩算法

分析了船舶AIS数据的时间序列特征与船舶操纵特性, 提出了改进的Sliding Window在线压缩算法; 计算了277艘船舶总计1 026 408个坐标点的AIS轨迹数据, 确定了合适的压缩阈值, 分析了距离阈值与角度阈值对算法压缩率的敏感程度; 根据压缩率图像的阶跃点, 推荐了高、中、低3个档位的距离阈值和1个角度阈值, 对比了Douglas-Peucker算法和改进Sliding Window算法的压缩率与压缩效率。试验结果表明: 随着压缩率的提高, 压缩后所剩下的点越来越少, 数据所保留下来的有用信息也越来越少; 压缩率与距离阈值、角度阈值均呈正比; 经量纲为1化处理的高、中、低档位压缩距离阈值分别为43%、38%、33%船长; 距离阈值为130m时, 角度阈值超过9°后压缩率平稳, 所以推荐角度阈值为9°, 与《海港总体设计规范》 (JTS 165—2013) 中风流压差角8°相接近; 随着距离阈值的增大, Douglas-Peucker算法和改进Sliding Window算法压缩率趋于相近, 当距离阈值为120 m时, Douglas-Peucker算法压缩率仅比改进Sliding Window算法高1.74%;在5种距离阈值的情况下, Douglas-Peucker算法运行所用的平均时间是改进Sliding Window算法的5.39倍; 随着数据量的增大, 2种算法压缩效率的差距更加明显。可见, 改进的Sliding Window算法能在降低压缩风险的同时大幅提高压缩效率, 可以在数据持续更新的状态下一直保持压缩状态, 与普通压缩模式相比, 系统所占用的资源更少, 处理效率更高, 可用于船舶轨迹数据处理、电子海图显示与对船舶关键行为特征提取等方面。      

矢量地图的一种非盲数字水印算法*

运用聚类思想,采用K-means算法,对矢量地图线图层进行聚类运算,在此基础上提出了矢量地图的一种非盲数字水印算法。对分类后的数据,提取其坐标值中的小数部分,采用量化嵌入方法,把水印图像二值化得到的0,1二值序列,嵌入分类后的载体数据中,完成水印信息的嵌入。实验证明,此算法对图形数据的平移、增点、删点、裁剪、压缩等攻击具有较好的鲁棒性。     

基于参数优化的支撑矢量机及其在故障诊断中的应用

为了有效的诊断出设备的故障,给出了一种基于参数优化的支撑矢量机算法。该算法首先引入免疫克隆选择机制,以两个十进制数表示一个抗体来构建抗体群,以漏报率为基础构造亲和度函数,实现支撑矢量机参数的优化。然后使用优化后的参数构造支撑矢量分类器对设备数据进行分类检测。通过在汽轮发电机组的数据集上进行仿真验证,实验结果表明,该算法相对传统的支撑矢量机算法不会显著增加训练时间,并且能够有效提高检测率和降低误检率。     

基于压缩感知理论的时变信号压缩技术

机械设备在线状态监测与故障诊断系统中,为实现采集数据的远程传输和实时处理,需对数据进行压缩和滤波处理.通过分析机械振动信号时变性的特点,以压缩感知理论为基础,构造了满足受限等距性质(restricted isometric property, RIP)的稀疏变换矩阵和压缩感知矩阵;提出了基于压缩感知的时变信号压缩算法,并利用Lasso算法对压缩信号进行稀疏重构,恢复原始信号.采用不同类型的时变仿真信号和实测信号进行实验,对比了提出算法与现有算法的压缩与去噪效果.实验结果表明,新算法有更好的压缩去噪效果,当压缩比为40%时,能量保持率达到了95%以上,能满足工程实际需求.      

矢量水听器阵列MUSIC估计算法研究

矢量水听器由声压传感器和质点振速传感器复合而成,可以空间共点、同步测量声压和质点振速的各正交分量.采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行方位估计,对该算法进行了理论推导,并对数据协方差矩阵进行本征分解,获得了信号的空间谱估计.通过几个仿真对比试验,得出了该算法在多种条件下的高分辨方位估计性能.仿真结果表明,在SNR=10 dB条件下,相对于常规波束形成器输出,MUSIC空间谱的主波束宽度锐化了12.6°,旁瓣降低了22 dB左右,利用该算法可提高对信号源的定向精度及对多目标的分辨能力.     

