基于约束加权最小二乘的无源定位闭式解算方法

针对无源定位问题中可进行伪线性处理的观测方程,提出一种基于约束加权最小二乘的无源定位闭式解算的理论框架。首先,在不限定定位观测量情况下,建立基于约束加权最小二乘的定位模型,推导其无约束最优化形式;然后,只需通过广义特征值分解即可实现辐射源状态估计并给出其解析表达式,并在此基础上证明了该闭式解的全局最优性和减小定位偏差的特性;最后,将该理论框架应用于到达角(angle of arrival,AOA)/到达时间差(time difference of arrival,TDOA)联合定位场景,验证了其有效性。仿真结果表明,所提算法定位精度能够逼近克拉美-罗下限(Cramer-Rao low bound,CRLB),定位偏差明显小于加权最小二乘算法,尤其在连续定位时间较短,噪声强度较大等情况下,验证了所提理论框架的优越性。

基于约束加权最小二乘的多站无源定位

针对传统加权最小二乘算法在噪声较大时会出现门限效应的问题。本文将约束加权最小二乘算法应用于多站无源定位,分别提出了基于多站时差定位的约束加权最小二乘算法以及基于时差频差联合定位的约束加权最小二乘算法。算法首先将非线性观测方程转化为两个伪线性方程,然后对伪线性方程加入限制条件,得到目标位置。仿真实验表明,与经典加权最小二乘算法及其改进算法相比,新算法在计算量增大不多的情况下扩展了适用范围,当噪声超过门限值时依然能获得较高的定位精度。新算法对噪声具有较强的鲁棒性,能有效克服门限效应带来的影响。

水下基于层级的约束加权最小二乘时差定位

针对距离无关定位算法与距离相关定位算法中定位精度的问题,分析了误差对定位性能的影响及影响误差的因素,在最小二乘定位算法的基础上,提出了一种基于层级结构的约束加权最小二乘时差定位算法。该算法利用AUV(Autonomous Underwater Vehicle)对水下节点进行分层,使得具有层级和深度信息的信标节点升降至未知节点所在平面,从而将三维定位转换为二维定位,降低了算法的复杂度,同时避免了距离未知节点较远的信标节点对定位的影响,提高了测距精度,使定位误差进一步降低。仿真结果表明,该算法在位置误差较小的情况下,可以明显地提高定位精度。

基于约束加权最小二乘的多目标等效静力风荷载方法在大跨屋盖中的应用

为计算大跨屋盖多目标等效静力风荷载,采用约束加权最小二乘方法,设基本向量为完全三分量单目标等效静力风荷载,推导了一种完全三分量多目标等效静力风荷载方法。以一个开孔屋盖为例,进行了刚性模型测压风洞试验,研究了该屋盖的单目标和多目标等效静力风荷载。结果表明:单目标和多目标等效静力风荷载的分布形状相似,多目标等效结果大于单目标等效结果;采用单目标等效静力风荷载方法,精确等效节点的等效位移与实际位移完全相等,但其它等效节点的等效位移明显偏离实际位移,最大误差可达72.1%;而完全三分量多目标等效静力风荷载方法下的其它等效节点的等效位移与实际位移相差较小,最大误差仅为6.1%,适合大跨屋盖等效静力风荷载的多目标等效。

CAT模式下项目选择的约束加权信息算法

基于CAT理论,提出了一种新的项目选择算法——约束加权信息算法,本算法在测验编制时能满足测验所要求的多个不同的非统计约束条件,如内容平衡,曝光度控制及答案平衡等。同时本算法实现简单,运算复杂度低。模拟结果表明,约束加权信息算法选出的项目组成的测验,测量精度较高、曝光度较低,有很强的实用推广价值。

基于三维模型和深度灰度约束加权的人脸姿态跟踪

提出一种基于人脸三维模型和深度灰度约束加权对单目视频图像序列中的人脸空间姿态进行跟踪的方法.首先用仿射变换的方法得到初始帧的人脸姿态参数并作为姿态跟踪的起点;然后用三维几何信息对线性灰度和深度约束方程加权得到更精确的帧间运动参数,为了消除光照变化和遮蔽的影响,在跟踪过程中逐帧自动进行特征点更新.对模特头像和真实人脸的实验结果表明:该方法能实现精确而可靠的姿态跟踪,特别对深度方向变化较大的运动,效果更为明显.

