基于BP神经网络的夏玉米多生育期叶面积指数反演研究

叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）是生物地球化学循环中重要的植被结构参数。针对目前基于我国GF-1 WFV卫星影像的夏玉米多生育期LAI反演研究较少的问题,基于不同隐含层构建BP神经网络模型（BP1模型和BP2模型）,对比分析BP1模型、BP2模型和6种统计模型（NDVI、RVI、DVI、EVI、SAVI、ARVI）反演之间的精度差异,并根据实测数据绘制BP1模型和BP2模型的夏玉米多生育期LAI动态变化图。结果表明:LAI与6种常用的统计模型均有良好相关性,其中NDVI指数方程式回归模型拟合度最优;BP神经网络模型整体R ²略小于统计模型,而RMSE则小于统计模型,取得了与实测值差异更小的结果,统计模型与BP神经网络模型各有优劣之处;BP2模型在R ²和RMSE均优于BP1模型,能获得更为精确的反演值,BP2整体预测精度更高;基于BP神经网络模拟夏玉米生育期反演,LAI值呈现缓慢升高—快速增长—逐渐减小的S型变化过程,基本符合作物生长规律。该研究结合不同隐含层建立的BP神经网络模型,为GF-1卫星在作物叶面积指数多生育期反演的应用推广提供了方法支撑。     

Leaf Area Index Inversion of Summer Maize at Multiple Growth Stages based on BP Neural Network

Leaf Area Index (LAI) is an important vegetation structure parameter in biogeochemical cycling. In view of the lack of LAI inversion in the multiple growth period of summer maize based on GF-1 WFV satellite images in China, this study constructs a BP neural network model (BP1 model and BP2 model) based on different hidden layers, and compares and analyzes the accuracy of the inversion between the BP1 model, BP2 model and 6 statistical models (NDVI、RVI、DVI、EVI、SAVI、ARVI). Based on the measured data, BP1 model and BP2 model are used to map the LAI dynamic changes of summer maize. The results show that LAI has good correlation with 6 common statistical models, and the fitting degree of the NDVI exponential equation regression model is the best. The overallR ² of BP neural network model is slightly smaller than the statistical model, while RMSE is less than the statistical model, and the errors with the measured value is smaller than the statistical model. So both the statistical model and the BP neural network model have advantages and disadvantages. The BP2 model is superior to the BP1 model inR ² and RMSE, and can obtain more accurate inversion values, and the overall prediction accuracy of BP2 is higher. Based on the BP neural network simulation of summer maize growth period inversion, the LAI value presents a slow increase to the gradual decrease of S type change process, which is basically in line with the crop growth rules. The study combines with the BP neural network model established by different hidden layers to provide a method for the application of GF-1 satellite in the application of crop leaf area index multiple growth period inversion.     

粒子群退火算法优化的BP神经网络及其应用

以提高预测软件老化趋势为应用背景,提出一种新型粒子群退火算法(New Particle Swarm Annealing Algorithm, NPSOSA)优化BP神经网络的权值和阈值,继而构建NPSOSA-BP神经网络预测模型.实验通过搭建软件老化测试平台,收集所需的老化数据并进行仿真训练.实验结果表明, NPSOSA-BP神经网络模型相比于传统粒子群算法(PSO)、传统粒子群退火算法(PSOSA)优化的BP神经网络模型提高了预测精度和适用度,在该应用领域验证了本文方法的有效性.     

基于PCA和IFOA-BP神经网络的股价预测模型

针对基于BP神经网络的股票价格预测模型在价格预测时存在较大误差的问题,在BP神经网络方法的基础上引入了主成分分析方法(PCA)和改进的果蝇算法(IFOA),提出一种基于PCA-IFOA-BP神经网络的股票价格预测模型。通过PCA对股票历史数据进行降维,减少冗余信息;采用改进的果蝇算法优化BP神经网络的初始权值和阈值;建立基于PCA和IFOA-BP神经网络的股票价格预测模型。对上证指数股票价格数据进行仿真验证,仿真结果表明:在股票价格预测中,该模型比BP神经网络、PCA-BP和PCA-FOA-BP的预测精度更高,是一种有效可行的预测方法。     

基于鸟群算法优化BP神经网络的热舒适度预测

热舒适度是室内环境舒适性的评价指标,由于热舒适度的计算是一个复杂的非线性迭代过程,不便应用于空调实时控制系统中,为解决这一问题,可利用BP神经网络算法对热舒适度进行预测.但为了改善传统BP神经网络收敛速度慢的问题,将采用鸟群算法（BSA）来优化BP神经网络初始的权值与阈值.最后,将BSA算法与相近的粒子群算法（PSO）进行对比分析,并利用MATLAB软件进行仿真,使BSA-BP预测模型的仿真结果与基本的BP神经网络预测模型、PSO-BP预测模型的仿真结果进行对比分析.结果表明,BSA-BP预测模型具有较快的收敛速度和较高的预测精度.     