单矢量水听器多目标方位的盲估计研究

为实现单矢量水听器的多目标方位估计,研究了水声矢量信号的盲估计问题.根据单矢量水听器的阵列流型特点,结合盲源分离技术,提出了一种新的单矢量水听器多目标方位估计算法.在目标信号先验信息未知的情况下,该算法可分离出各目标信号及其阵列流型,然后利用单矢量水听器振速分量的正交性,估计出各目标信号的方位.实验验证了该算法的有效性.     

基于RFID的路径数据压缩研究

在无线射频（RFID）广泛应用过程中产生海量数据,由于其数据与一般数据存在差异而且占用较大的存储空间,所以对RFID数据的存储问题亟待解决,对此首先对车联网（IOV）收集的RFID路径数据从地点维和时间维两方面进行了预处理,之后采用改进的LZW方法进行压缩存储,对阈值的判断方法进行改进,从而高效地完成RFID路径数据的压缩存储.实验结果表明,该算法达到了路径数据存储占用较少空间的目的,同时也为以后的路径数据挖掘工作打下良好的基础.     

基于四元数的声压振速联合方位估计算法

常规MUSIC波达方向估计算法的缺点是不能处理相干信号.针对这一情况,文中引入了四元数理论,建立了二维矢量水听器的四元数输出模型,并在此基础上提出了一种声矢量阵声压振速联合方位估计算法.与常规MUSIC方位估计算法相比,该算法利用了四元数紧凑的数据表达形式和较强的正交性约束能力,降低了内存需求和运算复杂度,在不经过任何预处理的情况下可以分辨相干目标.同时,由于利用了声压振速的组合指向特性,算法抗各向同性干扰的能力较强.仿真实验证明了算法的有效性.     

基于矢量传感器阵列的二维波达方向估计研究

矢量水听器由声压传感器和质点振速传感器复合而成,可以空间共点、同步测量声压和质点振速的各正交分量.相对于声压水听器阵来说,矢量阵获取声场中更多的信息,利用矢量阵所获得的速度场的信息可去除目标方位估计中的模糊.多重信号分类(MUSIC)算法是通过对数据协方差矩阵进行本征分解获得信号空间谱估计的方法.文中采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行二维角度估计,通过对声压水听器和矢量水听器阵MUSIC算法的仿真对比得出结论:声矢量阵比声压阵具有更好的波达方向估计性能.另外,文中还采用空间平滑技术对相关信号源进行解相关从而得到良好的二维波达方向估计性能.     

提升高精度图像弱目标视觉质量的高效压缩算法

为了实现对高精度图像进行高效压缩,同时确保重建图像的弱目标区域有较好的保真效果,提出了一种提升弱目标区域质量的基于误差优化编码的高精度图像压缩算法. 首先,使用JPEG-LS （joint photographic experts group lossless）压缩算法对图像数据进行压缩,在游程编码过程中自适应地选择需要二次编码的误差数据,并完成了基于视觉质量的非均匀量化;其次,对量化值进行数据分解,去除量化值之间的相关性,并对分解后的数据进行MQ算术编码的熵编码;图像重建时根据量化间隔重建反量化值,并设计了反量化优化和滤波优化过程;最后,将本文算法与JPEG-LS、JPEG2000 （joint photographic experts group 2000）算法进行了性能比较,结果表明:本算法能够实现高精度图像数据的高效压缩,且复杂度低,易于硬件实现,虽然引入了误差数据二次优化编码等过程,但增加编码的数据量较小,故与JPEG-LS算法的压缩速度相当,然而比JPEG2000算法的压缩速度提升4.47倍;同时有效减少了常规算法造成的信息损失,重建图像的峰值信噪比与JPEG-LS、JPEG2000相当或略低,但弱目标区域的视觉质量及保真效果更好.      

