两种自适应算法性能比较与仿真

为抑制谐振接地系统对地电容中的工频信号和其它谐波成分,分析和比较了基于LMS和RLS算法的自适应滤波算法。对两种算法滤波理论、性能及算法进行仿真研究表明：RLS算法提高了滤波的稳定性、快速性和精确性,优于其它自适应算法。     

RAPID TRANSFER ALIGNMENT USING FEDERATED KALMAN FILTER

The dimension number of the centralized Kalman filter (CKF) for the rapid transfer alignment (TA) is as high as 21 if the aircraft wing flexure motion is considered in the rapid TA. The 21-dimensional CKF brings the calculation burden on the computer and the difficulty to meet a high filtering updating rate desired by rapid TA. The federated Kalman filter (FKF) for the rapid TA is proposed to solve the dilemma. The structure and the algorithm of the FKF, which can perform parallel computation and has less calculation burden, are designed.The wing flexure motion is modeled, and then the 12-order velocity matching local filter and the 15-order attitud ematching local filter are devised. Simulation results show that the proposed EKE for the rapid TA almost has the same performance as the CKF. Thus the calculation burden of the proposed FKF for the rapid TA is markedly decreased.     

全极化合成孔径雷达高维小样本数据在森林地上生物量估算中的应用

以河北省承德市塞罕坝机械林场为试验区域,设置37块实测样地;以随机森林模型、自适应遗传算法为基础,构建随机森林模型与自适应遗传算法的混合算法(RF-LOOCV-AGA),对高维小样本合成孔径雷达(SAR)数据特征集同时进行特征选择和回归估计;利用试验地大地2号(ALOS-2)全极化数据提取121个高共线性特征,结合实测样地数据,构建高共线性高维小样本数据集,并应用随机森林模型与自适应遗传算法的混合算法、随机森林算法、逐步回归法,分析全极化合成孔径雷达数据估算森林地上生物量时,因样地较少、影响因素维数多存在的高共线性;探索在算法层面各极化分解参数之间存在的高共线性及小样本林业数据回归估计泛化能力。结果表明：随机森林模型与自适应遗传算法的混合算法从121个高共线性特征集中筛选出含19个影响因素的特征子集,交叉留一法验证泛化精度决定系数为0.906 9、均方根误差为14.184 0 t/hm²、相对均方根误差为11.70%;逐步回归法从121个高共线性特征集中筛选出含7个影响因素的特征子集,交叉留一法验证泛化精度决定系数为0.777 0、均方根误差为23.075 9 t...     

穗茎兼收鲜食玉米收获机割台自适应仿形系统研制

为了解决穗茎兼收鲜食玉米收获机割台仿形存在的问题,基于超声测距原理,研制了一种穗茎兼收鲜食玉米收获机的割台自适应仿形系统。该系统中,超声波测距传感器安装在割台分禾器前端,用于实时检测割台分禾器与地面高度差,将高度差信号传输至玉米收获机的中心控制终端,由控制终端发出相应调整指令,控制割台调整液压系统进行割台高度调整,实现玉米收获机在作用过程中的割台自适应仿形。以190kW四行的穗茎兼收鲜食玉米收获机为样机,搭载所研制的割台自适应仿形系统,开展仿形系统验证试验,玉米机作业行走平均速度4km/h,割台转速400r/min,安装在2个超声波测距传感器,割茬高度控制在90-110mm范围内,试验结果显示,在累计作业8小时的整个过程中,割台调整平稳,割台无触地现象,试验结果验证了所研制的割台仿形系统的有效性。     

