基于高斯优化的精英鱼群算法研究

针对鱼群算法迭代后期易陷入局部最优解的缺点,提出一种基于淘汰赛体制的改进型鱼群算法——精英鱼群算法(LOAFSA).该算法包含基于巴莱多法则的淘汰赛体制和基于高斯优化的种群动态管理策略,在保持种群数量平衡的基础上在迭代初期就具有较优秀的精英鱼群.实验表明:对于多元函数求解极值问题,该算法具有很好的全局最优值搜索能力.将其应用于RAN架构无线接入网的数学优化模型中,利用鱼群算法寻找最优的一组发射功率使得系统容量功率最优.

天然气泄漏扩散实验与高斯预测模型优化

众所周知,掌握天然气扩散规律是天然气泄漏监测方案设计的重要依据,其中利用高斯模型来预测天然气泄漏扩散规律已成为天然气事故风险评估和安全疏散的重要技术,但目前还没有适用于天然气等轻气泄漏扩散浓度测量的实验装置。为解决高斯预测模型对天然气泄漏扩散预测精度较低的问题,采用天然气扩散浓度监测实验平台,借由阵列布置的激光甲烷浓度探头测量不同风速和不同泄漏速率下,扩散下游空间内不同高度和位置的甲烷浓度,进一步修正了高斯扩散模型中的抬升高度和侧向、垂向扩散系数。研究结果表明:①自主设计的甲烷浓度监测实验平台,可实现下游扩散空间内任意位置的泄漏气云捕捉和分布式浓度测量;②天然气泄漏的气云抬升现象不明显,仅在无风、泄漏速率较小时出现了明显的气云向上抬升。结论认为,通过实验优化后的高斯扩散模型计算精度显著提升,对比查表获取的经验参数,本研究优化后的高斯模型预测扩散浓度偏差由33%降低至16%,显著降低了预测误差,成果对天然气泄漏风险评估与泄漏监测系统的设计具有重要指导意义。

基于小波分析的气泡光散射空间谱强度分布的高斯拟合算法优化

将小波消噪方法应用在采用CCD器件作为光传感器的尾流气泡光散射空间谱强度分布检测技术中,发现CCD输出经过消噪后的高斯拟合曲线比其直接进行高斯拟合的结果更逼近实际的气泡光散射谱强度分布,可以有效减小测量误差,使高斯拟合算法得以优化,从而解决了CCD饱和与测量噪音对散射谱强度分布半值宽度和峰值的影响,提高了用气泡光散射谱强度分布判断水中气泡存在和气泡大小的准确度.

高斯粒子群优化粒子滤波检测前跟踪算法

针对低信噪比时标准粒子滤波对弱小目标的检测与跟踪时存在的粒子贫乏、跟踪精度对粒子数目要求高等问题,提出一种基于高斯粒子群优化粒子滤波的弱小目标检测前跟踪算法。利用高斯粒子群优化算法优化重采样后的粒子集,使粒子集朝着后验概率密度分布取值较大的区域运动,增加粒子的多样性,克服了粒子贫乏问题,并在保证跟踪精度的前提下降低了跟踪所需要的粒子数目,提高了标准粒子滤波算法的检测和跟踪性能。同时,建立了检测前跟踪系统的观测模型和系统模型,对基于标准粒子滤波检测前跟踪算法和优化算法进行仿真,仿真实验结果表明高斯粒子群优化粒子滤波的检测前跟踪算法相比基于标准粒子滤波的检测前跟踪算法具有更好的检测与跟踪性能。

基于改进的无尺度网络的高斯动态粒子群优化算法在舰船电网故障重构中的应用

针对当前优化算法在处理大规模舰船电网重构问题时易陷于局部极值的缺点,提出一种基于改进的无尺度网络的高斯动态粒子群优化(Gaussian Dynamic Particle Swarm Optimization,GDPSO)算法.该算法融合无尺度网络理论与种群拓扑结构,采用改进的无尺度网络BA模型随机地逐渐增加种群拓扑规模,增加种群多样性,提高种群跳出局部极值的能力.以某20节点和扩充为60节点的舰船电网为例进行故障后重构测试.结果表明,该算法对多维度舰船电网重构有效.

应用高斯粒子群优化的无迹粒子滤波

针对粒子滤波算法中存在的粒子退化与粒子匮乏的缺陷,提出了利用高斯粒子群优化无迹粒子滤波的新算法。算法使用无迹粒子滤波进行重要性采样,并将高斯粒子群优化算法融入重采样过程中。该算法选取的概率密度更加接近系统真实状态,有效增加了粒子的多样性,提高了抽样效率,降低了粒子退化程度,缓解了粒子匮乏现象。试验结果表明,该算法的滤波精度明显优于粒子滤波与无迹粒子滤波算法所得到的滤波精度。

