不完全量测下基于事件触发机制的面目标跟踪系统CRLB

面目标跟踪系统状态估计问题中,附加的强非线性面目标扩展测量会增加系统的通信量和估计中心的计算量.为此,基于工程应用,提出一种不完全量测下的事件触发机制来控制面目标测量传输.从理论上推导了事件触发机制下面目标跟踪系统的理想（枚举）克拉美罗下界（Cramer-Rao lower bound,CRLB）和统计意义下的CRLB,该统计意义CRLB为理想CRLB的下界,计算复杂度远小于理想CRLB,便于工程应用.典型测试航路下的仿真结果表明:不完全量测下,面目标跟踪系统CRLB明显小于传统质点目标跟踪系统CRLB;同时,利用所提事件触发机制,可在大幅减少面目标跟踪系统通信量的同时保证系统的最优估计性能.     

不完全量测下Cramer-Rao下界与数据丢失位置的关系

随机探测/丢失序列的引入使得状态估计中的Cramer-Rao下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB)具有随机性; 在探测概率小于1的不完全量测系统中, 针对CRLB与数据丢失位置(Location of missing data, LMD)之间呈现出的某种关联现象, 讨论了离散随机系统中LMD对CRLB的影响; 利用Lyapunov不等式, 给出了一定条件下变形CRLB与LMD满足单调递减函数关系这一新结论; 同时在给定探测率下, 给出了一组CRLB上下界计算方法, 数字仿真表明探测率越高, 上下界越接近理论CRLB.     

基于边状态枚举计算多状态网络可靠度动态界

为降低计算多状态网络可靠度的复杂性,综合考虑网络中具有多态性的边处于各中间状态的概率及从某中间状态转换到相邻状态对网络性能的影响,提出了一种基于边状态枚举计算多状态网络可靠度上下界的算法.该算法首先令网络中各边仅取完全工作和完全失效两种状态,将处于中间状态的概率分别叠加到完全工作和完全失效状态的概率上,得到可靠度上下界的初始值;而后按照对可靠度影响递减的顺序迭代枚举边的中间状态,通过集合间的比较,计算可靠度上下界的改变值,同时获得不断减小的可靠度上界和不断增加的可靠度下界,使其最终收敛于可靠度精确值.该算法不需提前求取网络d-最小割(路)集,且枚举较少的网络状态即可得到紧凑的可靠度上下界.相关引理的证明及算例分析验证了该算法的正确性和有效性.     

不完全量测下的水下纯方位系统目标跟踪算法

针对观测器探测概率小于1的不完全量测情况下的水下纯方位系统的目标跟踪问题,提出了不完全量测下的基于扩展卡尔曼滤波的目标跟踪算法。首先,建立不完全量测情况下的水下纯方位目标跟踪数学模型;其次,在数据出现不完全量测时,采用前一次的更新值对缺失数据进行弥补并完成滤波;最后,采用最优理论性能下界(CRLB)和均方根误差(RMSE)这两种评价准则对此算法进行评估。仿真实验结果表明:在不完全量测下的水下纯方位系统的目标跟踪问题中,所提出的基于扩展卡尔曼滤波的目标跟踪算法在保证预期跟踪精度的前提下,具有较高的实时性。     

求解#SMT问题的局部搜索算法

#SMT问题是SMT问题的扩展,它需要计算一阶逻辑公式F所有可满足解的个数.目前,该问题已被广泛应用于编译器优化、硬件设计、软件验证和自动化推理等领域.随着#SMT问题的广泛应用,设计可以求解较大规模#SMT实例的求解器亟待解决.基于以上原因,设计了一种求解较大规模#SMT实例的近似求解器——VolComputeWithLocalSearch.它在现有的#SMT精确求解算法的基础上加入差分进化算法,通过调用体积计算工具qhull,进而给出#SMT问题的近似解.算法采用群体规则减少体积计算的次数,差分进化方法快速地枚举各个有解的区域.另外,从理论上证明了VolComputeWithLocalSearch求解器可以得到精确解的下界,使其可以应用在软件测试等只需要知道问题下界的领域.实验结果表明：VolComputeWithLocalSearch求解器是稳定的、具有快速的求解能力,并在高维问题上具有很好的表现.     

