配电网负荷预测中信号分解和预测模型组合的双层优化策略

负荷时间序列的波动性和非线性特征的加剧对负荷预测方法提出了更高的要求,而常规组合预测方法针对海量负荷数据存在应用局限性问题。为此,提出了配电网负荷预测中时序分解方法和预测模型组合的双层优化策略。首先针对某一负荷预测数据,在时序信号分解层配置权重,以负荷均方根误差最小寻优各分解方法的权重系数,进而获得各时序信号分解方法的最优组合;在此基础上,在预测模型层进行组合方案寻优,通过配置权重系数以获得各预测模型的最优组合,进一步提升负荷预测的精度。仿真结果表明,所提策略可根据预测对象的特征优化组合各信号分解方法和预测模型,降低了配电网负荷序列的非平稳性对预测精度的影响。

年龄相关性白内障组合信号IOLMaster眼轴测出率分析

目的统计年龄相关性白内障患者组合信号IOLMaster眼轴测出率，分析影响眼轴测出率的相关因素。方法临床病例研究。对2009年9—10月在西安市第四医院眼科白内障病区住院的年龄相关性白内障患者154例（170只眼）进行分析。测量所有患者的裸眼视力，采用组合信号IOLMaster测量眼轴长度，IOLMaster无法测出者使用A超测量。瞳孔散大至6mm之后根据Emery核硬度分级及LOCSⅢ分级评价核硬度及晶状体混浊程度。统计组合信号IOLMaster眼轴测出率，分析年龄、视力、白内障程度对测出率的影响。结果年龄相关性白内障患者组合信号IOLMaster的眼轴测出率为65．88％。IOLMaster测量组和A超测量组年龄比较t=0．392，P〉0．05，两组年龄差异无明显统计学意义；两组裸眼视力比较χ^2=29．13，P〈0．05，两组的裸眼视力差异有统计学意义；Emery核硬度分级中Ⅱ级核硬度，眼轴测出率达到83．7％；V级核硬度，眼轴均未测出；LOCSⅢ分级中，核混浊、核颜色、皮质混浊及后囊混浊四种不同混浊程度进行多个样本率的χ^2检验，各组均P〈0．01。结论虽然组合信号IOLMaster改进了信号分析方式，但其对年龄相关性白内障眼的眼轴长度测出率仅为65．88％，A超在眼轴测量中的作用可或缺。 在年龄相关性白内障眼中，晶状体混浊程度对眼轴测出率有明显影响。核硬度达到V级或者后囊混浊分级大于4．5的白内障病人无法使用IOLMaster测量眼轴长度。

基于Starlink机会信号/INS的组合导航方法

针对全球卫星导航系统(GNSS)因频点单一、落地功率低、易受电磁干扰以及存在覆盖较差区域等潜在的被拒止或被干扰导致的导航系统性能降低甚至失效的问题,提出了一种基于星链(Starlink)机会信号融合惯性导航系统(INS)的飞行器动态组合导航方法。首先分析了星链信号体制,建立了基于星链星座卫星下行机会信号的瞬时多普勒定位观测模型,设计了一种基于频率细分的快速最大似然多普勒频率估计方法,然后建立了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的Starlink机会信号/INS的组合导航模型,并对该导航方法进行了实验及分析。结果表明,该方法可为飞行器提供长航时、连续、高精度的导航。动态飞行情况下,该方法可实现平均优于25 m的三维定位精度和平均优于0.1 m/s的速度估计精度,比相同观测时间下的惯导精度提高了1~2个数量级,显著提高了飞行器的导航精度,可为战略导航提供方法和技术支撑。

基于组合信号的Wiener-Hammerstein系统辨识

针对噪声干扰条件下的Wiener-Hammerstein系统,提出一种基于组合信号的两阶段辨识算法用于辨识Wiener-Hammerstein系统各个环节参数.利用自回归(autoregressive, AR)模型和有限脉冲响应(finite impulse response, FIR)模型分别建立Wiener-Hammerstein系统的输入和输出线性环节,利用多项式模型建立非线性环节.在第一阶段,基于高斯信号的输入和输出,采用相关性分析方法辨识Wiener-Hammerstein系统中输入和输出线性环节的参数,有效解决了中间变量不可测的问题.在第二阶段,基于随机信号的输入和输出数据,利用递推最小二乘法辨识非线性环节参数.仿真结果表明,提出的两阶段方法能够有效辨识Wiener-Hammerstein系统,与其他辨识方法相比,辨识精度有所提高.

