基于中线坐标的地铁调线优化算法

为处理地铁侵限问题,采用实际掘进中线坐标估计优化线路参数,以地铁实际掘进中线为基础,整体上对线路参数进行优化,以满足设计约束及侵限要求,可最大限度地提升对复杂侵限情况处理的能力.阐述了调整设计中线以控制边侧侵限的原理,给出了地铁调线优化模型,包括目标函数及约束条件.采用正交最小二乘法,按侵限阈值进行线形拟合分段,形成直线和圆曲线分段线元集合,并提出优化算法对直线、圆曲线分段线元进行优化组合,形成初始优化线路,再对初始优化线路的分段点进行迭代优化,获得与实测中心线贴合度最佳且满足规范和侵限要求的地铁设计中线.最后,对该算法的正确性和有效性进行了实例验证.研究结果表明:该优化算法不仅可以进行地铁优化调线,而且可以有效估计既有线路参数.      

基于几何约束及迭代的NLOS环境定位算法

针对在非视距 （non-line-of-sight,NLOS）环境中传统最优化定位算法抗NLOS误差能力较弱、且需要一个较准确的初始估计位置以确保算法收敛这一问题,提出一种应用在双基站场景下的基于几何约束及迭代的定位算法. 通过引入最大散射半径作为几何约束条件,以线性迭代方式进行一维全局搜索,并采用最小二乘算法获得移动台（mobile station,MS）初始估计位置,然后利用设定的阈值门限对各初始位置点进行筛选,最后通过加权平均获得MS的最终估计位置. 仿真结果表明:当散射半径为200 m时,本文算法的定位误差在200 m以下的概率能达到100%;在相同环境下,本文算法计算时间开销仅是网格搜索法的0.4%.      

混合高斯自回归模型参数估计方法之LS-EM

混合高斯自回归模型对有色非高斯数据的概率密度和功率谱密度进行有效的拟合，而LS—EM算法则可解决这一模型的参数估计问题．描述了混合高斯自回归模型及其参数估计问题之后，导出了具体的LS-EM算法，并给出了一组仿真实例．这是一种参数耦合估计算法，首先基于传统的最小二乘技术得到功率谱密度参数粗估计，进行预白，然后应用EM迭代得到白激励的概率密度估计，并基于此构建一加权函数，以此权函数改进最小二乘算法，进而得到模型参数的精估计．     

非高斯AR序列参数的最大似然估计

自同归模型参数的最小二乘估计应用于非高斯数据,有效性便不复存在,而充分利用了概率密度信息的最大似然估计却仍然是该问题的有效估计.使用混合高斯自回归模型描述该类估计问题之后,讨论了其克拉美-罗限,导出了非高斯自回归序列参数的最大似然估计,给出Newton-Raphson迭代解法,并凡探讨了如何加快这一迭代算法的收敛和如何将估计算法应用于实际数据两个细节问题.最后给出一组仿真实例,对比检验了最大似然估计和最小二乘估计的效果.     

非高斯AR序列参数的加权最小二乘估计

加权最小二乘估计是一种兼具精度与速度的非高斯自回归序列参数估计的优秀算法.使用混合高斯自回归模型描述估计问题之后,又从最大似然估计非线性方程组出发导出了与之近似的加权最小二乘估计线性方程组,并分析了加权函数的性质,给出了具体的两步实现算法.探讨了加权函数获得与激励方差估计2个细节问题,给出了一组实例.     

舰船磁场测量真值的一种估算方法

针对手提式三分量测磁仪磁探头入水后由于水平坐标与舰船水平坐标关系未知而导致无法测量舰船磁场水平分量的情况,采用遗传算法,通过使舰船磁场建模误差最小来寻找最优的磁探头偏转角度,从而可以根据手提式测磁仪所测得的三分量磁场对舰船的真实三分量磁场进行估计.这改变了以往仅依靠测得的舰船磁场垂直分量来估计舰船磁场的做法,充分利用了所测得的水平分量,提高了对舰船磁场估计的准确度.仿真的结果表明,该方法具有一定的精度和稳定性.     

