D-S理论和Markov链组合的桥梁性能退化预测研究

为准确预测桥梁性能退化,考虑到数据随机性和微小扰动发生状态跳跃,提出了一种D-S(Dempster-Shafer)证据理论和Markov链组合的桥梁性能退化组合预测模型和性能退化率的概念.该模型基于指数平滑(exponential smoothing,ES)方法获得新的预测数据序列,并利用Markov链和D-S理论不断进行优化,从而实现桥梁性能退化的组合预测.实际工程的应用结果表明:性能退化率可以直观地表征在梁性能退化的速度.其次,该模型的平均相对误差为1.54%,较于回归、灰色和模糊加权Markov链模型,精度分别提高了1.11%,0.88%和2.8%,而后验差比值为0.242,小于0.35;模型的标准差为9.021,相比其他模型分别减小了3.978,3.405和7.500,而变异系数为0.109,均小于其他模型,验证了组合预测模型在精度和稳定性方面的优越性,可为在役桥梁结构性能退化预测与维护提供理论基础.

基于D-S证据理论的岩爆预测方法研究

为了有效预测岩爆,提出基于D-S证据理论的岩爆预测方法.首先,选取与岩爆发生相关的6个指标因素作为证据体,并通过模糊物元框架和正态型隶属度函数构建证据体的基本概率分配.然后,利用K均值将证据体分类,并提出簇内证据用传统方式融合而簇间证据用权重方式融合的组合融合规则,以减轻高冲突证据融合的不利影响.最后,将模型应用在秦岭终南山公路隧道2号竖井工程,且与经验方法对比.为了分析预测过程的不确定性和估计岩爆发生概率,采用蒙特卡洛模拟进行抽样仿真,并通过Spearman秩相关系数衡量输入指标的全局敏感性.研究结果表明:输入指标在不同的岩爆案例的影响程度差异较大且方向不同;5个岩爆案例的发生概率在40.8%~70.1%之间.该模型表现出优异的预测分类性能,可为深埋地下工程岩爆预测提供参考.

基于D-S证据理论的农作物气候品质预测方法研究:以晚熟杂交柑橘春见为例

【目的】基于多源气象数据构建果实品质(糖含量等级)预测模型,为科学评价果实气候品质及深入挖掘农产品气候资源提供科学依据。【方法】以晚熟柑橘春见果实为研究对象,利用多源数据融合技术、人工神经网络(BP神经网络、RBF神经网络和Elman神经网络)和D-S证据理论,包括气象数据质量控制、特征选取、特征级融合、决策级融合4个步骤,构建基于多源气象数据的果实品质(糖含量等级)预测模型。【结果】春见果实品质预测模型采用BP神经网络预测结果总体准确率为87.50%,平均绝对误差(MAE)为0.150,均方根误差(RMSE)为0.447;RBF神经网络预测结果总体准确率为85.00%,MAE为0.175,RMSE为0.474;Elman神经网络预测结果总体准确率为87.50%,MAE为0.150,RMSE为0.447;D-S证据理论决策融合总体预测准确率达95.20%,分别较BP神经网络、RBF神经网络和Elman神经网络提升7.7百分点、10.2百分点和7.7百分点,MAE和RMSE分别为0.040和0.214,均明显降低。【结论】D-S证据理论决策融合后的果实品质预测准确率相比单一神经网络预测更高、误差更小。

基于CD-BSMOTE的D-S证据融合变压器故障诊断

针对变压器油中溶解气体数据集不均衡特性对故障诊断结果的影响,提出一种基于清除临界点改进的边界合成少数类过采样算法均衡数据集和Pearson冲突距离改进D-S证据融合的变压器故障诊断模型。首先,对少数类样本进行均衡化处理,根据K-means聚类结果清除处于临界位置的样本;其次,搭建梯度提升树、随机森林、BP神经网络的故障诊断模型,实现变压器故障初步诊断;接着引入Pearson冲突距离改进D-S证据融合模型,实现诊断结果的融合决策;最后,经实际算例分析,诊断精确率达到92.65%。结果表明,所建模型能有效解决数据不平衡对诊断结果的影响,提高故障诊断精度。

