基于改进GraphSAGE的高光谱图像分类

针对传统的图卷积网络节点嵌入过程中接受邻域范围小的问题,本文提出了一种基于改进GraphSAGE算法的高光谱图像分类网络.首先,利用超像素分割算法对原始图像进行预处理,减少图节点的个数,既最大化保留了原始图像的局部拓扑结构信息,又降低了算法的复杂度,缩短运算时间;其次,采用改进的GraphSAGE算法,对目标节点进行平均采样,选用平均聚合函数对邻居节点进行聚合,降低空间复杂度.在公开的高光谱图像数据集Pavia University和Kenndy Space Center上与相关模型进行对比,实验证明,基于改进GraphSAGE算法的高光谱图像分类网络可以取得较好的分类结果.     

分簇拓扑结构的水情无线传感器网络

针对水情无线传感器的立体空间中的网络分布问题,建立了无线网络数学模型;基于数学模型中节点与节点间的能量扩散模式,利用该模型研究网络中节点数据传输的能量消耗形式,计算出基于本节点能量消耗模型的LEACH算法所要推举最佳簇头个数;通过分析LEACH算法,提出在水情监测环境立体空间中分布节点且节点所储存能量不同情况下LEACH改进算法,采用轮循机制分别在不同能量储备节点中推举簇头,稳定阶段各个簇头采用星型拓扑与汇聚节点进行数据通信,簇成员与簇头进行数据传输;最后,利用MATLAB对改进算法进行了仿真,结果说明改进后的算法使网络所消耗的能量均匀地分布到各个网络节点上,可以可靠地应用到实际水情监测环境中。     

动态图上基于2-HOP COVER的TOP-K最短路径算法

top-k最短路径问题是在给定图中查找两个节点的最短的k条路径的问题。对于大规模的图,这一问题的算法通常分为两个步骤:耗时的一次性预处理和快速的查询应答。但是,很多这样的算法都是针对静态图的。如果图进行了改变,耗时的预处理就要重做。基于静态图中的2-hop cover的top-k最短路径算法,提出一个适用于动态的有向带权图上的top-k最短路径算法,其创新部分是一个更新预处理数据的子程序。该算法只需要修改原始图的很小一部分索引集就可以得到更新后图的索引集,极大地减少了算法的总运行时间。证明了算法的正确性,并分析了算法的时间和空间复杂度。     

基于故障图模型的故障诊断方法研究

在复杂系统故障诊断中，为了解决故障树模型过于简单和现有故障图模型过于复杂而且分解简化比较困难的问题，在故障树模型的基础上进行拓展，提出了具有扇入节点和层次节点的有向无圈的故障图模型，阐述了基于该模型的故障诊断和故障影响预测原理，并且给出了基于该模型的一系列相关预处理方法及算法．它们包括：生成子树库和生成可探测节点路径库的预处理方法、故障诊断推理算法和故障影响预测算法等．     

基于整数中轴骨架的3维模型检索算法

针对3维模型检索算法性能较低的问题,提出了一种基于整数中轴骨架的3维模型检索算法。在对3维模型进行姿态调整和各向同向性预处理后,提取模型的整数中轴骨架,并记录每个骨架点相应的几何信息,对提取的骨架按不同的空间区域划分,形成模型骨架二叉树。为了能够描述骨架二叉树的不同节点对模型整体相似性匹配的影响程度,为每个节点定义一个特征权值,其大小由该节点对应的骨架区域大小所决定。最后,采用由粗到细逐步淘汰的策略计算不同模型的相似度。对一个标准3维模型测试数据库的检索实验结果表明,由于将模型的拓扑结构和统计特征相结合,该算法可以得到较好的检索性能。     

P2P网络中Chord搜索算法的改进研究

为解决P2P网络中Chord算法众多节点性能不一、节点频繁离开和加入制约系统性能的问题, 提出了基于信息相关度的分组改进算法。该算法通过引入节点信息相关度的概念, 对原Chord进行信息相关度的一个分组调整。从每个组选出两个超级节点组成超级组, 同时为每个节点增加了逆时针路由, 在两个超级节点顺逆两个方向上选择出最短路径进行查找。实验表明, 改进后的算法使得系统的性能和适应性都得到了加强, 提高了Chord在对等网中的查找效率。     

基于陷阱层次的预处理寻路算法

针对当前寻路算法不能很好满足某些实时性应用中需要快速找到最短路径的要求,提出一种基于陷阱层次预处理的寻路算法。通过在预处理阶段探测出陷阱,即在实际搜索中并不需要的区域,在进行路径搜索时削减掉这些区域,使得无用空间的探索大幅度减少,提高了搜索效率。实验结果表明,该算法不但显著地减少了节点数的扩展,节约了搜索时间,而且保证了路径寻找的最优化,对于提高寻路算法的性能是一个切实可行的解决方案。     