地铁自动检票机故障分析及可靠性研究

考虑到地铁自动检票机组成复杂且故障形式多样,对其进行故障分析并以二参数威布尔分布为基础,提出一种基于混合威布尔分布的设备可靠性评估模型。为提高模型拟合精度,基于误差平方和最小思想构建非线性最小二乘参数优化估计模型并使用粒子群算法(PSO)进行最优参数求解。以南京地铁油坊桥车站自动检票机实际故障数据为例,进行实例验证。结果表明,基于PSO算法的混合威布尔分布可靠性评估模型优于传统单威布尔分布,其均方根误差、平均绝对百分比误差、皮尔逊相关系数均为最优。     

多模式路径流量估计模型与算法

为了通过路段检测交通流量计算拥挤条件下多种交通模式需求,提出了一个随机用户平衡条件下的多模式路径流量估计模型,并给出了相应模型的增广拉格朗日乘子算法,算法将模型中的路段容量、观测路段流量平衡与估计需求的范围等约束条件转化为相应的惩罚函数项,并将原先的有约束优化流量估计模型转化为一个无约束优化模型,最后应用一个简单的投影迭代算法求解无约束优化模型.仿真结果表明:先验需求误差对模型的需求估计结果有重要影响,误差越小估计结果越准确,而先验需求误差对路段流量估计结果几乎没有影响,因此,模型和算法简单可用.     

基于UKF的数字轨道地图的三维线路生成方法

针对基于卫星导航系统的列车定位对数字轨道地图的实际需求, 提出了一种基于无迹卡尔曼滤波的线路估计方法, 生成线路的三维数字轨道地图; 对于铁路线路的3种平面线形(直线、缓和曲线和圆曲线), 采用以里程为参数的菲涅尔(Fresnel)积分模型统一建模; 对于纵断面的直线和曲线, 采用二次曲线模型建模; 用无迹卡尔曼滤波对模型的状态(里程、三维坐标)和参数(方位角、曲率、曲率变化率、坡度、坡度变化率)进行联合估计; 将归一化新息平方和估计距离误差作为线路分段的判断条件, 最终用分段点和几何参数完成三维线路的生成; 采用仿真的平面线路数据对比了离散点法、三次多项式法和本文Fresnel法, 利用青藏线14.7 km的实测数据进一步对Fresnel法进行了验证。仿真结果表明: 在相同的误差要求下, 3种方法的平面距离误差均值都在0.024 m以内, 但Fresnel法采用了最少的分段点, 数据约简率高达99.76%; Fresnel法的最大累积里程误差最小, 由0.964 m降低为0.060 m, 减少了93.77%;Fresnel法比三次多项式法的方位角和曲率估计精度都高, 更加接近真值; 实际数据测试结果表明Fresnel法分别采用22个和20个分段点及参数即可完成线路的平面曲线和纵断面曲线生成, 平面和纵断面曲线距离误差均值都在0.03 m以内, 累积里程误差最大只有0.078 m, 位置精度和几何精度都较高。      

一种新的求解非线性最小二乘问题的牛顿迭代算法

通过对普通牛顿迭代法的Hessian矩阵添加一个正则化因子,改善迭代过程中Hessian矩阵的病态程度,构造出一种新的求解不适定非线性最小二乘问题牛顿迭代算法,并给出算法迭代步骤,解决了普通牛顿迭代法在迭代过程中其Hessian矩阵秩亏或者严重病态而导致不能收敛的问题,最后,以地基沉降-时间关系预测的泊松模型为例,进行了数值分析实验,结果表明本研究中所提方法是适用的．     

无中梁罐车牵枕结构的分析与优化

研究了无中梁罐车牵枕结构的优化设计.利用强度安全系数的概念和归一化方法确定了一个综合的目标函数,能反映整车的强度安全,并将构件的体积变化考虑在内.采用响应面法建立了优化问题的参数模型,为提高算法的收敛性,提出加权最小二乘法以拟合响应面函数,并给出两种确定权值的方法和有效性检验准则.结果表明:在重量不增加的条件下,通过构件刚度匹配的调整可以提高整车的安全系数.     

