不均衡问题中的特征选择新算法:Im-IG

机器学习中各类别样本数目不等是普遍存在且备受关注的不均衡问题。广泛用于特征选择的信息增益IG(information gain)算法,在这类不均衡问题中的表现却极少被研究。本文在讨论IG算法在不同均衡度数据集上性能的基础上,提出了一种新的解决不均衡问题的特征选择算法Im-IG(imbalanced information gain)。Im-IG通过提高小类分布在信息熵计算中的权重,优先选入有利于小类正确分离的特征。在提升整体分类性能的同时,着眼于提高小类的正确率。在多个不均衡数据集上的实验结果表明,Im-IG算法能较好地解决IG算法在不均衡问题中的不适应性,是一种有效的不均衡问题特征选择算法。     

基于USB的CAN总线转接器设计

本文给出了一种基于USB的CAN总线转接器的设计,说明了USB接口芯片PDIUSBD12和CAN总线接口芯片SJA1000的使用方法及其与AVR单片机的接口电路,阐述了单片机通过USB与PC的通讯方法,详细说明了硬件接口电路和上、下位机软件程序的设计及注意事项.该转接器的设计可自主定义协议,并具备数据缓冲能力.实际运行结果表明,该转接器的设计是完全可行的.     

基于图像识别的铁路机车转向架螺栓紧固状态检测

为通过可视化图像分析手段辅助机务检修作业人员进行铁路机车转向架螺栓紧固状态检测,提出一种基于图像识别的铁路机车转向架螺栓紧固状态检测方法。首先,使用YOLOv7算法快速定位图像中的螺栓,利用深度学习算法的强鲁棒性和泛化能力,在机务检修各场景下准确获得包含螺栓及其定位漆的螺栓目标检测结果图像。其次,将螺栓目标检测结果图像转换至YCbCr空间,结合螺栓定位漆的色彩特征,提取Cr分量图像并应用自适应分割算法,有效滤除背景像素后得到仅包含螺栓定位漆的二值化图像。最后,针对螺栓定位漆的形状、位置和角度差异,提取Hu矩特征作为螺栓定位漆状态信息的定量表征,并结合SVM建立分类模型得到最终的螺栓紧固状态检测结果。实验结果表明,该方法充分利用了铁路机车转向架螺栓的特点,在保证螺栓目标检测准确率和螺栓定位漆分割精度的情况下,在所有场景下的铁路机车转向架螺栓紧固状态查准率为92.42%,查全率为94.55%,平均正确率为93.28%。     

地下水源热泵采能区水热耦合模型研究

为合理安排地下水源热泵系统的抽灌井布局,利用地下水数值模拟方法,通过Visual MODFLOW软件中的SEAWATV4热运移模块,概化地下水温度场运移过程,建立了符合研究区域水文地质特征的水热耦合数值模型,采用不同的变量对合理井距离进行模拟研究,模拟得出在水温变幅不超过2 ℃的前提下,抽灌量300、800、1 500、2 500 m3/d的合理井距分别为26.5、53.0、80.0、106.0 m,可知温度场的变化范围受井距和抽灌量影响明显并呈一定规律性,应根据水源热泵系统不同的抽灌量要求确定合理的抽灌井距离。     

基于偏最小二乘降维的分类模型比较

在众多数据降维方法中,偏最小二乘降维方法是一种非常有效的数据降维模型,并被广泛应用于生物基因数据分析等领域。但基于偏最小二乘降维的分类模型的选择问题,往往为以往的研究工作所忽视,研究者基本是根据自身喜好选择不同的分类模型。针对这一问题,本文通过大量的实验,对多种不同分类模型在生物基因芯片数据集上的性能进行了比较和分析。通过t检验,发现人工神经网络、逻辑斯特判别、线性支持向量机是3种在偏最小二乘降维上性能较好的的分类模型。     

河北省地下水资源超采对策研究

河北省地下水资源的超采,给全省经济社会可持续发展带来很大影响。在农业灌溉中大力推行节约用水技术是缓解全省地下水资源超采的根本措施之一。针对节水灌溉规模小、工程建设标准低、农业节水技术缺乏集成配套、管理体制及运行机制等方面的问题,提出了建立与水资源承载能力相适应的节水型种植结构体系、推广农业节水综合技术体系、完善促进农业节水发展的约束激励机制和完善农业节水灌溉技术服务体系等对策。     

基于FPGA的提取位同步时钟DPLL设计

提出一种基于FPGA的用于提取位同步时钟的片内全数字锁相环电路设计方案。该方案具有同步速度快,结构简洁,失锁后自我调节性能好,即使码元消失或是码元相位出现抖动时,提取的同步时钟也不会有较大变化,仍可以稳定输出。此外,该方案可以稳定地从曼彻斯特码中提取出位时钟,指导编解码器可靠工作。采用Verilog HDL语言描述电路,给出了仿真结果,并对其稳定性和稳态误差进行了理论分析,以实际测验验证了仿真的正确性。     

下一代地铁列车数字式司机控制器设计

地铁列车司机控制器是车辆的核心控制设备,是地铁列车牵引与控制的主令电器。针对现有司控器结构复杂,数字化水平较低,无法与地铁列车控制和诊断系统进行数据交互的问题,提出一种基于STM32的数字式司机控制器设计方案,并研制了样机。新方案采用2路9通道编码器检测牵引手柄位置,12路光电隔离器检测司机控制器IO节点的开关状态,测得的手柄位置信息和节点状态信息互为印证,满足误差方为有效;同时,设计了符合TRDP通信协议的工业以太网接口,可实时输出司机控制器状态;最后,为了验证系统的可行性进行了型式试验、网络一致性试验和实际装车调试。结果表明,所设计的数字式司机控制器结构紧凑、可靠性高、功能性强,基本满足了实际装车需要。该设计提高了地铁列车司机控制器的数字化水平,可实现多种类型故障自诊断和记录,提高了系统可靠性。     

基于语音心理声学分析的驾驶疲劳检测

针对现有方法在分析角度和特征参数上的局限性,提出一种基于语音心理声学分析的驾驶疲劳检测方法。首先,借助心理声学感知掩蔽处理步骤,将语音中的疲劳高敏感性频率成分突显出来,并给予其更多的Bark域临界频带描述,以获得更为细致的疲劳信息表达;其次,提取多种心理声学感知特征来量化描述语音中的疲劳异常音,并针对语音波形不同步而导致的特征提取误差问题,给出了语音帧的快速对准方案;最后,将语音样本与多个参考样本对比分析所得的感知特征向量,来分别搭建多个特征层模糊支持向量机(FSVM)分类器,并通过动态贝叶斯网络(DBN)的决策层融合判决,实现更为准确、鲁棒的驾驶疲劳检测。实验结果表明,该方法的查准率、查全率和平均正确率(为92.4%)均优于现有方法,尤其对重度疲劳的检测效果较佳(正确率达96.1%)。     

某高速公路锚索现场试验研究

对常见的拉力型和压力型预应力锚索进行了现场试验。从锚索体结构、锚固材料、施工工艺和承载能力等方面论证了压力型锚索比传统的拉力型锚索更显优越,并提出了在粉砂质泥岩的地质条件下压力型锚索的承载能力。