基于启发式分割算法的水文变异分析研究

通过构建理想样本探讨了启发式分割算法在水文变异诊断中的可行性,比较了其与传统变异检验方法在检验性能上的差异,同时结合珠江三角洲河网三水站1900-2004年年最大洪峰流量序列检验其实际应用效果。研究表明该方法能较好排除虚假变异点干扰,较准确识别变异点数目及其发生时间,检验性能优于传统方法,适用于水文变异分析,特别是对复杂非线性非平稳水文序列,实际应用效果较好。通过变异分析发现三水站年最大洪峰流量序列在1993年发生跳跃变异,且为均值向上跳跃,表明区域防洪形势将更加趋于严峻。

带有启发式搜索规则的多元测井数据序列最优分割方法

简要回顾了应用测井资料根据方差分析原理反演地层界面的经典方法———多元测井数据最优分割算法。为了克服该算法存在的 3个缺点 ,给出了最优分割算法的收敛条件和避免给出假地层界面及减少计算工作量的启发式搜索规则。多元测井数据最优分割算法的收敛条件是基于测井资料分层过程中构造的均方和序列 (以下称测井资料分层均方和序列 )的单调非递减特性给出的。它要求每增加一个新地层 ,分层均方和的增量相对于其最大值要小到可以被忽略的程度。同时 ,要求新增地层的分层均方和与其最大值的比值要达到一定的程度。通过定义 3种曲线模式 :跳跃、渐变和峰来限定寻找地层分界点的搜索范围 ,从而避免了假地层的出现 ,同时也减少了计算工作量。

基于启发式规则的新型进化算法在流水车间调度中的应用

针对流水车间调度这一典型的NP难问题,采用了一种新型进化算法——DNA进化算法进行求解,并对算法做了改进。改进的DNA进化算法中引入了交换操作以更好地搜索解空间,并采用黄金分割率控制变异个体的数目。同时为了进一步提高搜索性能,采用一种新颖的启发式规则产生初始种群。以50个T aillard基准问题进行仿真,并与遗传算法进行了详细比较,仿真结果表明:改进的DNA进化算法具有更好的求解性能以及更高的运算效率。

基于不确定性任务的多星调度启发式算法

根据多星测控中用户提出的不确定性任务的特点,建立多星调度基于不确定性任务的数学模型。提出任务支持时间最大化作为启发式准则,以及弧段分割法调整测控资源冲突。在此基础上,结合资源均衡原则和卫星优先级策略,提出了基于不确定性任务的多星调度启发式算法。最后,算法运用在10星6站的调度问题中,仿真结果表明算法是可行的。

一种有效求解厌恶设施选址问题的混合启发式算法

由于1-maximin模型的目标函数在每条边上是分段线性的凹函数,基于1-maximin模型的这一特点,将粒子群算法和黄金分割法有机结合起来,提出了一种求解1-maximin模型的混合粒子群-黄金分割(PSO-GS)算法。数值实验表明,PSO-GS算法求解1-maximin模型和1-maxisum模型较Un Center和Newalgorithm算法效率高。

一种求车流组织优化方案的启发式算法

车流组织问题不仅是经营性运输公司和大型企业运输部门的一项日常性的基础工作,而且公共服务领域的许多问题也与此有关。由于此类组合优化问题是"NP-hard"的,并且在制定行车方案时需要考虑的变量很多,因此只能采用启发式方法求解。本文运用集分割模型,在车辆装载量既定的情况下,首先将问题简化为多TSP问题,再运用分枝定界法求出各TSP问题的巡回路线。

