针对实际振动位移难以获取的问题,利用振动位移与加速度信号之间的关系,先对采样后的加速度信号采用时域数值积分,得到含有趋势项的速度信号及位移信号,再采用拟合多项式极值的方法,消除积分过程中产生的趋势项,从而得到更为精确的速度和位移信号.算例表明,利用拟合多项式极值消除趋势项的方法,得到的位移时程曲线拟合精度高.

针对调强放射治疗逆向计划设计中两步法优化算法在临床需求和硬件需求之间不能很好协调的问题,提出了一种新的整合优化方法.在强度图优化中,将传统的在目标函数添加平滑项改为在约束中添加总机器跳数约束项;另外在两个优化过程中加入反馈过程,依次求取各射野的子野序列.与目前已有的基于全变差平滑的算法在临床测试病例上进行了对比实验,结果表明,当总机器跳数和总子野个数分别为50和30时,新方法的目标值(43.195 2)远低于基于全变差平滑算法的目标值(72.154 7).

提出了一种网络传输层异常报文溯源的方法.该方法通过报文在数量上的相关关系特征,区分传输控制协议(TCP)异常行为并判断导致异常的报文类型,通过独立哈希布鲁姆过滤器(IHBF)方法,挖掘数据流中最活跃的五元组及其主要成分的聚类信息,通过综合分析获取与异常报文溯源相关的信息.实验结果表明,TCP异常报文溯源方法可以在允许的误差范围内,较好地实现网络传输层异常报文溯源.

为了对多种关联算法进行有效集成,确保在信源系统误差估计、数据合成中使用正确关联的航迹,实现性能持续改进的信息融合系统,提出了多源航迹关联不确定度概念及其评定方法.以归一化航迹似然度为基础,综合考虑了传感器的虚情、漏情、未检测区域以及传感器参数的未确知性等因素,建立了航迹关联不确定度评定模型,并进行了仿真实验.结果表明,该模型能够正确反映目标间隔距离、传感器测量误差、航迹关联的正确性、检测概率与航迹关联不确定度之间的关系,且评定结果对传感器的系统误差、参数取值不敏感.

针对在复杂环境下,利用单个特征不能准确跟踪目标的问题,提出了一种在粒子滤波框架下融合多个特征进行目标跟踪的算法.利用Fisher线性判别原理,从特征集合中抽取能有效判别目标和背景并能保持目标时域一致的特征子集.在粒子滤波框架下,自适应地融合特征子集中的所有特征实现目标跟踪.通过试验证明了该算法在遮挡、环境变化等情况下的健壮性,同时也验证了跟踪结果的精确性.

针对目前基于免疫的入侵检测模型自适应性较差,缺少定量描述及成熟检测器生成效率不高等问题,提出了一种新型的入侵防御模型.建立了抗原、抗体的形式化描述及动力学方程;提出了一种由随机产生和基因库相结合的未成熟抗体生成机制和基于基因驱动的检测器进化算法,并采用疫苗注射方法提高网络的整体防御能力;通过收集到的真实网络数据及KDDCup1999评估数据对模型进行了仿真对比实验.结果表明,本模型具有更好的检测性能,有效提高了网络的安全防御能力.

针对时间戳乱序的无线射频识别(RFID)复杂事件检测带来的诸如建立事件关联关系的方法失效、判定复杂事件的构成时机困难、判定事件未发生与未到达困难等问题,提出了基于扩展的非确定性有限自动机(ENFA)模型的复杂事件检测算法.形式化地描述了时间戳乱序问题,分析了时间戳乱序给复杂事件检测带来的问题;引入插入优化策略,采用多时间槽索引策略进行滑动窗口处理,摒弃中间结果中过期数据;支持含有非事件的复杂事件检测.实验结果表明该算法能够有效解决时间戳乱序带来的问题.

提出了一种基于混合模型的文本主题-情感分析方法.将训练集中的文本分别标记情感倾向和主题类别,根据不同情感和主题的语言表达方式,分别估计出情感和主题语言模型.通过计算待处理的测试文本语言模型与这两类模型之间的距离,评估测试文本与模型之间的相似性,最终确定文本的主题和情感倾向.模型的参数选用了bigram特征,参数估计采用了最大似然估计和平滑技术相结合的策略.这种模型化方法具有通用性,可以应用到不同类型的数据集中.实验表明,与支持向量机方法相比,本文方法提取主题和分析情感的准确率更高,鲁棒性更强.

