基于航迹数据的改进DBSCAN聚类算法研究

为研究模拟训练航迹数据聚类,针对基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)算法参数选取不精准、聚类准确度不高的问题,提出一种改进的DBSCAN聚类算法.首先,通过KNN算法计算邻域半径并得到用于DBSCAN聚类的初始化核心数据对象,实现粗聚类;其次,根据数据对象的特点,加入航向特征进行二次聚类,既解决了DBSCAN算法随机初始化核心点和参数选取难的问题,又加入能够反映数据方向的特征;最后,进行了仿真实验.实验结果表明,改进DBSCAN算法比传统DBSCAN算法具有更好的聚类效果.

融合改进DBSCAN聚类和多种进化策略的改进蝗虫优化算法

针对蝗虫优化算法复杂高维问题收敛精度不高、寻优能力不强、难以跳出局部最优的缺陷,提出一种融合改进DBSCAN聚类和多种进化策略的改进蝗虫优化算法(GOA)。首先,引入多核加权距离度量和动态并行运算策略,以提高改进DBSCAN高维数据聚类效率。其次,利用改进DBSCAN可以对任意形状数据集进行聚类的优势,对蝗虫种群进行聚类分析,并为蝗虫个体赋予核心点、边界点和孤立点等空间属性。最后,综合考虑种群空间特性和个体间进化程度差异性,设计多种蝗虫个体进化策略,以更好地提升算法全局寻优能力。典型复杂、高维测试函数以及经典TSP问题仿真结果表明:改进后的GOA在收敛精度上更具优势。

基于数据场的改进DBSCAN聚类算法

DBSCAN(density based spatial clustering of applications with noise)算法是一种典型的基于密度的聚类算法。该算法可以识别任意形状的类簇,但聚类结果依赖于参数Eps和MinPts的选择,而且对于一些密度差别较大的数据集,可能得不到具有正确类簇个数的聚类结果,也可能将部分数据错分为噪声。为此,利用数据场能较好描述数据分布,反映数据关系的优势,提出了一种基于数据场的改进DBSCAN聚类算法。该算法引入平均势差的概念,在聚类过程中动态地确定每个类的Eps和平均势差,从而能够在一些密度相差较大的数据集上得到较好的聚类结果。实验表明,所提算法的性能优于DBSCAN算法。

利用改进DBSCAN聚类实现多步式网络入侵类别检测

面对非平衡的网络行为数据,单步检测方法难以高效准确地检测全部类别的网络行为.为提升网络入侵类别的检测能力,提出多步式聚类检测思路.首先,基于SVM-KNN算法改进Fisher评分方法,约简数据集维度,提高评分准确度.针对DBSCAN聚类需要人为设定参数的不足,将拐点半径概念引入聚类算法中,提出基于数据密度分布的自适应设参算法.然后,基于改进Fisher评分确定多步检测顺序,通过多步聚类减少大类数据占比,使非平衡数据均衡化,进而实现对非平衡网络行为数据的全类别准确检测.多步式检测通过NSL-KDD数据集予以实验验证,实验结果表明该方法具有稳定的检测效果,各种类别的网络入侵均可被良好检测,特别是在罕见攻击类别U2R方面,准确率明显优于其他单步检测算法.

基于改进DBSCAN聚类算法的雷暴单体三维结构识别技术介绍

雷暴是一种严重威胁飞行安全的天气系统,利用地基多普勒天气雷达反射率因子数据和改进的DBSCAN聚类算法对雷暴单体的三维结构识别及特征量计算进行了研究,并在地基平台上对雷暴单体识别算法的有效性进行了验证分析。识别算法核心是将插值后的反射率因子三维网格数据作为输入量,采用多层反射率因子阈值基于改进的DBSCAN聚类方法识别所有等高面上的雷暴分量,并进行结构元素为3×3的腐蚀膨胀运算及雷暴分量特征核心提取,最后基于雷暴分量重叠面积进行垂直关联。结果表明:相对于SCIT算法,雷暴单体识别算法减少了雷暴分量识别的复杂性,可很好地识别任意形状的雷暴单体;使用多层阈值及特征核心提取技术可识别雷暴簇中的雷暴单体;利用腐蚀膨胀技术可解决雷暴单体虚假合并现象。算法可应用于民航机场雷暴的识别和预警。