BDS信号失锁下基于自适应因子图的列车组合定位模型

针对列车运行环境复杂,容易产生BDS信号失锁,影响BDS/IMU列车定位系统的精确性问题,提出了基于自适应因子图的BDS/IMU/OD列车组合定位模型。在BDS/IMU列车定位系统的基础上,引入里程计(Odometer,OD)定位技术,利用北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)与惯性测量元件(Inertial Measurement Unit,IMU)、OD 3类传感器获取列车量测信息,根据因子图理论,将多源量测信息描述为状态空间方程,抽象BDS、IMU、OD因子节点和先验因子,确定因子节点与变量节点之间的无向连接关系,建立多变量列车组合定位因子图模型,解算列车的位置信息。当BDS信号产生变化时,借助因子图的即插即用特性,提出了自适应因子算法,动态调整列车组合定位因子图模型结构。在BDS信息部分失锁时,利用BDS的部分信息,建立BDS/IMU/OD列车组合定位因子图模型,在BDS信息完全失锁时,转换为IMU/OD列车组合定位因子图模型,抑制BDS完全失锁造成的发散误差。利用卡尔曼算法、因子图算法、自适应因子图算法进行了列车定位的仿真分析,在BDS信息部分失锁时,自适应因子图模型的定位位置均方根误差比卡尔曼算法分别降低了52.3%、48.2%和42.7%,比因子图算法分别降低了34.8%、27.0%和25.2%。在BDS信息完全失锁时,自适应因子图模型的定位位置误差比卡尔曼算法分别降低了46.7%、46.7%和50%。自适应因子图算法提高了BDS信息失锁的情况下的列车定位精度,实现了不同传感器之间的即插即用,为构建高精确性、强鲁棒性、高可扩展性的列车组合定位系统提供模型支持。

基于参差信号组合设计的交错掩护抗分选射频隐身信号设计原理

射频隐身雷达是当前雷达领域的研究热点,其信号设计是实现射频隐身的关键环节。针对在雷达告警接收机(radar warning receiver,RWR)等实时宽带电子侦察设备中广泛应用的主分选算法——序列差值直方图(sequence difference histogram,SDIF)分选算法,指出SDIF算法在参差信号的分选过程中,如果无法分选出多个脉冲重复间隔值等于骨架周期T的雷达信号,将难以进行参差信号分析。提出基于参差信号组合设计的射频交错掩护抗分选信号设计方法,以相邻的3个子参差信号PRI为一组进行组合设计,设计后的参差信号就会在分选算法的不同步骤中交替掩护,导致分选算法输出信号增批、甚至输出完全错误的结果,无法有效地对雷达信号进行分选。仿真及实验表明,根据信号设计原理设计的参差信号能有效对抗分选算法,为抗PRI分选信号设计建立了理论基础。

基于实时信号处理技术的组合接收设备测试系统研究

采用实时信号处理技术,对组合接收设备测试系统中涉及的各类控制流程、模式转换、编码译码以及调制解调算法实现过程进行针对性优化,以提高实时处理测试信号的能力,提高测试系统的使用效率。

组合HFM信号在主动声呐中的应用

双曲调频(Hyperbolic Frequency Modulation,HFM)信号由于良好的水声信道传播稳健性,在声呐主动探测中经常应用。但HFM信号在时间维和频率维具有耦合性,出现多普勒效应时不仅在频率维引起频移,还会在时间维引起时延,与目标距离变化引起的时延难以区分,单个HFM信号无法准确测速。文章利用同一运动目标对不同频段和相同脉宽的HFM信号引起的时延不同,设计了组合HFM信号,分析此类信号探测运动目标产生的回波,得到速度和距离解析表达式。通过仿真实验结果表明,该方法可实现精确的目标径向速度和距离估计,可应用于主动声呐大量程脉冲串式探测时的信号处理。