基于灰色神经网络的烧结矿碱度组合预测

针对钢铁生产过程中烧结矿碱度检测的难题,利用灰色预测的GM(I,1)模型与BP神经网络进行组合,建立了灰色神经网络的烧结矿碱度组合预测模型,选取10W与矿碱度有关的输入变量,对这些变量分别进行灰色GM(1,1)预估,再进行BP神经网络预测,获得烧结矿碱度预测结果,仿真结果的相对误差小于0.005%.     

基于MEC-BP神经网络在水产养殖水质预测中的应用

溶解氧作为水产养殖中最为重要且最容易控制的水质参数,其关系到养殖的成败,如果能精确掌握溶解氧的变化规律,可大大降低养殖风险,增加养殖成功率。本文综合考虑相关水质参数,建立BP神经网络水质预测模型,并在此基础上,构建基于思维进化算法(Mind Evolutionary Computation,MEC)的BP神经网络水质预测模型,通过对广西茅尾海海域的水质历史数据进行仿真实验,结果表明,思维进化BP神经网络预测值的精确度和准确度要高于BP神经网络。因此,将该算法应用于水产养殖水质预测是可行的。     

基于改进遗传算法优化BP神经网络的土壤湿度预测模型

我国是农业大国,在进行农业生产过程中,对土壤的湿度进行精准预测具有非常重要的意义.针对传统BP(back propagation)神经网络在预测过程中会出现局部最小化以及收敛速度慢的问题,本文将改进的遗传算法(genetic algorithm)应用到传统BP神经网络模型当中,提出了一种自适应遗传算法优化BP神经网络的...     

RBFNN versus FFNN for daily river flow forecasting at Johor River,Malaysia

Streamflow forecasting can have a significant economic impact, as this can help in water resources management and in providing protection from water scarcities and possible flood damage. Artificial neural network (ANN) had been successfully used as a tool to model various nonlinear relations, and the method is appropriate for modeling the complex nature of hydrological systems. They are relatively fast and flexible and are able to extract the relation between the inputs and outputs of a process without knowledge of the underlying physics. In this study, two types of ANN, namely feed-forward back-propagation neural network (FFNN) and radial basis function neural network (RBFNN), have been examined. Those models were developed for daily streamflow forecasting at Johor River, Malaysia, for the period (1999–2008). Comprehensive comparison analyses were carried out to evaluate the performance of the proposed static neural networks. The results demonstrate that RBFNN model is superior to the FFNN forecasting model, and RBFNN can be successfully applied and provides high accuracy and reliability for daily streamflow forecasting.     

CPSO算法优化神经网络重构的网络流量预测

为了提高网络流量的预测精度,提出了一种混沌粒子群算法优化相空间重构和神经网络的网络流量预测模型(CPSO-BPNN)。利用混沌粒子群算法对BP神经网络初始参数、延迟时间、嵌入维数进行优化,根据延迟时间、嵌入维数对网络流量数据进行重构,BP神经网络根据初始参数进行训练建立网络流量预测模型,通过仿真实验对模型性能进行测试。结果表明,CPSO-BPNN可以准确描述网络流量的复杂变化趋势,提高了网络流量的预测精度。     

Design of robotic visual servo control based on neural network and genetic algorithm

A new visual servo control scheme for a robotic manipulator is presented in this paper, where a back propagation (BP) neural network is used to make a direct transition from image feature to joint angles without requiring robot kinematics and camera calibration. To speed up the convergence and avoid local minimum of the neural network, this paper uses a genetic algorithm to find the optimal initial weights and thresholds and then uses the BP algorithm to train the neural network according to the data given. The proposed method can effectively combine the good global searching ability of genetic algorithms with the accurate local searching feature of BP neural network. The Simulink model for PUMA560 robot visual servo system based on the improved BP neural network is built with the Robotics Toolbox of Matlab. The simulation results indicate that the proposed method can accelerate convergence of the image errors and provide a simple and effective way of robot control.     

基于粒子群优化的灰色神经网络组合预测模型研究

灰色神经网络在人工智能预测领域已经得到广泛的应用,但由于其自身存在局部最小化和收敛速度慢等问题,使其预测精度受到一定的限制。针对其不足,本文提出一种利用粒子群算法优化BP神经网络的学习算法,在此基础上,利用灰色预测方法对股指期货历史数据进行初步预测,并且把初步预测的结果作为优化BP神经网络的输入进行训练和预测,构建了基于粒子群优化的灰色神经网络组合预测模型(PSO-GMNN)。仿真实验结果表明,新预测模型的预测精度高于BP神经网络、灰色神经网络和灰色预测模型,同时也表明了该方法的有效性和可行性。     

基于一维卷积神经网络深度学习的工业过程故障检测

针对化工过程的非线性和动态性,以TE过程为背景,应用深度学习中的一维卷积神经网络算法对TE过程进行故障检测,解决了BP神经网络算法用于故障检测时测试识别率低的问题。用训练数据集分别对BP神经网络模型和一维卷积神经网络模型进行训练,将测试数据集输入已经训练好的神经网络,最后统计出了BP神经网络模型和卷积神经网络模型对故障的识别率。仿真结果表明BP神经网络和卷积神经网络对故障的检测具有较好的效果,但BP神经网络算法收敛速度慢,很容易就陷入局部最小值,从而会导致整体的检测性能下降,而卷积神经网络构建出的一维卷积模型能很好地解决存在的问题,通过比较充分体现了卷积神经网络在故障检测方面的优越性。     

