基于子空间跟踪的波束形成算法

在期望信号方向发生变化或未知的情况下，为了获得较理想的波束形成，基于ESPRIT(借助旋转不变技术估计信号参数)方法，借助受限摄动子空间跟踪算法，提出了一种改进的波束形成算法．由于该算法采用子空间跟踪技术，对期望信号导向矢量能实时跟踪，从而能抑制时变信号的指向误差．计算机仿真结果表明，该算法获得的结果与已知期望信号方向理想情况下的波束形成结果相近．     

基于原子库结构特性的信号稀疏分解

在matching pursuit(MP)方法的基础上，利用信号稀疏分解中使用的过完备原子库结构特性，提出了一种新的信号稀疏分解算法。新算法兼顾了稀疏分解过程中计算量和存储量，信号稀疏分解的速度是常规的MP方法的15．9倍．实验结果证明了算法的有效性．     

一种基于闭项集的无冗余关联规则挖掘方法

针对关联规则挖掘中存在的规则数量过多,难于理解和应用的问题,提出了一种基于闭项集的无冗余关联规则挖掘算法．首先,给出了无冗余关联规则的定义,并基于规则信任度的概念说明了该定义的合理性;其次,在生成子、闭项集和无冗余关联规则的基础上,给出了无冗余最小．最大精确规则基和无冗余最小．最大近似规则基的定义,并讨论了它们的剪枝策略．最后,讨论了生成子的性质及连接策略,并在包含索引的基础上,给出了一种宽度优先的无冗余关联规则挖掘算法．实验结果表明,本文提出的算法不仅可以发现规模较小的无冗余关联规则,提高了挖掘结果的可理解性,而且具有较高的挖掘效率．     

超声导波检测公路护栏立柱信号处理研究

由于超声导波多模态、易频散的特性,导致其在检测高速公路护栏立柱时会产生复杂的回 波信号,现有方法很难从中提取出有效的特征信号。为了解决该问题,首先提出了一种改进的子空间匹配追踪算法(ISMP)。它是将回波信号的先验信息在过完备Chirp 原子库上逐次迭代,得到 强相关原子集,然后对其再次进行迭代得到待匹配信号的最佳时频原子,从而实现对护栏立柱回波信号的特征提取。利用中心频率为128kHz和64kHz的检测信号进行实验验证,结果表明,ISMP可以有效提取出超声导波回波信号的特征原子,立柱检测长度与实际长度误差小于1%,满足工程检测要求。此外,还提出了一种基于离散傅里叶变换的相位检波算法,通过设置相位检测误差减少噪声带来的干扰。实验表明,在128kHz 和64kHz 检测信号下,可以得到设定相位的有用回波信息,满足工程检测要求。     

基于FHT的实信号稀疏分解快速算法

提出了一种适合于计算机程序实现的稀疏分解快速算法．该算法利用Gabor原子时频参数结构特征,把信号稀疏分解中计算量极大的内积运算转换成信号的互相关运算,大幅度提高了信号稀疏分解的速度．对于实信号,用快速哈特莱变换（FHT）实现互相关的快速运算．仿真结果证实了该算法的有效性．     

S函数变步长LMS算法的一种L_2范数修正

为了提高S函数变步长LMS算法的综合性能和抗干扰能力,引入L_2范数控制步长更新.在L_2范数中引入输入信号,对输入信号实施动态地跟踪,以提高算法的抗干扰能力;利用归一化输入信号代替原始信号,便于处理信号且可以降低输入信号动态范围对算法的影响.在高和低信噪比条件下的仿真结果表明:相较于其他的变步长LMS算法,所提出算法收敛速度更快和稳态误差更小.     

噪声背景下提取调制信息的改进奇异值分解技术

在介绍现有奇异值分离技术基本原理及其在故障诊断中的应用的基础上，研究了利用信号时间序列重构的吸引子轨迹矩阵奇异值分布特征与信号特征的关系，引入自相关函数定量计算重构矩阵的延时步长，改进了现有算法，使得吸引子轨迹矩阵的重构更加合理。研究表明该方法能在强噪声背景下提取出所需的调制信号，并成功用于齿轮箱调制故障信号的提取。     