基于高斯过程优化与FLAC3D数值计算的岩体力学参数反分析方法

为了解决大型地下工程中岩体力学参数反分析的高计算代价问题,将适用于高计算代价优化问题的高斯过程优化方法与FLAC3D数值计算相结合,提出一种新的岩体力学参数反分析方法。研究结论表明,与传统的参数反分析方法相比较,高斯过程优化方法的数值计算重分析次数显著降低,计算耗时明显减少,更适用于高计算代价的岩体参数反分析问题。

基于高斯曲率优化和非下采样剪切波变换的高密度混合噪声去除算法

为提高矿井混合噪声图像的可观测性,提出了基于高斯曲率优化和非下采样剪切波变换的高密度混合噪声去除算法.使用局部高斯曲率优化混合噪声图像,抑制椒盐噪声对噪声分布的影响,使混合噪声分布近似为高斯噪声分布.使用非下采样剪切波变换分解高斯曲率优化图像,实施自适应硬阈值收缩降噪,去除混合噪声中的高斯噪声成分.最后,迭代使用局部高斯曲率优化和非下采样剪切波变换降噪去除残余噪声,直至输出图像梯度能量满足停止条件.实验表明,本文算法能够有效地去除高斯噪声和椒盐噪声构成的高密度混合噪声,且有效抑制了剪切波变换降噪引起的伪吉布斯现象,有效地降低了矿井图像的噪声.

高斯方程优化的电磁发射系统设计

针对电磁发射系统快速拟合弹道和准确制导问题,利用少量初始数据对制导弹道进行拟合,确定所需参数和特征点,并考虑抖振误差对系统性能的影响,建立高斯方程对制导弹道进行优化,使炮弹在弹道终点以大弹着角命中目标。制作以STM32F429型控制芯片为核心的电磁智能发射系统并进行效果测试,表明高斯优化方程在提高电磁发射系统的准确性和稳定性方面有明显效果,并要综合考虑优化时的发射抖振问题。

粒子群优化算法在具有奇异位置的多体系统动力学中的应用

以广义坐标形式的高斯原理作为建模方法,采用传统优化与智能优化方法(粒子群算法)相结合的思路,充分发挥传统算法的快速收敛和智能算法的全局搜索的优势,实现约束优化问题的全局寻优目的,从而有效地克服构型奇异给计算造成的困难。分别采用增广拉格朗日方法、零空间方法和高斯优化方法进行仿真,结果表明,高斯优化方法不仅具有较高的计算精度,而且可以长时间保持数值计算的稳定,不会因多体系统自由度的突变而导致仿真失败,证明了所提方法的有效性和普适性。

改进蝙蝠算法在多目标优化中的应用

在模拟退火的高斯扰动蝙蝠优化算法(SAGBA)的基础上,结合解决多目标优化问题的算法技术,探讨了2种改进的多目标蝙蝠算法——基于动态加权的SAGBA算法(DWASAGBA)和基于向量估计的SAGBA算法(VESAGBA),并对算法进行了仿真实验.结果表明,SAGBA算法所得到的解集分布均匀,能够得到测试函数较为准确的Pareto曲线.

基于最大似然估计和混合梯度优化的射手模型辨识

光纤制导过程中射手对于光电显示的响应及其控制行为将直接影响弹药的制导控制性能。针对此问题,将最大似然估计法应用于射手模型辨识研究中。为解决辨识过程中遇到的非线性优化问题,采用遗传算法和高斯-牛顿优化算法混合策略提高寻找全局最优解的概率,并使用单纯形法提高算法鲁棒性。基于交叉原理提出适用于导引头回路的精确模型,设计仿真实验平台并进行了多轮次人在回路实验,将输出误差框架下的最大似然估计方法成功应用于实验数据中。结果表明:混合梯度优化算法能够找到全局最优值,辨识模型能够准确反映射手本身的动态特性,辨识方法和辨识的射手模型对于光纤寻的弹药制导控制系统设计具有一定的实际意义。

基于混沌和高斯局部优化的混合差分进化算法

针对标准差分进化(DE)算法在高维复杂函数优化中易早熟收敛,进而导致搜索精度降低甚至优化失败的问题,提出一种基于混沌和高斯局部优化的混合差分进化算法(CGHDE).该算法在进化初期利用混沌的遍历性,可有效地避免算法陷入局部最优;而在进化后期,采用高斯搜索又可有效地提高收敛精度.实验表明,CGHDE算法对函数维度的敏感性大大低于标准DE算法,并且寻优能力强、稳定性好、搜索精度高,特别适合于工程中高维复杂函数的优化问题.

