基于滑动概率神经网络的早期故障诊断

针对机电设备早期故障难以识别的问题,提出了一种动态的概率密度估计方法———滑动概率神经网络,用以跟踪分析测量信号的概率密度变化过程,及时发现早期故障.该网络以固定不变的抽样集作为第一层,动态滑动的测量信号作为样本层,通过求和层得到抽样集的条件概率密度估计,将样本层内测量信号的概率密度动态地投影到统一的抽样集上.将网络分解成以测量值为中心的子网络,来实现网络的递归运算,并且利用高斯函数的快速衰减特性或使用分段线性函数近似高斯函数,从而提高了网络的计算实时性.通过压缩机喘振过程数据的应用实例,表明该方法能够有效识别故障的早期征兆.

基于滑动概率P_w的802.11DCF改进算法

通过分析IEEE802.11DCF的性能及存在问题,在此基础上提出一种改进的基于滑动概率pw的分布式协调功能asyn-DCF。该机制采用一种异步退避算法,通过加入滑动概率使得退避计数器在信道空闲的情况下以一定的概率来退避,从而达到减少冲突的目的。该算法采用二维Markov chain模型对改进机制的性能进行理论分析,结果表明了该算法能够有效地提高饱和吞吐量并且减少包碰撞概率。

一种基于概率滑动窗口的应用层DoS攻击防御模型

网络上种类繁多的服务面临着复杂且不安全的生存环境,多种因素威胁着服务的生存,应用层DoS攻击就是其中的重要因素之一。然而,当前防御应用层DoS攻击的方法存在着对合法用户请求的误判,需要额外的硬件设备支持和难以抵御某些低速率攻击等不足。为此,提出了一种全新的应用层DoS攻击防御模型——基于概率的滑动窗口模型PBSWM(probability-based sliding window model)。该模型位于应用层,利用滑动窗口机制控制客户端发送的请求速率和服务器端接收的负载总量,利用概率发送控制在源端阻滞攻击者发送引发较大负载的请求,利用概率接受控制防止来自少量客户的请求占用系统的大部分应用资源。实验结果表明,该模型能够达到降低攻击损害、保障服务生存的目的。

基于地震对应概率谱分析的前兆异常识别研究

针对观测或分析资料曲线异常的定量化识别提取问题,研究提出了地震对应概率谱统计方法和累计滑动平均概率分析方法。通过地震对应谱分析可以得到不同值域数据异常信度属性。在不同考察时长的对应概率谱基础上,将原始数据时间序列转换成概率时间序列,并采用多点累计滑动平均方法得到滑动平均概率时间进程曲线,进而进行地震前兆异常的识别研究。以新疆北天山地区地震学参数η值时间进程序列为原始数据进行算例分析,结果显示,当考察时长为18个月时,利用滑动平均概率时间进程曲线可以较好地识别地震前兆异常,异常对应率为83%,有震报准率为86%,异常具有中期属性。分析认为,不同考察时长的地震对应概率谱和滑动平均概率序列,不仅可以用于单项资料的前兆异常识别研究,还可以为综合分析预报提供定量的单项因子数据。

基于地震对应概率谱的多参数综合异常空间特征研究

本文应用基于地震对应概率谱的多参数滑动极值概率方法对新疆南天山西段多种地震学参数资料进行定量化的异常识别提取，通过对该区中强地震前多参数滑动极值概率的空间演化过程进行全时空扫描，定量识别了该区中强地震的前兆综合异常时空异常特征。研究结果表明，南天山西段1980年以来发生的10次（组）中强地震前1～2年，震区附近区域多参数滑动极值概率均出现了高值异常变化过程，震后1年左右高值异常区逐步分散、缩小乃至消失，而中强地震平静时段滑动极值概率普遍无高值异常区域出现。

基于地震对应概率谱的多参数综合异常研究

在单参数地震对应概率谱和累计滑动平均概率方法的基础上,研究了多参数滑动极值平均概率方法,用以定量识别地震前兆综合异常特征。首先,该方法基于地震对应概率谱分析,将原始数据时间序列转换成概率时间序列;其次,采用多点累计滑动平均方法得到不同参数滑动平均概率P-ij;再次,求解不同参数的多点滑动极值概率Mij;最后,求解多参数滑动极值平均概率Pc。文中以新疆天山地区不同地震学参数的时间序列为原始数据进行算例分析,结果表明,当考察时段为18个月时,利用多参数滑动极值平均概率可以较好地识别地震前兆综合异常,其异常对应比例和地震对应比例分别为13/13和22/27,异常信度较高,但存在一定程度的漏报现象。

