基于变分贝叶斯平行因子分解的缺失信号的恢复

现有的工程信号处理方法都是基于完整的数据采集,并没有考虑缺失信号的处理。而在工程实际中,由于人为因素和自然界不可抗拒的因素,有时会造成传感器失效,从而造成信号采集的缺失。为了消除信号缺失对工程信号处理的消极影响,提出了一种基于变分贝叶斯平行因子分解的信号恢复方法。首先利用平行因子分析理论将采集的振动信号构造成三维张量,同时结合贝叶斯方法,引入潜在变量和超参数,建立贝叶斯平行因子概率图模型;其次采用变分贝叶斯算法推导出因子矩阵和超参数的后验分布,从而进一步推断出缺失元素的分布预测;最后通过分析该模型的下界,初始化参数的选择,使该算法更好的解决信号缺失问题。利用均方根误差和相对平方根误差对该算法的性能进行评估,仿真和实验结果表明,随着缺失比例的增大,变分贝叶斯平行因子分解算法相较于传统的低秩张量补全算法,误差更小,能够更加有效的恢复缺失的信号,有效地解决了工程信号处理中因传感器失效而引起的信号缺失的问题。

基于压缩感知的缺失机械振动信号重构新方法

针对工业机械设备实时监测中不可控因素导致的振动信号数据缺失问题,提出一种基于自适应二次临近项交替方向乘子算法(adaptive quadratic proximity-alternating direction method of multipliers, AQ-ADMM)的压缩感知缺失信号重构方法。AQ-ADMM算法在经典交替方向乘子算法算法迭代过程中添加二次临近项,且能够自适应选取惩罚参数。首先在数据中心建立信号参考数据库用于构造初始字典,然后将K-奇异值分解(K-singular value decomposition, K-SVD)字典学习算法和AQ-ADMM算法结合重构缺失信号。对仿真信号和两种真实轴承信号数据集添加高斯白噪声后作为样本,试验结果表明当信号压缩率在50%~70%时,所提方法性能指标明显优于其它传统方法,在重构信号的同时实现了对含缺失数据机械振动信号的快速精确修复。

信号短暂缺失下的非完备GPS定位算法研究

该文提出一种在城市峡谷等复杂环境中卫星被频繁遮挡造成卫星信号短暂缺失的非完备条件下,利用少于3颗有效卫星,实现满足一定精度要求的定位方法。实际数据测试表明,在数十秒的短暂非完备期间内,该方法可以提供满足导航要求的定位结果,从而提高了GPS接收机的有效性。该方法不依赖额外传感器,亦不需要电子地图支持,同时系统成本无明显增加。

传播过程中信号缺失的层次聚类社区发现算法

社区发现是社会网络分析的一个基本任务,而社区结构探测是社区发现的一个关键问题。将社区结构中的结点看作信号源,针对信号传递过程中存在信号缺失情况,提出了一种层次聚类社区发现算法。该算法通过度中心性来度量节点接收信号的概率,用于量化节点接受信号过程中的缺失值。经过信号传递,使网络的拓扑结构转化为向量间的几何关系,在此基础上,使用层次聚类算法用于发现社区。为了验证SMHC算法的有效性,通过在三个数据集上与SHC算法、CNM算法、GN算法、Similar算法进行比较,实验结果表明,SMHC算法在一定程度上提高了社区发现的正确率。

基于GMDH与SVM的信号缺失情景下轴承故障诊断

针对在轴承故障数据采集过程中,由于外界干扰导致部分信号缺失的问题,提出一种基于数据分组处理算法(GMDH)与经粒子群优化的支持向量机(PSO-SVM)算法相结合的轴承故障诊断方法。首先,利用GMDH算法搭建时间序列预测模型,预测出并弥补上缺失的数据并与采集信号整合;其次,经过PSO-SVM模型对完整的数据集进行故障类型诊断;最后,实验采用了凯斯西储大学轴承故障振动数据,并与SVM、PSO-SVM等算法进行比较,验证了在信号缺失情景下,GMDH-SVM混合诊断方法的有效性。

个人出行轨迹中轨道交通段GPS信号缺失修补算法

基于GPS的个人出行轨迹在城市路网环境中信号丢失较为严重。针对城市轨道交通段的GPS信号缺失问题提出了相应解决办法。研究分析了出行者在换乘节点的一般时空行为以及GPS轨迹的形态特征,给出在特定情况下模型中最优路径的界定,以此制定出交通路段选取规则;在逻辑设计上结合地理信息数据库的语义信息和轨道交通网的拓扑结构,开发了基于广度优先原则的轨道交通段GPS信号的修补算法。此外,研究结合使用Baidu Map API开发了修补效果的在线可视化平台,以上海市内20组GPS个人出行数据进行了实例分析。结果表明,算法的修补效果良好,设计思路合理,且计算和修补时耗线性单增,具有一定的实用价值。