利用约束加权最小二乘的单站外辐射源时差定位算法

针对利用单个观测接收站接收数个外辐射源信号进行目标定位过程中,传统解析定位算法估计精度不够理想的问题,提出了一种利用约束加权最小二乘(CWLS)到达时差的定位算法。首先将目标到观测接收站的距离作为冗余参量,实现时差观测方程的线性化,然后根据目标到观测接收站的距离与目标位置之间的函数关系,建立为CWLS定位模型,并采用拉格朗日乘子式(Lagrange multiplier)求解该类带约束条件的CWLS问题。同时,还推导了相应的克拉美罗界(CRLB)和理论误差。通过仿真实验和分析可以表明,在存在测量误差的情况下,本文提出的新算法仍然能够逼近CRLB,且与解析方法相比,具有较好的定位精度。

基于约束加权最小二乘的时差频差联合定位算法

针对运动目标源定位问题,提出了一种基于约束加权最小二乘(Constrained Weighted Leas-tSquares,CWLS)的时差频差定位算法。该算法利用目标源到达多个接收站的时差和频差信息,对目标源的位置和速度进行估计。通过引入中间变量,将时差频差非线性方程转换成伪线性方程(中间变量与目标源位置和速度之间存在约束关系),再对此约束条件引入拉格朗日乘子技术,将此伪线性方程的求解转化为求条件极值问题,创造性地求解了此非线性定位方程,提高了定位精度,并能满足实时性和全局收敛要求。仿真实验表明,该算法在保持相近复杂度的同时,进一步提高了定位性能,优于两步加权最小二乘算法,在噪声较高时仍然能达到克拉美罗下限。

基于TDOA移动定位中的约束加权最小二乘算法

自 E -911定位需求颁布以来 ,移动台定位技术在国内外受到了高度的重视和深入研究。本文主要对无线定位中基于 TDOA的一种约束加权最小二乘算法进行了研究。该算法通过引用一个中间变量重组非线性方程组为线性方程组 ,然后利用加权最小二乘算法对该方程组进行求解 ,得到移动台的第一次位置估计值 ,根据得到的估计位置以及他们之间的内在联系 ,并引入拉格朗日乘数因子重新建立一个方程来对第一次估计进行修正 ,求解出符合条件的拉格朗日乘数因子 ,从而得到第二次位置估计值。仿真结果表明在一定的噪声环境中约束加权最小二乘算法能够达到克拉美罗下限 ,取得了较好的定位效果。

等式约束刚性加权最小二乘问题的稳定性扰动(英文)

研究等式约束刚性最小二乘问题.证明了对于刚性问题,约束加权广义逆,约束加权投影和等式约束加权最小二乘问题的扰动是稳定的,当且仅当系数矩阵的扰动满足若干秩等条件.

煤矿倾斜地层瞬变电磁加权横向约束反演

传统的单点一维反演是煤矿瞬变电磁数据处理与解释应用最广泛的技术方法,然而,实际地层往往存在一定倾角,当地层倾角较大时,基于单点水平层状模型的一维反演方法将不再适用,无法准确还原倾斜地层的电性分布特征。为此,针对煤矿瞬变电磁探测点距小、沉积地层地下电性结构相对连续的特点,本文采用加权横向约束反演(weighted laterally-constrained inversion,WLCI)方法,将相邻测点地电参数的差异作为约束项加入目标函数,对层界面的深度进行约束,同时引入加权因子控制约束强度,反演过程尽可能使相邻测点反演剖面具有横向的连续性以及纵向的光滑性。首先,阐述了瞬变电磁一维正、反演原理,并对WLCI计算过程进行了详细介绍。然后,建立了2组不同倾斜角度的H型与K型模型进行测试,分析加权因子对反演结果的影响。与传统的一维反演结果相比,WLCI通过建立层参数和深度加权约束方程并合成总的反演方程,是一种拟二维的反演方法,反演的电阻率剖面横向及纵向连续性好,与实际模型的吻合度较高,验证了反演方法的有效性。最后,实测数据的反演结果显示,WLCI可以准确还原倾斜地层的电性分布,反演结果与实际地质资料吻合。

基于距离加权约束算法的围岩三维电阻率CT反演成像研究

孔中电极附近成像效果差的问题是一直以来困扰三维电阻率CT精细探测的难题,针对该问题,提出了"距离加权"约束反演的思路,通过构建"指数型"衰减的距离加权因子分布模型,对距孔中电源点不同远近的剖分单元赋予差异权重,重点改善了孔中电源点附近区域反演敏感度较高而造成的成像形态畸变问题,提高了三维电阻率CT反演成像方法对异常体三维定位和识别的精度及可靠性。通过数值反演试验和物理模型试验研究,进一步检验了距离加权约束反演方法在改善孔中电极附近异常体成像形态方面的有益效果,试验结果均比较准确地反映了异常体的空间位置、规模和形态。

一种加权稀疏约束稳健Capon波束形成方法

为了克服标准Capon波束形成器旁瓣级高以及存在角度失配时性能急剧下降等缺点,在稀疏约束Capon波束形成器的基础上,提出了一种加权稀疏约束Capon波束形成器.该方法利用波束响应的稀疏分布特性,在标准Capon波束形成优化模型中加入旁瓣区域波束响应稀疏约束(?1范数约束),使旁瓣区域波束响应向量中非零元素的个数最小化;通过阵列采样数据协方差矩阵特征分解得到信号子空间及噪声子空间,利用信号子空间与噪声子空间的正交特性,构造加权矩阵对稀疏约束进行加权,使得稀疏重构时波束响应向量中不同角度对应的元素得到不同程度的约束.该方法有效地抑制了Capon波束形成器的高旁瓣级,加深了干扰方位零陷,提高了阵列输出信干噪比.由于稀疏约束,波束响应向主瓣集中,期望信号方向附近的波束响应都较大,从而也提高了阵列抗导向矢量角度失配的能力.数值仿真和水池实验验证了所提方法的有效性.

