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基于网格归一化Astar算法的船舶管路布置
1
作者 林焰 张乔宇 楼建迪 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第1期79-88,共10页
为解决船舶管路布置方法中目前存在的依靠人工经验调节算法参数,权重系数的设置量级差距较大,以及求解布置方案单一的问题,提出一种网格归一化Astar (GNAstar)的布置方法.首先,采用包围盒和网格法建立数学模型.其次,通过分支管路拆分、... 为解决船舶管路布置方法中目前存在的依靠人工经验调节算法参数,权重系数的设置量级差距较大,以及求解布置方案单一的问题,提出一种网格归一化Astar (GNAstar)的布置方法.首先,采用包围盒和网格法建立数学模型.其次,通过分支管路拆分、网格标记值和父子网格搜索策略,使每一路径节点由不同目标的归一化权重值来共同决定,将传统Astar算法仅考虑长度的目标扩展成包括长度、弯头消耗和安装适用性的管路综合布置目标.最后,通过仿真案例将GNAstar算法与传统Astar算法进行对比分析,并以船舶机舱内不同管路系统为例,与文献中的蚁群算法和粒子群-Astar算法开展进一步比较.结果表明,GNAstar算法可获得有效的工程解,设计人员可通过设置不同目标的归一化权重系数来获得相应的布置方案. 展开更多
关键词 船舶管路 布置优化 Astar算法 网格归一化
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基于强稳定收敛的偏正态联合位置与尺度模型的参数估计算法
2
作者 薛潇 吴刘仓 《应用数学》 北大核心 2025年第1期201-210,共10页
传统的迭代算法(例如牛顿算法,EM算法等)在实际应用中,往往存在初始值较为敏感的问题.为解决这一问题,一种强稳定的收敛算法——Upper-crossing/Solution算法(以下称US算法)被提出,这种算法虽然在求解一元非线性函数时具有强稳定性,但... 传统的迭代算法(例如牛顿算法,EM算法等)在实际应用中,往往存在初始值较为敏感的问题.为解决这一问题,一种强稳定的收敛算法——Upper-crossing/Solution算法(以下称US算法)被提出,这种算法虽然在求解一元非线性函数时具有强稳定性,但是不能推广到多元的情形.那么针对多元情形,本文将结合偏正态分布的随机表示,对偏正态联合位置与尺度模型的似然函数进行分层,并且利用MM算法得到一元的情形,再使用US算法构造强稳定的收敛算法.最后通过随机模拟分析和实例分析研究表明了US算法较牛顿迭代法大大降低了算法对初值的敏感度以及显著地提高了收敛的稳定性. 展开更多
关键词 偏正态联合位置与尺度模型 牛顿迭代法 US算法 强稳定收敛
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水下掩埋物三维主动匹配场定位
3
作者 唐传茗 刘元雪 吴美苏 《船海工程》 北大核心 2025年第1期175-180,共6页
如何运用声学探测方法准确定位水下掩埋物是目前亟须解决的重要基础科技问题。采用简正波模型Pekeris波导环境计算声压场,编程应用线性匹配场、自适应匹配场和压缩感知匹配场定位算法,在二维平面下,对比分析三种匹配场定位算法效果;在... 如何运用声学探测方法准确定位水下掩埋物是目前亟须解决的重要基础科技问题。采用简正波模型Pekeris波导环境计算声压场,编程应用线性匹配场、自适应匹配场和压缩感知匹配场定位算法,在二维平面下,对比分析三种匹配场定位算法效果;在三维柱坐标下,编程应用自适应匹配场定位算法,采用遗传算法对水下掩埋物进行三维全局目标寻优。结果表明,自适应匹配场定位算法在定位精度和抗干扰能力方面,整体优于线性匹配场和压缩感知匹配场定位算法;实现对水下掩埋物的三维准确定位,通过遗传算法进行全局目标寻优,掩埋物位置参数的定位误差均在0.5%以内;可为声学定位水下掩埋物提供工程应用参考。 展开更多
关键词 简正波理论 匹配场 主动定位 Pekeris波导 掩埋物 遗传算法
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基于改进蚁群算法的机器人全局路径规划 被引量：3
4
作者 王艳春 郭永峰 +1 位作者 夏颖 王洋洋 《电子科技》 2024年第5期88-94,共7页