卫星信号缺失情况下GPS/SINS组合导航系统研究

针对GPS/SINS组合导航在复杂环境中出现的卫星信号不全情况,在分析SINS误差模型的基础上建立了组合导航的松组合和紧组合模型,采用无迹卡尔曼滤波对两种组合模式进行仿真实验。仿真结果显示,在卫星信号正常情况下,紧组合的导航精度高于松组合;在卫星信号缺失时,松组合转变为单纯的惯性导航,导航误差随时间积累,紧组合虽然误差增大,但在一定时间内仍能提供精确导航信息,提高了GPS/SINS组合导航适应复杂环境的能力。

基于压缩感知的信号重建方法及在气枪震源信号处理中的应用

在气枪源探测过程中,由于各种干扰因素的影响,导致部分有效信号缺失或受随机干扰严重,为了重构出连续完整的数据,依据气枪源信号在傅里叶变换域中具有稀疏性的特点,构建了一种基于压缩感知(Compressive Sensing,简称CS)的缺失信号重建方法。首先进行数值模拟,并将该方法与传统的插值方法处理效果进行对比,对重建效果进行均方根误差及信噪比(SNR)分析,结果显示:压缩感知方法重建前后信号的波形吻合度高、振幅一致性更强、同相轴清晰且连续性相同,对噪声压制较好。综上表明:该方法重建效果优于传统的三次样条插值方法。将该方法应用于实际资料,结果显示受干扰的有效信号能够得到很好的恢复重建。

毛蕊异黄酮抑制肺腺癌细胞增殖和迁移的miR-21/PTEN信号通路机制研究

目的:探讨毛蕊异黄酮(CA)通过调控微RNA-21(miR-21)/人类第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源物(PTEN)信号通路对肺腺癌细胞增殖和迁移的抑制作用机制。方法:以人肺腺癌SPC-A1细胞为对象,采用MTT法检测不同剂量CA(5、15、25、50、75、100μg/mL)作用12、24、48、72 h后的细胞增殖情况,并计算细胞存活率、30%细胞生长抑制浓度(IC30)和半数抑制浓度(IC50);采用Transwell迁移试验检测低、中、高剂量CA(50、75、100μg/mL)作用24 h后的细胞迁移情况,记录染色细胞数并计算细胞迁移抑制率;采用蛋白质印迹法和实时聚合酶链反应法检测低、中、高剂量CA(50、75、100μg/mL)作用24 h后细胞miR-21以及PTEN、血管内皮生长因子(VEGF)、基质金属蛋白酶9(MMP-9)蛋白及其mRNA的表达情况;检测细胞在分别转染miR-21模拟物(mimic)和抑制物(inhibitor)后,CA(75μg/mL)对其miR-21及PETN、VEGF、MMP-9蛋白表达的影响。结果:经50、75、100μg/mLCA作用12、24、48 h,25、50、75、100μg/mL CA作用72 h后,细胞存活率均显著降低(P<0.05或P<0.01);12~72 h各时间点CA的IC30值分别为82.24、50.45、46.34、31.81μg/mL,IC50值分别为108.06、73.35、70.08、49.89μg/mL。与正常对照组比较,CA各剂量组染色细胞数,低剂量组细胞中VEGF蛋白以及中、高剂量组细胞中miR-21,VEGF、MMP-9蛋白及其mRNA的相对表达量均显著减少或降低,且中、高剂量组显著少于或低于低剂量组,高剂量组显著少于或低于中剂量组(P<0.05或P<0.01);CA各剂量组细胞迁移率以及中、高剂量组细胞中PTEN蛋白及其mRNA的相对表达量均显著升高,且中、高剂量组显著高于低剂量组,高剂量组显著高于中剂量组(P<0.05或P<0.01)。转染miR-21mimic后,miR-21mimic组细胞miR-21及VEGF、MMP-9蛋白的相对表达量均较正常对照组显著升高,PTEN蛋白的相对表达量显著降低(P<0.01);加入CA干预后,细胞中miR-21及VEGF、MMP-9蛋白的相对表达量均较miR-21mimic组显著降低,PTEN蛋白的相对表达量均显著升高(P<0.05或P<0.01)。转染miR-21 inhibitor后,miR-21 inhibitor组细胞中miR-21及VEGF、MMP-9蛋白的相对表达量均较正常对照组显著降低,PTEN蛋白的相对表达量显著升高(P<0.05或P<0.01);加入CA干预后,细胞中miR-21及上述蛋白的表达较miR-21 inhibitor组均未见明显变化(P>0.05)。结论:CA可剂量依赖性地抑制肺腺癌SPC-A1细胞的增殖和迁移,且这种作用可能与调控miR-21/PTEN信号通路有关。

基于Wi-Fi信号SLR的AP选取算法

Wi-Fi室内指纹定位的精度和定位效率与参与定位的Wi-Fi信号接入点Access Points (AP)紧密相关,如何进行AP选取在Wi Fi室内定位技术中变得非常关键。本文提出了一种基于Wi Fi信号丢失率(Signal Loss Rate,SLR)的AP选取算法,通过AP的信号丢失率阈值α进行训练获取参数最优解,然后利用该阈值进行AP选取。为验证该算法可行性,在广州市城市规划勘测设计研究院测量部门的某办公室进行了测试。实验结果表明本文所提算法的平均定位精度比最大均值(Max Mean)、互信息(MI)和最小标准差(LSTD)等AP选取算法分别提高了44. 0%,41. 8%和27. 3%。

