通过分析经典L1视觉跟踪算法在粒子滤波框架下的采样粒子分布与运动目标真实状态的差异,提出了一种基于在线判别分析的改进L1视觉跟踪算法.该跟踪算法利用基于在线逻辑回归模型的判别分析及其更新过程,自主获取运动目标的实时状态与变化,增强运动目标与背景信息之间的可判别性,以实现采样粒子的自适应重要性筛选.通过筛选,尽量排除与运动目标差异大的粒子,降低这些粒子造成的跟踪不稳定性,并减少L1优化求解的次数,从而提高跟踪的鲁棒性和整个算法的执行效率.与五种跟踪算法在四组公开视频上的实验结果表明:提出的算法能够长时间准确地对运动目标进行跟踪,同时相对经典L1跟踪算法而言,有效地降低了计算复杂度.

针对在三维表面上均匀采集的少量数据点,提出一种基于压缩感知与最小二乘支持向量机(LS_SVM)的三维组织表面重建方法.通过结合采用拟合与插值方法得到与待重构表面数据相同数目的数据点集,采用离散余弦变换(DCT)分别得到其三维坐标的稀疏系数,用设计的自适应观测矩阵进行观测,并选用正交匹配追踪算法作为重构算法,最后采用LS_SVM回归预测模型对压缩感知重构结果进行修正.实验结果表明:该重建方法得到的组织表面数据误差小,能保持在1 mm左右,重建表面光滑,为基于虚拟现实的虚拟手术系统提供了精确的表面数据模型.

针对t-相近性模型实现方法信息损失大和算法执行代价高的问题,提出一种基于敏感等级划分的(l,t)-相近性模型.该模型放宽了t-相近性模型对等价类的约束,要求等价类中敏感等级的分布与数据集中敏感等级的分布间距离不大于阈值t-,并使用Hellinger距离度量敏感等级分布间的距离,以避免传统EMD距离须人工设定基准距离、计算量高的问题;同时,提出了一种基于聚类的(l,t)-相近性匿名算法((l,t)-CCA),使用敏感值的自信息来度量敏感度以实现敏感属性的等级划分,并以聚类的思想形成等价类来实现(l,t)-相近性模型.实验结果表明:该算法不仅能够抵御相似性攻击,而且信息损失低,时间开销少,能够更加有效地实现数据发布中数据的可用性与隐私安全间的平衡.

为优化周期性概念漂移分类精度,提出了一种基于隐马尔可夫模型的周期性流式数据分类(HMM-SDC)算法,算法结合实际可观测序列的输出建立漂移概念状态序列的转移矩阵概率模型,由观测值概率分布密度来预测状态的转移序列.当预测误差超过用户定义阈值时,算法能够更新优化转移矩阵参数,无须重复学习历史概念即可实现对数据概念漂移的有效预测.此外,算法采用半监督K-Mean学习方法训练样本集,降低了人工标记样例的代价,能够避免隐形马尔可夫模型因标记样例不足而产生的欠学习问题.实验结果表明:相对传统集成分类算法,新算法对周期性数据漂移具有更好的分类精确度及分类时效性.

针对传统DPC近似引入的近距离目标散焦问题,提出了一种有效的多子阵合成孔径声纳(SAS) CS成像算法.首先,通过泰勒级数展开并保留其高阶项,将多子阵SAS双根号形式的距离历程等效为类收发合置项与收发分置畸变项之和,并由此推导出严格解析的点目标二维谱；然后,利用多子阵数据融合的方法对收发分置畸变项进行补偿,将多子阵合成孔径声纳信号转化为单阵收发合置的形式；最后,利用单阵收发合置CS算法实现了图像重建.仿真试验和实测数据的成像试验证明了算法的有效性.

针对现有惯导系统高纬航向、速度误差增大和导航参数不能满足大圆航行需求的问题,研究一种基于极球面投影的惯导高纬导航方法.首先借鉴极球面投影网格导航的思想构建椭球面网格航向基准模型,然后利用惯导系统原有解算信息,以实现网格航向和网格速度解算,最后在分析高纬导航方法误差抑制机理的基础上对高纬导航参数性能进行评估.理论分析和仿真结果表明:该方法可以有效提高惯导系统高纬导航性能,能够满足载体高纬航行需求.

为了对地面目标的连续性覆盖问题的相关理论进行分析及得到严格有效的计算方法,定义覆盖状态函数和覆盖区域函数,对其性质进行分析,并在此基础上进行推演.就星座对区域的完全覆盖问题和连续性覆盖问题进行分析,根据卫星在固定时刻对纬线的覆盖范围计算方法,得到了可以消除计算过程中误判的方法.该方法消除了对区域采样及时间采样导致的连续性覆盖的结果可信度较低的问题,同时使得计算效率有一定的提升.数值仿真实验结果验证了算法的正确性和有效性.