带时限的多出救点应急物资调度模型及算法

主要研究时间限制下的多出救点应急资源调度优化问题。针对传统优化算法搜索速度慢、易陷入局部最优解的缺点,提出一种新的基于高斯函数的混沌粒子群优化算法,该算法利用高斯函数的分布曲线特性和混沌的遍历性来增强粒子群优化算法的寻优能力。将该算法应用时间限制下的多出救点应急资源调度优化,建立了满足应急时间限制下系统总费用最小的数学模型,介绍了该算法的详细实现过程。算例通过和遗传算法和标准粒子群算法进行比较,证明了其搜索速度和寻优能力的优越性。

电磁传播电阻率测井的二维全参数反演方法研究

Baker-Hughes INTEQ的MPR是应用较广的传播电阻率测井仪器,它有4条相位差和4条幅度比测井曲线,本文以它在垂直井中的测井响应为例开展电磁传播电阻率资料的二维反演方法研究.由于其测井响应对地层纵向边界的探测灵敏度比对其他地层参数的大得多,在其资料反演中必须重视地层纵向边界位置的提取和反演精度.本文首先应用特征识别方法由分辨率最好的测井曲线提取地层纵向边界,接着对浅、深探测的两条相位差曲线分别做纵向一维反演,利用此结果来建立二维反演的初始地层模型,采用改进的阻尼型正则化高斯-牛顿优化算法,实现了MPR资料的二维全参数反演.对含23个纵向分层的两种典型地层模型的数值模拟测井资料的二维反演得到了令人满意的结果,它可显著提高MPR的资料解释水平.发现只用它的5条测井曲线就可得到与8条测井曲线几乎相同的反演效果.

多传播电阻率测井的探测能力与资料处理方法

为了研究多传播电阻率(MPR)测井对砂泥岩薄互层和低电阻率环带的识别评价能力及其资料处理方法,利用薄互层组和低电阻率环带地层模型研究了MPR的探测性能及其资料处理方法。MPR可提供4条相位差和4条幅度比测井曲线,但某些探头的径向积分响应曲线存在相互重叠和交叉,说明MPR资料含有较多重复信息。幅度比曲线对地层电阻率的探测灵敏度比相位差曲线的探测灵敏度低得多。因此,从MPR的8条测井曲线中选出3条相位差和2条幅度比曲线作为资料处理的主要依据,利用所选出的5条测井曲线可直观识别出薄互层和低电阻率环带,但一般还不能由视电阻率曲线直接获得地层电阻率的真值。应用改进的正则化阻尼型高斯-牛顿优化算法,实现了MPR模拟资料的二维反演,对薄互层和低电阻率环带地层模型得到了较好的反演结果,可显著提高MPR资料的解释精度。

电磁波电阻率测井的二维全参数反演

电磁波电阻率(EWR)测井仪可给出4条相位差和4条幅度比测井曲线,但它们的视电阻率值与相应的地层真值相差较大,要得到好的解释效果,还必须对它们做二维反演。在一组具有不同层厚、不同电阻率的23层数值模拟地层模型中正演计算了EWR的测井响应并分析了它们的性能,从它的8条曲线中挑选出了探测深度分布比较合理的5条。利用其中分辨率最高的P2曲线的一阶导数特征点提取的地层纵向边界数值的基础上,先对它们做纵向一维反演;利用一维反演结果作为二维反演模型的初值,采用适合于对地层几何参数和电参数同时进行反演的改进的阻尼型高斯-牛顿正则化算法,实现了EWR资料的二维全参数反演。该方法较好地重建了包括低电阻率环带在内的地层模型参数,开发了它的直观识别低电阻率环带的能力,提高了EWR的资料解释水平。

一种快速求解二值线性方程组的并行结构

针对求解GF（2）域的线性方程组问题,改进现有的高斯消元算法,提出一种快速求解未知向量的硬件并行结构,通过增加消元与行循环位移的并行操作以降低时间复杂度,采用一类仿＂smart memory＂基本单元的互联完成整个算法在硬件上的映射。对结构的性能分析表明,对于密度远大于或小于0.5的n阶二值增广矩阵,并行结构平均计算时间约为2n个时钟周期,远小于软件算法时间（1/4n3）。在3阶~50阶的二值非稀疏增广矩阵上的实现结果表明,与软件实现相比,该结构的性能可提高约2个数量级。

高频等参数感应测井的二维全参数反演方法研究

高频等参数感应测井仪器(VIKIZ)具有很好的径向和纵向分辨能力,既可由其测井曲线直观识别薄层和薄交互层组,又可直观分析较厚地层电阻率的径向变化特征包括低电阻率环带。根据VIKIZ的探测特性,研究了其资料二维反演方法和流程,采用改进的阻尼型正则化高斯-牛顿优化算法对典型地层模型模拟测井资料的二维全参数反演,很好地重建了地层电阻率的二维分布,显著提高了VIKIZ的资料解释水平。反演结果表明VIKIZ的探测深度有待提高,在高电阻率地层其高频短源距探头测井响应所受地层介电常数的影响不容忽视,为仪器的优化设计提供依据。

利用传播电阻率测井仪器提取薄交互储层参数

多传播电阻率测井仪器可提供多条相位差和多条幅度比测井曲线,从它的全部测井曲线中选出探测深度分布合理的5条曲线作为资料处理的主要依据,利用所选出的5条测井曲线可直观识别出薄互层,但一般还不能由视电阻率曲线直接获得地层电阻率的真值.应用改进的正则化阻尼型高斯-牛顿优化算法,通过对多传播电阻率测井仪器模拟资料的二维反演,对薄互层地层模型得到了较好的反演结果,显著提高了资料的解释精度.