基于地震对应概率谱分析的定点形变前兆异常探索

利用地震对应概率谱和累计滑动平均概率方法,选取精河水平摆卡尔曼滤波差值进行中强地震前兆定量的异常识别探索。探索中先是对精河水平摆卡尔曼滤波差值数据进行数据分布及各区间参数有震对应分布的研究,然后利用累计滑动平均方法得到滑动平均概率,从而检验地震对应概率谱在定点形变前兆异常的预报效能。

UMTS Turbo码的滑动窗-线性-Log-MAP算法及VLSI设计

讨论UMTS中turbo码的设计,提出采用前向状态度量作为初始化精确值的滑动窗方法和改进的Log-MAP(线性Log-MAP)相结合的算法(称为滑动窗-线性-Log-MAP算法),设计出turbo码的VLSI结构,且在归一化处理时,介绍了一种可节约12.5%存储量的方法。FPGA设计结果显示在BER=10-5时,与最优算法Log-MAP相比,性能损失0.2dB,硬件资源节约30%,译码时延小,吞吐量大。

河北高阳低凸起深部热储层回灌注水诱发断层失稳危险性探讨

近年来,注水诱发断层活化引发地震已成为深部地热资源安全开采面临的突出地质安全问题。河北高阳低凸起深部岩溶热储丰富,区内分布多条隐伏断层,研究旨在探明未来大规模开发高阳低凸起深部地热资源是否会诱发区内隐伏断层失稳破坏。研究基于华北地区综合地应力场,利用莫尔-库伦准则计算热储区及邻区主要隐伏断层的初始稳定状态;选用Hsieh and Bredehoeft水文模型计算代表性地热井回灌注水10~40年产生的超孔隙水压力值;在初始稳定状态的基础上叠加该孔隙水压扰动,采用断层滑动失稳概率评价方法,分析长期回灌注水对断层稳定性的影响;讨论断层走向与最大水平主应力夹角变化对断层滑动失稳风险的作用规律。结果表明:高阳低凸起及邻区代表性地热井在170 m3/h注水速率条件下,持续注水40年产生的超孔隙水压力值最大不超过11 MPa,该扰动以注水井为中心向四周呈幂函数规律递减,其影响范围不超过8 km;持续回灌注水对高阳低凸起代表性地热井附近2 km范围内隐伏断层的稳定性影响显著,部分断层滑动失稳概率超过85%,具有极高的活化风险;距离注水井2 km范围内不同走向的断层,在单井回灌注水50年的作用下,滑动失稳概率随断层走向与最大水平主应力夹角的减小而迅速增加。文章研究方法及相关成果可为国内外深部地热资源安全开发利用提供地质科学支撑。

地震与降雨耦合作用下区域滑坡灾害评价方法

基于莫尔–库仑破坏准则,通过引入地震动惯性力和地下水位系数,推导地震与降雨耦合作用下的滑坡安全系数计算公式。提出应用滑坡体物性、几何参数频度分析和蒙特卡罗模拟联合求算滑坡滑动概率的思路,建立综合坡度、土体类别、地震动强度和地下水位系数等因素的滑坡滑动概率理论判定矩阵。利用计算获得的特定研究区内不同强度地震动的重现概率,可将该矩阵转化为不同复发年限内实际地震发生条件下滑坡滑动概率的理论判定矩阵。依据2类理论判定矩阵,结合GIS技术、数字地质图和高精度DEM数据,即可实现地震与降雨耦合作用下区域滑坡灾害的概率性评价;以日本北九州市为例,给出应用该方法评价区域滑坡灾害的概率性预测结果。

船舶动力设备退化基线计算及预测方法

船舶动力设备在自身性能退化过程中的相当长一段时间内仍能完成规定功能,对具有重要特征参数或性能指标的船舶动力设备而言,若使用定基线进行健康状态评估会导致评估值连续较低甚至误报警问题。为了解决这一问题,以目标设备按性能退化时间序列采集的特征参数为研究对象,首先建立退化基线计算方法,利用滑动概率神经网络和性能可靠度与基线值间的转换函数获得目标设备的动态退化基线;然后建立ARMA预测模型获得预测参数,并与退化基线计算方法结合对退化基线发生动态变化的时间节点进行预测;最后利用海水泵对建立的方法可行性进行验证。结果表明,本文建立的退化基线计算方法能够获得动态基线,退化基线预测方法能够对动态基线的变化时间节点进行准确预测。

灰色马尔可夫链模型的改进及其应用

将灰色模型与马尔可夫链方法相结合,建立了灰色马尔可夫链预测模型,并对该模型进行了改进.采用滑动转移概率矩阵,并依据广西合面狮水库10 a的年最大洪水流量预测以后2 a的年最大洪水流量范围.结果表明,采用改进的灰色马尔可夫链模型,可比较准确地预测随机波动性较大的水文数据序列的范围.