基于改进非洲秃鹫优化算法的图像阈值分割研究

针对非洲秃鹫算法(AVOA)全局搜索能力不足与局部搜索策略冗杂的缺点,提出一种改进非洲秃鹫算法(β-PAVOA)。算法采用分段线性混沌映射(PWLCM)初始化种群,增强种群多样性。引入β分布与基于饥饿率的搜索策略,增强算法全局搜索能力。改进原算法局部搜索策略,帮助算法及时跳出局部最优。通过8个测试函数验证算法的有效性,并将其应用于二维Otsu图像阈值分割模型。实验结果表明,在测试函数上,β-PAVOA相比较于非洲秃鹫算法(AVOA)、金豺狼优化算法(GJO)、灰狼算法(GWO)、鲸鱼优化算法(WOA)和粒子群算法(PSO)有着更好的精度与收敛速度;在二维Otsu图像阈值分割模型上,β-PAVOA在搜到最优解的情况下收敛速度也仍然领先,这也证明了改进算法的有效性。

一种基于Voronoi图求解车辆路径问题的混合启发式算法

针对由多个配送中心和多个客户点组成的物流网络中的车辆路径问题,提出了一种基于"集群第一,路线第二"的路径优化策略,即首先使用Voronoi分割对配送区域进行划分,然后引入综合插入算法和变邻域搜索算法的混合启发式算法求解配送区域内车辆路径问题。通过算例和应用系统的分析与验证表明,该混合算法既能获取质量较优解,同时也具有较好的实时性,能较好地满足实际应用需求。

分布式MIMO雷达时间与阵面资源自适应调度算法

针对雷达探测任务日益繁重和单基地雷达成像受到目标运动方向限制的问题,提出了一种分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达时间与阵面资源自适应调度算法。该算法从节约资源的角度出发,在阵面分割技术的基础上,根据成像需求建立时间—阵面资源调度模型,再通过启发式算法求解该模型,得到各雷达的阵面资源分配方案,以及各雷达在单个调度间隔内的任务执行时序。通过对多目标场景进行仿真,可以验证所提算法能节省时间资源和阵面资源的同时,还提高了任务的调度成功率,实现了多成像任务背景下雷达资源的高效管理。

蜻蜓算法优化的FCM图像分割

为了解决传统模糊C均值聚类算法(FCM)在对复杂图像进行分割时目标函数收敛速度较慢和算法优化结果依赖于算法初始聚类中心选择的问题,本文提出了采用蜻蜓算法优化FCM迭代过程的策略,优化后的算法能够更迅速更稳定地收敛于全局最优解。为验证优化算法的实用性与正确性并探究优化的实质,从伯克利标准图像库随机选择10幅图像进行实验,用其他元启发式算法优化的FCM算法与原FCM算法作为对照,比较分割的精确度与时耗,并记录各个部分代码的耗时进行比较。实验结果表明:在FCM算法迭代的过程中,时间开销最大的部分是计算图像的隶属度矩阵。蜻蜓算法在面对复杂问题时能减少隶属度矩阵的计算次数,更快搜索到全局最优解,从而达到优化。算法通过牺牲一部分精度,大幅降低耗时,适用于需要快速处理复杂图像的工作。

融合用户相似度与时间期望的长期车辆共乘匹配算法

长期车辆共乘可显著提升出行便利性和稳定性,对缓解城市交通拥堵、减少环境污染具有重要作用,但由于需同步进行分组规划和路径规划,其全局最优匹配方案难以获取且匹配结果的可行性无法保障。针对上述问题,基于行驶距离、行驶时间、出发抵达期望和整合熵权相似度,构建了带有时间窗和车容量约束的多目标混合整数规划模型,采用复合熵权法对独立相似度进行融合,并提出一种质心寻优小簇分割算法对共乘用户进行匹配划分。在用户分割过程中迭代优化共乘组质心,并采用减枝枚举法计算用户的最佳行驶路径,生成符合多元约束的共乘组划分方案。实验结果表明,所提算法与一般K-Means聚类算法相比,平均近似解提高了9.66%。平均时间减少了49.29%,且在处理大规模实例上效果明显,能够高效求解长期车辆共乘匹配问题。