针对传统蚁群算法存在初始信息素缺乏、收敛速度慢以及无法有效躲避障碍物等问题,文中提出了一种基于改进蚁群算法的全局路径规划。引入正态分布函数改进传统启发函数,提高了算法效率,缩短了算法收敛所需时间。自适应调整信息素挥发系数... 针对传统蚁群算法存在初始信息素缺乏、收敛速度慢以及无法有效躲避障碍物等问题,文中提出了一种基于改进蚁群算法的全局路径规划。引入正态分布函数改进传统启发函数,提高了算法效率,缩短了算法收敛所需时间。自适应调整信息素挥发系数,限定信息素范围,避免过早收敛。对算法路径平滑处理,缩短路径长度,从而实现机器人的全局路径规划。仿真结果表明,在20×20环境下,文中算法平均迭代次数比传统蚁群算法减少了28代,收敛速度更快。平均拐点减少了33.3%,使路径更为平滑,克服了初始信息素缺乏,加快了收敛速度,减少了拐点数量,能够有效躲避环境中的障碍物,证明了该算法的可行性。 展开更多
关键词 环境建模 改进蚁群算法 全局路径规划算法 正态分布函数 改进启发函数 信息素挥发系数 限定信息素浓度 路径平滑
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基于镜像修正FxLMS控制算法的船舶管路振动主动控制 被引量：1
5
作者 刘学广 谭鉴 +3 位作者 吴牧云 张二宝 闫明 刘济源 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期77-84,共8页
针对船舶管路减振和抗冲击的需求,本文根据镜像修正自适应滤波算法,设计出了一种管路振动主动控制策略,能够有效地控制管路在低频下的振动,并且在次级通道发生突变时,控制系统可再次快速收敛,进行稳定控制。本文先对镜像修正自适应滤波... 针对船舶管路减振和抗冲击的需求,本文根据镜像修正自适应滤波算法,设计出了一种管路振动主动控制策略,能够有效地控制管路在低频下的振动,并且在次级通道发生突变时,控制系统可再次快速收敛,进行稳定控制。本文先对镜像修正自适应滤波算法进行理论研究,分析算法的迭代及控制过程;再通过仿真分别验证算法在不同参考信号输入下的收敛性及稳定性;最后搭建实验台架,通过试验验证算法的实际控制效果。试验结果表明:该控制策略在管路振动主动控制中能够降低15.37%的振动强度,比自适应滤波算法控制策略的控制效果好8.85%。所以镜像修正自适应滤波算法能够及时有效地进行管路振动控制。 展开更多
关键词 镜像修正自适应滤波算法 在线辨识 自适应滤波算法 归一化算法 整体建模算法 镜像系统 权向量迭代 振动主动控制
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引入相量算子和流向算子的天鹰优化算法 被引量：1
6
作者 周玉 裴泽宣 +1 位作者 王培崇 陈博 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期304-316,共13页
针对天鹰优化算法搜索效率不足,容易陷入局部最优的缺点,提出多策略改进天鹰优化算法(MIAO).引入广义正态分布优化算法(GNDO),将该算法得出的结果与天鹰优化算法第1阶段得出的结果进行比较,筛选出这2种优化算法下的最优值.该操作扩大了... 针对天鹰优化算法搜索效率不足,容易陷入局部最优的缺点,提出多策略改进天鹰优化算法(MIAO).引入广义正态分布优化算法(GNDO),将该算法得出的结果与天鹰优化算法第1阶段得出的结果进行比较,筛选出这2种优化算法下的最优值.该操作扩大了搜索空间,提高了解的质量.引入相量算子,将第2阶段变为自适应的非参数优化,提高算法的高维优化能力.针对天鹰优化算法在迭代后期存在种群多样性降低、局部开发能力不足的问题,在天鹰算法的第3阶段引入流向算子,使信息可以在每个个体间相互传递,提高种群信息的利用率,增强天鹰优化算法的开发性能.通过对16个测试函数寻优对比分析以及Wilcoxon秩和检验可知,MIAO的寻优能力和收敛速度都有较大的提升.为了验证MIAO算法的实用性和可行性,采用所提算法求解减速器设计问题,通过实际工程优化问题的实验对比分析可知,MIAO算法在处理现实优化问题上具有一定的优越性. 展开更多
关键词 天鹰优化算法 广义正态分布优化算法 相量算子 流向算子 测试函数 Wilcoxon秩和检验
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偏正态单向分类随机效应模型下暴露水平的Bootstrap推断