基于TQWT和稀疏表示的滚动轴承故障诊断方法

基于稀疏表示理论,提出了一种采用可调品质因子小波变换(TQWT)的滚动轴承故障诊断新方法,分析了包含早期故障成分的原始采集振动信号的特点和早期故障信号的特性,研究了稀疏表示模型在解决故障特征提取问题和故障类型识别问题的应用;运用TQWT将原始信号转换为一组子带小波系数集,研究了利用迭代收缩阈值算法提取出稀疏小波系数的有效性和谱峭度对故障冲击信号敏感的特性,通过计算各子带信号分量的谱峭度,选取包含故障信息明显的子带小波系数,建立了包含稀疏故障信号分量的故障特征提取方法;利用提取出的故障信号稀疏表示分类模型,实现了基于稀疏表示的滚动轴承故障诊断方法。试验结果表明:在凯斯西储数据集上,提出的故障特征提取方法在剔除干扰成分方面有显著效果,提出方法对于4种类型数据的平均诊断准确率为99.83%,对于10种类型数据的平均诊断准确率为97.73%;与只运用TQWT和迭代收缩阈值算法进行故障特征提取的方法相比,故障诊断精度提高了11.60%,算法运行时间减小8%;在QPZZ-Ⅱ旋转机械平台采集到的振动数据集上,提出的方法对于4种类型数据的平均诊断准确率为100%;与传统小波去噪方法相比,准确率提高了35.67%,算法运行时间减小了7.25%。可见,本文提出的方法可以有效解决滚动轴承故障诊断问题。      

信号过完备稀疏表示的唯一解及其边界条件

在探讨应用冗余字典寻找信号稀疏表示算法的基础上，简介信号过完备表示产生的背景和发展过程，认为信号表示的稀疏性与冗余字典的非相干性存在某种必然联系；结合正在进行的信号过完备稀疏表示理论与应用研究的专项课题，理论上讨论了满足基追踪算法和匹配追踪算法精确重构条件以及多个正变基级联字典的非相干系数与精确重构条件的某些研究进展，并提出对于非正交基联合而成的级联字典有待进一步研究的相关问题．     

多尺度模型与矩描绘子相结合的手势识别算法

提出了一种基于单目视觉的手势识别算法．通过用户初始化过程获取基本识别参数，结合视频跟踪的过程实时获取用户手势区域，在该区域内采用矩描绘子与多尺度模型相结合的方法进行特征提取，对于提取出的特征采用分类识别规则，实现对手势1～10的正确识别．经过试验证明，该算法可以适用于不同用户，识别正确率达到93．5％．     

反J-C模型调控纠缠原子量子特性

单个二能级原子在强经典驱动和大失谐的双重条件下,系统可以等效化为反J-C模型.在此模型中将一对纠缠二能级原子中的一个注入该腔中,演化之后,对腔外原子做选择性测量,可以调控腔内原子的布居和偶极压缩.经过研究发现利用此种方法来远程调控原子的布居和偶极压缩效果更佳.     

多尺度稀疏电能质量扰动识别方法

针对传统电能质量扰动识别中存在数据量大、扰动特征依赖主观选择的问题，提出一种多尺度稀疏电能质量扰动深度识别方法. 首先，构建电能质量的多尺度稀疏模型，通过对扰动信号平稳小波多尺度变换获得扰动的低高频信息；然后，对其压缩采样获得降维的测量数据，并在此基础之上，应用正交匹配追踪算法求取各层稀疏系数组成稀疏向量，将稀疏向量输入深度置信网络，实现扰动的智能识别；同时，为进一步提高网络识别的准确性，采用交叉熵算法完成对网络隐含层数、学习率等参数寻优；最后，为验证所述方法的有效性，针对几类典型的单一扰动和复合扰动信号进行大量仿真试验. 结果表明:在理想环境和噪声环境下，针对七类典型单一扰动，平均识别率达到99.0%和96.71%以上；针对13类多重扰动，平均识别到达97.69%和94.62%以上.      

Signal Detection Algorithm Design Based on Stochastic Resonance Technology Under Low Signal-to-Noise Ratio

In the current 4 th generation(4 G)communication network,the base station with the same frequency transmission makes a serious interference among adjacent cells,and information transmission is susceptible to interference such as channel multipath fading and occlusion effect.Detecting effectively spectrum signal under low signal-to-noise ratio(SNR.),directly affects the whole performance of the wireless communication network system.This paper designs an energy signal detection algorithm based on stochastic resonance technology which transforms noise's signal energy into useful signal energy,and improves output SNR.The energy signal detection algorithm realizes the function of providing effective detection of signal under low SNR,and promotes the performance of the whole communication system.     