面向客货分离交叉口的网联货车队列车速引导与信号优先组合优化

相比于小汽车,货车的刹车距离更长,启动损失更大。采取路段车速引导和下游交叉口信号优先控制均有利于提高疏港道路上货车流的通行效率和安全性。为了降低货车车辆的停车延误和尾气排放,本文以网联无人驾驶货车车队为研究对象,提出一种车速引导与信号优先控制的联合优化方法,综合发挥车速引导策略和信号优先策略的作用。首先,详细分析了网联无人驾驶货车车队在货车道内的运行状态;然后,以货车车速、加速度、决策点位置以及优先相位绿灯时间为决策变量,以货车停车延误、尾气排放量和受影响相位内社会车辆的延误变化量等为优化目标,构建疏港道路货车队列在路段和下游信号控制交叉口处的跟车行为优化模型,实现货车车队安全和快速地通过交叉口;最后,编写遗传算法程序求解和验证模型,得出不同到达时刻以及不同绿灯时长下模型的优化结果。结果表明,网联货车队列的运行延误大幅降低,受影响相位的社会车辆的延误也均在合理区间内。

试验环境水下声信号的特征提取方法

水下试验环境参数的反演是水声学研究领域的重要内容。而当前研究的关键是通过对水下声信号做特征提取从而获取参数信息。针对特征提取较难、模型很难拟合等问题。本文提出了一种试验环境水下声信号的特征提取方法。将水下声信号同时用梅尔频谱倒谱系数及线性预测系数处理,两者运用特征加权组合方法得到新的特征矩阵;再应用映射插值算法对特征矩阵进行处理,获得适应神经网络输入的三通道矩阵。本文选取的网络模型为残差神经网络。利用实验室所录制的对河口水库数据集测试表明,本文提出的特征提取方法普遍优于仅利用梅尔频谱倒谱系数或线性预测系数的特征处理方法。利用单频矩形脉冲信号对环境进行深度5分类,准确率平均提升2%。利用线性调频信号对环境进行深度5分类,准确率平均提升2.03%。本文提出的特征提取方法对线性调频信号在深度分类任务下处理的结果要优于单频矩形脉冲信号处理的结果。

汽车组合仪表有意电磁干扰空时域联合分离系统设计

有意电磁波与汽车仪器电磁传输波产生的混合干扰,降低了汽车组合仪表的稳定运行能力,造成仪表设备失灵;为避免上述情况的发生,设计汽车组合仪表有意电磁干扰空时域联合分离系统;在步进电机驱动电路中,设置汽车组合仪表控制器、分离电源与PCB电路板、有意电磁干扰数字传感器;分配有意电磁波空时域源地址,通过计算干扰信号平坦度的方式,确定脉冲参数的取值范围,实现汽车组合仪表有意电磁的空时域干扰效应分析;估算有意电磁波干扰信号的数目,按照信号分解的处理原则,求解联合分离修正函数,实现电磁干扰的联合分离;在设置频率范围在100 MHz~1 GHz之间、幅度范围为0.5~5 V、脉冲宽度范围为10~100 ns区间后,通过实验结果表明,设计系统应用后可以在混合信号中,按照空域、时域标准的不同分离有意电磁波,且分离后的信号波长、信号频率依然在1.0μm、300 Hz左右,不会因混合干扰降低汽车组合仪表的稳定运行能力。