一类光电跟踪系统中事件触发机制的设计及应用

对于图像采样频率远高于测距重频激光发射频率的一类光电跟踪系统,引入事件触发机制控制量测数据的传输,可在系统估计精度满足允许范围的前提下,减少系统中的通信量和估计中心的计算量.本文针对此类系统设计了基于非线性变换的事件触发机制;为定量的评价系统的估计性能,给出了事件触发机制下系统克拉美–罗下界(Cram′er-Rao lower bound,CRLB)的递推计算式.典型测试场景下的仿真结果和实测航路下的实验结果验证了本文设计的事件触发机制的有效性及实际工程中的可行性.     

单机序列相关Setup最小化最大拖期算法

研究了一个具有序列相关Setup带交货期的单机调度NP问题,优化目标是最小化最大拖期。提出了一个求解该问题的分枝定界枚举算法,其中包括确定问题上界和下界的方法,以及两条优势规则。计算实验证明了本文提出算法的有效性。     

光纤通信网络中信号再生器定位问题的求解

信号再生器定位问题是光纤通信网络中一种新型组合优化问题,该问题的求解质量直接影响通信网络的设计成本,并且理论上被证明是NP完全问题.给出一种基于反向学习的有偏随机键遗传算法的求解方法,在有偏随机键遗传算法的基础上采用反向学习策略,充分挖掘反向解中的优化信息,提高算法的全局搜索能力.对大量标准测试算例的计算表明算法具有良好的优化性能,又通过与有偏随机键遗传算法和人工协作搜索算法的比较,进一步说明了本算法的高效性.     

多天线协同接收PSK载波参数估计的CRLB

针对利用多个独立天线对同一信号进行协同接收的问题,推导了数据辅助（DA）和非数据辅助（NDA）方式BPSK/QPSK信号频率及相位估计的Cramer-Rao下界（CRLB）,并与传统单个天线接收时的CRLB进行了比较。结果表明,在DA方式下,多天线协同接收PSK信号频率及相位估计的CRLB与传统单天线接收的CRLB相同;在NDA方式下,多天线协同接收的CRLB则要低于传统单天线接收的CRLB。     

基于多元变量Taylor级数展开模型的定位算法*

为了进一步提高无线传感器网络的定位精度,通过考虑未知传感器之间的距离信息,构建了多元变量Taylor级数展开的定位模型。在对该模型求解过程中,首先利用三边测距法得到未知传感器的初始位置,再采用加权最小二乘法计算其最优值作为未知传感器的估计位置。为评价该算法的性能,对定位结果的Cramer-Rao下界(CRLB)进行了推导。仿真测试了不同距离测量误差和已知传感器数目对定位误差的影响,以及算法的累积分布函数(CDF)。仿真结果表明,该算法有效地提高了定位精度,且定位误差非常接近CRLB。     

无线传感器网络中的信标优化选择算法

针对无线传感器网络中节点定位精度的问题,提出了一种基于距离和Cramer-Rao下界的信标优化选择算法。该算法通过分析信标与节点间的距离和位置拓扑关系对定位精度的影响,选择CRLB值最小的信标子集进行位置估计,减少节点定位误差。仿真结果表明,该方法较大地提高了定位精度,降低了计算量,为合理选择信标子集提供了依据。     

LowMC实例的差分枚举攻击效果分析

LowMC是具有低乘法复杂度特征的算法.针对低数据量和少量S盒参数下的LowMC实例,差分枚举攻击被提出,理论上可以攻击全轮LowMC算法.考虑到这种攻击是在线性层完全随机的条件下给出的,对LowMC算法在真实的线性层下抵抗差分枚举攻击的强度进行了研究.通过对关键起始轮数的研究发现,差分枚举攻击并非总是可以达到理论攻击...     

基于不完全量测下离散线性滤波的修正Riccati方程

在量测数据丢失下滤波方程和Riccati方程出现一些新的性质变化．探测概率小于1的不完全量测条件下,利用正定矩阵性质和Lyapunov不等式, 研究了离散系统修正Riccati差分方程(MRDE)与数据丢失位置之间的关系．结果表明在一定条件下MRDE解与丢失数据位置满足单调递减的函数系．由于统计意义下的理论MRDE模型求解计算量随丢失/探测数量增加而呈指数型递增, 本文最后给出了一组便于工程应用的期望状态误差协方差上下界算法, 算法复杂度为O(k²).     

