基于GA优化人工免疫算法的结构故障诊断

针对大型结构的故障检测与分类问题,提出了一种基于GA进化机制的人工免疫算法.该算法将样本结构模式数据作为抗原刺激抗体集合,抗体集合经过选择、交叉、变异、构建最优抗体集合这一进化过程来提高记忆细胞质量,利用训练好的记忆细胞集合实现对实测数据的故障检测与分类.在Benchmark结构模型上的仿真实验结果表明,该算法能实现有效的故障模式识别,且提高了故障分类的成功率,引入了多父体交叉操作,扩大了算法的搜索范围,且能有效利用其他抗体的优良模式,克服了单纯人工免疫算法收敛速度慢的不足.     

一种基于主属性判定的关联规则挖掘约简算法

关联规则挖掘是经典的数据挖掘方法,越来越多的企业都把它看作是必不可少的战略分析工具。当前关联规则挖掘方法得到的规则过多,令用户在运用时难以理解,因此研究关联规则集的约简方法具有应用价值。研究了数据库模式中关键字包含的主属性对基于Apriori算法的关联规则挖掘产生的关联规则的影响,即部分函数依赖会导致关联规则挖掘的数据集中冗余信息的频繁出现,并产生没有实际价值的关联规则,识别并消除这样的规则就能实现规则集的约简。求全部主属性如同求所有候选关键字问题都是NP难题,因此提出了一种基于一个候选关键字进行验证的算法来判定主属性,从而完成基于主属性判定的关联规则挖掘约简算法的设计与实现,并在最后的实验中验证了该算法的有效性。      

缺失数据处理方法研究综述

大数据时代,数据爆炸式的增长,数据获取变得更容易的同时数据缺失现象也更加普遍。数据的缺失极大地降低了数据的实用性。数据缺失问题的处理成为大数据处理的热点研究课题。介绍了数据缺失问题的研究意义和国内外研究现状。系统地分析了造成数据缺失的原因,对数据缺失问题进行了分类。对近年来国内外缺失数据处理方法进行了综述,总结了各自优缺点、适用范围、效果评价指标。重点阐述了回归填充、聚类填充等填充方法。对缺失数据处理方法领域进行了总结与展望。     

基于安全两方计算的隐私保护线性回归算法

随着数据安全与隐私泄露事件频发,泄露规模连年加剧,如何保证机器学习中数据和模型参数的隐私引发科学界和工业界的广泛关注。针对本地存储计算资源的有限性及云平台的不可信性所带来的数据隐私问题,基于秘密共享技术提出了一种安全两方计算的隐私保护线性回归算法。利用加法同态加密和加法掩码实现了秘密共享值的乘法计算协议,结合小批量梯度下降算法,最终实现了在两个非共谋的云服务器上的安全线性回归算法。实验结果表明,该方案同时保护了线性回归算法训练及预测阶段中的数据及模型参数,且模型预测性能与在明文域中进行训练的模型相近。     

基于生命周期模型的海洋元数据研究及应用

分析在海洋领域元数据应用情况和标准化现状,提出基于生命周期的海洋元数据标准的设计框架;并在框架内针对海洋数据过程特点提出基于生命周期的海洋元数据管理模型;在海洋数据综合管理平台中基于生命周期的海洋元数据进行设计。     

近岸海浪视频浪高自动检测

目的 目前基于视觉信息的海浪要素检测方法分为基于立体视觉和基于视频/图像特征的检测方法,前者对浪高的解析不稳定、模型复杂、鲁棒性较差、不能很好地满足实际应用的需求,后者主要检测海浪的运动方向和浪高等级,无法获取精确的浪高值,其中基于图像特征的检测受限于先验知识,检测稳定性较差。为此,本文结合深度学习的特征学习机制,提出了一种面向近岸海浪视频的浪高自动检测方法。方法 从近岸海浪监控视频中提取视频帧图像,计算相邻两帧差分获取差分图像,通过数据预处理对静态图像集和差分图像集进行数据扩充;针对两类图像集分别设计多层局部感知卷积神经网络NIN（network in network）结构并预训练网络模型;分别用预训练的网络模型提取静态图像和差分图像的高层特征来表达空间和时间维度的信息,并融合两类特征;通过预训练支持向量回归SVR（support vactor regerssion）模型完成浪高的自动检测。结果 实验结果表明,本文近岸海浪视频浪高检测方法在浪高检测上的平均绝对误差为0.109 5 m,平均相对误差为7.39%;从不同绝对误差范围内的测试集精度上可以看出,基于时间和空间信息融合的回归模型精度变化更加平稳,基于空间信息的NIN模型的精度变化幅度较大,因此本文方法有较好的检测稳定性。结论 通过预训练卷积神经网络提取近岸视频图像时间和空间信息融合的方式,有效弥补了人工设计特征的不完备性,对近岸视频的浪高检测具有较强的鲁棒性,在业务化检测需求范围内（浪高平均相对误差≤ 20%）有着较好的实用性。     