7
作者 叶仁道 杨嘉楠 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1144-1154,共11页
为评估工作环境中的暴露水平,基于偏正态单向分类随机效应模型,研究暴露水平的区间估计和假设检验问题。首先,利用EM算法给出未知参数的极大似然估计。进而,基于Bootstrap方法,构造个体平均暴露水平的三种Bootstrap置信区间。Monte Carl... 为评估工作环境中的暴露水平,基于偏正态单向分类随机效应模型,研究暴露水平的区间估计和假设检验问题。首先,利用EM算法给出未知参数的极大似然估计。进而,基于Bootstrap方法,构造个体平均暴露水平的三种Bootstrap置信区间。Monte Carlo模拟结果表明,修正的Bootstrap百分位置信区间在覆盖概率意义下优于其他两种Bootstrap置信区间,Bootstrap标准置信区间在置信上限意义下优于其他两种Bootstrap置信区间。最后,将上述方法应用于苯乙烯暴露数据的案例分析,以验证所提出方法的有效性和合理性。 展开更多
关键词 偏正态单向分类随机效应模型 暴露水平 EM算法 Bootstrap置信区间
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基于灰狼算法的风-光-抽水蓄能联合系统多目标优化策略 被引量：2
8
作者 张良 郑丽冬 +2 位作者 冷祥彪 吕玲 蔡国伟 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1554-1566,共13页
风电、光伏的出力具有随机性、波动性以及间歇性,直接并网将会造成电站发电收益降低和电能并网波动性较大以及风、光弃电量较多等问题,降低碳减排量.抽水蓄能电站的加入可在一定程度上缓解上述问题.因此,针对风-光-抽水蓄能联合发电应... 风电、光伏的出力具有随机性、波动性以及间歇性,直接并网将会造成电站发电收益降低和电能并网波动性较大以及风、光弃电量较多等问题,降低碳减排量.抽水蓄能电站的加入可在一定程度上缓解上述问题.因此,针对风-光-抽水蓄能联合发电应用场景进行研究,建立综合考虑联合系统经济收益最大化、系统功率波动最小化以及碳减排量最大化3个目标的多目标优化模型,并通过归一化处理,将多目标问题转换成单一目标问题进行求解.采用能够实现局部搜索与全局搜索自适应调整的灰狼算法,对风电、光伏以及抽水蓄能的并网电量进行优化仿真.仿真结果表明:所建立的模型能够有效提高系统的经济收益,大大降低电能并网波动性.同时,新能源的高效利用也使得联合系统的碳减排能力显著提高,模型具备较高的可行性. 展开更多
关键词 碳减排 多目标优化 归一化处理 灰狼算法
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高铁接触网系统可靠性评估与维修计划决策 被引量：1
9
作者 池瑞 郝芃斐 +2 位作者 陈进 屈志坚 池学鑫 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期81-87,98,共8页
研究目的:针对高速铁路接触网系统四种维修方式,本文以接触网系统可靠性最高和维修费用最低为目标,建立基于维修方式组合的预防维修系统多目标优化模型,提出一种改进多目标粒子群优化算法对该模型进行求解。首先采用PWLMC混沌映射生成... 研究目的:针对高速铁路接触网系统四种维修方式,本文以接触网系统可靠性最高和维修费用最低为目标,建立基于维修方式组合的预防维修系统多目标优化模型,提出一种改进多目标粒子群优化算法对该模型进行求解。首先采用PWLMC混沌映射生成初始化种群,增强种群多样性,然后采取非线性递减的惯性权重调整策略,提高算法寻优精度和收敛速度。在种群进化过程中,对每一代粒子使用归一化越界处理方法,防止算法陷入早熟。研究结论:(1)提出的改进多目标粒子群优化算法与现有算法相比,Pareto最优解前端的分布范围更广且种群多样性及获得的最优解精度均有提高;(2)在维修次数取13的情况下,改进算法获得的维修方案及该方案下各部件的动态可靠性能均达到较理想效果;(3)改进多目标粒子群优化算法可在满足实际安全运行的要求下得到最优决策方案,有效减低接触网系统维修费用的同时提高其可靠性,为高速铁路接触网系统可靠性评估与维修计划决策提供有效方法。 展开更多