基于改进的冲突A*算法的卫星电源系统故障诊断方法研究

针对卫星电源系统的在轨故障诊断,提出了一种改进的冲突A*算法故障诊断方法;改进的冲突A*算法在冲突A*算法基础上增添了一个扩展节点消减模块,通过该模块可以达到故障隔离的目的,从而加快搜索速度;首先改进的冲突A*算法会生成一个候选诊断,然后在卫星电源系统模型中对应部件生成输出,当模型部件生成的输出与实际观测值不一致时,改进的冲突A*算法会缩减可扩展的冲突节点,然后生成下一个候选诊断并进行循环,直到搜索结束;采用多组件受约束卫星电源系统模型开展验证实验,结果显示,多重故障诊断中改进的冲突A*算法在搜索速度上相比冲突A*算法提升50%,证明了该算法在卫星电源系统故障诊断中应用的有效性。     

改进的基于元胞自动机扩展模型的图的最短路径算法

在基于元胞自动机单源点到单节点图的最短路算法的基础之上,通过改进控制演化的终止条件和记录演化过程中的路径信息,提出了单源点到多节点的元胞自动机扩展模型求解图的最短路算法模型，将该算法应用于城市道路交通网的实证研究之中,可以得到路段上任意两端点之间的最短路径及路权。     

云环境下异构无线传感器网络节点调度改进算法

针对大规模传感器网络节点异构性突出、调度困难,传统节点调度算法在大规模传感器网络环境下效率低等问题,提出了基于云计算的节点调度模型,并设计了该模型下的节点调度改进算法。通过将节点算法的执行迁移至云端,由云端调度节点。通过OMnet＋＋对改进算法与云端融合数据处理进行仿真实验表明：改进算法可以有效地延长网络生存周期,并且随着数据量的增加,云端处理融合数据耗时相对平稳。相比较传统节点调度算法,改进算法在能量与耗时指标上表现更优。     

考虑时空特性的动态权重实时地图匹配算法

针对当前实时地图匹配算法难以同时保证匹配高准确性和高实时性的问题,提出一种基于动态权重的实时地图匹配改进算法。首先,算法考虑了相邻全球定位系统（GPS）轨迹点在时间、速度和方向上的约束关系,以及道路网拓扑结构,并基于时空特性分析,建立了距离权重、方位权重、方向权重和连通性权重组成的权重模型;然后,根据GPS轨迹点自身属性信息,建立了动态权重系数模型;最后,根据置信度水平选择最佳匹配路段。用三条总长36 km的重庆城市公交车行驶轨迹进行测试,结果显示：所提算法平均匹配正确率达到97.31%,单个轨迹点匹配平均延迟为17.9 ms。新算法匹配正确率和实时性较高,在Y形路口和平行路段的匹配效果上优于对比算法。     

因素空间理论下基点分类算法研究

目前，基于因素空间理论的背景基提取算法计算过程复杂，初始化必须依赖各因素极值，基点数量提取冗余等原因，未能在应用中取得很好效果。为此，结合内点判别法和知识可继承、可扩展的思想，提出一种计算简单、初始化独立、基点数量小的改进的背景基提取算法。然后，利用改进的背景基提取算法构造出一种全新的数据分类算法-基点分类算法，基点分类算法以提取每一类样本的背景基为预测模型，再通过新定义的λ-背景基，优化预测模型。数值实验表明:基点分类算法原理简单、构造难度小、分类模型泛化能力强，预测能力准确率高，同时严格的模型限定区域又能为识别新类别提供新方法。     

基于边界约束的空间复杂曲面重构算法

针对克里金(Kriging)算法在复杂地质构造应用中的局限性,提出了一种基于边界约束的复杂曲面插值方法.其基本思想是将断层多边形作为层面边界的约束条件,根据种子点与待插值点穿越多边形的关系为依据,判断待插值点与控制点之间的空间拓扑关系,并将满足条件的种子点利用克里金算法进行插值计算.通过实际数据的测试,解决了传统的网格化插值方案层位与断层无法严格相交以及多重逆掩断层构造的层面拟合等难题,为等值线绘制、地质块状模型构建等提供了新的思路.     

改进人工势场法的四旋翼路径跟随能力研究

为了提高四旋翼无人机航线任务飞行中的路径跟随能力和抗干扰能力,设计了一种基于改进人工势场法的路径跟随算法,该算法针对目前的人工势场法只能逼近目标点和避开障碍点、没有一个很好的路径跟随能力的缺点,通过增加目标航线上的点对无人机的吸引力来驱使无人机在逼近目标航点的同时能较好地跟随航线。构建了四旋翼无人机控制算法仿真,通过仿真无人机在飞航线的多种情况证明,所设计的路径跟随算法具有很强的抗干扰能力以及较高的控制效率。     