基于卡尔曼滤波和改进DBSCAN聚类组合的GPS定位算法

实时获取智能移动终端的地理位置信息是增强现实(AR)实景智能导航系统实现的关键,为了提高智能终端GPS定位的精度,提出了一种基于卡尔曼滤波与改进的具有噪声的基于密度的聚类方法(DBSCAN)结合的GPS组合定位优化方法.通过对GPS系统采集到的位置坐标数据进行卡尔曼滤波,去除较大的数据波动,控制定位误差范围,采用DBSCAN聚类算法进行分类去噪和二次聚类,对类中数据求得算术均值和类间数据总数进行加权求重心,确定位置坐标.实验结果表明,提出的算法能有效提高GPS单点定位精度,减少定位误差,同时很好地满足了AR实景智能导航系统实时性和鲁棒性的要求.

基于改进DBSCAN省级电力物资仓库聚类的配送车辆路径优化研究

鉴于电力物资仓库分布点过多且较为分散,其多起点路径配送优化问题比较复杂,文中提出了一种改进DBSCAN聚类算法来简化电力物资多仓库配送车辆路径的两阶段方法。首先,将区域所有仓库进行聚类划分,得到若干个仓库簇,由此将多起点路径配送优化问题转化为多个仓库簇的单起点路径配送优化问题。然后,使用改进C-W法对模型进行求解。最后,以浙江省电力物资仓库作为配送实例,验证了文中所提两阶段方法及算法的可用性和可行性。

基于累积和事件段识别与改进谱聚类的锂离子电池储能系统内短路故障检测方法

锂离子电池系统的内短路故障可能导致严重安全事故,其检测受到在线检测实时性以及故障特征获得性制约,是当下锂离子电池储能系统安全运行亟待解决的问题。该文提出一种基于累积和(cumulative sum,CUSUM)事件段检测与改进谱聚类的锂离子电池储能系统内短路故障检测方法。首先,考虑内短路故障时的电压/温度变化特性,基于累积和事件突变点识别方法,识别疑似内短路故障事件段。其次,构建三维故障特征,刻画检测对象内短路故障特征属性。然后,构建基于Wasserstein测度的内短路故障特征距离矩阵,检测三维空间各点稀疏特性,客观划定故障聚类,实现内短路故障检测。搭建锂离子电池内短路实验平台、建立锂离子电池电–热耦合仿真模型,算例结果表明该文方法能够准确识别疑似内短路故障事件段,在不同串并联形式及故障类型下实现故障检测,证明了该文方法的正确性与可行性。

基于DBSCAN聚类和区间回归的多谐波责任划分

在背景谐波阻抗变化和背景谐波电压波动的情况下,传统谐波责任划分方法难以适用于现有的统计型谐波监测数据,提出一种背景谐波变化下基于监测数据的多谐波责任划分方法。首先,构建谐波监测数据区间样本集,并建立背景谐波变化下的多谐波源区间谐波责任划分数学模型;其次,利用基于密度的聚类算法(DBSCAN)将采集到的统计型谐波数据集以簇为评价周期进行场景划分,并采用滑窗动态相关性分析方法筛选出满足线性关系阈值要求的数据;最后,利用基于参数化回归算法(PM)的区间线性进行方程参数计算并获取最佳样本划分方案,在构造的区间谐波责任划分基础上计算中长期时间范畴的谐波责任。利用实际电网中的谐波监测数据对所提方法进行验证,验证了该方法能利用现有的统计型谐波监测数据在背景谐波变化的情况下对每个谐波源进行合理时间尺度的谐波责任划分,可为实际电力系统运行过程中的多谐波责任划分提供一种新的思路。

基于改进K-means聚类和遗传算法的混合算法求解异构车辆路径问题

由于目前单一车型配送存在资源浪费和效率低下等问题,选取确定数量的不同车型对各客户点进行配送服务往往可以得到更优的配送路径方案。针对这一点,描述了一种异构车辆路径问题,并建立了具有固定车辆数且考虑固定成本、可变成本以及时间窗惩罚成本的混合整数规划模型。同时,提出了一种基于改进K-means聚类和遗传算法的混合算法对模型进行求解。实验仿真先求解不考虑时间窗的问题初步证明混合算法的有效性,再在带时间窗的问题中求解不同规模算例的单一及异构车型结果,以证明异构车型配送更优。最后,对该混合算法的求解结果与其他混合算法的求解结果进行对比分析,证明了混合算法的优越性。研究结果表明:该混合算法求解的异构车型结果优于单一车型,并且比其他混合算法求解的异构车型结果更优,异构车辆配送使用的配送车辆数更少,总成本也更低,该混合算法具有更好的效率和性能。

