基于STM32和小波自适应滤波算法的生理参数监测系统的研究

针对心血管疾病的高死亡率以及人口老龄化的现象,本篇文章开发了基于STM32单片机和小波自适应阈值滤波算法的可穿戴式健康监测系统。系统可分为系统微处理器、数字系统模块、人机交互模块、信号采集模块和无线通信模块等几个部分,针对人体的心率、血氧、体温等重要生理参数进行处理分析,进而对人体实时监护。系统处理器选取STM32F103C8T6作为控制芯片,显示模块选用了OLED。生理参数采集系统选用了MAX30102传感器和Pulse sense传感器分别对人体腕部和指尖心率进行采集。生理参数采集完毕后,通过进一步的A/D转化,基于提出的一种改进小波自适应阈值滤波算法降噪滤波,从而将人体的生理特征参数记录下来。再将采集的生理数据通过蓝牙传输至手机端,其中的ZigBee模块主要是把获得的数据再次输送到远程控制端内,让患者能够远程得到更好的医疗监控。本系统通过软件与硬件相结合的方式。最后通过对比论证其中心率（BPM）结果误差为±2BPM,血氧含量监测结果误差在±2%以内。     

结合WLS滤波与还原控制因子的图像去雾

雾天退化图像的复原过程中,针对大气光幕和大气亮度估计不准确导致光晕效应、偏色现象和对比度不足等问题,提出一种结合WLS (weighted least square)滤波与还原控制因子的去雾算法.首先分析WLS滤波器的原理和性能,并用于大气光幕的有效提取;其次利用Sobel算子检测二值化图像边缘,将边缘数目与像素均值同时作为四叉树空间索引的依据,提高大气亮度的估计准确性;最后分析天空出现颜色失衡现象的原因,引入还原控制因子改善视觉效果.实验结果表明,去雾后图像的平均梯度整体提高58.03%,信息熵提高2.88%,运行时间节省50%以上.该方法对含有浓雾、薄雾以及天空等深度复杂的远景图像、近景图像均能得到高对比度、可视度和色彩保真度的恢复效果.     

模糊需求的多周期可靠性绿色选址-路径问题

选址-路径问题作为供应链管理中的重要问题已经得到大量关注。针对模糊需求下的可靠性绿色选址-路径问题,建立多周期的模糊机会约束优化模型,在满足运输线路可靠性、设施能力和车辆能力模糊机会约束条件下最小化物流及燃油消耗成本。为了对模型进行求解,设计一种混合遗传算法（HGA）。为了验证所提出算法的性能和模型的合理性,进行了不同规模的仿真实验,结果表明了算法的有效性和模型的合理性。最后通过数值实验分析了置信水平和可靠性水平对最终解的影响。     

服务差异二级选址路径问题及大邻域搜索算法

在电子商务背景下,物流公司为了实现及时交付并缓解交通拥堵,可按照客户不同的服务需求,将其分为自取型和配送型,进而选择开放自助点或配送点对客户进行服务。自助点和配送点作为二级物流设施,配送中心作为一级物流设施,由此形成了二级选址-路径问题。在配送车数量约束、自助点容量约束等限制下,兼顾客户点物品回收,以总物流成本最小为目标,建立考虑服务差异的二级选址-路径问题模型。设计自适应大邻域搜索算法进行求解,通过Nguyen的2E-LRP算例进行测试,更新了1个算例的全球最优解,其余算例达到或接近最优解,平均Gap值在1.22%以内,验证了算法的有效性及良好的收敛性。实际案例模拟分析验证了模型的有效性和适用性,可以为相关物流企业提供决策依据和参考。     

An adaptive unscented Kalman filter approach to secure state estimation for wireless sensor networks

Wireless sensor networks are vulnerable to false data injection attacks, which may mislead the state estimation. To solve this problem, this paper presents a chi-square test-based adaptive secure state estimation (CTASSE) algorithm for state estimation and attack detection. Taking advantage of Kalman filters, attack signal together with process noise or measurement noise are described as total white Gaussian noise with uncertain covariance matrix. The chi-square test method is used in the adaptation of the total noise covariance and attack detection. Then, a standard adaptive unscented Kalman filter (UKF) is used for the state estimation. Finally, simulation results show that the proposed CTASSE algorithm performs better than other UKFs in state estimation and is also effective in real-time attack detection.     