基于改进混合蛙跳和GIS的城市垃圾车回收路径优化设计

针对城市生活垃圾由于回收不及时带来的二次污染加剧和现有的垃圾回收路径方案仍然成本过高的问题,设计了一种基于GIS和改进混合蛙跳算法的城市生活垃圾回收路径设计方法;首先引入了基于GIS的回收路径规划模型,以最小化垃圾回收总路径长度、车辆总费用和惩罚成本为目标建立了城市生活垃圾回收路径规划的数学模型;然后,对基本混合蛙跳算法进行了改进,提出了基于Tent映射和混沌扰动的初始种群生成方式,将规划的目标函数转换为适应度函数,为了加快算法的收敛速度,设计了一种自定义距离度量方式以衡量解之间的差异,从而实现最差解的自适应更新,以实现全局最优;最后,定义了基于GIS和改进混合蛙跳算法实现垃圾回收路径规划的具体算法;仿真实验表明:文中设计的算法能有效地实现城市垃圾回收路径规划,较其它算法相比,具有收敛速度快和寻优能力强的优点,是一种解决城市垃圾回收路径规划的可行方法。     

改进BIT*与DWA算法的动态路径规划

传统批通知树（batch informed trees,BIT*）算法结合了RRT*算法和A*算法的优势,但是该算法在复杂环境下无法躲避未知的动态障碍物,无法完成动态路径规划。针对该问题,提出了一种将改进的BIT*算法和改进的DWA算法相融合的算法。在传统BIT*算法的基础上对路径进行拉伸优化,提取关键转折点,减少路径长度;对传统DWA算法的距离评价函数进行改进、引入轨迹点评价函数,避免局部规划过分偏离,也减少了已知障碍物对路径的影响;将改进的BIT*算法与改进的DWA算法相融合,将提取的关键转折点作为DWA的中间目标点,弥补全局规划算法无法躲避动态障碍物的缺点以及局部规划算法全局能力低下的缺点。在动静态地图中对RRT*算法、BIT*算法、DWA算法、改进BIT*算法以及融合算法进行仿真实验,仿真结果表明：在复杂环境中,改进的BIT*算法具有更短的路径和更少的拐点;与传统的DWA算法相比,融合算法规划的路线更平滑,机器人既能实时动态避障抵达终点,又能更加贴近全局路径,保证路线全局最优。     

基于场强和凸壳的SIFT特征点匹配算法

传统尺度不变特征变换(SIFT)匹配算法的匹配结果易受参数影响。为此,提出一种于场强和凸壳的SIFT特征点匹配算法。在原始SIFT匹配方法基础上,结合特征点群的凸壳,引入引力场强概念刻画特征点群之间的空间特征关系,以进行图像点模式匹配,在匹配中充分利用特征点的几何空间信息。实验结果表明,该算法具有较高的匹配正确率,能找到更多的特征匹配点。     

面向非均匀采样点集的3维表面重建算法

针对非均匀采样点集,提出一种改进的3维表面重建方法。该方法将整个点集进行空间划分,缩小近邻点的搜索范围,减少搜索时间;在确定近邻点时,先计算几何近邻点,然后通过求方向性点并构造最小生成树的方法,确定拓扑近邻点;最后通过将拓扑近邻点投影到局部切平面上,利用约束条件对投影点进行三角剖分,并将剖分得到的顶点连接关系映射到3维空间中,实现3维表面重建。实验结果表明,改进后的算法运行效率高、重建效果好、广泛适用于非均匀采样点集的表面重建。     

基于条件随机场和低采样率浮动车数据的地图匹配算法

提出了一种基于条件随机场和低采样率浮动车数据的地图匹配算法。首先建立道路网络模型,在此基础上,计算GPS观测点可能匹配的候选投影点集合以及集合中每一个候选投影点的观测概率,再计算相邻GPS观测点的候选路径集合以及每两个相邻候选投影点之间的传递概率;然后根据这些候选投影点和候选路径,在滑动窗口内,基于条件随机场模型应用前后向递归算法,计算每个候选投影点的概率权重值;最后根据概率权重值,选取GPS观测点的最佳匹配投影点。该算法(FB-MM)在低采样率的情况下,综合考虑了道路网络的拓扑结构和GPS观测点之间的关联信息,实现了较好的地图匹配效果。     

基于换乘次数最少的公交网络最优路径模型研究

结合乘客出行心理分析,提出以换乘次数最少为目标的公交乘车模型。在公交网络建模方面,综合考虑公交站点空间关系,提出空间数据到拓扑模型再到搜索模型的公交网络双层建模方案。通过搜索模型的建立,将最小换乘次数问题转化为两点间的最短路径问题进行求解。在搜索算法的设计上,首先提出改造的边权为1的Dijktra算法,以此为基础设计前驱节点算法。并以前驱节点算法为前提,设计所有最短路径算法,能够高效地求解两点间的所有换乘次数最小的乘车方案。最后,以大连市公交数据为例,验证了建模方案和算法的可行性。