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.      

自适应冗余字典学习的高光谱混合像元解混

针对线性稀疏解混模型无法准确识别真实端元造成丰度估计误差较大的问题,本文提出一种基于自适应冗余字典的高光谱混合像元解混算法.该算法根据地物在空间上的连续性,以及高光谱数据中信号成分与光谱库中物质光谱的强相关性,首先保留每个像元在光谱库上投影系数大于设定阈值所对应的光谱,将其作为与每个像元信号成分最匹配的光谱集合;然后合并该集合以构建高光谱数据的自适应冗余字典;最后利用ADMM算法求解高光谱数据在该字典上的丰度矩阵.仿真和实际高光谱数据实验结果表明,本文所提出的算法可减小丰度估计误差,在信噪比为15~35 dB时,其丰度估计准确性高于性能较优的SUnSAL算法约1~2 dB.      

Weak correlation dictionary construction method for sparse coding

For sparse coding, the weaker the correlation of dictionary atoms is, the better the representation capacity of dictionary will be. A weak correlation dictionary construction method for sparse coding has been proposed in this paper. Firstly, a new dictionary atom initialization is proposed in which data samples with weak correlation are selected as the initial dictionary atoms in order to effectively reduce the correlation among them. Then, in the process of dictionary learning, the correlation between atoms has been measured by correlation coefficient, and strong correlation atoms have been eliminated and replaced by weak correlation atoms in order to improve the representation capacity of the dictionary. An image classification scheme has been achieved by applying the weak correlation dictionary construction method proposed in this paper. Experimental results show that, the proposed method averagely improves image classification accuracy by more than 2%, compared to sparse coding spatial pyramid matching (ScSPM) and other existing methods for image classification on the datasets of Caltech-101, Scene-15, etc.     

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传统区域交通信号控制系统对控制子区的划分未充分考虑交通网络拓扑结构的复杂特性,由工程师根据交叉口物理距离及现场交通流特性来确定,难以保证其客观性和统一性.本文以社区模块度为评价指标,利用凝聚社区发现算法实现了区域交通信号控制系统的控制子区划分;进而,以北京市望京地区为实验案例进行应用测试,利用VISSIM仿真平台比较了本文方法和传统方法在SCOOT系统控制条件下的控制效果.仿真结果表明,在高峰、平峰、低峰等不同交通需求下,区域主干道的平均旅行时间有明显下降,区域内车均停车延误、车均停车次数、车均延误、平均车速等指标均有改善,验证了方法的有效性和可行性,为区域交通信号控制系统结构优化提供了新方法.     

结合区域分割和Wishart分类器的机场跑道区域快速检测方法

提出了一种结合区域分割和Wishart分类器的极化合成孔径雷达图像机场跑道区域快速检测方法; 利用简单线性迭代聚类算法分割极化合成孔径雷达图像, 并将分割得到的超像素作为后续分类处理的基本单元; 采用一种优化后的距离度量方式给超像素分配类别标签, 解决了传统Wishart距离度量因子冗余运算量大的问题; 分析了机场跑道区域像素的极化散射特性, 利用机场跑道区域的弱散射特性从分类结果中提取感兴趣区域; 利用机场跑道的结构特征筛选辨识感兴趣区域, 进而确定机场跑道区域的准确位置; 利用极化合成孔径雷达实测数据测试了算法的有效性, 并与传统基于像素的检测结果进行对比。试验结果表明: 该算法在复杂大场景下能够快速有效检测出机场跑道区域, 检测出的跑道轮廓清晰, 结构比较完整; 采用简单线性迭代聚类算法预处理图像极大地降低了后续处理的复杂性; 针对墨西哥湾试验数据, Wishart分类器处理单元个数分别是Freeman+Wishart算法和FCM+Wishart算法的1.0%和2.4%, 整个检测过程耗时分别为Freeman+Wishart算法和FCM+Wishart算法的9.9%和27.1%;针对大岛试验数据, Wishart分类器处理单元个数分别是Freeman+Wishart算法和FCM+Wishart算法的1.0%和2.6%, 整个检测过程耗时分别为Freeman+Wishart算法和FCM+Wishart算法的14.0%和31.8%。可见, 所提检测方法的实时性能优于基于像素的检测方法。