稳健估计下的声源定位最小二乘算法

采用声波技术测量落点坐标时,由于多种原因不可避免会产生粗差,严重影响定位结果。针对上述问题,提出了一种粗差探测方法和稳健估计下的声源定位最小二乘算法。该算法按照逐次迭代平差的方法,不断地改变观测值的权,使粗差观测值的权趋于零,从而降低粗差的影响。通过算例对文章算法进行了验证,结果表明:新算法的解算精度明显优于传统最小二乘算法。     

基于测量不确定度评定的数据处理方法

中利用直接测量量和间接测量量的测量不确定度评定方法,根据误差理论的教学经验与实践,给出了直接测量量和间接测量量的实验数据处理的具体方法步骤,并结合实际的测量数据,举例说明了如何运用直接测量量和间接测量量的实验数据处理方法,既便于学生理解又利于他们更好地掌握。     

基于LabVIEW的激光功率数据采集系统

针对全固体激光器的长期功率稳定性检测问题,设计并实现了基于LabVIEW图形设计语言的激光功率数据采集系统。采用光电池制作的激光功率计来实现光功率到电学参量的转换,通过合理的选取激光功率计的滤光片、衰减片和毛玻璃,保证光电池工作在非饱和的线性区。使用STC89C52RC单片机对采集到的信号进行处理,计算机与单片机采用串口通讯,数据采集界面程序采用LabVIEW编写,最终实现了激光功率长期稳定性监测系统的设计、调试与制作。     

改进SVR的内陆水体COD高光谱遥感反演

高光谱数据可以捕获内陆水体中不同浓度的化学需氧量（COD）引起的光谱变化,因此研究光谱反射率与COD浓度之间的关系对于COD的遥感估算至关重要。支持向量回归模型（SVR）具有适合小样本、泛化能力好的特点,基于SVR模型能够更加准确获得COD浓度和光谱数据之间的关系,但仍然存在参数选取困难和易陷入局部极值的问题。为了解决这个问题,将模拟退火-粒子群算法（SA-PSO）引入到支持向量回归机的参数优化过程中,提出了一种改进SVR（SA-PSO-SVR）的内陆水体COD高光谱遥感反演方法。以潍河流域为研究区域,通过野外测量获得了COD浓度和水表面光谱反射率。首先根据光谱反射率对COD的响应来确定敏感因子,把SA-PSO算法引入SVR的参数优化过程中建立了COD浓度与敏感因子之间的反演模型。最后利用珠海一号高光谱数据验证模型的准确性,进而获得了COD浓度的分布情况。通过光谱分析,可知该区域实测的水面光谱具有典型的二类水体特征,光谱曲线形状呈现明显的双峰特征,当浓度增加时,反射峰具有向短波长方向移动而反射谷向长波长方向移动的趋势。通过计算Pearson相关系数分析COD浓度和光谱之间的相关性,结果表明最佳的反演因子为518 nm/940.4 nm,623.6 nm/636.8 nm,729.2 nm/890.9 nm和752.3 nm/857.9 nm的四个波段比值组合;经过SA-PSO-SVR方法建立的COD估计模型的平均相对误差（MRE）和均方根误差（RMSE）分别为1.62％和2.99 mg·L-1（R2=0.86）,反演结果优于其他模型（SVR、BP神经网络和线性回归模型）。将实测水面光谱建立的最优模型应用于高光谱卫星影像上,RMSE和MRE分别为4.47 mg·L-1和11.87%。获得的潍河-峡山水库区域的COD反演结果显示：COD的整体浓度介于17~42 mg·L-1之间,韩信坝、峡山水库的东北部、渠河注入潍河的交汇处等区域的COD浓度高于其他水域。证实了SA-PSO-SVR是一种有效的COD高光谱反演方法,可供潍河流域水资源管理提供参考。     

Intelligent Fault Diagnosis of Industrial Robot Based on Multiclass Mahalanobis-Taguchi System for Imbalanced Data

