模糊系统知识模型（Ⅱ）：范畴、知识及其近似与度量

讨论了建立在模糊系统知识模型之上的范畴与知识的概念,并通过引入粗糙集中上、下近似等基本且重要的概念,在知识模型中给出了标号集关于复合关系的上、下近似等定义,以及给出了知识模型中范畴与知识的近似及其度量方法.对于所给出的有关概念及度量方法通过举例给出了具体说明,为模糊系统知识模型一致性和完备性的讨论奠定基础.     

基于车辆行驶轨迹的道路不良驾驶行为实时辨识方法

为了提高道路交通安全主动防控能力, 以小汽车行驶轨迹数据为研究对象, 研究了不良驾驶行为的实时辨识问题; 基于无人机拍摄交通流视频提取海量车辆行驶轨迹数据; 提出了应用风险度量方法量化典型不良驾驶行为的理论; 使用大样本统计分布方法确定不良驾驶行为的特征参数阈值; 建立了结合交通环境信息的不良驾驶行为谱, 计算了不良驾驶行为谱特征值; 以车辆不良驾驶行为谱特征值为依据标定不良车辆样本; 以部分驾驶行为谱参数为输入, 使用不平衡类提升的人工智能算法建立了不良驾驶行为辨识模型; 为了验证方法的有效性, 使用无人机交通视频采集了上海市的车辆行驶轨迹数据, 分析了小汽车不良跟驰行为特征。分析结果表明: 使用四分位差法得到不良跟驰特征参数的阈值为0.19 s-1, 大部分样本处于正常跟驰状态, 约2%样本处于不良跟驰状态; 基于每辆车行驶轨迹中正常跟驰状态和不良跟驰状态的比例, 使用95%分位数将8 917 veh小汽车样本划分为不良跟驰车辆445 veh与正常跟驰车辆8 472 veh; 不平衡类提升算法CUSBoost辨识不良跟驰车辆达到了94.4%的召回率和85.9%的精确率, 平衡分数和精确率-召回率曲线下的面积为所有算法中最高。可见, 不良驾驶行为谱作为一种客观的不良驾驶行为量化表达方法, 与人工智能方法结合可以生成海量的不良驾驶行为谱库; 不平衡类提升算法可以解决不良驾驶行为数据的不平衡问题, 与常规算法相比具有更好的不良驾驶行为辨识能力。      

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。      

基于车辆行驶轨迹的道路不良驾驶行为谱构建与特征值计算方法

为了量化描述不同道路驾驶场景下驾驶行为的动态变化过程与不良驾驶程度, 研究了不良驾驶行为谱的构建与分析方法; 基于车辆行驶轨迹关键参数建立驾驶行为谱; 应用风险度量方法量化4种不良驾驶行为, 包括不良跟驰、蛇形驾驶、速度不稳与不良换道; 基于驾驶行为谱建立了不良驾驶行为谱; 基于交通流量-密度关系与驾驶行为统计参数的差异对交通流状态进行划分; 在不同交通流状态下, 使用四分位差法确定了不良驾驶行为特征参数阈值; 基于特征参数阈值计算每个驾驶人的不良驾驶行为得分; 使用CRITIC赋权法确定了不良驾驶行为的权重, 为每个驾驶人计算不良驾驶行为谱特征值; 为了验证方法的有效性, 使用无人机交通视频采集了上海市的车辆行驶轨迹数据, 分析了小汽车不良驾驶行为特征; 通过专家打分的方法对不良驾驶行为谱特征值进行验证。分析结果表明: 基于驾驶行为参数的交通流状态聚类方法将数据中的交通流状态分为自由流、饱和流、拥堵流3类; 聚类方法比基于基本图的交通流状态划分方法更适合驾驶行为分析; 不同交通流状态下的不良跟驰、蛇形驾驶、速度不稳特征参数分布明显不同, 拥堵流状态下的不良跟驰、蛇形驾驶、速度不稳极端值出现更频繁, 而不良换道特征参数在各交通流状态下有相似的分布; 蛇形驾驶、速度不稳、不良换道的特征参数阈值随交通流密度上升而上升; 使用CRITIC赋权法计算的不良跟驰、蛇形驾驶、速度不稳、不良换道的权重分别为0.19、0.33、0.37、0.11;自由流、饱和流、拥堵流的不良驾驶行为谱特征值的分布范围相近, 均处于0与0.4之间; 专家的不良驾驶行为评价与不良驾驶行为谱特征值一致。可见, 不良驾驶行为谱的构建与特征值计算方法能够使用车辆行驶轨迹数据自动辨识不良驾驶人, 具有客观性、适应性以及可靠性, 能及时发现不良驾驶人, 给驾驶人提供安全提示, 为交通管理部门提供交通安全预警的技术支持。      