基于改进K-means聚类和皮尔逊相关系数户变关系异常诊断

用电信息采集系统易出现台区户变关系错误问题,传统诊断技术主要针对少用户台区出现异常用户情况,但对于多达数百用户台区,存在多相邻台区异常用户特征提取难题。文中首先通过主成分分析对GIS系统获取台区总表和用户电表电压数据实现降维,建立改进K-means聚类提取电压数据特征,提出改进皮尔逊相关系数算法分析待检测用户,据此建立基于改进K-means聚类和改进皮尔逊相关系数的户变关系异常诊断方法,实现多异常用户所属正确台区诊断。实际算例分析结果表明,文中提出算法在识别同一台区一个及多个异常用户、不同台区多个异常用户情况下均能有效实现异常用户的准确检测与分析,相比传统检测方法,实现简单且准确性更高。

基于改进模糊聚类算法的大数据随机挖掘仿真

大数据挖掘是从大量有噪声的、随机模糊的大数据中提取有价值信息的过程,由于海量大数据具有多维性、稀疏性以及动态性等特点,准确获取其分布特征的难度较大,随机挖掘难以直接实现。为此提出基于改进模糊聚类算法的大数据随机挖掘方法。利用建立的语义概念树模型获取大数据的特征分布关系,并根据模糊语义分析法得出大数据的语义相似性、关联性条件,提取大数据特征。优先确定最佳聚类数,采用改进模糊聚类算法对其聚类,实现基于改进模糊算法的大数据随机挖掘。实验结果表明,上述方法的大数据模糊聚类效果较好,随机挖掘准确率可达到95%以上,实验所得结果验证了上述方法较强的应用有效性。

基于改进K-means聚类的轨道交通基础设施分布式光伏发电典型场景生成及出力特性分析

受限于自然条件,光伏出力具有很强的随机性。为准确评估轨道交通基础设施分布式光伏发电的光伏出力特性,提出一种基于改进K-means聚类算法的轨道交通基础设施分布式光伏发电典型场景生成方法,并基于此进行光伏出力特性分析。首先,基于分布式光伏发电设施以及气象数据,利用PVsyst软件模拟光伏发电出力数据。然后,针对基本K-means聚类算法聚类参数和初始聚类中心盲目性高的问题,结合聚类有效性指标(Density based index,DBI)和层次聚类对其进行改进并利用改进K-means聚类算法生成光伏典型日出力场景。最后,基于华中地区某地轨道交通基础设施分布式光伏系统对所提方法的有效性和优越性进行验证,并通过定性和定量分析各典型场景的出力特性揭示轨道交通基础设施分布式光伏出力的规律和特点。

基于改进K-means数据聚类算法的网络入侵检测

随着入侵手段的不断更新和升级,传统入侵检测方法准确率下降、检测时间延长,无法满足网络防御要求。为此,提出一种经过改进K均值(K-means)数据聚类算法,以应对不断升级的网络入侵行为。先以防火墙日志为基础转换数值,然后基于粒子群算法求取最优初始聚类中心,实现K-means数据聚类算法的改进;最后以计算得出的特征值为输入项,实现对网络入侵行为的精准检测。结果表明:K-means算法改进后较改进前的戴维森堡丁指数更小,均低于0.6,达到了改进目的。改进K-means算法各样本的准确率均高于90%,相对更高,检测时间均低于10 s,相对更少,说明该方法能够以高效率完成更准确的网络入侵检测。

基于DBSCAN聚类算法的毕星团成员星辨认

疏散星团[1]在天文学和天文物理学的研究中至关重要,对其成员星的正确判断是所有研究工作的基础。成员星识别的可靠性随着天体测量技术的不断发展,而变得愈发重要。本文运用DBSCAN聚类算法,实现毕星团成员星认定问题的分析与研究。通过色指数与温度公式求出各个侯选星成员星的温度。以绝对星等为纵坐标,将其成员星的赫罗图作为恒星表面温度的横坐标,对筛选出的毕星团成员星体绘制了一幅赫罗图。