缓和曲线正交拟合的Levenberg-Marquardt算法

为了由测量点识别既有线路中的缓和曲线参数，研究了基于参数方程的缓和曲线正交拟合迭代优化方法. 首先，通过特征值分析，阐明了由于病态性的存在，在迭代过程中，常规的Gauss-Newton （GN）算法会发散. 其次，提出了双目标优化模型，将GN算法与最速下降法结合，确定了正交拟合缓和曲线的Levenberg-Marquardt （LM）算法. 同时提出了在寻优过程中，评估当前迭代位置距离最优位置的远近来动态设置LM参数. 最后以一段缓和曲线的实测点为例，随机取样了5 000例初值，采用蒙特卡罗方法对比了GN算法和LM算法拟合缓合曲线的性能. 试验结果表明:GN算法拟合缓合曲线不收敛；对于不同的初始值，LM算法都收敛到相同的最优值，体现了LM算法具有良好的稳健性；LM算法的迭代次数最少为5次，最大为50次，平均为16.8次，迭代次数和初值与最优值位置的远近相关.      

全自动变形监测系统精度分析

基于测量机器人的固定全自动极坐标和固定全自动极坐标差分变形,提出了监测中的2种技术方案,推导了2种监测方案的精度估算公式,并对精度估算公式进行简化,用模拟数据进行了精度估算。研究了差分测量的原理和提高精度的方法,分析了2种监测方案的优缺点。分析表明：基于测量机器人的固定全自动极坐标差分变形监测技术方案是高精度自动变形监测中的最理想方案。     

基于Levenberg-Marquardt算法的桥梁结构静力参数识别

为了提高桥梁结构状态评估中结构参数识别的精度和稳定性,克服Gauss—Newton法不能有效地处理奇异和非正定矩阵以及对初始点要求苛刻的缺点,利用Levenberg—Marquardt法,通过在Gauss—Newton法的迭代矩阵中添加阻尼项,对迭代矩阵加以修正,通过Matlab自编程序实现对实际结构参数的优化求解。对一连续粱的数值模拟计算表明,在Gauss-Newton法迭代发散的情况下,Levenberg—Marquardt法的识别结果相对误差在10％左右,Levenberg—Marquardt法基本能实现对真实结构参数的识别,为结构进一步的状态评估提供了结构模型最基本的量化信息。     

四心圆弧拟合椭圆的解析算法及其最优解

针对四心圆弧拟合椭圆没有准确的误差算法导至拟合椭圆的精度较模糊这一问题,根据图形分析确定了四心圆弧拟合椭圆的定解区间,导出了拟合椭圆的四心圆弧法向误差解析式,并根据法向误差确定了四心圆弧拟合椭圆的最小误差带,从而确定了四心圆弧拟合椭圆的最高精度,使四心圆弧是否可以拟合给定形状公差的椭圆有了准确的判断依据．     

Robust Parameter Coordination for Multidisciplinary Design

Introduction The essence of multidisciplinary design pro-cess is how to coordinate all the constraints dis-tributed in various disciplines to maintain the con-sistency between product specifications and designvariables. The functions of coordination are to findpotential conflicts, and to provide valid solutions.Young et al[1,2]studied constraint network formodeling and developed several applicable con-straint systems[3-5]. Kannapan et al[6]introduced adesign diagram to represent parametric des…     

对有序组合树法的改进

为了提高有序组合树法的运算效率，必须充分利用约束条件中的有关信息．通过深入分析，提出了极差、必选变量、不可选变量等概念，将多个约束条件联系成为一个整体．提出了用检验约束条件的相容性，并以相容性为判据进行截枝的新办法．证明了如果必选变量全部取值为1是可行解，则必是最优解。给出了改进后的有序组合树法的计算步骤流程．     

非线性最小二乘问题数值迭代法的统一模型及其不适定性

通过综合归纳在路面模量反算和测量平差等领域中求解非线性最小二乘问题的各种数值迭代解法,建立了非线性最小二乘问题数值迭代法的统一模型．根据不适定问题理论,结合非线性最小二乘问题,定义了非线性最小二乘问题的两种不适定性,对产生这两种不适定问题的现象进行了分析,并给出了实例．结果表明,在NLS问题上使用各种数值迭代解法时,需考虑其迭代过程的不适定问题．     

Recursive least squares algorithm for a nonlinear additive system with time delay

This paper proposes a recursive least squares algorithm for a nonlinear additive system with time delay. By the Weierstrass approximation theorem and the key term separation principle, the model can be simplified as an identification model. Based on the identification model, a recursive least squares identification algorithm is used to estimate all the unknown parameters of the time-delayed additive system. An example is provided to show the effectiveness of the proposed algorithm.