针对情境感知计算系统中因上下文失效引起的感知计算服务异常中断问题,提出一种上下文自配置算法.在情境感知计算系统上下文本体模型基础上创建具体应用的上下文图,当出现上下文失效情况时,应用扩散激活算法搜索失效的上下文或其等效内容,并根据搜索经过的路径配置上下文推理规则,实现上下文重构.创建上下文图时,根据具体应用选择图中路径权重计算方法,从而在搜索得到多条配置路径的情况下,对重构的上下文进行优化选择.

构造了一种带多个核函数的多尺度径向基函数网络.这种网络结构同时使用多个核函数,能根据不同的数据分布特点,自适应地选取核函数的尺度与其他参数.利用k均值聚类方法得到核函数中心参数备选项,用经验确定核函数的尺度,用高斯函数与小波函数构造原子库,最后利用正交最小二乘算法训练网络.实验结果表明,与传统的单核径向基函数网络相比,新网络模型结构更稀疏、泛化能力更强.

构造了一种用图实现的通用攻击结构的高效秘密共享方案,图中每个顶点对应一个参与者,最大攻击结构中的每个非授权集对应图中的一个着色完全子图.该方案满足完善秘密共享所要求的秘密重构和完善保密特性,并给出了完善保密性的证明过程.该方案适用于任意一个攻击结构,而已有的方案仅适用于特殊的攻击结构;同时,对于同一个结构而言,该方案具有更高的计算性能和存储性能.Guo方案成为该方案的一种特殊情况.

为能够自适应地计算均值漂移算法中的带宽,采用混合粒子群算法将带宽看作是粒子群算法中的粒子,根据采样点的局部结构,对密度大的区域采用小的带宽进行计算,对于密度小的区域则采用大的带宽,然后利用计算出的带宽将均值漂移算法用于图像分割.实验结果表明,与经典均值漂移算法相比,新算法不仅解决了均值漂移算法中带宽的选择问题,而且保证了图像分割的质量.

对基于换乘时间的城市交通优化问题进行了数学模型分析,根据模型的对偶原理得到了问题的对偶算法,设计了元胞自动机.在元胞自动机中,以每一个站点作为一个元胞,根据是否获得最佳乘车线路将元胞分为2种状态,将中心元胞的下一个站点作为其邻居,演化规则只作用于未获得最佳乘车线路的元胞,并只需通过对演化时间与元胞的相应权值的比较来确定状态的改变.基于对偶算法元胞自动机具有元胞状态少、邻居关系简单、演化规则简便和计算量少的特点.仿真实验说明了基于对偶算法元胞自动机的有效性和可行性.

针对目前快速傅里叶变换(FFT)处理器存储器访问算法复杂度较高,实现起来面积较大的问题,采用寄存器交换策略实现无冲突地址读写.以存储器迭代结构为主体构建FFT处理器结构,并设计了一种基于流水线的蝶形运算单元.根据基4蝶形运算数据选择的规律性,采用数据移位操作可以去除存储器中的地址解码器和控制逻辑.采用门控时钟降低系统的功耗.设计的FFT处理器通过SMIC 0.18μm工艺综合仿真,其面积为0.6 mm2,整个处理过程只需要60个时钟周期.在20 MHz的工作频率下,系统的平均动态功耗为7mW.该结构可以满足IEEE 802.11a的要求,并且具有小面积及高效的特点.

针对Rijindael S盒输出分量函数等价方法的复杂度随搜索空间增大急剧升高的问题,利用有限域中元素分量与迹函数间的关系,从迹函数的角度研究Rijndael S盒输出分量函数,证明了Rijndael S盒输出比特的分量函数间存在着线性等价关系.与Joanne Fuller方法相比,该方法简单且复杂度低,不受搜索的函数空间限制;同时根据有限域中元素分量函数之间的等价关系,发现其元素分量函数代数表达式的系数全不相等且不为0或1.

为实现高速低功耗的模数转换,设计了一个工作电压为3.3 V,采样精度为10 bit,采样频率为40 MS/s,流水线结构的模数转换器(ADC).该ADC基于0.35μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,通过优化运算跨导放大器(OTA)和低失调动态比较器电流,提高了转换精度,降低了功耗.ADC采用差分输入输出电路,减小了系统噪声的影响.其信噪比为58.3 dB,有效位数为9.4 bit,核心电路面积为1.2 mm×0.8 mm,功耗小于30 mW.

