检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：侯赟中国矿业大学

学位级别：硕士

微粒群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)具有参数设置少、搜索速度快等优点,目前已在诸多领域得到了广泛应用。然而,随着大数据等新技术或应用场景的出现,很多实际问题变得越来越复杂,如分布式滤波器粒子路由问题。这些复杂... 详细信息

微粒群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)具有参数设置少、搜索速度快等优点,目前已在诸多领域得到了广泛应用。然而,随着大数据等新技术或应用场景的出现,很多实际问题变得越来越复杂,如分布式滤波器粒子路由问题。这些复杂问题不仅包含多个相互冲突的目标函数或性能指标,而且带有诸多约束。这些特征显著降低了传统PSO算法处理这些问题的能力。如何提升PSO算法的搜索性能并用其解决复杂实际优化问题一直是智能优化领域的研究热点。鉴于此,本文引入分子作用力理论,研究改进的微粒群优化算法,并通过分布式滤波器粒子路由问题验证其有效性。(1)有效均衡种群的收敛性和多样性一直是PSO研究的难题。借鉴分子吸引和排斥机制,提出一种基于分子作用力的改进社会学习型微粒群优化算法(简称MISL-PSO)。在PSO中引入分子作用力机制,给出一种基于吸引力的最优模仿学习策略,以及一种基于排斥力的变尺度粒子初始化策略,以自适应均衡种群的收敛性和多样性。进一步,理论分析了算法的收敛性与计算复杂度。通过处理包括CEC2013测试函数在内的49个基准函数,并与6种典型算法进行对比,实验结果说明了所提算法的有效性。(2)将所提MISL-PSO算法应用于分布式滤波器粒子路由问题,提出一种基于改进微粒群优化的单目标分布式滤波器粒子路由方法。首先,以最小化处理单元(PU)间通信成本为目标,建立分布式滤波器粒子路由问题的单目标约束优化模型;随后,引入一种改进的变长度编码策略来离散化微粒位置更新公式,使用罚函数法处理约束,提出一种基于改进MISL-PSO的分布式滤波器粒子路由方法。通过在大规模野火蔓延的数据同化系统上进行应用,并与其它路由算法进行对比,实验验证了所提算法的有效性。(3)同时考虑PU间通信代价和每个PU的计算负载能力等两个指标,提出一种基于改进微粒群优化的多目标分布式滤波器粒子路由方法。首先,同时考虑PU间的通信代价和计算负载能力,建立分布式滤波器粒子路由问题的多目标约束优化模型;随后,提出一种改进的混合离散多目标微粒群优化算法求解该模型。基于问题特点,设计一种基于分子力的局部搜索策略和一种基于贪心搜索的约束处理机制,用来提高算法的性能。通过与三种经典的粒子滤波路由方法进行对比,实验结果表明,该算法可以为决策者同时提供多个高质量的Pareto最优解,是一种高效的多目标分布式滤波器粒子路由方法。

关键词：微粒群优化分布式粒子滤波器多目标粒子路由

来源：评论

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基于CPCRLB和一致性算法的分散式传感器管理

引用

信息与控制 2016年第5期45卷 593-599页

作者：杨小军梁中华徐先峰单博炜常晓凤长安大学信息工程学院陕西西安710064 长安大学电子与控制工程学院陕西西安710064

针对无线传感器网络中的目标跟踪问题,基于条件后验克拉美—罗下界(CPCRLB)提出一种分散式传感器节点管理方法.基于一致性策略给出一种CPCRLB的分布式迭代算法,并且基于分布式粒子滤波器给出该算法的数值逼近实现.对层次结构的无线传感... 详细信息

针对无线传感器网络中的目标跟踪问题,基于条件后验克拉美—罗下界(CPCRLB)提出一种分散式传感器节点管理方法.基于一致性策略给出一种CPCRLB的分布式迭代算法,并且基于分布式粒子滤波器给出该算法的数值逼近实现.对层次结构的无线传感器网络,将CPCRLB作为传感器管理的准则,基于平均一致性给出一种迭代的局部搜索算法,实现了无线传感器网络下观测节点的分散式在线选择.仿真结果表明了基于CPCRLB的分散式传感器管理方法在目标跟踪精度方面的有效性.

关键词：无线传感器网络传感器管理一致性算法后验克拉美—罗下界分布式粒子滤波器

来源：评论

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麦克风网络中分布式说话人跟踪方法研究

麦克风网络中分布式说话人跟踪方法研究

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作者：王瑞芳大连理工大学

学位级别：博士

随着无线传感器网络、阵列信号处理、移动计算、集成电路等技术的不断发展以及智能终端设备的普及,分布式麦克风网络以其灵活的网络拓扑结构、分布式的数据处理方式而得到高度重视,已成为语音信号处理领域的研究热点。基于麦克风网络的... 详细信息