一种3D眼镜虚拟试戴系统的实现

针对人脸图像试戴3D眼镜过程中存在的镜腿遮挡人脸问题,文中提出一种基于人脸图像的3D眼镜虚拟试戴技术。利用构建的人脸形状的三维模型,使其在虚拟试戴中对镜腿起到消隐作用,解决镜腿的遮挡问题。文中对输入的人脸图像进行关键点检测,结合Graham扫描法求得人脸形状的凸多边形,利用平移扫描构建人脸形状的三维模型。此外,文中根据定位人脸图像上的关键点以及姿态估计后对三维眼镜模型的变换,将眼镜模型佩戴到人脸图像上。实验结果表明,该方法对于多视角的人脸图像实现了虚拟试戴效果,解决了多种视角下人脸图像试戴过程中镜腿的遮挡问题,虚拟试戴中镜腿遮挡平均准确率为94.5%,遮挡精度较高。     

有色量测噪声下带广义未知扰动的递推上限滤波

针对博弈对抗环境下利用快速采样雷达进行非合作目标跟踪带来的有色噪声和未知干扰共存问题, 本文提出有色量测噪声下带广义未知扰动的随机动态系统递推上限滤波. 这里, 有色量测噪声用于描述由于快速采样或持续干扰带来的噪声相关性, 广义未知扰动用于建模博弈对抗对雷达观测带来的异常影响(先验信息缺失). 针对所考虑系统, 通过参数优化实现状态估计误差协方差上限(而不是理论值)的在线递推, 提出有色噪声下上限滤波(CU-BF), 给出状态估计误差协方差最小上限的近似实现, 讨论了所提CUBF的存在性条件. 在具有时变未知扰动和有色量测噪声的目标跟踪仿真中验证了所提方法的有效性.     

不确定噪声下基于轴对称盒空间滤波的非线性系统状态估计

针对不确定噪声下的非线性系统状态估计问题, 本文提出了一种基于轴对称盒空间滤波的状态估计方法. 首先, 利用轴对称盒空间包裹线性化过程带来的误差项, 将状态函数线性化误差轴对称盒空间与噪声轴对称盒空间求取闵可夫斯基和, 得到干扰误差轴对称盒空间; 随后, 利用状态量、线性误差和测量噪声的轴对称盒空间的闵可夫斯基和, 得到系统状态预测集; 进而, 利用轴对称盒空间边界正交的性质, 将盒空间拆分为多组超平面, 构造测量更新的约束条件并得到集员包裹. 本文所提方法相比传统的椭球滤波方法而言, 降低了算法的复杂度, 减少了包裹状态可行集和线性化过程带来的余, 获得了更加紧致精确的系统状态集. 最后, 采用非线性弹簧–质量–阻尼器系统验证了本文所提算法的有效性.     

分支定价方法求解带二维装箱约束的车辆路径问题EI北大核心CSCD

面向家具、电器等货物的物流配送场景,研究带二维装箱约束的车辆路径问题(2L–CVRP),构建了2L–CVRP的混合整数线性规划模型.为求解大规模2L–CVRP,构建了该问题集合划分模型,提出基于分支定价的方法.针对分支节点的松弛模型,基于列生成策略将其分解为线性规划主问题、带资源和二维装箱约束的最短路径子问题,并提出基于ng-route松弛策略的标签算法和基于禁忌搜索的装箱算法有效求解复杂子问题.仿真结果表明,提出的方法可高效求解大规模2L–CVRP,其中ng-route松弛策略能有效提升算法求解效率,研究成果为装箱约束下大规模车辆路径问题的高效求解提供了有效途径.     

COMPSPEN:对形状性质与数据约束进行融合推理的分离逻辑求解器

分离逻辑是经典霍尔逻辑的针对操作指针和动态数据结构的扩展,已经广泛用于对基础软件(比如操作系统内核等)的分析与验证.分离逻辑约束自动求解是提升对操作指针和动态数据结构的程序的验证的自动化程度的重要手段.针对动态数据结构的验证一般同时涉及形状性质(比如单链表、双链表、树等)和数据性质(比如有序性、数据不变性等).主要介绍能对动态数据结构的形状性质与数据约束进行融合推理的分离逻辑求解器COMPSPEN.首先介绍COMPSPEN的理论基础,包括能够同时描述线性动态数据结构的形状性质和数据约束的分离逻辑子集SLID_data、SLID_data的可满足性和蕴涵问题的判定算法.然后,介绍COMPSPEN工具的基本框架.最后,使用COMPSPEN工具进行了实例研究.收集整理了600个测试用例,在这600个测试用例上将COMPSPEN与已有的主流分离逻辑求解器Asterix、S2S、Songbird、SPEN进行了比较.实验结果表明COMPSPEN是唯一能够求解含有集合数据约束的分离逻辑求解器,而且总体来讲,能对线性数据结构上的同时含有形状性质和线性算术数据约...