One of the biggest challenges for the fault diagnosis research of industrial robots is that the normal data is far more than the fault data; that is, the data is imbalanced. The traditional diagnosis approaches of industrial robots are more biased toward the majority categories, which makes the diagnosis accuracy of the minority categories decrease. To solve the imbalanced problem, the traditional algorithm is improved by using cost-sensitive learning, single-class learning and other approaches. However, these algorithms also have a series of problems. For instance, it is difficult to estimate the true misclassification cost, overfitting, and long computation time. Therefore, a fault diagnosis approach for industrial robots, based on the Multiclass Mahalanobis-Taguchi system (MMTS), is proposed in this article. It can be classified the categories by measuring the deviation degree from the sample to the reference space, which is more suitable for classifying imbalanced data. The accuracy, G-mean and F-measure are used to verify the effectiveness of the proposed approach on an industrial robot platform. The experimental results show that the proposed approach’s accuracy, F-measure and G-mean improves by an average of 20.74%, 12.85% and 21.68%, compared with the other five traditional approaches when the imbalance ratio is 9. With the increase in the imbalance ratio, the proposed approach has better stability than the traditional algorithms.     

拉曼光谱技术的汽油组分含量测定

为实现汽油中所含组分含量的快速测定,对93号、97号汽油,芳烃、烯烃、苯、甲醇、乙醇等几类物质,以及往汽油中添加几类物质后的410个汽油混合物进行拉曼光谱检测。将获取的原始拉曼光谱经过有效波段提取、平滑去噪、基线扣除、数据归一化等一系列预处理过程,最终提取出每个汽油混合样品光谱中所含的33个特征峰信息,依据现行的国标检测方法,以气相色谱法测定的汽油中各组分含量值为基础,结合化学计量学多重回归分析方法,建立了汽油组分含量测定模型。经过比较,使用多输出最小二乘支持向量回归机(MLS-SVR)建立的模型优于偏最小二乘(PLS)模型。MLS-SVR模型对汽油中芳烃、烯烃、苯、甲醇、乙醇测定精度均较好,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.27%,0.30%,0.16%, 0.17%, 0.12%;相应的相关系数(r)为0.999 2,0.998 4,0.998 5,0.992 6,0.996 8。通过对未知混合汽油样品的测定,证明了该方法具有较好的推广预测精度,预测均方根误差不超过0.5%,能够满足工业中的测量需求。拉曼光谱结合多输出最小二乘支持向量机为汽油组分测定提供了一种高精确、快捷、方便的测定方法。     

基于DSP的激光自混合干涉测振仪信号采集与处理系统

结合三角波电流调制型激光自混合干涉技术,设计了基于DSP的数据采集与处理系统,完成了对来自光电探测器的干涉信号的采集与处理。该系统接口电路简单灵活,具有采样频率可由程序设置、采集速度和精度较高,并且可以实现6通道同步采样转换的特点。实验结果表明,该数据采集与处理系统完全能够满足高速交变激光自混合干涉信号的采集与处理在实时性和高精度方面的要求。     

双光头多层数据存储系统同步聚焦误差检测

为实现共焦双光头多层数据存储系统,需要对双光头同步聚焦误差进行检测,以确定聚焦伺服跟踪精度,验证系统的可行性。首先利用几何光学的ABCD变换矩阵计算双光头输出能量与光头间距离的关系,确定其线性工作范围;其次通过输入不同频率的正弦信号驱动音圈电机,获得静止状态、下光头运动状态以及双光头同步运动状态下,四象限探测器的输出信号;最后对输出信号进行频域分析,可计算得到由于双光头参量失配而导致的同步聚焦误差在不同频率下的幅值。实验结果表明,在20 Hz、峰-峰值0.5 V正弦信号作用下,同步聚焦误差幅值在1μm以下,可以满足共焦双光头多层数据存储系统的聚焦伺服跟踪要求。     

基于支持向量描述的自适应高光谱异常检测算法

提出了一种应用于高光谱异常检测的自适应支持向量数据描述方法.根据高光谱数据和局部异常检测模型的特点,通过局部背景分波段二阶分布统计,分析了核参量与局部背景总体标准差的变化关系,构造了随检测背景变化的局部检测核参量,使得检测算法针对不同背景分布自适应地调整检测核参量.克服了传统支持向量描述算法由于采用固定核参量带来的复杂背景下检测性能下降的问题.通过模拟数据和真实高光谱数据的测试检验,接收机特性曲线表明该算法相对于传统固定核参量支持向量数据描述方法,在相同虚警概率下检测概率提高了10%.     