改进Grey-Markov模型在油气管道腐蚀深度预测中的应用

为解决在役油气管道因腐蚀导致的穿孔泄露等问题,基于GM(1,1)模型及Markov理论,建立了一种管道腐蚀深度预测新方法。首先,利用检测数据建立灰色方程,对油气管道腐蚀深度进行趋势预测;然后,根据趋势预测值进行状态划分,利用马尔可夫理论建立滑动转移概率矩阵,通过管道状态变化对管道腐蚀深度进行预测;最后,以胜利海洋石油开发公司孤六联阀组-孤岛首站集输管线试验段为例,对管道腐蚀深度进行了预测,研究结果表明:改进的灰色-马尔可夫模型预测精度较高,预测结果有更高的可信度,能够更好地指导管道的检查维修。

基于改进的灰色马尔科夫链模型对煤自燃的预测研究

对煤自燃的预测是安全评价、规划和决策的基础。传统的灰色马尔科夫模型在由过去的数据进行预测的时候,所使用的转移概率矩阵是固定不变的,这将会影响预测的准确性。因此,本文建立了改进的灰色马尔科夫链模型,也就是使用刚预测的最新数据,去掉最老数据,由此建立新的一步转移概率矩阵,也就是采用滑动转移概率矩阵。用改进的马尔科夫链模型与传统的灰色马尔科夫模型比较,拟合精度更好,平均相对误差更小,预测范围更准确,预测精度更高,能够为矿井煤自燃的防治工作提供科学的理论依据。

雄安容城深热储层回灌注水诱发断层失稳危险性研究

雄安新区地热资源丰富,未来大规模开发利用深部热储资源对建设绿色雄安、减轻首都圈环境污染、改善京津冀能源结构等具有重要的战略意义。雄安新区内分布容城、牛东及徐水—大城等第四纪隐伏断层,未来开采蓟县—长城系热储时,回灌注水是否会对上述断层稳定性产生影响,目前暂无相关研究成果报道。以雄安容城热储区为例,首先,基于已有地应力数据初步确定容城热储区初始地应力场,依据莫尔–库仑破裂准则研判近场隐伏断层的初始稳定状态;其次,选用Hsieh and Bredehoeft水文模型,计算代表性深地热井未来回灌注水引起的超孔隙水压力分布特征;然后,考虑该超孔隙水压力作用,采用断层滑动失稳概率评价方法,分析不同注水时段近场隐伏断层的滑动失稳危险性;最后,重点探讨注水速率、注水时间以及地热抽采对诱发断层失稳危险性的影响。研究结果表明:(1)容城凸起边界断层附近约3 km范围内,代表性深地热井在171 m^(3)/h回灌注水条件下,回灌注水40 a产生的超孔隙水压力值不超过12 MPa,且随着距离注水井位置增大向外扩散呈“幂函数”规律逐渐递减,影响范围一般不超过9 km;(2)回灌注水对容城凸起西边界断层中段(F9–2段)稳定性影响较显著,而对其他隐伏断层的影响不明显;(3)F9–2分段断层的滑动失稳概率随注水时间增长基本呈“指数函数”规律非线性增大,随注水速率增加也呈“指数函数”规律非线性增大,在171 m^(3)/h回灌注水条件下,回灌注水至2070年,F9–2分段断层滑动失稳概率为33.16%,具有较高的失稳风险;(4)容城凸起边界断层附近深地热井持续抽采能导致储层岩体最小水平主应力降低、最大差应力增大,F9–2分段断层应力积累水平逐渐接近临界失稳状态,未来深部地热持续抽采对近场断层稳定性的影响也应值得关注。

基于改进的灰色马尔可夫链模型的交通事故预测

交通事故预测是交通安全评价、规划和决策的基础.灰色预测适合于数据量少和波动小的系统对象,而马尔可夫链理论适用于预测随机波动大的动态过程.为克服一般灰色马尔可夫链模型运用的转移概率矩阵固定不变而影响预测精度的问题,本文建立了改进的灰色马尔可夫链模型.采用滑动转移概率矩阵方法,去掉最老数据并补充最新数据,从而建立新的一步转移概率矩阵.借助改进的灰色马尔可夫链模型,对全国2002-2004年交通事故10万人口死亡率进行了预测分析.结果表明,改进的灰色马尔可夫链模型比一般灰色马尔可夫链模型的预测范围更准确,预测精度更高.

WCDMA/HSDPA系统中的Turbo译码器设计与优化

Turbo码由于其优越的性能正日益广泛应用到移动、卫星和深空通信系统中。以Turbo译码器的ASIC实现为目标,介绍了它在WCDMA/HSDPA系统中的实际应用,对其算法、实现复杂度进行了分析,对常规扩充结构进行了优化,减少了面积和功耗,减少不必要的运算开支,节约了芯片成本,提高了产品竞争力。