Subspace dynamic‐simplex linear interpolation search for mixed‐integer black‐box optimization problems

Design and management of complex systems with both integer and continuous decision variables can be guided using mixed‐integer optimization models and analysis. We propose a new mixed‐integer black‐box optimization (MIBO) method, subspace dynamic‐simplex linear interpolation search (SD‐SLIS), for decision making problems in which system performance can only be evaluated with a computer black‐box model. Through a sequence of gradient‐type local searches in subspaces of solution space, SD‐SLIS is particularly efficient for such MIBO problems with scaling issues. We discuss the convergence conditions and properties of SD‐SLIS algorithms for a class of MIBO problems. Under mild conditions, SD‐SLIS is proved to converge to a stationary solution asymptotically. We apply SD‐SLIS to six example problems including two MIBO problems associated with petroleum field development projects. The algorithm performance of SD‐SLIS is compared with that of a state‐of‐the‐art direct‐search method, NOMAD, and that of a full space simplex interpolation search, Full‐SLIS. The numerical results suggest that SD‐SLIS solves the example problems efficiently and outperforms the compared methods for most of the example cases. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 64: 305–322, 2017     

航拍图像车辆检测中的圆形滤波器HOG特征快速计算

航拍图像中车辆一般近似为矩形结构,因此通过统计检测窗口中的梯度方向直方图并根据梯度主方向估计车辆朝向,将检测窗口旋转到相应方向进行分类器判别。车辆检测采用级联boosting分类器和梯度方向直方图特征,针对旋转窗口中梯度方向直方图特征的计算,设计一种基于圆形滤波器的梯度方向直方图特征。与传统基于积分直方图的梯度方向直方图特征提取方法相比,显著提高了旋转窗口中梯度方向直方图特征的计算效率,在计算每个像素的梯度时采用查找表代替梯度向量的求模和角度计算也减小了计算量。使用真实图像进行的实验表明,该车辆检测算法快速高效。     

利用支持向量机的矢量跟踪通道故障检测算法

为了克服卫星导航矢量跟踪接收机中故障通道对其他正常通道的影响,提高矢量跟踪接收机的鲁棒性,提出一种利用支持向量机的通道故障检测算法,利用矢量跟踪接收机的导航滤波器的新息序列作为支持向量机的输入。支持向量机的输出为通道的状态,根据支持向量机的输出通道的状态来判断该通道是否纳入导航滤波器,用来跟踪滤波器状态值,这样能够有效地避免故障通道对导航结果的污染。仿真实验结果表明:该方法能准确地检测出有故障的通道,提高矢量跟踪环路的鲁棒性。     

用于机动目标跟踪的自适应交互式多模型算法

针对当前统计模型对弱机动或非机动目标跟踪效果不理想等问题,提出了一种修正当前统计模型与匀速模型的自适应交互式多模型算法,可在线修正当前统计模型的加速度极限值,调整过程噪声方差,提高了当前统计模型的自适应性。同时,通过在常规匀速模型中引入机动检测机制,抑制了常规匀速模型对机动目标跟踪的滤波发散,通过引入强跟踪算法,增强了模型对目标突发机动的自适应跟踪能力。仿真结果表明,该算法充分发挥了当前统计模型和交互式多模型算法的优势,对强机动和弱机动目标都具有很好的效果。     

基于CUDA GPU的多摄像机场面航空器识别加速算法

基于摄像机的航空器识别是机场场面监视的重要工具。针对多摄像机场面航空器识别算法存在的计算效率低等缺点,提出基于GPU CUDA的加速算法。利用CUDA线程并行处理能力与GPU计算能力,对算法进行了重新设计与优化。通过实地对多路场面视频监视数据进行了多次实验,验证了在NVIDIA Geforce 8800GTS显卡上可实现10倍以上的加速性能,提高了航空器目标识别效率,可以满足机场场面监视中对航空器识别与跟踪的实时性要求。     

基于ICA的油库阀门内漏声发射定量检测

基于声发射原理的阀门内漏检测作为一种动态无损检测方法得到了广泛应用,但是定量检测一直是研究难点。现有的内漏率定量检测模型计算方法因参数不易测定,导致计算困难,精度不高。采用独立分量分析(ICA)方法提取声发射信号特征向量,并与参考样本集的特征向量相比较,相似程度最高的即可作为待测阀门的内漏率。内漏模拟实验分别将常规参数、频谱成分和ICA提取特征作为特征向量进行比较,结果表明ICA提取的特征向量维数为15时,均方根误差可以达到0.01 L/min,能够满足工程检测需要。     

远程制导火箭子母弹对机场跑道毁伤研究

对机场跑道毁伤封锁是远程制导武器的重要任务,其毁伤判断的依据是最小升降窗口存在与否。采用Monte-Carlo方法对远程制导火箭子母弹打击机场跑道的炸点分布进行仿真模拟,提出了一种改进的搜索飞机起降最小升降窗口算法,并用该算法计算分析了远程制导火箭子母弹相关战技术因素对机场跑道毁伤的影响程度。计算结果表明改进算法计算封锁概率的值相对于区域搜索算法更加精确,研究结果对远程制导火箭子母弹的作战运用及进一步优化设计具有参考与实用价值。     

KK分布杂波下的距离扩展目标检测算法

针对服从KK分布的大拖尾雷达杂波背景下的扩展目标检测问题,利用球不变随机变量表示了KK分布雷达杂波模型。在假设目标回波幅度已知的情况下,研究了基于Neyman-Pearson准则的距离扩展目标最优积累检测器,并通过对目标幅度的最大似然估计,推导了广义最大似然比检验检测器模型。为了降低这两种检测器中因计算第二类修正的贝塞尔函数而引入的运算复杂度,提出了一种基于顺序统计量的广义似然比检测器。该检测器利用检测窗内幅度较大的距离单元回波作为目标回波进行判决。利用蒙特卡罗仿真对这三种算法的性能进行了验证与比较,虽然最优积累检测器与广义似然比检测器具有更好的检测性能,但实现困难,计算量大,而基于顺序统计量的广义似然比检测器则具有更高的实用性。     

一种自适应Harris角点检测算法

针对传统算法检测效果不理想的问题,提出了一种基于自适应非最大抑制策略的Harris角点检测算法;通过设置抑制半径与角点响应函数的局部最大值关联,减小抑制半径获取角点。算法有效解决了阈值选取和"聚簇"的问题。实验表明,该算法检测出的角点均匀分布,能很好地适应特征匹配等实际应用。     

单晶硅反射镜激光能量吸收系数与衬底表面质量的关联

高能激光系统中,单晶硅基底反射镜的能量吸收系数是影响系统性能的关键指标。衬底加工质量对镀膜后元件激光能量吸收系数影响显著。通过测试不同衬底粗糙度、划痕密度的单晶硅反射元件,分析衬底表面典型加工特征(粗糙度、划痕)对激光能量吸收系数的影响规律,认为粗糙度与吸收系数正相关,粗糙度均方根从0.668nm降低至0.345nm会使吸收系数降低28.0%。少量划痕对吸收系数的直接影响并不明显,吸收系数均值变化在3.1%以内。但表面划痕会诱发激光损伤,划痕密度较大时会引起后续能量吸收持续增大,辐照400s后,吸收系数较辐照100s时增大18.3%。