基于支持向量描述的自适应高光谱异常检测算法

提出了一种应用于高光谱异常检测的自适应支持向量数据描述方法.根据高光谱数据和局部异常检测模型的特点,通过局部背景分波段二阶分布统计,分析了核参量与局部背景总体标准差的变化关系,构造了随检测背景变化的局部检测核参量,使得检测算法针对不同背景分布自适应地调整检测核参量.克服了传统支持向量描述算法由于采用固定核参量带来的复杂背景下检测性能下降的问题.通过模拟数据和真实高光谱数据的测试检验,接收机特性曲线表明该算法相对于传统固定核参量支持向量数据描述方法,在相同虚警概率下检测概率提高了10%.     

基于FTIR分析猪场废水有机物分解过程中组成结构变化

猪场废水排放的环境污染问题日益受到重视,研究废水中有机物的组成结构变化将可为制订合理的污染防治措施提供科学依据。本研究通过设置不同规模化猪场废水的室内培养试验,在培养过程中定期采样,采用抽滤、冷冻干燥等方法获得可溶性有机物(DOM)固体样品;运用FTIR光谱仪采集样品的红外谱图,研究废水中DOM组成结构在有机分解过程中的变化。结果表明,不同猪场来源的废水中DOM具有类似的组成结构,且主要由蛋白质、脂质类、腐殖酸、多糖类和酚类等有机物组成。随着培养天数的增加,与脂质类、蛋白质和酚类等相关的官能团含量逐渐降低并趋于稳定,而与腐殖酸和多糖类相关的官能团显著增加直至平稳。与初始样品相比,培养20天后样品中DOM组成结构以腐殖酸和多糖类为主,表明DOM的腐殖化程度有所提高。此外,与纤维素分子内氢键缔合的羟基(OH)相比,纤维素分子间氢键缔合的羟基降解速率相对更快,而以前者对微生物的降解更为敏感。废水中DOM以酚羟基C—O的降解速率更快,随后是芳香族COOH、糖类C—O和酰胺羰基CO,而糖类C—O倾向于优先被微生物所利用。综上所述,废水中不同的DOM组成结构在有机降解过程中的变化存在一定差异。     

基于无线数传技术的智能农机载高光谱采集系统的研究

为了解决精确农业中高密度的、全面的农田信息采集、数据无线传输和实时处理分析的需要,文章中所讨论的系统利用计算机技术和无线数传技术对GPS, GIS和RS进行有机集成,一方面系统通过AT89lv52单片机,使差分GPS和高光谱仪有机集成,能为采集到的光谱数据提供高精度的空间位置属性,实现光谱数据采集、定位一体化;另一方面利用nRF905数传模块实现数据采集控制系统与微机的数据信息和控制信息互传;同时利用Visual Basic和Map Objects控件集成GIS,实现了具有空间属性的光谱数据可视化管理和分析处理,实时地显示动点轨迹、各图层对应点属性,计算作物微分光谱和植被指数NDVI等功能,为专家系统和决策支持系统提供充足的信息。     

基于JASMIN框架的辐射流体与粒子输运耦合计算

基于JASMIN框架的"联邦计算",将两个串行程序辐射流体RH2D与粒子输运Sn2D作为独立"邦元"耦合连接,形成的集成程序RHSn2D可以采用数千处理器并行模拟多物理耦合问题.集成程序RHSn2D中的邦元具有各自独立的网格划分与并行算法,同时借助框架技术,可以屏蔽邦元间的并行数据传递.算例表明,对于应用问题规模(90 720个网格单元,辐射流体100个Patch,粒子输运2 835个Patch,Sn方向48,16群),集成程序RHSn2D采用1 024个处理器可以达到36%的并行效率.     

基于LabVIEW的便携式推力轴承数据采集系统设计

设计了基于LabVIEW的便携式推力轴承试验机测控系统,实现了对轴承系统推力瓦的温度、油膜厚度、电机转速等试验数据的实时采集,对实时数据显示界面的截屏以及对试验数据的分析、处理、记录和保存等功能,同时利用DataSocket技术实现不同计算机之间的数据共享。试验结果表明：基于LabVIEW的便携式轴承试验机测控系统具有运行稳定可靠、控制精度高、系统操作简单等特点。     

东门渡窑古陶瓷化学成分与烧制工艺研究

芜湖东门渡窑是古代宣州窑场的早期窑口之一,属古越窑系青瓷;该窑口出产的陶瓷产品器型别具一格,具有鲜明的地域特色.但长期以来,对于东门渡窑瓷器仅仅从其外观推测其工艺特征,对该类瓷器的微观结构特征和配方工艺特点缺乏必要的分析证据.为系统解析东门渡窑古陶瓷的胎、釉化学组成和烧制工艺,运用波长色散X射线荧光光谱法(EDXRF)...     