交通分配与信号控制组合优化研究综述

众多研究表明交通信号控制与车辆路径选择相互影响,信号配时影响车辆的路径选择行为,进而影响路网的交通流量分布,故需要根据流量情况设置信号配时方案以提升路网整体性能。本文聚焦交通分配与信号控制的组合优化研究,分析了交通分配和信号控制的关联机制以及应用于组合优化问题的经典原理和策略;归纳了组合优化问题的研究要素,并基于博弈论将组合优化问题分为迭代优化问题(纳什古诺博弈)、系统优化问题(垄断博弈)和混合优化问题(主从博弈)。迭代优化策略将交通控制与分配看作同一层次上两个互相关联的问题,迭代求解这两个问题,以期获得信号配时和交通流量分布相互一致的解决方案;系统优化策略是一种系统最优控制,交通管理者同时优化控制方案和交通流量;混合优化策略在考虑用户路径选择的前提下,以控制参数为决策变量,构建并求解组合优化模型。对三类优化问题的相关研究进展进行了归纳和综述,并分析其特征及优缺点。建议未来从以下方向进行优化:将传统的组合优化问题扩展至智能网联环境下信号控制与路径诱导的协同控制;考虑控制策略对于OD需求的影响,并扩展出行行为因素,将出行模式、离开时间等参数纳入决策变量;可依据路径选择倾向、旅行成本感知情况等标准进行车辆分类,提高控制策略的鲁棒性;采用合适的城市路网交通模型,更加详细地描述微观交通现象,精确地计算交叉口及路段延误;开发和优化求解组合问题的算法,提升算法的计算效率、适用规模以及理论特性(例如最优性、收敛性),采用并行计算、多线程计算等手段提升计算效率;最后,在交通描述精确性、信号控制方案灵活性和全面性以及算法求解效率等多个要素之间进行平衡。

基于图像处理的轨旁组合信号灯识别方法

对列车轨旁信号灯进行准确辨识是保障列车安全运行的重要措施。然而,对于轨道系统而言,除了通常的单色信号灯外,还有组合(两种颜色)信号灯的指示方式。针对轨旁组合信号灯的识别问题,文中提出了一种基于图像处理技术对位于列车前方150 m内的轨旁组合信号灯的识别方法。根据组合信号灯的颜色和形状特征,采用颜色分割、形态学处理、霍夫变换等手段提取组合信号灯的候选区域。同时利用组合信号灯位于当前轨道右侧的位置特征以及组合信号灯之间圆心距的距离特征,定位其位置并识别组合灯颜色。实验结果表明,该方法能准确定位和识别轨旁组合信号灯,对绿与黄、两绿和两黄这3种组合灯的识别率分别为94.14%、96.21%、86.67%。

城市干线信号控制策略综合评估体系

城市干线信号交叉口是路网交通流汇合和分离的节点,是保障城市交通顺畅通行的关键所在。面对信号控制策略评估方法单一的问题,构建了一种面向交通效率、交通安全和交通环境的综合指标体系,并利用组合赋权-模糊综合评价(fuzzy comprehensive evaluation,FCE)模型对城市干线信号控制方案展开综合评估。最后以太原市兴华街干线的三种信控方案为例,借助VISSIM软件和间接安全模型,获取所需的评价指标值,计算综合得分。结果表明,在城市干线中使用信号联控方案最优,能有效提高干线的综合水平,其评估结果与实际结果较为一致,验证了评估体系的有效性。研究结果为城市干线信号系统的规划与管理提供了理论依据与技术支撑。

基于动态主题模型的需求弱信号识别——以比亚迪新能源汽车为例

[研究目的]竞争的加剧和创新的要求使得产品研发愈加复杂,企业急需在一个动态变化的市场中摸索前行。因此,如何有效识别需求弱信号成为亟待解决和最具挑战性的难题。[研究方法]从顾客端出发,引入并融合新颖度、出现率、支持率以及点击率等评价指标,借鉴Kim等开发的信号组合图作为信号分类体系,提出一种基于动态主题模型的需求弱信号识别方法。以“汽车之家”网站上比亚迪新能源汽车顾客评论为数据源进行实证分析,从需求弱信号识别数量和识别质量两个维度与关键词分析方法进行对比。[研究结论]结果表明,该研究提出的方法具有有效性和可行性,能够准确地识别出需求弱信号,具有更高的灵敏度。