D-S证据理论在空中目标识别中的应用现状与展望

D-S证据理论作为一种多源信息融合工具,在空中目标识别领域中得到了广泛应用。对D-S证据理论进行了概述;简要梳理了D-S证据理论在空中目标识别领域中的发展脉络,并提出应用中需要解决的三类关键问题;围绕上述问题,重点对该领域中的BPA获取、证据冲突度量、证据融合的应用现状进行综述;最后,基于空域控制视角,对D-S证据理论在该领域中的应用进行了展望。研究可为空中目标识别领域的理论发展和工程应用提供参考。

基于1DCNN和D-S多信息融合的光伏系统直流母线串联电弧故障检测

直流母线是光伏系统输出能源的主干道,由于长期曝晒、风化等作用,电缆、连接器等组件劣化,光伏系统直流母线中发生电弧的可能性急剧上升,极易引发火灾、触电等事故。在光伏系统中,串联电弧故障将使回路电流下降,传统的过流保护无法识别。因此,本文提出基于深度学习和证据理论(D-S)的方法来识别串联电弧故障,该方法基于并联电容器电流和电压信号,采用一维卷积神经网络(1DCNN)对检测数据进行电弧识别;在此基础上将基于单个传感数据的识别结果作为证据,运用D-S多信息合成法则计算得到信度分配,最后利用决策规则判断是否发生串联电弧故障。搭建多参数可调模型获取数据进行测试,结果表明:使用1DCNN识别方法,基于并联电容器电流和电压信号的串联电弧识别准确率分别为97.19%和94.98%,而基于1DCNN和D-S多信息融合的光伏系统直流串联电弧故障检测的识别准确率可提升至99%以上。

基于加权D-S证据理论的旋翼故障诊断

旋翼作为直升机的升力面和操作面,其健康状态对直升机的安全至关重要。旋翼故障诊断技术仍是直升机健康与使用监测系统(Health and usage monitoring system, HUMS)领域的薄弱环节,开发旋翼故障诊断技术具有重要价值。基于信息融合技术,首先分析了旋翼故障的诊断机理,建立了旋翼故障模型,通过流固耦合仿真获取了不同故障下桨叶、轮毂和机身的故障特征信息,生成数据集进行网络训练和验证。然后,利用遗传算法反向传播(Genetic algorithm-backpropagation, GA-BP)优化神经网络诊断3种类型的直升机旋翼故障,即后缘调整片误调、变距拉杆误调和桨叶质量不平衡。3个逐级神经网络分别对旋翼故障类型、故障位置和故障程度进行了诊断识别。最后采用加权的Dempster-Shafer(D-S)证据理论对旋翼故障进行诊断和分析。结果证明基于改进D-S证据理论的旋翼故障诊断方法能够成功应用到旋翼故障诊断中,并具有良好的识别效果。

基于D-S证据理论改进AHP-熵权的流域洪涝灾害评估研究

考虑致灾因子危险性、孕灾环境敏感性以及承灾体易损性,选取指标构建小清河流域洪涝灾害风险评估指标体系,提出一种基于D-S证据理论的改进AHP-熵权法计算指标权重,求取洪涝灾害风险指数,运用自然断点分级法确定洪涝灾害风险等级,分析小清河流域洪涝灾害风险空间分布情况。结果表明:小清河流域洪涝灾害风险总体上表现出南低北高的趋势,其中高风险区和较高风险区分别占流域面积的8.7%和14.3%,主要分布在小清河干流以及主要支流两岸。所得评估结果同“利奇马”台风发生期间实际洪灾风险分布情况一致,对比证明基于D-S证据理论的改进AHP-熵权法优于AHP和熵权法,可为小清河流域防洪减灾决策提供依据。

基于改进D-S理论的多时刻空中目标威胁评估

针对单时刻空中目标威胁评估存在的抗干扰能力弱、可靠性不足等问题,建立一种基于改进D-S证据理论的多时刻空中目标威胁评估模型。首先,根据空战时间线,定义多时刻空中目标威胁评估时段范围;然后,在单时刻空中目标威胁等级概率分配基础上,利用D-S证据理论融合各时刻证据信息;同时,针对D-S证据理论不能处理高冲突证据的弊端及其现有改进方法计算量较大的不足,引入偏移度的概念,确定各时刻证据源权重,对加权证据进行D-S融合。数值算例表明,该模型算法复杂度低;能有效处理波动数据、稳定性强,并且可减弱高冲突证据融合对威胁评估带来的不利影响,为最终决策提供了更准确的判别依据。