频率域航空电磁数据的加权横向约束反演

传统的一维反演技术已经被广泛应用于航空电磁数据解释中.然而,利用单点水平层状介质模型模拟地下复杂地电结构有时会遇到困难.突出表现在反演参数的横向不连续性,即使相邻测点的反演结果也会出现突变.本文针对航空电磁直升机吊舱系统可进行密集采样,相邻测点地下电性结构应具有某种程度连续性的特点,研究航空电磁数据横向约束反演理论,并提出参数加权约束方法.首先阐述频率域航空电磁正演和加权横向约束反演理论,着重介绍这种拟二维反演方法的基本原理和实施步骤,以及将该方法成功应用于频率域航空电磁数据反演处理的方法技术.最后,通过对理论和实测数据反演处理,并与传统的一维反演结果进行对比,验证加权横向约束反演方法的有效性.

加权约束最小二乘法计算等效静力风荷载

基于平均风压与脉动风压根方差相组合的分布模式,利用加权约束最小二乘优化方法计算等效静力风荷载,在计算时通过约束条件来限制等效荷载的大小,并通过引入权值因子确保等效荷载作用下典型响应的正确性.算例分析结果表明,该方法可用于计算大跨结构的多个目标峰值响应,克服了传统方法仅能等效单个响应的缺陷,对绝对值较大的目标响应等效精度较高,并且典型响应的等效精度要大于一般响应;同时可以有效控制等效荷载的大小,计算得到的等效荷载变化比较均匀,没有出现风压大小及方向剧烈变化的情况.

基于自适应加权光滑约束与PCG算法的三维电阻率探测反演成像

三维电阻率探测在实际工程中日益受到重视,但存在着深部分辨率低、反演效率低等关键问题,严重制约了三维电阻率探测技术的应用和推广。针对深部分辨率低的问题,提出了一种随三维模型网格尺寸自适应调整的加权光滑约束,改善了深部网格的电阻率差异容许程度,实现了对不同深度网格约束的差异化加权处理,有效的提高了深部反演的分辨率和成像效果。针对反演计算耗时长、效率低的问题,基于预条件共轭梯度法求解快速稳定的优势,提出了三维电阻率快速稳定反演成像算法。在该算法中,将雅可比迭代中的对角阵作为预条件矩阵,其具有求逆方便、无需内存空间的特点,显著加快了收敛速度。最后,利用合成算例和隧道导水裂隙探测的工程实例验证了上述反演方法的可行性与有效性,表明借助于自适应调整加权光滑约束和预条件共轭梯度算法,有效的提高了深部分辨率和计算效率,显著改善了反演效果。

加权约束满足问题的改进深度优先搜索算法

回顾了加权约束满足问题的基本概念,给出了求解的标准深度优先搜索算法,并探讨了利用变量间的约束关系,改进标准深度优先搜索算法的搜索上下界;在此基础上,给出了一种改进的深度优先分枝定界算法.该算法的一个特点是通过循环迭代求解子问题来改进上下界.针对随机约束满足问题模型生成的测试数据的数值计算结果显示,改进算法可以大大缩短求解时间.

扩展的加权约束逻辑程序在产品配置中的应用

为了更好地表达产品配置问题中的复杂知识形式,以加权约束逻辑程序语言为基础,将规则的头部扩展为析取约束的形式,提出了一种扩展的加权约束逻辑程序语言,给出了其稳定模型语义.这种扩展的加权约束逻辑程序进一步加强了知识的表达和推理能力,但没有增加计算复杂性.以一个计算机配置实例讨论了扩展的加权约束逻辑程序在产品配置问题中的应用.

加权成对约束半监督局部维数约减算法

考虑到已有的半监督维数约减方法在利用边信息时将所有边信息等同,不能充分挖掘边所含信息,提出加权成对约束半监督局部维数约减算法(WSLDR)。通过构建近邻图对边信息进行扩充,使边信息数量有所增加。另外,根据边所含信息量的不同构建边的权系数矩阵。将边信息融入近邻图对其进行修正,对修正后的近邻图和加权的成对约束寻找最优投影。算法不仅保持了数据的内在局部几何结构,而且使得类内数据分布更加紧密,类间数据分布更加分散。在UCI数据集上的实验结果验证了该算法的有效性。