考虑绝缘硅(SOI)波导线性损耗情况下,对SOI波导飞秒脉冲传输调制不稳定性进行了研究.推导了调制不稳定性增益谱的计算公式,导出了峰值增益、峰值增益频率和增益谱带宽的表达式.分析了脉冲峰值功率、群速度色散和线性损耗等参量对调制不稳定性的影响,并以具体结构SOI光子线波导为例进行了模拟.结果表明,即使在微弱光功率下,在反常色散区仍存在强烈的调制不稳定性,其增益是同等光功率光纤介质的102~103倍;线性损耗明显影响SOI波导调制不稳定性增益谱,在传输距离5 mm处,峰值增益频率和增益谱带宽分别降为其最大值的42.68%和41.38%.

采用阵列处理器的设计方法,提出了一种基于单指令多数据技术的可重构处理器.通过在ReMAP原型芯片实现二维离散余弦变换算法,重新设计乘法累加器、增加局部数据寄存器、增加处理单元间共享寄存器和分层次传输处理单元内数据,提出优化的ReMAP架构,并在现场可编程门阵列上完成功能验证.在Re-MAP架构上实现二维离散余弦变换以及绝对误差和的结果表明,优化的ReMAP架构支持多个算术逻辑单元,充分利用媒体算法的内在并行性,获得了较高的性能加速比.ReMAP架构的可扩展性可进一步提高性能加速比,满足媒体处理的应用.

针对事务级和寄存器传输级(RTL)功能验证效率低的问题,提出了采用随机测试在片上系统(SoC)事务级进行功能验证的方法,用对比评估法论证了该方法的有效性.采用高级建模语言构建事务级的测试平台,并采用多种随机化机制生成测试向量.有效性评估结果表明,划分测试仅在错误区包含某个或几个子域的特殊情况下优于随机测试的验证效果,而随机测试则可能在更一般的情况下优于划分测试的验证效果.实验证明该方法具有较高的功能覆盖率和较低的测试成本.

在空间复用时分多址(STDMA)的海上船舶无线自组网中,提出了一种支持业务区分的分布式STDMA协议,即区分服务统一时隙分配协议(DS-USAP).通过搜集两跳内邻居节点的时隙状态信息,为具有不同服务等级的业务动态申请不同数量的时隙,并且采用冲突检测和处理机制解决拓扑变化造成的时隙冲突.仿真结果表明:DS-USAP具有高效的时隙复用率,能够区分不同的业务并为之提供不同的服务;在10 m/s速度下,q=3时的业务流吞吐量是固定时隙TDMA业务流吞吐量的4.8倍,比GA-STDMA业务流吞吐量高近50%.

针对立体匹配在稀疏纹理、重复纹理、深度不连续和遮挡区域存在的问题,提出了一种高效的立体匹配算法.该算法主要由像素匹配代价计算和视差图全局优化2个步骤组成.为了大幅减少当前算法在场景深度不连续处所产生的过渡平滑现象和在稀疏纹理处产生的错误匹配,采用基于图像采样噪声无关的自适应权重加窗匹配算法.为了求解遮挡区域和不连续性区域的像素视差,使用遮挡和平滑惩罚代价来约束整幅视差图,并采用基于图像分割的能量最小化方法求取最优解.实验结果表明,相比于局部和全局算法,该算法可以更快且准确地计算稀疏纹理、不连续性和遮挡区域的像素视差.

针对储粮害虫图像复原中点扩展函数矩阵的逆矩阵不存在的情况,提出了一种用奇异值分解和Moor-Penrose广义逆来实现图像复原的方法,通过将矩阵作奇异值分解再求其Moor-Penrose广义逆.计算结果表明,与传统方法相比,该方法在复原由运动造成的图像模糊方面能取得较好的效果,复原的图像比较清晰.

针对无线传感器网络中负载均衡问题,提出并在Tinyos上实现了基于同级节点协作负载均衡的SLNC-MHop路由协议.SLNC-MHop在基于链路代价父节点选择的基础上加入了负载均衡策略,通过在设定的观察时间内,与同级节点平均工作负载的比较来判断本节点负载是否过荷,负载过荷节点发布负载过荷通告,由同级节点协作完成中转数据包的分流任务,均衡网络负载.TOSSIM模拟仿真验证表明与MintRoute协议相比,SLNC-MHop能更好地实现网络负载均衡,均衡了同级节点的能量消耗.

针对一类存在范数有界的不确定因素和外界干扰的切换系统,首先在理想条件下,利用保性能控制理论及公共李雅普诺夫函数法,推导出了在二次性能指标下的跟踪保性能切换控制律;然后针对外界干扰因素的非线性,采用神经网络补偿的方式来抵消外界干扰的不利影响,并给出了切换系统在神经网络补偿方式下的稳定性证明;最后通过实例仿真证明神经网络动态补偿改善了多模型切换控制的效果.