基于云模型和改进D-S证据理论的浓香型白酒发酵质量评估方法

黄水是浓香型白酒发酵特有的副产物,黄水参数一定程度反映了发酵质量。基于黄水的酸度、还原糖、酒精度等关键参数,采用云模型与改进的D-S(Dempster-Shafer)证据理论,实现对白酒发酵质量的定量评估。基于黄水关键参数建立隶属度云模型,使用云模型判定样本在各发酵质量判定区间的隶属度情况。同时对D-S证据理论的冲突系数计算方式进行改进,使得信息融合结果更具代表性。提出一种浓香型白酒发酵质量的综合评估方法,降低了人工判别的主观性。

基于改进D-S证据理论的相控阵雷达作战效能评估

针对相控阵雷达作战效能评估中战场环境等不确定因素的影响,采用改进Dempster-Shafer(D-S)证据理论对其进行作战效能评估方法的优化。首先,通过构建相控阵雷达作战效能评估指标体系,明确评估指标并赋值权。其次,引入Kulsinski差异和模糊熵方法,对传统的D-S证据理论进行改进,减少指标在融合过程中的融合权重不确定性的影响。最后,通过改进D-S证据理论对评估指标进行数据融合,建立评估准确性较高的相控阵雷达作战效能评估模型。通过算例验证分析,所提方法能够有效减少融合过程中的不确定性影响,可实现相控阵雷达作战效能评估的目的,提高作战效能评估精度。

基于最大信息系数法和邓熵的D-S证据理论改进

物联网中大量传感器采集的数据存在不确定性,针对D-S证据理论在处理冲突证据时融合决策结果与事实相悖的问题,文章提出一种新的基于改进D-S证据理论的多传感器数据融合算法,首先使用最大信息系数法计算证据间的可信度;然后结合信息熵对证据的不确定度进行分析,以确定新的权重;最后使用Dempster组合规则得到融合结果。算例分析表明,文章所提方法能有效融合冲突证据,较经典算法有较高的基本概率分配。将所提方法用于传感器数据处理,不仅能降低数据中存在的不确定性,还能有效处理D-S理论中的冲突问题,从而得到较为准确的融合结果。

基于D-S多信息融合的风电状态监测算法研究

为提升风电机组状态监测的自动化、智能化数据分析能力,实现风电机组运行状态智能诊断目标,在风电状态监测数据处理过程中引入了D-S证据理论,形成了多信息融合的风机智能监测系统。首先以齿轮传动模型为例研究了齿轮故障特征的提取方法;然后分析了用隶属度函数表示相应故障特征的过程;接着建立了基于D-S数据融合的智能化故障报警系统,实现了风电机组状态监测的自动化预警,并使预警准确度提升到可工程化应用水平;最后通过现场应用来检测算法的报警准确性。结果表明,经D-S多信息融合算法过滤,可大量减少单一预警指标误报率,且已预警故障经检测验证,预警正确率达100%。

基于云D-S证据理论的极端天气下电力系统应急能力评判

以提高应对极端天气下电力系统突发事件能力为目标,将电力系统应急能力作为研究对象,提出基于云模型和证据理论融合的评估算法。采用层次分析法和熵值法相结合的方法确定应急指标权重,运用云模型做为基础对电力系统应急能力进行评估,以解决评价指标模糊性和随机性的问题,并引入D-S证据理论对指标进行综合评估,构建极端天气下电力系统的应急能力评估模型。通过案例证明,该方法可以有效准确地定量和定性评估电力网系统的应急能力,为提高电力网系统的应急管理能力提供科学依据。