多特征融合的复杂环境海洋涡旋识别

目的 海洋涡旋识别研究已成为物理海洋领域的研究热点之一。传统的海洋涡旋识别算法多是基于物理参数法、流场几何特征法以及两种方法的混合,通过设置统一的阈值对海洋涡旋进行识别。在特定环境的海域中,传统算法的识别效果较好。但引起海洋涡旋生成的环境复杂多变且具有快速运动的特性,导致其具有快速连续变化的特点,依赖专家经验进行单一阈值设置的方法存在显著的主观性和不确定性,通常会导致海洋涡旋的漏判和错判,缺乏通用性。针对以上问题,为构建具有泛化能力的海洋涡旋自动识别方法,兼顾考虑海洋涡旋的全局和局部特征,提出一种复杂环境下海洋涡旋多特征融合识别方法。方法 首先通过数据预处理对数据集进行扩充;其次提取海洋涡旋的纹理特征（GLCM）、傅里叶描述子（FD）和Harris角点特征;接着将提取的GLCM特征进行均值化,并通过主成分分析法（PCA）对FD描述子和Harris角点特征进行降维;然后将处理后的特征向量进行串行融合;最后通过分类器完成对海洋涡旋的识别。结果 实验结果表明,提出的多特征融合方法的识别率高于单一特征方法的识别率,采用DT分类算法的识别精度最高,达86.904 5%;本文方法中采用PCA降维能有效提高识别精度,FD特征经PCA降维后,识别精度从83.906 0%提高到86.904 5%,Harris特征经PCA降维后,识别精度从84.009 7%提高到85.354 7%;且对于形态多样的海洋涡旋具有良好的鲁棒性。结论 本文融合了基于SAR影像海洋涡旋的3种特征信息,包括GLCM、FD和Harris角点特征,有效克服了阈值选取以及单一特征的不足,提高了基于SAR影像海洋涡旋的识别率,本文方法适用于复杂环境下的海洋涡旋识别。     

基于ODDD水下机器人故障诊断方法

近年来数据挖掘技术的快速发展使得利用水下机器人作业过程中积累的大量数据进行故障诊断成为可能;基于数据挖掘的故障诊断技术能够从数据中获取潜在的诊断知识;针对水下机器人推进器系统数据特征,提出一种基于聚类和距离的离群点检测方法(outlier detection based on dbscan and distance,ODDD);首先,对数据进行粗聚类,然后采用剪枝规则进行离群点检测,来实现故障诊断;仿真实验结果表明算法能够实现水下机器人快速有效的故障检测.     

并联式混合动力在金枪鱼钓船上的应用研究

与传统金枪鱼钓船相比,混合动力推进的金枪鱼钓船具有燃油消耗少、污染小等优点.针对延绳钓金枪鱼钓船,设计了并联式混合动力驱动系统.为满足渔船的不同动力需求,通过模糊控制策略合理控制分配动力的输出.通过Matlab/Simulink的仿真研究,金枪鱼钓船的推进效率和燃油经济性均得到提升,有效地验证了混合动力系统和模糊逻辑控制策略的可行性.     

基于电子鼻区分三种致病菌的研究

旨在探讨一种快速检测致病菌的电子鼻方法。本研究利用基于金属氧化物传感器的电子鼻技术检测蜡样芽孢杆菌、单增李斯特菌和缓慢葡萄球菌三种致病菌培养液的挥发性代谢产物,结合化学计量学方法主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)对电子鼻原始数据进行统计学分析。PCA模式识别结果显示该技术能够很好的将三种细菌在培养液中的挥发性代谢产物图谱进行区分,CA分析进一步显示单增李斯特菌与缓慢葡萄球菌的气味指纹图谱比较接近,而蜡样芽孢杆菌的图谱与它们的差异较大。研究表明该电子鼻技术有望在致病菌快速检测上得到更广泛的应用。