关键词 接触网系统 电气化铁路 改进的多目标粒子群优化算法 维修费用 可靠度 归一化
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软土地层盾构掘进参数分析及掘进速度预测 被引量：3
10
作者 裴浩东 叶社保 +1 位作者 杨平 吴永哲 《郑州大学学报（工学版）》 北大核心 2024年第1期107-113,共7页
依托佛山地铁3号线逢沙站—创意园站区间隧道工程,通过现场实测数据,详细分析了土压平衡盾构穿越软土地层时盾构掘进参数内在变化规律,并建立了掘进速度预测模型。首先,对盾构掘进参数进行数理统计分析,对各掘进参数的分布进行正态性检... 依托佛山地铁3号线逢沙站—创意园站区间隧道工程,通过现场实测数据,详细分析了土压平衡盾构穿越软土地层时盾构掘进参数内在变化规律,并建立了掘进速度预测模型。首先,对盾构掘进参数进行数理统计分析,对各掘进参数的分布进行正态性检验;其次,进行Pearson相关性分析,找出线性相关性较强参数间变化规律;再次,利用基于互信息的特征选择算法,筛选与掘进速度非线性相关性较高的参数变量;最后,分别建立随机森林回归预测模型和基于遗传算法优化BP神经网络预测模型,对掘进速度进行预测。研究结果表明:在软弱地层盾构隧道工程中,通常采用较低的刀盘转速、刀盘扭矩及较高的掘进速度、贯入度、盾构总推力、土仓压力;掘进速度等参数均通过了采用K-S检验法的正态性检验;掘进速度与贯入度存在极强相关性关系;基于遗传算法优化BP神经网络预测模型的预测精度略优于随机森林回归预测模型,随机森林回归预测模型在测试集中的平均绝对误差、均方根误差、拟合优度分别为4.055、5.038、0.871,而基于遗传算法优化BP神经网络预测模型分别为0.822、1.244、0.991。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 掘进参数 正态性检验 互信息 随机森林 遗传算法 BP神经网络
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基于动量梯度下降的回声消除算法
11
作者 陈张良 卢敏 曾桂根 《现代电子技术》 北大核心 2024年第9期71-77,共7页
针对极端环境话音系统下声学回波影响工作人员正常施工,且常规声学回声消除算法收敛速度慢的问题,提出一种基于动量梯度下降的基于l0范数的改进系数成比例归一化最小均方误差算法(L0⁃IPNLMS)。该算法将动量因子引入L0⁃IPNLMS算法中,解... 针对极端环境话音系统下声学回波影响工作人员正常施工,且常规声学回声消除算法收敛速度慢的问题,提出一种基于动量梯度下降的基于l0范数的改进系数成比例归一化最小均方误差算法(L0⁃IPNLMS)。该算法将动量因子引入L0⁃IPNLMS算法中,解决在算法运行过程中梯度下降时梯度摆动幅度可能过大的问题,也提高了自适应滤波器的收敛速度,且残余回声下降明显,声学回波抑制效果更好。仿真实验表明,与L0⁃IPNLMS算法相比,新算法在模拟随机多音信号与真实语音信号输入时,均方误差(MSE)可以降低3.47 dB和3.69 dB,回波抑制比(ERLE)提高了3.46 dB和3.68 dB,在低信噪比情况下,使用新算法对真实语音信号进行回声消除,收敛速度高于L0⁃IPNLMS等算法,且收敛效果有明显改进。 展开更多
关键词 回声消除算法 动量梯度下降 极端环境话音通信系统 归一化 最小均方算法 收敛速度
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一种多元均值混合正态分布参数的极大似然估计
12
作者 田野 王珊珊 +1 位作者 宓颖 李树有 《辽宁工业大学学报（自然科学版）》 2024年第2期85-89,95,共6页
以Madadi等提出的数学模型与概率密度函数为基础,证明了多元均值混合正态分布的性质,讨论了MMNE分布参数的极大似然估计问题,利用ECM算法对MMNE分布的位置参数、尺度参数、偏度参数进行了参数估计计算,给出了计算方法和迭代公式。实例... 以Madadi等提出的数学模型与概率密度函数为基础,证明了多元均值混合正态分布的性质,讨论了MMNE分布参数的极大似然估计问题,利用ECM算法对MMNE分布的位置参数、尺度参数、偏度参数进行了参数估计计算,给出了计算方法和迭代公式。实例分析表明,所提出的偏态数据下MMNE分布参数估计模型合理且实用。 展开更多