基于CNN和D-S证据理论的多站协同多功能雷达工作模式识别方法

传统的多功能雷达工作模式识别方法主要利用单一电子侦察设备侦收的脉冲数据完成特征提取,其模型或算法的泛化能力不强。因此,提出基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和D-S(Dempster-Shafer)证据理论的多站协同多功能雷达工作模式识别方法。首先,利用轻量级CNN模型对不同方位、不同俯仰下侦察截获分选的脉冲幅度/波形单元数据进行自适应特征提取。其次,利用多站协同侦察系统通过D-S证据理论融合多站协同下不同侦察站点的Softmax分类器的分类结果,实现在差侦察条件下对不同空间方向上的多功能雷达工作模式快速准确识别。仿真验证结果表明,该方法相比于单侦察站条件下具有更好的识别性能。

基于层次分析法与改进D-S理论的阀水冷系统状态评估

为了及时评估保障换流阀可靠运行的阀水冷系统运行状态,首先,分析了换流站阀水冷系统整体构成,选取主要历史数据和实时数据构建了评估指标体系,通过三角形函数和半梯形函数以及专家调查法确定各个指标的隶属度;其次,基于层次分析法确定各个评估指标权重,改进D-S理论建立阀水冷系统运行状态评估模型;最后,通过采集实际工程阀水冷系统主要指标数据对模型进行了验证,并以阀水冷系统滤芯清洗前后数据为例对评估结果进行了对比。结果表明,所建模型能够对阀水冷系统运行状态做出准确识别和评估,有利于运维人员及时掌控阀水冷系统运行状态,保障其可靠运行。

基于神经网络与改进D-S证据理论的水质评价模型研究

针对水质监测数据多源、非线性、不确定性大的特点,提出了一种基于神经网络与改进D S证据理论相结合的水质评价模型。该模型首先利用3种前馈神经网络对水质监测数据进行初步评价,将初步评价结果归一化后作为基本概率分配,然后引入证据权重修正冲突证据,根据D-S合成规则得到融合评价结果,最后利用迭代思想修正评价结果。其中,基于证据权重修正冲突证据并进行融合结果的迭代修正,能有效解决传统D-S证据理论无法处理高冲突证据的缺陷。冀南地区5个监测断面水质评价结果表明,该水质评价模型能够提高水质评价准确性。

基于物联网的建设工程施工安全D-S诊断研究

针对建筑业生产安全事故频发且传统施工安全诊断方法准确率不高的问题,基于物联网技术在建设工程施工安全应用的优势,构建了建设工程施工安全诊断指标体系,采取AHP-熵权法组合赋权的方式确定了诊断指标权重。建立了基于D-S证据理论的施工安全诊断模型,并经案例分析验证了模型的有效性,为建筑企业安全管控和事故预防提供依据。

融合改进D-S理论与贝叶斯网络的机场旅客风险研究

为提高机场旅客风险评估准确性,实现分类安检的高效运行,提出了基于融合改进D-S理论和贝叶斯网络的旅客风险评估方法。首先,在识别旅客历史背景、面部情绪、异常行为的影响因素的基础上,建立旅客风险评价指标体系;然后,基于专家评价及文献统计方法,建立融合改进的D-S理论和贝叶斯网络模型以评价旅客风险;最后,通过实际案例计算各指标权重及风险值,在风险推理的基础上得出旅客风险等级,根据敏感性分析得到影响旅客风险的核心因素。结果表明,案例中的旅客为高风险等级,并且安检人员在对旅客风险分类时应重点审查托运行李违禁品记录和年飞行次数,同时,提高旅客风险评估准确性还应结合旅客情绪及异常行为,综合评估旅客风险。

改进D-S算法的多感知机器人泄漏源识别研究

危化品泄漏场域环境复杂多变,泄漏源的识别受风速、光照强度、噪声等多重因素影响,当前多以智能机器人探测,利用嗅觉或视觉进行目标识别,但单类传感器识别结果可靠性差,提出一种改进Dempster-Shafer(D-S)证据理论的识别方法,模拟人类多感官识别机制,综合处理嗅觉、视觉和听觉识别信度;通过引入参考证据获取证据源全局信息,解决了经典D-S算法中存在的证据冲突问题,并在MATLAB中进行了算例验证。结果表明,相比嗅觉、视觉和听觉单类传感器识别信度分别提高了42.5%、51.2%和38.4%;对于冲突数据,克服了经典D-S算法、Yager算法融合失效的缺陷,相比Murphy算法识别信度提高了33%,可实现泄漏源的高信度识别,融合决策可靠性好。