基于遥感数据同化的土壤含盐量估算方法

为探究同化遥感数据对监测区域尺度土壤含盐量时空信息的适用性,以河套灌区沙壕渠灌域为研究区,以高分一号卫星影像为数据源,通过灰度关联法筛选光谱指数,采用岭回归法构建不同深度的土壤含盐量反演模型,使用集合卡尔曼滤波同化算法将遥感数据应用于HYDRUS-1D模型中,开展区域尺度不同深度土壤含盐量的同化研究。结果表明,基于不同深度土壤含盐量的岭回归法模型,其R²均在0.64以上,RE为0.14～0.22,反演精度较高,得到的反演值较为准确;在单点尺度上,与模拟值、反演值相比,同化值更接近实测值,其EFF为0.84～0.93,NER为0.61～0.73,均为正数,且RMSE降低到0.006%～0.011%,提高了HYDRUS-1D模型模拟精度;在区域尺度上,不同深度同化值的r均为0.94以上,NER为0.61以上,优于模拟值和反演值,且同化精度随着深度的增加而降低。本文基于遥感数据和HYDRUS-1D模型的集合卡尔曼滤波同化研究,提高了土壤含盐量的模拟精度,对提高监测区域尺度土壤含盐量时空信息的精度具有一定的参考价值。     

温室封闭式栽培自适应灌溉方法

为了改进和提高温室封闭式栽培精细灌溉控制方法,针对利用Penman-Monteith(P-M)公式和传感器数据信息相结合进行灌溉控制中因为涉及参数较多而使用不便、需要近似计算导致建立的作物蒸腾模型精度不够等问题,该文根据封闭式栽培可以回收并循环利用多余灌溉水的特点,利用灌溉量与排出量的差值和温室小气候环境数据建立相对精确的作物蒸腾量计算模型,并在此基础上利用人工神经网络算法实现了温室封闭式栽培自适应灌溉控制,结果表明,在10 d内灌溉用水量为实际蒸腾量的97.8%,基本实现了按照作物需水量进行灌溉。研究对于实现按照作物蒸腾量进行准确的水分供给、节约灌溉用水量、提高水分利用效率具有一定的现实意义。     

基于集合卡尔曼滤波的PyWOFOST模型在东北玉米估产中的适用性验证

以叶面积指数(LAI)为结合点,引入基于集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman Filter,EnKF)的作物模型-遥感信息耦合模型PyWOFOST,利用气象数据、农业气象记录观测表数据及MODIS LAI数据检验PyWOFOST模型在东北玉米种植区的适用性,并选取在研究区内均匀分布、覆盖所有玉米品种且具有有效MODIS LAI数据的16个玉米农气站点,模拟该模型在不同的TSUM1(出苗-开花期积温)不确定性水平下各站点的玉米产量及LAI。结果表明,与WOFOST模型相比,PyWOFOST模型对LAI和产量的模拟能力都有极大提高。当TSUM1的不确定性为0、10、20、30℃时,PyWOFOST模拟的产量平均误差分别为10.32%、9.25%、7.31%和8.49%,均较未同化LAI观测数据的WOFOST模拟的产量平均误差(10.55%)低;同化后模拟LAI与同化前模拟LAI相比,其轨迹更接近实测值,更符合玉米的生长发育趋势,表明基于EnKF的PyWOFOST模型在东北玉米种植区有较好的适用性。     

基于SUSAN角点的秧苗列中心线提取方法

中国南方水田环境复杂,不同生长阶段秧苗的形态各异,且田中常出现浮萍及蓝藻,其颜色与秧苗颜色极其相似,因此常用的作物特征提取算法难以应用在水田上。针对这些问题,该文提出一种基于SUSAN角点的秧苗列中心线方法。运用归一化的Ex G(excess green index)提取秧苗的灰度化特征,运用自适应的SUSAN(smallest univalue segment assimilating nucleus)算子提取秧苗特征角点;最后运用扫描窗口近邻法进行聚类,采用基于已知点的Hough变换(known point Hough transform)提取秧苗列中心线。经试验验证,此算法在图像中存在浮萍、蓝藻和秧苗倒影的情况下有较高的鲁棒性。在各种情况下均成功提取秧苗的列中心线,且每幅真彩色图像(分辨率:1280×960)处理时间不超过563 ms,满足视觉导航的实时性要求。     

车辆自适应悬架控制方法的研究

对车辆悬架提出了一种Ｇａｉｎ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ（ＧＳ）自适应控制方法。控制器的设计仍采用最优控制理论,但控制增益可变,以自适应于路面输入条件的变化。主要对路面输入变化的估计时间和用以决定控制增益变化的系统输出信号的选择进行了研究。仿真结果表明,只要事先路面输入变化范围能够被合理地估计,ＧＳ控制是一个可行的方法,并可进一步提高车辆的行驶性能。