关键词 多元混合正态分布 参数估计 ECM算法 极大似然估计
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基于改进Crazy Climber算法的小波脊线提取
13
作者 赵丽洁 李雯雯 +1 位作者 刘瑾 晋东丽 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期132-138,共7页
针对传统Crazy Climber算法提取多条小波脊线耗时长、效率低等问题,提出一种模拟正火冷却的改进Crazy Climber脊线提取算法.通过对结构振动的响应进行连续小波变换,在小波系数幅值构成的时频平面中,基于模拟正火冷却算法跟踪提取时频平... 针对传统Crazy Climber算法提取多条小波脊线耗时长、效率低等问题,提出一种模拟正火冷却的改进Crazy Climber脊线提取算法.通过对结构振动的响应进行连续小波变换,在小波系数幅值构成的时频平面中,基于模拟正火冷却算法跟踪提取时频平面中的小波脊点,促使每一个随机点高速地聚集在脊线上,消减运算时间.通过单自由度和多自由度系统数值模拟,与传统Crazy Climber算法在计算效率和识别精度两者进行对比分析,验证改进算法的的优越性. 展开更多
关键词 小波变换 脊线提取 Crazy Climber算法 正火冷却
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基于归一化模板匹配算法的动作电位检测IC 被引量：2
14
作者 庞勋 姚镭 《现代电子技术》 北大核心 2024年第2期1-6,共6页
针对多通道神经元动作电位(AP)信号采集硬件系统中,前端采集IC因电极阻抗、应用环境、系统功耗以及系统面积等因素而导致原始信号信噪比较低的问题,设计一种基于归一化模板匹配算法的AP信号检测IC。该检测IC基于模板匹配算法,并引入信... 针对多通道神经元动作电位(AP)信号采集硬件系统中,前端采集IC因电极阻抗、应用环境、系统功耗以及系统面积等因素而导致原始信号信噪比较低的问题,设计一种基于归一化模板匹配算法的AP信号检测IC。该检测IC基于模板匹配算法,并引入信号归一化以去除冗余信息。为确保芯片的实时性并降低功耗,芯片整体采用三级流水线结构,各个模块间插入门控时钟,同时可通过SPI总线配置更新其工作状态。在SMIC 180 nm数字工艺下,裸片面积为0.98 mm^(2),配置模板信息时功耗为701μW,完全工作时功耗为8.07 mW,且采用QFN48封装形式。测试结果表明,所设计的AP信号检测IC具有较好的抗噪性能,可用于信噪比较低的环境来降低信号传输带宽,即使在-10 dB信噪比环境下,评价模型综合性能的F1-Score仍可达到94.65%。 展开更多
关键词 动作电位检测 IC设计 模板匹配算法 信号归一化 抗噪性能 检测芯片测试
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多元混合正态分布参数的极大似然估计
15
作者 王珊珊 宓颖 《辽宁工业大学学报（自然科学版）》 2024年第3期199-205,共7页
从层次结构的角度出发推导总结了Reinaldo B.Arellano-Vall所提出的广义多元混合正态分布公式中混合变量的相关统计性质,结合所推导的混合变量性质,运用EM算法和协方差矩阵参数化分解方法,解决多元混合正态分布在无序约束和简单树半序... 从层次结构的角度出发推导总结了Reinaldo B.Arellano-Vall所提出的广义多元混合正态分布公式中混合变量的相关统计性质,结合所推导的混合变量性质,运用EM算法和协方差矩阵参数化分解方法,解决多元混合正态分布在无序约束和简单树半序约束下参数的极大似然估计问题。借助MATLAB软件编程进行数据仿真模拟,并给出其协方差矩阵在简单树半序约束下的极大似然估计结果。 展开更多
关键词 多元混合正态分布 EM算法 极大似然估计 序约束
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快速凸包算法在发射车状态监控中的应用
16
作者 余彦 白鹏英 张雪峰 《现代防御技术》 北大核心 2024年第3期143-150,共8页