针对地球静止轨道(GEO)卫星的多径效应严重影响卫星导航系统监测站业务,且多径误差的起伏变化时快时慢,及在慢变时段内多径误差保持偏移,使现有多径抑制方法的性能明显下降等问题,提出一种加权多径误差修正方法.该方法利用多径衰落因子监测、区分多径误差慢变时段和快变时段,并对不同时段的观测量加权平均,从而降低慢变区间对多径误差抑制性能的影响.同时给出了该方法的实时计算方式.仿真与实测结果显示:相比于传统多径抑制方法,该方法能够有效消除GEO卫星多径误差,使多径误差降低10％.

对一类严格反馈非线性系统的预设性能反演控制问题进行了研究.提出了一种新的误差转化方法,将原始的不等式约束的受限系统转化为等式的非受限系统,并放宽了对初始误差已知的限制,系统的控制增益为未知常数且初始跟踪误差未知.利用自适应估计器实现了对未知控制增益的逼近,并将虚拟控制量的跟踪问题转化为误差状态量的有界性问题,完成了反演控制器的设计.仿真结果表明:所设计的控制器能够满足预设性能的要求,且保证闭环系统所有的状态量有界,进而证明了控制器设计方法的有效性.

研究一类非完全对称欠驱动无人艇全局渐近镇定控制问题,基于级联系统理论和李雅普诺夫理论实现了全局渐近镇定控制.将无人艇系统模型进行两次全局微分同胚变换,得到非线性级联系统的形式,使原无人艇系统的镇定问题简化为级联系统的镇定问题;基于李雅普诺夫稳定性理论和级联系统理论设计了镇定控制器并分析了其稳定性,实现了非完全对称欠驱动无人艇的全局渐近镇定控制.仿真结果验证了所研究方法和设计控制器的有效性和可靠性.

为了研究柔性蠕动式管道机器人处于弯管处的驱动能力,从受力分析、几何约束出发,针对机器人在弯管处的驱动能力与管道曲率及机器人跨距之间的关系进行了研究.分析了机器人在弯管处的受力特征及机器人软轴失稳状态对受力特征的影响,建立了机器人通过弯管时驱动能力与管道曲率及跨距关系模型,并对模型进行了仿真和实验研究.结果表明:仿真和实验结果与理论分析基本一致,证实了所建模型的正确性和有效性,为对柔性蠕动式管道机器人软轴跨度的选取以及机器人通过弯道时步距控制提供了方法和理论基础.

针对复合二进制偏移载波(CBOC)调制信号跟踪的模糊性问题,提出了一种基于双环估计的无模糊跟踪方法.该方法使用延迟锁相环(DLL)和子载波锁相环(SLL)分别对CBOC调制信号的伪随机噪声(PRN)码和子载波进行跟踪,然后对DLL和SLL输出的信号时延估计值进行计算,从而得到CBOC信号的高精度无模糊时延估计值.仿真结果表明:该方法能够实现对CBOC调制信号的无模糊跟踪,在高载噪比下,可以达到与传统跟踪方法相同的跟踪精度;在低载噪比下,该方法的跟踪精度要优于三环估计方法.

将UBM子空间中的说话人MLLR自适应得到的M-矢量应用于SVM中,提出了一种新的说话人确认系统.该系统有效地将扰动属性映射算法整合到SVM核函数中,实现在核空间中直接对M-矢量进行信道补偿,从而提高系统对信道干扰的鲁棒性能. 实验结果表明:相比传统基于音素类的MLLR_SVM和基于I-矢量的I-vector_SVM基线系统,在不需要大量有文本内容标注的语音数据、复杂度和运算量都很高的自动语音识别系统、因子空间统计量的估计的情况下,本系统可获得与最好的基线系统几乎相当的性能,同时还表现出很强的互补特性.在NIST SRE2008说话人评测数据库上测试结果表明:提出系统的性能与基于I-矢量的说话人确认系统的性能接近,并表现出很强的互补性,融合后的等错误率相对下降了13.3％.

针对粒子滤波存在的退化问题,提出一种基于最优重要性密度对应的分布函数的逆映射采样的粒子滤波方法.该方法首先在［0,1］区间均匀采样一组随机样本,然后根据分布函数的单值逆映射关系,将这些随机样本映射成对应于最优重要性密度的粒子,其中分布函数通过数值积分计算.这些粒子的分布非常逼近所求状态的后验概率密度函数,有效解决了粒子退化问题.理论分析和仿真结果表明:与现有粒子滤波方法相比,所提方法明显改善了滤波性能.