随着无线传感器网络、阵列信号处理、移动计算、集成电路等技术的不断发展以及智能终端设备的普及,分布式麦克风网络以其灵活的网络拓扑结构、分布式的数据处理方式而得到高度重视,已成为语音信号处理领域的研究热点。基于麦克风网络的说话人跟踪就是利用网络中麦克风接收的声音信号,应用分布式信号处理方法来估计说话人的位置信息,它在视频会议系统、语音识别系统、人机交互、智能交通系统、公共安全监控、国防军事等领域具有广泛应用。近年来,基于分布式麦克风网络的说话人跟踪理论已经取得一定进展,但在复杂环境情况下尚有许多问题有待深入研究解决。例如,现有方法要求已知网络中各节点相关性和节点数,且仅采用单一模型来描述说话人运动,不能充分模拟真实运动状态;假设环境噪声是高斯分布,忽略了应用场景中常见的汽车喇叭声、鼓掌声、敲门声等非高斯脉冲噪声干扰问题。这些复杂情况都会导致现有方法的定位精度和跟踪性能严重下降,无法满足实际应用需要。本文根据贝叶斯理论框架,对麦克风网络中分布式说话人跟踪方法进行了深入研究,提出了说话人跟踪新方法,实现了对说话人运动轨迹的有效估计。本文的主要创新工作如下:(1)针对单一运动模型不能充分模拟说话人真实运动状态的问题,提出一种基于分布式交互式多模型粒子滤波器的说话人跟踪方法。该方法根据常见的说话人运动状态,选用三种运动模型来模拟说话人的运动;考虑到房间混响和背景噪声的影响,基于多个时间延迟候选估计,提出一种有效的时延估计方法。然后,在每种运动模式下,利用分布式粒子滤波器得到说话人的状态估计。最后,应用交互式多模型算法,将三种运动模式下的状态估计进行组合交互,得到最终的说话人全局状态估计,实现对说话人位置的有效跟踪。实验结果表明,所提出的分布式说话人跟踪方法,能够克服房间混响和背景噪声带来的影响,获得良好的跟踪精度。(2)针对麦克风网络各节点间相关性或节点数未知的情况,提出一种基于改进迭代协方差交叉和分布式粒子滤波器的说话人跟踪方法。该方法首先在各个节点应用粒子滤波器完成非线性滤波,获得局部状态后验概率的权值粒子表示,得到说话人位置的局部估计。然后,通过选取不同的代价函数,提出一种改进迭代协方差交叉数据融合算法,并用于各节点局部后验概率的分布式信息融合,得到全局一致的说话人状态估计,完成说话人位置的有效跟踪。实验结果表明,该方法在不同房间混响和背景噪声情况下,均能够实现对说话人运动轨迹的平滑跟踪,且无需已知网络中节点数和节点间相关性。(3)针对非高斯脉冲噪声环境下说话人跟踪问题,提出一种基于广义相关熵函数和分布式粒子滤波器的说话人跟踪方法。首先,在分布式麦克风网络的每个节点,利用广义相关熵函数对混有非高斯脉冲噪声的语音信号进行时间延迟估计,将其作为局部观测。然后,在各个节点运行粒子滤波器完成非线性滤波,并基于节点的观测和多假设似然模型计算局部粒子权值,进而得到说话人状态的局部估计。最后,应用平均一致性算法来融合各节点的粒子权值,在网络中得到说话人状态的全局估计,实现说话人位置的有效跟踪。实验结果表明,该方法在非高斯脉冲噪声环境下能有效地跟踪说话人,且对室内混响具有一定的鲁棒性。

关键词：说话人跟踪麦克风网络分布式粒子滤波器时间延迟估计融合算法

来源：评论

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基于条件PCRLB的分散式传感器选择方法

基于条件PCRLB的分散式传感器选择方法

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作者：常晓凤长安大学

学位级别：硕士

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是现代传感器技术、通讯技术和微电子技术等多个学科的综合。随着在无线通信、网络技术中传感器硬件的发展和进步，各种应用背景的无线传感器网络在军事和民用领域得到了广泛应用。在... 详细信息

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是现代传感器技术、通讯技术和微电子技术等多个学科的综合。随着在无线通信、网络技术中传感器硬件的发展和进步，各种应用背景的无线传感器网络在军事和民用领域得到了广泛应用。在物理资源（能量、频率、带宽等）的约束条件下，实现传感器节点有效管理对于延长传感器在目标跟踪期间的寿命有着重要的意义。无线传感器网络结构有集中式和分散式两种。在集中式无线传感器网络中，基于传感器管理准则条件后验克拉美-罗下界(CPCRLB)提出一种传感器选择方法，利用粒子滤波器对目标状态和CPCRLB进行逼近估计，实现传感器的在线选择。文中对CPCRLB、互信息理论和最近邻的传感器选择方法进行对比仿真，结果表明了CPCRLB传感器管理方法的有效性和优越性。分散式无线传感器网络结构比集中式网络结构具有更低的能量消耗，更高的鲁棒性和灵活性。本文基于CPCRLB提出一种分散式传感器节点选择方法，在分散式无线传感器网络结构中没有中央融合中心，只有观测节点和局部融合节点，通过在每一个观测时刻选择激活一组最优的传感器观测节点，优化整个网络的跟踪性能。根据传感器节点接收到的信号强度观测数据，推导了分散式无线传感器网络中目标状态估计误差的CPCRLB性能边界，并将其作为传感器选择的准则来选择最优的传感器节点对目标跟踪。基于一致性算法给出CPCRLB的一种分布式迭代计算方法，并且利用分布式粒子滤波器对DCPCRLB进行逼近，实现了无线传感器网络下观测节点的分散式在线选择。为了能够实现分散式网络结构中的CPCRLB准则选择传感器节点算法，验证其有效性，我们给出了其迭代算法，并将其和最近邻、随机准则算法进行目标跟踪实验仿真对比。仿真结果表明，分散式传感器选择方法的有效性，分散式CPCRLB的跟踪精度优于其他算法。

关键词：无线传感器网络传感器选择后验克拉美-罗下界分布式粒子滤波器一致性算法

来源：评论

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