Design of dispersive multilayer with particle swarm optimization method

<正>We present a new and efficient method for the design of dispersive multilayer by employing a particle swarm optimization(PSO) technique.Its mathematical background is given and an adaptive PSO is realized with computer code.Two practical designing tasks are solved with this method,and the obtained results are competitive compared with other published structures.The adaptive PSO method demonstrates its merits of fast convergence and powerful global search ability,and could be used as a valuable tool for the optical thin film design.     

一种改进型多组分气体的Tikhonov正则化特征光谱提取方法

针对FTIR光谱分析数据计算量大,具有相同基团的多组分混合气体交叉灵敏度过高,以及在线分析过程中基线漂移等问题,提出了一种改进的TR2-1(Tikhonov 2norm-1norm)正则化特征变量提取法。该方法借鉴TR1和TR2模型的基本思想,引入谱线距离和谱线系数绝对值最小化两个约束项来保证所提取特征量的准确度,消除基线漂移所带来的影响,并结合上述两种模型建立了不适定问题的最优化求解通式。该通式有效地克服了经验法和实验法确定正则矩阵和参数所带来的误差。实验以浓度为0.01%~20%的甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷气体为例进行了特征光谱选取。结果表明,对于浓度为0.2%的甲烷气体,其预测误差平方和仅为2.6×10-4,可决系数达到0.959 2,分析准确度高,有效增强了TR正则法的实用性。     

遗传算法结合正则化方法反演海洋大气波导

针对正则化方法在解决实际反演问题时既能克服问题的不适定性又可以很大程度上抑制噪声和误差的传播, 本文提出了利用遗传算法结合正则化方法的新算法, 在遗传算法适应度函数中引入正则化项来反演波导参数; 然后对算法进行仿真试验, 结果表明新算法与传统遗传算法相比具有较高的反演精度, 并指出当噪声误差小于10%时, 算法具有较强的“去噪”性能; 最后利用机载雷达在Wallops岛探测的海表面处局部回波资料进行反演试验, 将反演结果与实测大气折射率廓线进行比较, 说明该算法的有效性. 新方法为海洋大气波导反演研究提供了一种新思路.     

一种气象观测数据求导的新方法

气象观测数据不可避免地带有观测误差,而对带有误差的离散数据求导是一个不适定的反问题.为了解决这一长期困扰气象工作者的问题,利用吉洪诺夫正则化思想,提出了矩形区域内观测数据的二维一阶偏导数重构算法.通过系列模拟观测数据试验检验了该算法的性能,表明该算法有效且计算精度高.另外,应用该算法对气象观测资料进行客观分析,结果表明：该算法作为一种新的客观分析方法是可行的,并且还能提高小尺度天气系统的识别能力. 关键词： 数值微分 吉洪诺夫正则化 客观分析     

基于视角无关转换的深度摄像机定位技术

通过整合深度和颜色信息,深度摄像机Kinect能够稳健的侦测出人体及人体骨架关节点,为计算机视觉、人体行为识别、机器人学的发展带来了革命性的进步.然而单台深度摄像机的侦测范围有限.虽然采用多台深度摄像机所构建的摄像机网可有效的扩大侦测范围,但是必须依赖深度摄影机之间的相对位置与朝向的精确标定.论文采用作者之前提出的以人体骨架为基础的视角无关转换技术,能快速稳健的标定出深度摄像机之间的位置关系.通过利用相邻两台深度摄影机同时侦测到的人体骨架,论文能直接利用深度摄影机所量测的人体上半身中稳定的关节点为新坐标系的参考点,实时的计算出两摄影机之间的平移向量和旋转矩阵,而不依赖其他额外的校正设备或人为介入处理.通过在室内环境中安装两台摆放于不同位置与朝向的深度摄影机,从而,验证了该方法的实时性与易用性.该实时标定方法解决了深度摄影机侦测范围有限的限制,同时,可由两两相邻的标定扩展到多台深度相机的全局标定,从而,可以被广泛的应用于人体行为识别、情境感知服务等领域.     

改进正则化正交匹配追踪波达方向估计方法

针对稀疏阵列模型下匹配追踪波达方向估计方法稳定性不足的问题,提出了改进的正则化正交匹配追踪波达方向估计方法——TROMPDOA(T-transform Regularized Orthogonal Matching Pursuit Directions of Arrival Estimation).仿真表明,TROMPDOA方法在计算复杂度上与原有正交匹配追踪波达方向估计方法OMPDOA(Orthogonal Matching Pursuit Directions of Arrival Estimation)相近,但在估计稳定性上要优于OMPDOA方法,特别是在低信噪比及信号源之间的角度较近时,TROMPDOA方法比OMPDOA方法稳定性提高1倍.实验验证了TROMPDOA方法适用于单元和多元目标估计,估计精度达到1.5°.     

浅水波方程的黏性正则化PINN算法

针对经典PINN(Physics-informed Neural Networks)在求解浅水波方程间断问题时的不足,提出一种黏性耗散机制的正则化PINN算法。该算法利用黏性正则化的浅水波方程作为网络构建中的物理约束,并在损失函数中作为惩罚项,训练网络用正则化方程的光滑解逼近原方程的间断解,采用网格加密熵稳定格式的数值解作为参考,学习得原方程在整个区域的解。对满足不同初始条件的一维、二维浅水问题进行数值模拟,并与经典PINN算法进行比较,数值结果表明新算法泛化能力强,可预测任意时刻的解,分辨率高,不会出现抹平和伪振荡现象。     

基于分数阶Tikhonov正则化的激光吸收光谱燃烧场二维重建光路优化研究

为探究基于激光吸收光谱技术的燃烧场二维测量光路布置方式,实现有限投影下更精确的燃烧场二维重建,根据分数阶微积分理论,提出一种基于分数阶Tikhonov正则化的光路优化方法.将经典的整数阶Tikhonov正则化推广到分数阶模式,建立了基于分数阶Tikhonov正则化的光路设计目标函数.利用遗传算法分析(0,1)范围内不同阶数的计算结果,得到最佳光路布置方式.采用近红外波段7185.6 cm^-1的H₂O特征吸收谱线结合20条测试光路对10×10离散化网格区域进行计算,对比分析五种光路布置方式对多种分布模型的重建结果,结果表明,基于分数阶Tikhonov正则化的光路布置方式具有最佳重建效果.研究结果对有限投影条件下激光吸收光谱二维测量光路的优化设计理论研究具有重要意义,可以促进激光吸收光谱技术在复杂发动机燃烧场二维重建及燃烧效率提升方面的应用.     

参外联合激励复合非线性振子的分岔分析

讨论了参外联合激励复合非线性振子的动力学行为.对其定常解在一阶近似下的方程进行了局部分岔分析,给出了简单分岔和Hopf分岔发生的条件,并通过对近似方程和原系统的数值模拟加以验证.分析了多种参数对该振子动力学行为演化过程的影响.根据全局分岔理论探讨了该振子在不同条件下发生同宿、异宿分岔的必要条件,其结论与数值计算的结果大致符合. 关键词： 复合非线性振子 局部分岔 全局分岔 混沌