结合类可分性和遗传算法的核ICA特征选择

核独立分量分析(KICA)可以实现特征提取,但当数据量较大时,特征的数量也随之增加.针对这种情况,提出了一种结合类可分性和遗传算法来选择特征并降低其维数的方法.对数据进行KlCA处理后得到特征向量及权值矩阵.对于权值矩阵.使用类问类内距离比来进行特征初选.保留权重矩阵中类间类内距离比大的列,及其对应的特征向量.对这些特征向量使用遗传算法来选择最优特征组.两个实验验证了该方法的有效性.     

基于中智理论的公路隧道健康状态评价方法研究

由于公路隧道结构十分复杂,具有不确定性,只有充分考虑各种不确定因素才能合理评价公路隧道的健康状态。通过引入中智理论,考虑每个结构的不确定性,采用中智余弦相似度量和正切相似度量,提出一种基于中智理论的公路隧道健康状态评价方法。最后,通过对10个样本的实际评价等级与文中方法的评价结果相比较,结果表明：基于中智理论的公路隧道健康状态评价方法所得评价结果与实际评价等级相符,该方法有助于解决结构中的不确定性且更加简单实用,拓展了公路隧道健康状态的评价体系。     

地基承载力问题中的破坏模式与度量标准

针对工程的实际情况,研究重力式结构地基可能的破坏模式,建立合理的地基承载力计算模式。通过对地基承载力研究中的破坏模式、设计荷载的作用面宽度、地基承载力稳定性度量标准等问题的讨论,认为:重力式码头是单向破坏模式,且需同时考虑整体破坏与局部破坏;直立式防波堤应是双向破坏模式,同样需考虑整体破坏与局部破坏。目前的对基床底面实际受压宽度的确定往往会导致地基承载力计算值的偏大。地基承载力问题用整体破坏模式的单一抗力分项系数,只能度量整体破坏,不能反映地基土可能发生的局部破坏;且不能准确反映地基土强度指标的不确定性,应采用强度分项系数与荷载分项系数来共同度量地基的承载能力。     

舰载C4ISR软件质量指标体系和度量方法的研究

分析了传统度量模型的使用范围,根据舰载C4ISR软件的功能要求和工作环境的特点,提出了舰载C4ISR软件质量的层次指标体系.在该指标体系的基础上,分析了各个层次之间的关系,给出了每个层次指标权重的确定方法和判定矩阵的计算方法,采用基于二次模糊判定的软件质量度量方法来度量舰载C4ISR软件质量,从而为复杂系统软件质量的度量探讨了一种可行的度量方法.     

考虑轨迹相似度的综合客运枢纽出租车合乘方法研究

针对综合客运枢纽出租车停靠点乘客滞留问题,提出一种考虑轨迹相似度的枢纽出租车合乘模型. 以车辆数最小与总里程最短为目标,基于包围面积的轨迹相似度指标在形态上约束合乘后车辆的行驶轨迹. 设计两阶段算法求解此NP-hard 问题,第1 阶段利用kmedoids 方法对乘客需求聚类,第2 阶段设计蚁群算法求解得到乘客匹配方案及合乘行驶路径. 实测数据实验证明：该方法能较好优化车辆数和总里程,减少乘客等待时间;轨迹相似性度量约束能有效提高合乘后路径的JAC值,满足乘客希望合乘路径与原始路径差异最小化的心理.     

基于中介理论的车道线识别方法研究

以中介真值程度的数值化度量为基础,利用单个像素点的真值度,设计了新的图像去噪滤波算法。与经典算法相比,新算法具有较好的视觉效果。通过研究道路图像车道线的特点,采用中介距离比率函数来衡量像素点间相似程度,并设计了相应的图像边缘检测算法。与传统的道路图像边缘检测算法相比,新方法边缘增强效果显著。最后,基于道路直线模型,采用Hough变换实现了车道线的识别。