针对当前复杂工业系统运行状态监控策略普遍存在误报警数目过多的问题,提出了一种基于快速凸包算法的发射车状态监控方法。该方法利用快速凸包算法从给定的正常历史数据中估计发射车的正常工作空间,对于新采集的发射车运行状态监控数据... 针对当前复杂工业系统运行状态监控策略普遍存在误报警数目过多的问题,提出了一种基于快速凸包算法的发射车状态监控方法。该方法利用快速凸包算法从给定的正常历史数据中估计发射车的正常工作空间,对于新采集的发射车运行状态监控数据,如果由它们构成的工作点位于发射车的正常工作空间内,就认为发射车的状态是正常的,否则就是异常的。与基于静态阈值的方法相比,提出的方法降低了误报警数目;相较于基于隐变量的方法,提出的方法具有良好的可解释性。通过数值仿真技术,分别分析了一个2维和3维案例来评估提出的方法的性能表现。仿真结果表明,提出的方法物理意义明确,产生的误报警数目少。 展开更多
关键词 快速凸包算法 状态监控 误报警 正常工作空间 静态阈值 隐变量
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非标准马蹄形断面水力计算研究
17
作者 牛鹏举 邹进 +1 位作者 许开和 胡宇昕 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第3期116-120,共5页
以滇中引水工程楚雄段-昆明段非标准马蹄形断面为研究对象,采用几何分割法对该马蹄形断面的水力要素进行了推理,推导出任意水深所对应水力要素表达式。同时,采用三分试算法计算了该断面正常水深,试算过程采用C#编程来实现。考虑到马蹄... 以滇中引水工程楚雄段-昆明段非标准马蹄形断面为研究对象,采用几何分割法对该马蹄形断面的水力要素进行了推理,推导出任意水深所对应水力要素表达式。同时,采用三分试算法计算了该断面正常水深,试算过程采用C#编程来实现。考虑到马蹄形断面正常水深计算的复杂性,采用拟合优化原理推导出正常水深的直接计算公式。计算结果表明:在该公式的适用范围内计算该断面正常水深的最大相对误差为0.496%,同时整个计算区间内89.3%以上计算点相对误差小于0.24%,精度相对较高,可以满足实际工程的需要。 展开更多
关键词 非标准马蹄形断面 正常水深 三分试算法 水力计算 滇中引水工程
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基于高斯混合模型及EM算法的建筑工程数据预警治理方法 被引量：1
18
作者 张静雯 耿天宝 《科学技术创新》 2024年第8期192-195,共4页
结合初期雨水调蓄大直径顶管工程的实际设计及施工经验,对软弱地层条件下长距离大直径平行双管曲线顶管在设计及施工过程中存在的重点难点问题进行总结,并对顶管过程中的顶力及管周摩阻力做了深入分析研究,有针对性地提出了相应的解决方... 结合初期雨水调蓄大直径顶管工程的实际设计及施工经验,对软弱地层条件下长距离大直径平行双管曲线顶管在设计及施工过程中存在的重点难点问题进行总结,并对顶管过程中的顶力及管周摩阻力做了深入分析研究,有针对性地提出了相应的解决方案,使该顶管工程顺利贯通。建筑工程行业在现代社会中发挥着重要的经济和社会作用,然而,它也伴随着诸多风险和不确定性。为了有效地管理和预测这些风险,本文提出了一种基于高斯混合模型(GMM)和期望最大化(EM)算法的数据预警治理方法。该方法旨在通过对建筑工程数据的建模和分析,提前识别潜在的问题和风险,从而改善工程项目的管理和决策。 展开更多
关键词 GMM高斯混合模型 EM算法 数据预警治理 正态分布曲线 后验概率
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基于改进像元三分模型的植被覆盖度提取及时空变化分析
19
作者 张凡 仇天昊 +3 位作者 李欣悦 张姝茵 徐超 谢治国 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期13-26,共14页
