自主驾驶的人机交互控制

本研究对自主驾驶的人机交互中机器学习方法进行综述。通过介绍自主驾驶中人机交互研究的价值和意义,明确了人机交互问题定义以及与机器学习之间的关系,构建了自主驾驶中人机交互团队的架构。围绕提出的人机交互的系统架构和研究方法展开讨论,提出了人机交互问题解决的通用架构。并且,重点针对自主系统和驾驶员两部分介绍了相关机器学习算法,对自主驾驶中人机交互控制的未来研究进行展望,并对本研究进行总结。     

基于生成对抗网络模型的小样本PM2.5预测

针对目前数据驱动的方法在小样本下PM_2.5预测准确率较低的问题,提出一种基于生成对抗性网络(GAN)模型PME-GAN,用于在线预测PM_2.5浓度值。在生成器中加入长短期记忆网络(LSTM)并用于提取输入数据的时序特征,在判别器中加入多层感知机网络(MLP),通过生成器对PM_2.5浓度值进行预测。与LSTM、GRU、CNN-LSTM和CNN-GRU 4种模型进行对比实验,结果表明,该方法在小样本数据集上具有更高的预测准确率,对保定测试集的后25%数据开始预测,预测效果很好。     

设备故障诊断中神经网络与证据推理结合的信息融合方法

针对设备故障诊断中存在的处理数据量大、故障类型复杂多变、领域知识难于准确获得、故障识别率低的现状,提出了利用信息融合的思想,将神经网络和证据理论相结合应用于故障诊断的新方法。提高了故障诊断系统的灵活性、故障诊断的效率和准确性。     

基于强化学习的快速探索随机树特殊环境中路径重规划算法

针对移动机器人在未知的特殊环境(如U型、狭窄且不规则通道等)下路径规划效率低问题,本文提出一种强化学习(RL)驱动快速探索随机树(RRT)的局部路径重规划方法(RL-RRT).该方法利用Sarsa(λ)优化RRT的随机树扩展过程,既保持未知环境中RRT的随机探索性,又利用Sarsa(λ)缩减无效区域的探索代价.具体来说,在满足移动机器人运动学模型约束的同时,通过设定扩展节点的回报函数、目标距离函数和平滑度目标函数,缩减无效节点,加速探索过程,从而达到路径规划多目标决策优化的目标.仿真实验中,将本方法用于多种未知的特殊环境,实验结果显示出RL-RRT算法的可行性、有效性及其性能优势.     

基于麻雀搜索算法和改进粒子群优化算法的网络入侵检测算法

针对网络入侵检测模型自适应能力不足的问题,将麻雀搜索算法（SSA）中的大范围快速搜索能力引入到粒子群优化（PSO）算法,提出基于麻雀搜索算法的改进粒子群优化（SSAPSO）算法。该算法通过对轻量级梯度提升机（LightGBM）算法中难以整定的参数进行寻优,使PSO算法在保证寻优精度的同时快速收敛,并得到最优的网络入侵检测模型。仿真实验结果表明,在4种基准函数上,SSAPSO比基本PSO算法收敛速度更快;在KDDCUP99数据集上,SSAPSO优化LightGBM后得到的SSAPSO-LightGBM算法比分类特征和梯度提升（CatBoost）算法的准确率、召回率、精确率和F1指数分别提升了15.12%、3.25%、21.26%和12.25%;SSAPSO-LightGBM算法在上述数据集中正常流量（Normal）、未授权远程访问（R2L）攻击、未授权本地访问（U2R）攻击、监听（PROBE）攻击的检测准确率比LightGBM算法分别提升了0.61%、3.14%、4.24%、1.04%和5.03%。     

基于共享最近邻密度的演化数据流聚类算法

现有的基于密度的数据流聚类算法难于发现密度不同的簇,难于区分由若干数据对象桥接的簇和离群点.本文提出了一种基于共享最近邻密度的演化数据流聚类算法.在此算法中,基于共享最近邻图定义了共享最近邻密度,结合数据对象被类似的最近邻对象包围的程度和被其周围对象需要的程度这两个环境因素,使聚类结果不受密度变化的影响.定义了数据对象的平均距离和簇密度,以识别离群点和簇间的桥接.设计了滑动窗口模型下数据流更新算法,维护共享最近邻图中簇的更新.理论分析和实验结果验证了算法的聚类效果和聚类质量.      

基于DBSCAN＿GAN＿XGBoost的网络入侵检测方法

由于网络异常流量检测中异常流量数据占比不平衡,导致模型不能对稀有攻击类别流量进行充分学习,从而影响模型训练和检测精度。针对这一问题,提出一种基于DBSCAN＿GAN＿XGBoost的网络入侵检测模型,该模型在对稀有攻击类样本进行扩充时,着重扩充更容易让机器学习产生混淆的噪声样本。首先,利用DBSCAN算法对提取出的稀有攻击类别数据进行聚类处理,生成一个或多个子簇,并提取出簇内样本和游离在簇外的噪声样本;然后,使用生成对抗网络模型对提取出的簇内样本和噪声样本分别进行样本扩充,改变数据集中原有的样本比例;最后,使用重新构建后的数据集对以决策树作为基分类器的XGBoost算法进行训练,并完成网络异常流量数据的检测。采用UNSW-NB15数据集进行对比实验,实验结果表明：DBSCAN＿GAN＿XGBoost模型的准确率和精确率分别为98.76%和96.5%,比样本扩充前分别提高了15.63百分点和19.60百分点,有效地提高了稀有攻击类别的检测精度。     

卫星网络中基于多QoS约束的蚁群优化路由算法

针对蚁群算法在求解多目标优化问题时存在收敛速度慢、容易陷入局部最优解等问题,提出一种面向卫星网络的多约束QoS路由算法。通过改进蚁群算法的启发函数,将链路QoS信息作为蚂蚁选择下一跳节点的重要依据,并结合排序思想与最大最小蚂蚁算法优化信息素更新规则,获取符合当前业务的最优QoS路径。实验结果表明,该算法在满足卫星网络业务多QoS需求的同时,具有良好的收敛速度和寻优能力。     

基于图嵌入和多标签传播的重叠社区检测算法

为进一步优化重叠社区检测算法,提出了一种新的基于度和节点聚类系数的节点重要性定义,按照节点重要性降序更新节点,固定节点更新策略,提高社区检测的稳定性。在此基础上,提出了一种基于图嵌入和多标签传播的重叠社区检测算法（overlapping community detection based on graph embedding and multi-label propagation algorithm,OCD-GEMPA）。该算法结合node2vec模型对节点进行低维向量表示,构建节点之间的权重值矩阵,根据权重值计算标签归属系数,据此选择标签,避免了随机选择问题。在真实数据集和人工合成数据集上对该算法进行实验验证,实验结果表明,与其他重叠社区检测算法相比,OCD-GEMPA在EQ和NMI这两个指标都有明显提升,具有更好的准确性和稳定性。     

卫星网络中一种改进的TCPW算法

针对卫星网络通信路径改变会引起往返时延剧烈变化,以及长延时环境会引起TCPW校准拥塞窗口精度下降的问题,提出了一种TCPW的改进方案——TCPW-CC。该算法减小了空间链路传播时延对算法性能的影响,利用星上拥塞系数δ作为调整拥塞窗口的依据,同时将窗口调整从每丢包后进行一次修改为每一个RTT进行一次,使得窗口的增长不再激进。仿真实验表明,所提改进方案提高了网络吞吐量,降低了丢包率。