基于启发式分割算法检测华北和全球气候变化的特征

全球变化已成为当代科学界瞩目的新领域,气候变化是其研究的核心内容之一,它受到各国政府的极大重视.气候突变是气候变化的重要表现形式之一,目前对气候突变的研究主要针对代用资料,运用传统的统计学方法进行处理,尽管取得了不少进展,但气候系统的非线性、多层次性和非平稳性对分析和检测气候突变的方法提出了较高的要求.众所周知,气候系统可能是由多个不同区域气候子系统构成的复杂体系,因而局地和全球气候变化之间必然存在一定的内在联系,但目前关于这方面研究的理论和方法还较少.介绍了一种适合非线性和非平稳时间序列的突变检测新方法———启发式分割算法(BG算法),运用该方法对北半球树木年轮宽度和北京石花洞石笋微层厚度距平序列分别基于高频和低频进行处理,试图区分不同性质的突变,揭示其变化的物理机理.定义了新的物理量———突变密度,对比前后千年内突变的疏密分布特点,就人为因素对气候变化可能产生的影响作初步探讨.对树轮和石笋资料的高频序列从不同的角度进行检测和分析,进而以华北气候变化的特征为例,研究局地和全球气候变化之间的内在的联系.

一种改进的自适应遗传算法

提出的自适应遗传算法采用群体的最大适应度fitmax、最小适应度fitmin、适应度平均值fitave 这 3个变量来衡量群体适应度的集中程度 ,然后根据适应度集中程度 ,自适应地变化整个群体的交叉概率pc 和变异概率pm ,改进了M .Sriniras提出的自适应遗传算法。采取最优保存策略来保证最优个体不被大的pc和pm 破坏掉。并用无放回余数随机选择算子 (RSSR选择算子 )对基本选择算子进行了改进 ,选择误差比较小。将自适应遗传算法用于图像分割的试验结果表明 ,与基本遗传算法相比 ,由于该算法综合考虑了“快速收敛”和“全局最优”这两个要求 ,因此它不仅能得到较好的分割质量 ,而且基本保持了遗传算法的运算速度 。

基于启发式分割算法的气候突变检测研究

气候系统的非线性、多层次性和非平稳性对气候突变的检测方法提出了较高的要求.基于t检验将非平稳序列分割为多个不同尺度的自平稳子序列,Bernaola Galvan提出的启发式分割算法(BG算法),对非平稳时间序列的突变检测效果较好.在BG算法的基础上,通过理想时间序列验证BG算法处理非平稳时间序列的有效性,并对近2000a北半球树木年轮距平宽度序列基于不同层次的思想,检测和分析其中包含的各种尺度的气候突变事件,成功地区分不同尺度的突变.定义的新物理量——突变密度的分析表明,自然因素作用的基础上,人为因素影响的加剧可能导致近1000a来突变密集段和稀疏段分布失衡,这可能是全球变化的重要表现之一.

改进的启发式分割算法在GNSS坐标时间序列阶跃探测中的应用

在启发式分割算法的基础上,引入z检验和标准正态均一性检验(standard normal homogeneity test,SNHT),提出了一种新的阶跃探测法,并将其应用于20个陆态网(Crustal Movement Observation Network of China, CMONOC)和10个国际全球卫星导航系统服务(International Global Navigation Satellite System Service, IGS)参考站近5 a的坐标时间序列。结果显示,对于IGS站东(east, E)、北(north, N)、垂直(up,U)3个方向分量已知阶跃的平均准确探测率分别为68.5%、71.3%、64.8%,且利用阶跃点前后25 d初始拟合残差的平均值之差得到修复后的坐标时间序列保持了良好的连续性。基于剔除粗差后的坐标时间序列,利用坐标时间序列分析软件(coordinate time series analysis software, CATS)估计出的速度显示:对于由已知阶跃与改进算法探测出的阶跃历元的组合方式,所有测站E、N、U方向的估计速度与CMONOC官网发布的速度的平均偏差分别为2.86 mm/a、1.14 mm/a、2.31 mm/a,明显小于由已知阶跃和肉眼判断明显阶跃历元的组合方式获得的平均速度偏差。上述结果表明,改进的启发式分割算法可应用于坐标时间序列的阶跃探测。