基于单纯形法和局部枚举解混合整数线性规划问题

提出了一种基于单纯形法和局部枚举求解整数线性规划问题的新方法。它通过单纯形法得到松弛问题的最优解并确定变量以及目标函数取值范围,然后基于目标函数,进行局部枚举,从而得到其整数线性规划问题的最优解,与现有方法比较,新解法简单,计算量少,尤其是对于大规模整数线性规划问题,计算量少体现地更明显。     

多状态网络可靠度下界的矩阵分解算法

为减少计算多状态网络可靠度精确值的复杂性,提出基于分解计算多状态网络不可靠度精确值的思想,在此基础上提出一个求解多状态网络不可靠度动态上界(对应于可靠度动态下界)的算法.算法先通过分解运算去除某些边引起的d-最小割集之间的相关性,将网络不可靠度转化为多个互斥事件的概率之和,再应用MESP界求取这些事件的概率,计算网络不可靠度上界,对应得到可靠度下界,并计算了得到的可靠度下界与精确值间的绝对误差界.通过定义d-最小割集矩阵,利用矩阵分解实现算法,结构清晰、便于编程计算.相关引理的证明及算例分析表明随着分解的深入,算法能够得到满足精度要求的可靠度下界.     

分簇的扩展超宽带传感网生存期的下界

无线传感网的一个基本挑战是能量受限,因此网络生存期是无线传感网最关心的课题.考虑了随机分布在面积为Sn=λn的正方形上的n个传感节点和1个基站组成的踺时冲击无线电超宽带(TH-IR UWB)传感网.分别推导了完全分簇和常规分簇的扩展TH-IR UWB传感网生存期的渐近下界.结果表明,完全分簇的静态扩展网络生存期下界比常规分簇的提高了λn/(log(λn))2倍,而理想情形下的完全分簇的扩展网络生存期下界则比常规分簇的提高了(λn)1/2/(log(λn))3/2倍,因此完全分簇能极大地提高网络生存期.研究也表明对于常规分簇的扩展TH-IR UwB传感网,理想情形下生存期的下界比静态网络提高了(λn/(log(λn))1/2倍,因此节点或基站在部署区域内随机移动能提高常规分簇传感网的生存期.下界公式也揭示了生存期与节点数n或部署区域面积成反比,因此大规模扩展TH-IR UWB传感网不实用.     

良性隐式枚举与近隐式枚举

对数学规划中的枚举法进行了有效的分类: 良性隐式枚举与病态隐式枚举. 考察这两类隐式枚举的本质差别. 给出良性隐式枚举的判别条件. 根据不完全枚举的概率收敛性, 提出近隐式枚举的概念. 例举了几种典型的良性隐式枚举法和近隐式枚举法. 文末指出良性隐式枚举及近隐式枚举的发展方向.     

数独基于规则的逐步枚举算法设计

给出了数独(Sudoku)的6条性质,并在此基础上提出了6条推理规则,然后结合空格填写的一个一组,两个一组及更多个一组的枚举算法,在枚举中进行推理.使推理和枚举结合起来,对有唯一解的数独问题,其求解速度比回溯法快得多,同时也能完成许多数独软件无法进行推理计算的数独难题.用两个数独难题进行验证,表明该方法十分有效.     

多基地声纳系统中目标位置与速度联合估计

在多基地声呐系统中,为了利用时间和与多普勒频率量测同时估计运动目标的位置与速度,设计了一种闭式的估计器.其中,使用误差修正的方法,改善了传统的多步加权最小二乘估计器.该估计器只涉及线性加权最小二乘运算,在量测高斯噪声较小的情况下,均方误差可以达到克拉美罗下界(CRLB).通过计算机模拟对比了该估计器的均方误差与CRLB,并比较了其与传统多步加权最小二乘估计器的性能,结果表明:估计器的均方误差小于传统多步加权最小二乘估计器.     

有库存约束的有保质期产品经济批量模型

研究了库存容量有限、需求动态变化且确定的有保质期产品的经济批量问题.在准备成本、单位成本、库存持有成本和损耗成本均为线性的情况下,建立了问题的数学模型,目标是最小化总成本.提出了求解该问题的启发式算法,在无库存约束下用Wagner-Whitin算法求出解的下界,通过对各周期的数量移动消除不可行周期以满足库存约束.给出了数值计算实例.