设计了一种可用于加密的块结构低密度生成矩阵Block-LDGM码.该码的生成矩阵由一组交织子矩阵组成,且这些交织子矩阵可以用二次交织多项式来描述.以这些二次交织多项式的系数作为密钥,可实现对交织子矩阵的随机化,从而实现对Block-LDGM码的加密.基于三分图,提出多边缘置信度传播算法和滤波衰减消解方法,实现基于Block-LDGM码的低复杂度信息压缩编码.仿真结果表明:设计的可加密Block-LDGM码,具有近香农限的压缩性能,同时具有较高的保密能力.

以长江中上游15座骨干水库组成的大规模混联水库群联合发电优化调度问题作为研究对象,提出一种新的优化控制方法,其思路是:从流域梯级大规模电站群整体优化角度出发,以总发电量最大为目标建立大规模水库群分区优化调度模型,根据电站所属流域相对位置以及其水力补偿关系进行虚拟分区,以控制区内电站群子系统为对象进行分区优化控制;在此基础上,采用约束廊道法有效解决长期发电优化调度问题中的多约束耦合问题.将该方法应用到长江中上游大规模混联水库群联合发电优化调度问题的求解中,结果表明:所提出的方法求解精度高、时效性好,具有较强的工程实用性,为求解高维、复杂梯级水库群优化调度问题提供了一种新思路.

对天生桥-广州（天广）高压直流输电工程已经多次发生的高阻接地故障下行波保护拒动问题进行了分析研究,指出了高阻接地故障下电压变化率与电压幅值差小于区外接地故障时电压变化率与电压幅值差的最大值是导致保护拒动的根本原因.在此基础上,提出了一种基于地模极波与线模极波比值的高压直流输电线路单端行波保护方案.该方案采用模量分解的方法将故障行波分解为地模极波和线模极波,并基于PSCAD/EMTDC 仿真计算平台分析了不同故障条件下地模极波特性.理论分析和仿真结果表明：该方法能够很好地响应各种高阻接地故障,灵敏度高,优于现有工程上使用的保护方案.

利用高速摄像系统,结合三色测温法和图像处理技术,研究了运动火源扩散火焰二维温度场受速度、加速度影响的变化规律.提出一种可实现测量此类直线运动火源扩散火焰二维温度场的方法,并提取运动火焰温度信息,分析了速度和加速度参数影响运动火源瞬态温度场特征的变化规律,实时获取了直线运动火源扩散火焰的瞬态运动图像序列.结果表明:同一加速度条件下,运动火焰区域平均温度的变化规律经历三个不同速度的变化阶段.不同加速度条件下,运动火焰区域平均温度、最高温度随速度的变化规律具有相似性.此测温方法可解决直线运动火源扩散火焰温度场重建问题,为研究运动火源燃烧机理提供了一种新的分析方法.

借助循环流化床试验台架研究了水蒸气和石灰石对煤流化床富氧燃烧时NO析出的影响.结果表明:与空气燃烧相比,煤在体积分数比φ(O2)∶φ(CO2)=21％∶79％气氛下燃烧时NO的析出量降低. O2+C O2气氛下,随着O2体积浓度的增加,NO的析出量逐渐增大.水蒸气加入后,燃烧温度降低,且受到水煤气反应和水的离解等化学作用的影响,NO还原反应增强,析出量降低;水蒸气体积浓度越高,析出量的降低越大.CO2体积浓度的增加对NO还原反应的影响要大于水蒸气体积浓度增加时.石灰石煅烧产物CaO对密相区NO还原反应的催化作用占主导地位,进而致使NO的析出量降低;且其对挥发份较高的黄陵烟煤的影响要小于对挥发份较低的晋城无烟煤的影响.水蒸气会加速CaO的烧结,降低CaO对NO还原反应的催化作用.

对微型凹腔燃烧器内H2／Air预混火焰进行了数值模拟研究,且通过实验对计算模型的准确性进行了验证.结果表明未燃燃料量随着进气速度的增大而增多.模拟结果显示:通道间距为1.0,0.8和0.6 mm时的火焰吹裂极限分别为26,33和16 m／s,呈现出非单调的变化趋势.从流动、传热与化学反应之间的相互作用进行了机理分析.当通道间距从1.0 mm减小到0.8 mm时,凹腔下游的反应区还没有被凹腔出口处的高速气流吹灭,而上下边界层的汇合点向上游移动.这样,凹腔内未能消耗的燃料有充足的时间在下游高温区内被转换,从而增大了吹裂极限;当间距进一步减小到0.6 mm时,虽然上下边界层的汇合点进一步提前,但是由于凹腔出口处的流速过大,下游壁面附近的反应区被吹.这使得下游温度水平较低,凹腔内未能消耗的燃料在通道下游也得不到转换,导致通道间距为0.6 mm时的火焰吹裂极限急剧下降.