基于混合算法的具有硬时间窗口约束的VRPSPD问题

具有硬时间窗口约束下同时收发的车辆路径问题(vehicle routing problem with simultaneous pick-up and delivery with hard time windows,VRPSPD with Hard TW)是将产品配送和废物回收统一进行优化的问题。本文研究了一个中心仓库,多台车辆向具有配送需求和回收需求的客户提供服务,客户存在硬时间窗口要求的车辆运输问题。该问题中,客户的配送需求和回收需求必须同时获得满足,即客户仅允许被访问一次,且需求不可分割,只能由一台车辆提供服务。且客户的硬时间窗口要求必须获得满足。首先将修正后的旅程分割方法应用于硬时间窗口约束下的VRPSPD问题初始解的获得,并利用响应性禁忌搜索算法框架,结合基于多种领域的可变式搜索方法,给出一启发式算法。计算机实验结果表明,该启发式算法在求解VRPSPD with hard TW上是有效的。

漳泽水库水文序列突变分析方法比较

受气候变化和人类活动的综合影响,水文序列是一种非线性、非平稳序列.启发式分割算法是一种新的适用于非线性、非平稳序列分析方法,本文采用传统的有序聚类分析法和启发式分割算法分别对漳泽水库站天然年径流序列和年降水量进行分析比较.结果表明,传统的方法检测出水文序列突变点较少,而启发式分割算法可检测出多个突变点;该站径流量和降水量突变存在同步性;分割后的子序列变差系数比原序列的小,均值也相差很大;并结合气候变化和人类活动对突变进行了成因分析;进一步说明启发式分割算法适合于对非线性、非平稳水文序列进行分析.这一结论为漳泽水库水文分析计算和优化调度提供了科学依据.

1961-2015年雅鲁藏布江流域径流演变规律分析

基于雅鲁藏布江流域奴下水文站1961-2015年逐月径流量资料,采用启发式分割算法识别径流突变年份,继而采用Mann-Kendall非参数检验分析径流的长期变化趋势,应用集中度和集中期研究径流的年内变化规律。结果表明:(1)年径流量呈现先减少后增加的变化趋势,且转折点为1992年,即年径流量在转折点前以2.715 mm/a的速率呈现显著的下降趋势,但在转折点后呈现不显著的上升趋势;(2)湿润季径流量占全年径流量的71.6%±4.4%,主导着雅鲁藏布江流域的年径流量变化过程,而在转折点后干旱季径流的变化是年径流呈现增加趋势的另一个重要原因;(3)雅鲁藏布江流域的径流年内分配规律呈“坦化现象”,即径流量最大值出现时间推迟且年内分配更加均匀,这可能归因于该地区植被覆盖状况的恢复和改善。研究结果可以进一步识别气候变化和下垫面在径流变化过程中的作用奠定良好的基础,为区域生态环境可持续发展提供建议和指导。

黑龙江流域气温突变诊断及极值重现期分析

以黑龙江流域44个站点1954~2012年共59年的日气温资料为基础,应用Mann-Kendall法和启发式分割算法,分别对44个站点的年平均气温做气温突变诊断。根据气温突变诊断结果对比分析,选取启发式分割算法结果对年极值序列进行分割,并检验前、后子序列是否服从同一分布。由此应用GEV函数拟合黑龙江流域6个子区域年极值序列,研究其年极值的变化特征。结果表明,随着气温突变,黑龙江流域中部及西北部年最高气温产生明显增长;黑龙江流域中部年最低气温产生明显增长;黑龙江东部年极端气温受气候变化影响较小,无明显变化。

多级车间生产计划和调度的集成优化

针对一类多级制造系统建立了生产计划和调度的集成优化模型。该多级制造系统为三种类型车间的一个串联,主要有作业车间、并行生产车间和流水车间,且终端产品和上游车间制造的零部件之间为装配关系,因此生产关系十分复杂。在分析批量生产特点的基础上给出了一个批量动态分割合并算法,并构造了一个基于遗传进化的启发式算法对该模型进行求解。与递阶分解方法的比较试验表明所提出的集成优化方法是有效的。