基于改进K均值聚类的光谱重建训练样本选择研究

光谱反射率重建过程中,训练样本的选择方法及样本容量与重建精度密切相关,寻找一种高效的训练样本选择方法是光谱重建的目标之一。K均值聚类计算复杂度小,计算效率高,但因聚类初始值选择的随机性,以及离群点的影响致使聚类结果不稳定,进而影响光谱重建的精度。基于此,提出了一种改进K均值聚类的训练样本选择方法。首先,将训练样本集的几何中心作为聚类中心的初始值;其次,基于高斯函数构建样本空间分布概率密度函数,并以欧几里德(欧式)距离作为其他聚类中心的度量依据;最后,在训练样本集中,基于簇内平方差度量光谱反射率样本间的相似度,将每个聚类子集中与中心距离最近的样本作为训练样本。为验证该方法的有效性,通过主成分分析法进行光谱重建。实验结果表明,所提的方法相较于传统的方法,光谱重建精度有一定的提高,重建光谱的平均均方根误差小于4%, CIE DE2000色差小于3.756 7。提出的改进的K均值聚类的训练样本选择方法,能够一定程度上提高了光谱重建精度,基本满足复制再现图像的要求。

基于PCA-DBSCAN聚类的焊缝提取研究

针对焊接之后的焊缝提取误差大、不易提取的问题,文章提出了一种DBSCAN聚类(densitybased spatial clustering of applications with noise)与改进主成分分析(principal component analysis,PCA)算法融合的焊缝提取算法。首先对焊缝图像进行灰度化、自适应中值滤波等预处理;其次对图像应用Canny边缘检测算法提取焊缝边缘,并使用DBSCAN密度聚类算法聚类焊缝边缘;之后依据改进的PCA算法寻找焊缝的主成分,将焊缝向主向量映射统计,根据图像分辨率自动分配一个阈值获取焊缝的左右边界,再将焊缝的左右边界反映射到次主向量获取焊缝的上下边界;最后按照文章提出的算法完成了三组对比实验,分析了算法受分辨率、焊接方式、光照强度等因素的影响。实验证明,文章提出的算法对直缝提取效果良好,提取精度超过了95%。

基于改进灰色聚类模型的本溪地区地下水脆弱性评估分析

文中结合地下水脆弱性评估指标,采用改进的灰色聚类模型对本溪地区地下水脆弱性进行评估。评估结果表明,改进后的模型对于区域地下水脆弱性评估更为合理。经评估,本溪地区从东向西,其地下水脆弱性评估指数逐步加大。研究成果对于区域地下水双控措施的科学规划具有重要参考价值。

基于DBSCAN聚类算法的卫星数据分区异常检测

随着我国第一颗电磁监测卫星的发射,卫星探测的海量数据不断涌现,探究空间载荷数据变化特征已成为当前研究热点。为了对张衡一号卫星LAP载荷数据进行异常检测,该文将处理后的数据按地理纬度划分为南纬50°到南纬20°,南纬20°到北纬20°,北纬20°到北纬50°三个区域,依次采用DBSCAN密度聚类算法进行聚类异常检测。结果表明,该方法可用于对LAP数据的异常检测。DBSCAN密度聚类算法可用于检测卫星异常数据,为检测卫星探测数据异常、研究空间数据变化特征提供思路参考。

基于改进K均值聚类的光伏板缺陷检测方法

为了能够对光伏组件热斑部分准确地识别和提取,提出了一种基于HSV空间模型的改进K均值聚类图像处理方法。首先,将红外图像进行HSV空间转换和双边滤波处理,去除噪声并提高图像对比度;其次,使用高斯核函数估计实现图像灰度概率密度函数提取,并以此获取初始聚类中心;最后,利用先验知识对图像进行K均值聚类,提取和量化热斑缺陷。研究结果表明,该方法能够快速地检测定位热斑位置并统计出光伏板损坏程度,具有较高的精度以及较好的灵敏性和稳定性。