采用二维颗粒流程序PFC2D建立格栅加筋砂土的格栅拉拔试验数值分析模型,分析了格栅拉拔过程中位移场、接触力、孔隙率、配位数等参数的变化规律.根据剪切带厚度将试样划分成四个区域,通过开发细观组构统计程序记录格栅拉拔过程中各区域砂土细观组构演化,探讨砂土颗粒的接触法向、接触力分量的各向异性演化规律及其与试样宏观抗剪强度之间的关系.研究结果表明:拉拔试验过程中,剪切带内平均法向接触力增大,切向接触力减小.剪切带内砂土抗剪强度受控于法向接触力及其各向异性的变化,拉拔过程中,砂土颗粒间法向接触力各向异性主方向的变化与大主应力的方向相一致.

以护坡典型植物多花木兰根系为对象进行室内抗拉试验;在假定滑动面平行于坡面的前提下,推导生态护坡中坡体稳定系数的计算公式;研究不同坡度下根系的抗拉力、抗拉强度、弹性模量及边坡的稳定性.研究表明:多花木兰根系抗拉力随着直径的增大呈幂函数增加;根系抗拉强度为21.15～76.08 MPa,随着直径的增加呈幂函数减小;坡度越大,同一直径根系的抗拉力与抗拉强度越大.多花木兰根系弹性模量为0.64～2.33 GPa,随着直径的增加其弹性模量逐渐减小;根系直径为1.2～2.2 mm时,弹性模量减小的幅度大,其他区间减小的幅度较小.坡体的稳定系数与根系的抗拉力呈正相关关系,与边坡的坡度呈负相关关系,并受根的生长方向和密度、植物的种植密度以及原状土的性质等影响.坡体的稳定系数随根系直径的增加呈线性增加.

通过八根无黏结预应力混凝土梁和两根普通混凝土梁的短期裂缝试验,研究了配置HRBF500钢筋的无黏结预应力混凝土梁的裂缝间距和宽度,并对“混凝土结构设计规范GB50010—2010”;裂缝计算公式的适用性进行了评析.研究表明:规范GB50010的裂缝计算模式对配HRBF500钢筋的无黏结预应力混凝土梁仍适用,但按规范GB50010计算的平均裂缝宽度和最大裂缝宽度总体上比试验值偏大,计算值与试验值之比平均分别为1.333和1.403.根据试验结果,建议将裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度的影响系数αc和短期裂缝宽度扩大系数τs调整为0.58和1.54,调整后的计算值与试验值符合较好.

为解决自适应索杆张力结构的形态控制问题,以节点位移和单元内力的同步调控为目标,考虑了结构的几何非线性,建立了增量形式的主动单元长度调控量的求解方程,通过对该方程系数矩阵的分析,给出了判断结构是否精确可控的条件.引入迭代算法,建立了调控流程,在每步调控后均进行结构响应的更新计算,建立了误差反馈机制,使结果精确可靠.通过算例分析,讨论了算法的有效性.算例的结果表明:内力控制相较形状控制更易实现,均布荷载下的调控效果及求解效率相较非均布荷载更佳,提出的算法能简单判断自适应索杆张力结构的可控性.

设计了一种新型桥梁支座双向耗能钢阻尼器,该阻尼器利用折角钢曲梁的弯曲弹塑性变形进行耗能.提出了该阻尼器简化力学模型,基于钢材简化本构模型推导了其耗能核心参数的理论公式,并通过有限元模拟研究其在单调加载及往复荷载作用下的力学性能.研究结果表明:钢阻尼器耗能段首先进入弹塑性,之后塑性变形集中于耗能段中部,受力合理,符合阻尼器设计意图;且理论公式与有限元计算结果相近,能有效地反应阻尼器的工作性能;在往复荷载作用下,其滞回曲线饱满,初始刚度大,耗能能力强.

为了研究边坡渐进破坏过程中的力学机理及稳定性变化规律,根据滑动面抗剪强度退化机理,分别建立了牵引式和推移式渐进破坏力学模型,推导出平面滑坡渐进破坏的稳定性计算公式.基于不平衡推力法及单一条块力学平衡原理,建立了曲折滑面渐进破坏稳定性计算公式.对布沼坝露天矿西帮边坡348-348′剖面和342-342′剖面进行研究,揭示了平面和曲折滑面渐进破坏过程中稳定系数变化规律.结果表明:推移式渐进破坏稳定系数下降速度先慢后快,牵引式渐进破坏稳定系数下降速度先快后慢,速度拐点均出现在坡顶线在结构面上的投影位置.曲折滑面穿过不同岩层时,稳定系数呈现不同的折减规律,在岩性的交界位置稳定系数变化曲线会出现拐点.当348-348′剖面水位降低至80 m时,滑面贯通时的稳定系数接近1.100;当342-342′剖面缓帮至13°时,滑面贯通时的稳定系数为1.091. 岩体的残余强度决定了稳定系数下降的加速度,同时还决定了边坡的最终稳定状态.