基于不完全测量数据的飞行器轨迹参数估计

提出基于稀疏优化的轨迹参数估计新方法,通过降低参数空间的维数改善模型的病态性。利用B样条函数实现轨迹参数的稀疏表示,根据轨迹参数与测量数据的关系建立估计轨迹参数的稀疏表示寻优模型,采用高斯牛顿法获得模型的解。寻优模型中待估参数的数量取决于样条节点数,利用样条函数的高阶导数在节点处的不连续性建立了选取样条节点的稀疏优化模型,采用凸优化方法求解该模型,实现样条节点数的最小化。仿真结果表明,稀疏优化方法能够大幅度提高不完全测量段落轨迹参数的估计精度。     

多重优化的分布式无线覆盖探测算法

为满足无线通信网络信号覆盖有效性的实时实地可重复探测的需求,提出一种基于传感器网络的分布式无线覆盖探测算法。通过随机部署于目标区域内的无线传感器节点对无线通信网接收信号强度进行感知和预处理;利用变异函数构造新的BP神经网络目标函数,通过改进粒子群算法优化其初始权值和阈值;利用训练好的网络模型对存在探测盲区的目标区域进行插值估计,并联合传感器节点采集到的数据生成无线通信网络等信号强度线。仿真结果表明,所提算法比其他经典算法具有更高的精度,可有效探测目标区域无线通信网络的信号覆盖情况。     

基于粒子群算法的宽带真延时平面阵列方向图综合

针对大阵元间距平面阵列方向图综合问题,提出基于粒子群算法的宽带真延时平面阵列方向图综合方法。该方法根据真延时条件下阵列方向图主瓣和栅瓣指向的特点,采用宽带真延时抑制阵列方向图的栅瓣;利用粒子群优化算法优化阵列结构,得到具有较高主副瓣比的平面阵列方向图。通过对8×8的矩形平面阵进行仿真,验证了所提方法的有效性,在此基础上,还仿真研究了该方法对栅瓣的抑制性能与信号带宽之间的关系。     

装备寿命周期备件供应网络优化方法

针对现有备件供应优化方法未从寿命周期角度考虑备件供应优化问题,将寿命周期不同阶段的备件需求特征融入备件供应网络设计中,实施动态需求特征下的寿命周期整体优化。深入分析寿命周期不同阶段的备件需求特征;建立备件供应响应时间转移方程,在此基础上,构建使寿命周期备件保障效益最大的多目标混合整数规划模型。通过仿真案例证明了多种备件保障模式的组合能够显著提高寿命周期保障效益,寿命周期整体优化可以实施更高效的备件供应。     

稳定特征选择的多目标蚁群优化

为了提高进化算法特征选择稳定性,提出一种面向稳定特征选择的多目标蚁群优化方法。通过抽样策略集成三种特征排序法的输出作为多目标蚁群优化的稳定性指导信息,聚合特征的费舍尔分值和最大信息系数值作为多目标蚁群优化的启发式信息,以分类正确率和扩展昆彻瓦指标值作为两个优化目标,兼顾算法的分类性能与特征选择稳定性。在四个标准数据集上进行对比实验,结果表明,所提方法能够在分类性能与稳定性方面达到较好的平衡。     

电磁发射系统以太网拓扑结构建模优化

拓扑结构优化模型是网络中的一类重要模型,可以有效地优化系统整体链路性能。针对电磁发射系统以太网拓扑结构中部分节点和链路的负载过大,一旦发生堵塞,将会影响网络中关键链路性能的问题,建立网络拓扑结构优化的多目标规划模型,并提出一套基于基因环操作的遗传算法对其进行求解,通过仿真得出最优的网络拓扑结构。根据仿真结果修改实际网络节点默认配置参数,结果显示该模型和算法能有效均衡负载,降低网络冲突率,且不需要改变电磁发射系统以太网的物理链路,不会增加额外成本,对电磁发射类系统具有普适性的意义。     