自适应遗传退火算法优化BP神经网络及其应用

以提高预测软件老化趋势为应用背景,提出一种新型自适应遗传退火算法（NAGSA）优化BP神经网络模型,该模型采用轮盘赌选择法与精英保留策略相结合的选择算子,在迭代后期通过模拟退火算法对适应度函数进行拉伸,相比传统的自适应遗传算法（AGA）在个体适应度较低时,能够非线性地自适应调节交叉概率和变异概率,从而对BP神经网络的权值和阈值优化并进行网络训练.对在线售书网站注入内存泄漏的代码使之老化,收集实验所需的老化数据进行仿真训练,实验结果表明,NAGSA-BP模型相比于传统遗传算法（GA）、传统自适应遗传算法（AGA）、传统自适应遗传退火算法（NGSA）优化的BP神经网络模型提高了预测精度和取得了优良的收敛效果,在该应用领域验证了本文方法的有效性.     

高速公路动态交通流的BP神经网络建模

通过对高速公路宏观动态交通流模型的分析,针对高速公路交通系统的非线性时变特点,应用BP神经网络建立了高速公路宏观动态交通流模型。并利用一段高速公路的交通流数据对BP神经网络进行训练,得到网络参数。最后,为了验证BP网络模型的有效性,在MATLAB环境中对模型进行了仿真,并将仿真结果与原始模型的结果进行了比较。结果表明,该方法能较准确地描述高速公路交通流的真实行为,并且能够适应交通状况的变化。     

基于改进粒子群优化算法的新型小波神经网研究

本文提出了改进的粒子群优化算法（Improved Particle Swarm Optimization,IPSO）的新型BP 小波 神经网络,并且对非线性辨识问题进行了仿真实验．实验结果表明,基于改进的粒子群优化算法的BP 小波网 络不仅具有小波分析良好的局部特性以及神经网络的学习、分类能力,而且具有粒子群优化算法全局快速寻 优的特点．与简单的粒子群优化算法相比,该方法在收敛性和稳定性方面都有了较明显的提高,验证了它的 合理性和有效性．     

煤气鼓风机故障诊断的神经网络模型研究与实现

针对煤气鼓风机的故障特点,提出了一种基于BP神经网络的故障诊断方法。通过大量的模拟数据实验研究建立了神经网络故障诊断模型,并且实现了算法的编程,利用典型的故障数据对神经网络进行了训练,最后采用煤气鼓风机的实际工作数据验证了网络的有效性和准确性。     

基于BP神经网络的无线传感器网络路由协议的研究

由于无线传感器网络的资源比较有限,尤其是节点的能量受限,为了尽可能的减少信息收集与传输过程中的能耗,延长网络的寿命,本文提出了基于BP神经网络的路由协议改进算法模型,该算法模型将BP神经网络的层次结构与无线传感器网络路由协议的分簇结构相结合,在每个簇结构中应用设计一个三层的BP神经网络模型,把采集到的大量原始数据通过设计好的神经网络模型,得到能够反映原始数据特征的的少量的数据信息。只需要将融合得到的特征数据传送给汇聚节点,从而减少了数据信息的传送量,降低信息传送的通信能耗,延长网络生存时间。仿真结果表明：改进后的算法较LEACH协议在平衡节点能量和延长网络寿命方面具有更优越的性能．     

基于COBP模型的城市短期需水量预测研究

针对城市需水量预测中时间序列的非线性特性及传统BP网络预测收敛速度慢易陷入局部极小值等问题,将Chaos理论和BP神经网络理论相结合,提出了一种基于Chaos-BP理论的城市短期需水量COBP(ChaosBackPropagtion)预测模型。利用重构相空间的嵌入维数确定COBP网络的结构,通过混沌优化搜索,找到BP神经网络权值的全局最优值,并对其输出的“尖点”预测值进行混沌参数控制,实现城市短期需水量的预测。仿真分析表明,与传统预测模型相比,COBP预测模型所需训练数据样本少,收敛速度快、易达到全局最小值,预测结果整体误差的指标良好,呈现良好的综合预测性能。     

基于卡尔曼滤波的陀螺仪降噪处理

针对MEMS陀螺仪输出信号随机漂移误差造成测量精度低的问题,提出了一种基于BP神经网络的卡尔曼滤波降噪模型.基于BP神经网络的基本原理,首先利用BP神经网络对系统进行学习,获得系统状态方程,然后建立了基于BP神经网络的滤波模型,最后应用于卡尔曼滤波对MEMS陀螺仪信号进行降噪.半实物模拟仿真实验表明:基于BP神经网络的卡尔曼滤波后的数据的速率随机游走等系数比原始数据下降6.89倍,验证了本方法的降噪性能优于基本卡尔曼模型,在MEMS陀螺仪的数据处理方面具有一定的应用价值.