基于ArcGIS的CAD到GIS数据转换

由于AutoCAD强大的绘图功能和处理矢量图形的能力,因此在数字地形图的生产中,大部分成果为AutoCAD的格式。从CAD数据与GIS数据的特点出发,以CAD数据与ArcGIS数据之间的转换为例,阐述CAD数据与GIS数据之间具体的转换方法,并以一幅地形图为例,实现CAD数据与ArcGIS数据之间的转换。     

高分彩象的驻留灰度打印法

随着EGA/VGA彩色适配器在IBMPC系列及其兼容机中的广泛应用和各种高级语言版本的更新 ,用户已能在屏幕上绘制精美的彩色图象。然而 ,由于DOS操作系统的拷屏程序仅对CGA显示模式有效 ,高分辨率图象的屏幕硬拷贝就成了问题。常规解决方案是直接读取视频缓冲区 ,而不同显示模式的不同缓冲区首址 ,更令编程雪上加霜 ,且通用性差。本文介绍的方法采用直接读取屏幕象素 ,不涉及显示模式 ,具有编程简单 ,通用性强的特点。而其驻留内存的工作方式 ,又使应用更为方便。     

二分类数据的分类结果可视化算法

针对在某些应用领域对二分类数据分类结果可视化的需求，以及现有无监督可视化算法无法提供分类结果的相关信息的问题，提出了二分类数据分类结果可视化算法——支持向量可视化（SVV），该算法是在无监督的自组织神经网络（SOM）的可视化功能的基础上，结合监督学习的支持向量机（SVM）的二分类算法，得到能够直观地显示高维数据、二分类数据分类边界以及数据与分类边界距离的二维映射图，提高了分类结果的可解释性．以SOM可视化算法以及Smnmon算法为参照，用2组可分性不同的样本集进行仿真分析，验证了该算法的有效性和可行性。     

基于动态链数据压缩的打印机绘图

本文提出的基于动态链数据压缩的打印机绘图算法，其既对图形数据作了有效压缩，又提高了绘图速度，并解决了文字输出，将图形和文字统一起来。克服了其它方法的不足。     

基于AutoCAD的冲裁模具装配消隐算法及数据结构

介绍了基于ＡｕｔｏＣＡＤ,以ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言为工具,开发冲裁模装配配图覆盖消隐模块的相关算法和技巧,它以实体求交和排序算法为基础,实现了冲裁模零件图半自动生成装配图的功能,并进一步开发出来矩形、图形窗口的剪裁覆盖和二维封闭图形布尔运算及局部放大工具集,初步形成了一个实用的冲裁模ＣＡＤ系统。     

考虑对地航速和航向的船舶典型轨迹提取方法

基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据的船舶典型轨迹挖掘需要经过两个重要步骤，一是压缩 AIS 数据，二是聚类压缩后的 AIS 数据。传统的DP(DouglasPeucker)压缩算法，只考虑船舶轨迹的压缩形状，忽视了船舶航行中其他重要信息。为解决此问题，把对地航速和航向加入到DP算法的压缩过程中。在AIS轨迹聚类方面，传统谱聚类方法只对船舶轨迹的位置进行相似性度量，没有考虑船舶轨迹的其他维度，针对此问题，提出多属性轨迹相似性度量方法。由于不同的输入参数影响着最终的聚类质量，引入Calinski-Harabasz指标评价谱聚类算法，实现聚类参数的自适应选择。利用山东威海水域的实际AIS数据进行实例研究，并与传统谱聚类算法做比较实验。实验结果表明，利用该方法提取到的典型轨迹符合真实水域的交通情况，相较于传统谱聚类方法具有更高的聚类质量。     

基于改进HH算法的路径规划系统设计与实现

HH (Highway-Hierarchical)算法是近年来一种高效路径规划算法,但存在的路网压缩成环问题、预处理数据存储问题和完整最短路计算问题,采用无环压缩策略、分层存储策略和局部最短路存储策略对算法进行了改进.以改进的算法为核心,在Internet环境下,运用WCF分布式技术,设计与实现了高效路径规划系统.系统测试结果表明,改进HH算法在时间效率上平均是原算法的5.03倍,在空间效率上约是原算法的4倍.在性能上,路径规划系统能满足互联网环境下用户并发访问的高效性需求;在功能上,系统提供了最短路的里程、行程时间、行程费用、主要路段及文字描述等.