低成本制导弹药虚拟运动预测组合导航方法

采用捷联惯导/卫导松组合导航系统的低成本制导弹药在执行任务时,卫星导航信号闪烁、断续、丢失等情况时有发生,严重降低了导航精度。为解决卫导信号短时缺失条件下的精确导航问题,提出了一种基于虚拟运动状态预测和自适应卡尔曼滤波器的卫导信号补偿导航方法。首先,建立卫导接收机正常工作时的状态与量测方程,构建三维空间下弹药制导过程的动力学模型。其次,根据制导律与动力学特性预测制导弹药的虚拟运动状态,并将其输入卡尔曼滤波器,在一定程度上替代卫导信号。最后,设计一种自适应卡尔曼滤波器,该滤波器可根据新息序列实际协方差与理论协方差的不匹配度自动调节增益。仿真结果表明,在卫导信号短时缺失的情况下,相比基于扩展卡尔曼滤波器的松组合导航方法,所提方法可将平均定位精度提升55%以上,为卫导信号短时缺失条件下的组合导航提供新思路。

电站故障诊断系统中信号缺失处理的粗糙集方法

采用粗糙集理论分析电站故障诊断决策表属性的重要性 ,在设计阶段用于指导诊断系统对相关输入信号的取舍 ,是分析解决诊断系统输入信号缺失问题的有效方法。根据粗糙集对条件属性的分析 ,在故障诊断专家系统中选择冗余规则 ,使诊断系统在运行中具有对单一非核属性信号失效的容错能力。以 30 0MW机组凝汽器故障诊断为例 。

基于卡尔曼滤波的CORS系统导航

基于CORS技术对高精度的CORS系统导航进行探讨,提出以卡尔曼滤波来解决短时间GPS信号丢失情况下的导航定位问题,并推导相应的公式。以上海市CORS系统导航服务为例,经该算法计算得到的结果与实际情况基本一致,模型正确可靠。

小汽车传感器故障对车辆排放的影响分析

文章对3台市场保有量较大的不同实验车辆进行氧传感器信号缺失和空气流量信号缺失后的CO,HC和NO_x排放测试,并与正常状况下的车辆排放实验结果进行比较.研究结果表明,在现代车辆喷油脉宽的闭环控制中,单一主要传感器信号的缺失对车辆的排放影响有限.

基于LSTM网络辅助无迹粒子滤波的列车定位方法研究

针对列车在实际运行过程中,在通视性不良区域难以获得全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号,致使GPS/捷联惯性导航系统(Strapdown Intertial Navigation System,SINS)列车定位系统精度下降的情况,提出一种基于长短时记忆(Long Short Term Memory,LSTM)网络无迹粒子滤波(Unscented Particle Filter,UPF)的定位方法.在GPS信号有效的情况下,使用UPF1进行列车定位,并利用UPF1输出的位置速度信息训练LSTM1;当GPS信号缺失时,引入神经网络监督控制思想,使用训练好的LSTM1代替GPS信号,并将其与SINS输出信息作为反馈控制器UPF2的输入,使用UPF2的输入输出搭建神经网络控制器LSTM2;系统的输出由UPF2和LSTM2的输出共同决定,但随着LSTM2不断逼近系统模型,会取代UPF2决定最终输出结果.仿真结果证明,采用LSTM辅助UPF的方法可以满足列车定位的要求.

一种GPS/INS组合导航缺星情况下的方法研究

为了提高GPS/INS组合导航系统在卫星信号缺失情况下的导航精度,采用基于伪距、伪距率的非线性紧组合模型,利用虚拟卫星法构造虚拟观测量,与真实观测量一起参与滤波。针对非线性滤波应用中的问题,采用强跟踪滤波原理和均方根策略对CKF进行改进。通过仿真实验,验证了改进算法和虚拟卫星法的可行性,在卫星信号缺失情况下可以提高导航精度,提高了组合导航适应复杂环境的能力。

共轨柴油机限压阀打开故障的研究与分析

我公司某柴油机进行台架试验时,发动机在运行到大扭矩点或标定点时,发动机限压阀打开发动机进入跛行模式。停车断电重启后故障恢复,继续运行后大扭矩点或标定点时故障重复发生。故障排查最终得出发动机转速传感器与飞轮间隙异常,导致同步信号缺失。更换飞轮后,再次经过600h耐久试验验证,限压阀打开问题解决。

RSS最小值动态补偿的室内WKNN指纹定位方法

室内加权K近邻(WKNN)室内定位方法的关键是指纹间距离相似度计算,现有研究忽视了信号缺失对指纹定位的影响。针对信号缺失现象,该文提出了一种接收信号强度(RSS)最小值动态补偿的室内定位方法。利用WKNN算法在3200 m^2的实验场开展定位测试,该文所提RSS最小值动态补偿的平均定位误差(ME)为2.129 m,均方根误差(RMSE)为1.78 m,相比于固定RSS补偿值,ME和RMSE分别减小了11.2%和6.5%。实验结果表明,该文所提方法可以提高室内指纹定位精度和稳定性。