基于高光谱数据的高寒草地营养状况的研究

高寒草地牧草营养状况的遥感监测是草地合理利用的基础,是草地动态监测的难点。通过对高寒草地牧草营养成分和对应时间高光谱数据的分析,探讨草地营养状况与植被高光谱数据间的关系。结果表明,两波段比高光谱指数模型与草地营养biomass,air-DM,P,CF,CP指标间显著相关;MAXR多元回归模型,当选取波段数达到五个,模型与各营养指标均显著相关。总体上,MAXR回归模型要优于两波段比模型,MAXR模型对air-DM,P,CF进行反演,可获得较高的精度。     

基于中波红外光谱遥测的温度估计算法

高于绝对零度的物体满足Plank定律,因此红外辐射在一定程度上反映温度。红外辐射测温具有响应速度快,分辨率高,能较好的实现对微小、高速移动等不可接触测量目标的温度测量。用一种先进的双波段红外遥感光谱系统采集不同温度金属的红外发射光谱,分析和研究这些不同温度的光谱数据所具有的不同特征。在此基础上,对样本提取重心位置、波峰位置、波长λ₁的值、波长λ₂的值四种光谱特征,寻找温度与其之间的函数关系;并建立多元线性回归模型,通过光谱反推温度值。实验结果表明,该方法可以有效的分辨有明显温差的高温物体,在实验所测温度范围内的测温绝对误差小于30 ℃,在测量误差小于20 ℃的置信区间内有98%正确率,优于一般系统需要保证目标发射率、大气透射率、环境等效辐射温度等复杂参数高精度的情况下2%的测温精度。该方法可以简单有效的对远距离目标测温,从而进一步拓展红外光谱遥测温度的应用领域。     

基于IETM的图像类装备保障数据语义标注研究

为了有效的组织、查询和浏览海量的图像类装备保障数据,分析了现有图模型图像语义标注方法的弊端,选取了装备IETM内的图像类装备保障数据信息作为图像语义标注的样本数据,并结合TF*IDF权值理论,改进了图模型语义标注方法的语义标注词选定方法,构建了基于装备IETM的图像类装备保障数据语义标注模型。实验结果表明,所提出的图像类装备保障数据语义标注模型及算法能够有效地提升图像数据信息查询的查准率与查全率,能够在一定程度上满足用户对图像类装备保障数据语义标注的需求。     

基于云计算的大数据自动分类处理系统设计

随着现代网络技术不断进步,系统数据量也在逐渐增多。传统的大数据自动分类处理系统已经无法满足现阶段用户需求,其软件与硬件的设计都比较单一,存在能源消耗大、分类速度慢、处理时间长、内存占用率高等问题,为此,提出基于云计算的大数据自动分类处理系统的设计。首先设计系统硬件结构,主要包括数据采集器、数据处理器以及数据自动存储模块,并详细的介绍了各硬件结构;然后利用时域特征提取数据的算法对频域特征数据进行提取,从而实现数据自动分类处理系统的软件设计;最后对两种系统性能进行对比实验。实验结果证明,基于云计算的大数据自动分类处理系统的资源不仅占用率低,内存消耗小,而且数据库内存较大。该系统不但可以提高数据自动分类精准度,还能加快数据分类速度,从而使系统拥有更好的分类性能。     

基于网络的数据库敏感数据加密模型研究

在互联网飞速发展的今天,Web 技术与数据库技术的结合越来越紧密,所以保护数据库的安全成为了信息安全十分重要的一环。在网络环境下,应采用什么样的机制来为用户提供对数据的产生、存储和访问,以及如何有效地保证其中的数据安全性,就成为迫切需要研究的课题。加密技术对数据库中存储的高度敏感机密性数据,起着越来越重要的作用,是防止数据库中的数据在存储和传输中失密的有效手段,所以完全可以用于模型。为了保护互联网中的敏感数据,提出了数据库中敏感数据的加密模型,基于对数据库敏感数据的分析、数据分类,通过加密引擎、密钥管理、失效密钥处理,将用户敏感数据形成密文存储在数据库之中。这样即使是数据库管理员也无法轻易获取用户敏感信息,在因为攻击等问题造成的数据泄露之后也可以减少系统损失,最大限度保证数据库中数据的安全性。实验结果表明该模型可以有效保护数据库中敏感数据安全。