辐射叶加载的短波宽带鞭状天线优化设计

提出一款具有多层辐射叶结构的新型鞭状天线,在10 m鞭状天线体上设置不同的辐射叶层数、半径、长度、分支数、仰角及其分布情况,研究其对天线辐射性能的影响,综合考虑选择一套最合适的辐射叶结构,并为天线进行双加载和宽带匹配网络的算法优化。仿真结果表明,与现有的普通宽带鞭状天线相比,增益和效率得到了普遍提高,在低频段增益最高提高了3 dB,效率最高提高了5%;在高频段增益最高提高了5 dB,效率最高提高了35%,方向图上翘也得到了一定的抑制,为改善现有的宽带鞭状天线提供一种新的结构设计方法。     

Balancing a one‐way corridor capacity and safety‐oriented reliability: A stochastic optimization approach for metro train timetabling

In urban rail transit systems of large cities, the headway and following distance of successive trains have been compressed as much as possible to enhance the corridor capacity to satisfy extremely high passenger demand during peak hours. To prevent train collisions and ensure the safety of trains, a safe following distance of trains must be maintained. However, this requirement is subject to a series of complex factors, such as the uncertain train braking performance, train communication delay, and driver reaction time. In this paper, we propose a unified mathematical framework to analyze the safety‐oriented reliability of metro train timetables with different corridor capacities, that is, the train traffic density, and determine the most reliable train timetable for metro lines in an uncertain environment. By employing a space‐time network representation in the formulations, the reliability‐based train timetabling problem is formulated as a nonlinear stochastic programming model, in which we use 0‐1 variables to denote the time‐dependent velocity and position of all involved trains. Several reformulation techniques are developed to obtain an equivalent mixed integer programming model with quadratic constraints (MIQCP) that can be solved to optimality by some commercial solvers. To improve the computational efficiency of the MIQCP model, we develop a dual decomposition solution framework that decomposes the primal problem into several sets of subproblems by dualizing the coupling constraints across different samples. An exact dynamic programming combined with search space reduction strategies is also developed to solve the exact optimal solutions of these subproblems. Two sets of numerical experiments, which involve a relatively small‐scale case and a real‐world instance based on the operation data of the Beijing subway Changping Line are implemented to verify the effectiveness of the proposed approaches.     

加权模糊C均值聚类算法实现BDS三频组合观测值优选

在对BDS三频载波相位组合观测值进行误差分析的基础上,确定了优选载波相位线性组合系数的筛选标准。针对传统聚类算法在高维多频混合数据集分类中存在的不足,采用一种基于加权的模糊C均值聚类算法,通过对同一维度在不同簇上赋予不同的权重值,对传统遍历搜索法所获得的部分BDS三频载波相位组合观测值进行了优化分类选取,有效解决了传统全球导航卫星系统载波相位观测值选取方法效率低的问题,同时为多系统多频数据组合观测值系数的优化选取提供了一种新的思路。对分类结果进行分析,确定了各类组合观测量的适用范围,并结合实测数据,利用无几何层叠模糊度解算方法对优选组合进行了整周模糊度的解算,结果验证了该方法的可行性。     

喷嘴结构对高压水射流影响及结构参数优化设计

喷嘴是产生高压水射流的关键部件,其结构形式对射流动力学性能有很大影响。以圆柱形喷嘴为对象,进行喷嘴结构对高压水射流的影响分析及结构参数优化设计。采用两相流计算流体力学模型进行喷嘴内外的射流流场分析。为节省计算资源,在优化设计时引入Kriging代理模型替代计算流体力学模型。分别采用改进的非劣分类遗传算法和基于分解的多目标进化算法进行单目标和多目标优化设计。研究结果表明:直线型喷嘴总体性能较优,凹型喷嘴的次之,凸型喷嘴性能最差。以直线型喷嘴为设计对象,以射流初始段长度和流量为目标,得到了单目标和多目标优化设计结果。单目标优化时,两个指标较基准外形分别提高14.71%和27.56%。多目标优化时,优化得到的半锥角处于[15.4°,89.8°]区间内。运用代理模型和进化算法的全局优化方法在进行喷嘴的优化设计时是有效的。