针对升力式飞行器不确定的非线性模型,提出了基于模糊小脑模型神经网络(FCMAC)干扰观测器的动态逆再入轨迹跟踪制导律.首先采用非线性动态逆设计阻力加速度-能量标准轨迹的跟踪方法;然后利用FCMAC网络良好的非线性逼近能力、泛化能力和自学习能力,设计干扰观测器对模型的不确定性和外部干扰进行在线补偿;最后给出了闭环误差系统的鲁棒稳定性证明.仿真结果表明:FCMAC干扰观测器通过在线重构逆误差,降低了动态逆方法对模型的依赖,增强了跟踪系统的鲁棒性.

提出了一种基于Petri网建模与优度值评价的足球机器人任务分配与协调的方法.用优度评价法解决了系统局部冲突并实现了动态角色分配策略,采用Petri网方法对协调机制进行了模型性质分析及模型仿真运行.从理论上证明了方法的可行性,给出了系统的程序实现框架并进行了实验验证,实验结果证明了本方法的有效性.

提出了一种基于可组合关联模型的服务排序算法.该算法充分挖掘服务间的关联关系,将每个Web服务重要度关联到所有直接前驱可组合的Web服务上,而每个Web服务又将自身权重值以类似的方式分配给所有后续可组合的Web服务.另外,该算法独立于具体的服务组合过程且可离线工作,执行效率高且排序结果比较稳定.最后,以实验证明了该算法能够有效地实现对Web服务的排序.

给出了超空泡航行体的纵向运动模型,利用前馈控制将航行体模型化为线性模型.考虑航行体质量的变化和水动力系数等不确定性因素,以及超空泡形变带来的干扰问题,利用滑模控制理论设计鲁棒控制器.由于系统的不确性上界不易获得,因此采用范数自适应律估计扰动的上界.最后利用李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性.仿真研究验证了所设计的控制器具有良好的深度调节性能及较强的鲁棒性.

针对工程电磁装置的优化设计问题,提出了一种基于序贯采样技术的快速设计方法.相对于传统的采样技术而言,序贯采样的目的性和针对性更加明确,它利用区间缩减方法快速地缩减了采样的区域,加大了目标区域的采样数目,从而避免了盲目采样带来的计算量的浪费.该方法不仅能用于目标的直接优化设计,也能用于近似模型拟合度的提高.实例分析结果表明,新方法不仅能显著地减少有限元的计算量,还能加快整个设计过程的优化速度.

提出了一种基于改进概率地图法的电力线巡检飞行机器人路径规划方法.首先,在分析概率地图法不足的基础上,利用分支游动原理改进的概率地图,使得概率地图更加完整,减少了碰撞检测的次数,提高了算法的执行效率,有利于路径搜索.其次,将改进的概率地图方法应用于电力线巡检飞行机器人的路径规划中,能够在复杂的环境中找到一条可行的、安全的电力线巡检路径.最后,将路径规划方法与具体电力线巡检任务整合在一起进行仿真实验,仿真结果验证了所提出的路径规划方法的正确性和有效性.

将迁移思想引入到标准粒子群优化算法中,把流动迁移算子与粒子群优化算法(PSO)的定向搜索算子结合起来,提出了一种改进粒子群优化算法.将该算法用于求解电力系统经济调度优化问题,采用了非对称惩罚策略处理功率平衡约束,使构造的适应值函数更合理,给出了算法实施的具体步骤.对15机组与40机组系统进行仿真实验,结果表明新算法所得最优解均好于PSO,提高了结果的精度.

在已有的研究基础上结合我国现有水电开发对河流生态系统服务功能影响的评价方法,提出了河流生态系统的5种主要生态服务功能:提供产品功能、支持功能、管理及保障功能、调节功能和文化娱乐功能,并采用流量的估算方法、影子价格法和恢复费用法计算了5种主要生态服务功能的价值,找出建坝后大坝每年可能涉及到的效益和损失,为现有大坝可持续管理、生态、经济和环境评价提供依据.

采用实验室气相沉积法合成一种纳米碳管,利用简单的化学方法结合热还原在纳米碳管表面生成银颗粒.实验研究了该管作为冷原子荧光测汞系统中汞阱吸附剂的性能.结果表明载银纳米碳管汞阱吸附容量高(9292.4μg/g),完全释放温度低(250℃),汞释放速度快(330℃时释放时间145 s).氩气中的标定结果显示,汞检测线性相关系数超过0.99.通过对含有SO2,NOx,CO2和O2的气体中汞含量的系列测试显示,测量值普遍比真实值略低,最大偏差不到6%.