BDS-3不同频点双频组合伪距单点定位性能分析

北斗卫星导航系统(BDS)在进行双频单点定位时通常固定使用B1I和B3I频点组合。为充分探究BDS-3系统的定位潜力,针对BDS-3不同频点双频伪距单点定位(SPP)性能展开研究。推导了卫星差分码偏差(DCB)改正公式,并建立了BDS-3任意双频组合SPP数学模型。利用全球35个多模GNSS实验(MGEX)跟踪站121 d的实测数据,采用改进的RTKLIB软件进行了全球范围内BDS-3双频无电离层组合SPP解算实验。首先,对BDS-3的6种频点信号质量进行了全面评估,包括信噪比、多路径效应和数据可用率等指标。其次,对基于DCB改正的14种BDS-3双频伪距组合进行了性能对比。研究发现,在多路径误差、信噪比及数据完整率等多项指标上,B2ab信号质量最高,B2b与B2a其次,B3I与B1C次之,B1I表现较差。在BDS-3的14种不同双频组合SPP性能比较中,基于DCB改正的定位精度明显优于未加DCB改正的情况。DCB改正相对未改正可以将三维精度由14.9~31.2 m显著减小到1.7~15.5 m。受无电离层双频组合模型噪声放大系数的影响,最优组合为B1C&B2a,最差组合为B2a&B2ab,两者数值分别为1.7 m与15.5 m。以上结论可以为BDS-3伪距定位在车载导航等方面的应用提供参考。

边坡安全监测GPS-RTK信号的降噪算法研究

全球定位系统实时动态差分技术(global positioning system-real time kinematic, GPS-RTK)是解决路基边坡安全监测问题的重要手段,但GPS-RTK信号易受到多路径误差和共模误差的影响。基于小波变换(wavelet transform, WT)和主成分分析(principal component analysis, PCA)分别可以有效去除多路径误差和共模误差,提出WT-PCA算法去除信号误差。首先设置仿真信号,通过参数调优进一步提高单一算法的降噪效果。其次提出组合算法WT-PCA改进单一算法的缺陷,并与其他组合算法进行对比分析。最后,对十天高速路基边坡的GPS-RTK监测数据进行实例分析。结果表明,WT-PCA算法的信噪比和均方根误差较于WT-VMD优于66%和50%左右,算法可以有效地消除GPS-RTK信号的多路径误差和共模误差影响。提高边坡位移监测信号处理精度,进一步评估边坡结构形变及安全状态。

GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法研究

随着微惯性导航系统技术的发展,越来越多的无人平台装备了GPS/INS组合导航终端并具备了一定的抗欺骗能力,但现有的卫星导航欺骗方法难以满足对欺骗目标任意方向的位置驱离需求。为解决这一问题,提出了一种GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法,可用于对非法无人平台管控的场景。该方法以卫星欺骗信号的设计为突破口,首先分析了卫星导航欺骗对组合导航位置和状态参数的影响,接着将卫星导航欺骗对组合导航状态参数的影响量作为求取欺骗信号的约束条件,进而确定位置驱离所需卫星欺骗信号的欺骗量,接着利用确定的欺骗量建立全向位置驱离模型,最终利用建立的模型生成对应的欺骗信号实现对组合导航终端的全向位置驱离任务。试验验证了本文设计的算法能够实现对组合导航终端360°任意方向的位置驱离。

基于组合集成分类的伺服机构声音信号状态识别研究

本文针对测控设备伺服机构的健康管理问题,研究了伺服机构声音信号的状态识别方法。采用t-SNE算法对采集的伺服机构声音信号的频谱特征进行降维聚类分析,获取了设备状态的数据簇包络,结合人工标注等对数据标注,得到各状态下的训练样本。利用训练样本进行分类器模型训练,分别实现了基于阈值分类、贝叶斯和随机森林以及三种弱方法组合集成分类的状态识别。试验结果证明,新提出的组合集成分类识别方法较单个识别弱分类方法在识别准确率与精确率上均有较大提升,在伺服机构健康管理方面有着较强的使用价值。

爆炸螺栓解锁信号输出装置设计改进

目的对爆炸螺栓解锁试验中出现的解锁反馈装置工作故障现象进行虚拟复现,定位故障原因,进而提出改进方案。方法综合利用CREO软件和ABAQUS软件,建立解锁信号输出装置有限元模型,利用有限元计算方法开展动力学仿真分析,对爆炸螺栓解锁时的解锁信号输出装置高速动作过程进行模拟,评估关键结构的刚度与强度状况,进而定位装置故障原因。结果基于故障原因,提出组合式双螺母结构形式,改善解锁信号输出装置整体的受力状态,提升结构在高冲击载荷环境下的可靠性,并通过爆炸螺栓解锁试验进行了实际验证和效果评定。结论有限元计算方法能够对解锁信号输出装置故障原因进行虚拟复现,且改进后的装置结构形式合理可行。