【目的】引入DBSCAN聚类算法和QuickHull凸包检测算法,提出一种自适应端元特征值提取(AEEE)算法,解决像元三分模型中纯净像元指数结合二维散点图(PPI-2DSP)算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题,利用AEEE算法评估神木市的光合植被覆盖... 【目的】引入DBSCAN聚类算法和QuickHull凸包检测算法,提出一种自适应端元特征值提取(AEEE)算法,解决像元三分模型中纯净像元指数结合二维散点图(PPI-2DSP)算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题,利用AEEE算法评估神木市的光合植被覆盖度(f_(PV))、非光合植被覆盖度(f_(NPV))和裸土覆盖度(f_(BS)),并分析其时空变化,验证算法的有效性,为该地区生态环境评价和植被覆盖度变化规律研究提供参考。【方法】以Landsat系列卫星遥感影像为数据源,首先对遥感数据进行预处理,然后计算像元的归一化植被指数(NDVI)和干枯燃料指数(DFI),通过以下4个步骤获取特征像元候选区:1)应用随机采样模块减少数据规模;2)采用DBSCAN算法聚类,去除离群数据,得到最大簇;3)利用QuickHull算法计算凸包,构建特征三角形边界;4)计算由凸包点集中3个点所构成的最大面积三角形顶点,分别以3个顶点为中心,取端点阈值(θ)范围内区域作为特征像元候选区。预处理的影像经最小噪声分离变换减少计算量后,采用PPI算法计算纯净像元指数,利用特征像元候选区提取纯净像元指数大于5的纯净像元,将这些像元的NDVI和DFI算术平均值作为端元特征值代入像元三分模型计算f_(PV)、f_(NPV)和f_(BS),并分析其时空变化。【结果】AEEE算法提取的神木市2000—2022年端元特征值与PPI-2DSP算法选取的端元特征值相近,相对误差平均值约7.35%;将其应用于像元三分模型,估算得到神木市的f_(PV)和f_(NPV),与传统方法相比年平均误差分别为4.79%和5.05%,符合精度要求。在时间层面上,2000—2022年神木市的f_(PV)和f_(NPV)总体呈波动增长趋势,分别以年平均0.52%和0.22%的速率增长;在空间层面上,2000—2022年神木市的f_(PV)和f_(NPV)呈东南增长快速、西北增长缓慢的趋势,其中f_(PV)主要以增加(39.8%)和基本不变(28.0%)2种变化强度等级为主。【结论】AEEE算法适用于对光合植被、非光合植被和裸土3种端元特征值的自适应提取,能够解决PPI-2DSP算法依赖人工圈选特征像元候选区的问题。 展开更多
关键词 像元三分模型 植被覆盖度 LANDSAT 自适应端元特征值提取算法 陕西省神木市
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顾及邻域几何特性的露天矿台阶线提取方法
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作者 承达瑜 宿文松 毛爱芹 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期56-65,共10页
台阶线数据是露天矿开采过程中的重要基础资料,也是确保露天矿高效、智能开采的重要前提。针对现有的基于点云的露天矿台阶线提取方法存在局部特征丢失、台阶线不连续等问题,将识别台阶线特征点转为识别几何特征面,从特征面轮廓中提取... 台阶线数据是露天矿开采过程中的重要基础资料,也是确保露天矿高效、智能开采的重要前提。针对现有的基于点云的露天矿台阶线提取方法存在局部特征丢失、台阶线不连续等问题,将识别台阶线特征点转为识别几何特征面,从特征面轮廓中提取出台阶线特征点,由此提出了一种顾及邻域几何特性的露天矿台阶线自动提取方法。该方法首先对露天矿点云进行规则重采样,依据露天矿台阶平盘、坡面点云法向量与竖直平面夹角具有明显差异这一几何特性提取坡面的特征点云;在此基础上,采用区域生长算法分割坡面点云,通过凹包算法提取分割后的坡面点云轮廓边界获得台阶线特征点;最后利用三阶贝塞尔曲线拟合特征点以生成露天矿台阶线。为验证算法的提取精度,将台阶线与露天矿数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)叠加,并计算该方法提取的台阶线与实际台阶线的位置偏差。结果表明:该方法提取的台阶线完整且连续性好,与手工绘制的台阶线基本重合,能够满足比例尺为1∶2000的制图精度要求;运行效率高,对于面积为3 km2的露天矿,提取时间在4 min以内。证明所提方法能够准确、高效地提取露天矿台阶线,为实现露天矿山台阶线自动绘制提供重要的技术支持。 展开更多
关键词 露天矿 点云数据 法向量 凹包算法 台阶线
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