北京航空航天大学学报

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马耀飞, 龚光红, 彭晓源

2010, 36(4): 379-383.

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摘要:
航空兵的认知行为模型为仿真航空兵的空战决策提供支持,通过强化学习积累战术决策经验.在虚拟战场环境中,作战态势通过多个属性进行描述,这使得强化学习过程将面临一个高维度的问题空间.传统的空间离散化方法处理高维空间时将对计算资源和存储资源产生极大需求,因此不可用.通过构造一个基于高斯径向基函数的拟合网络解决了这个问题,大大减少了对资源的需求以及强化学习周期,并最终产生了合理的机动策略.模型的有效性和自适应性通过一对一的空战仿真进行了验证,产生的交战轨迹与人类飞行员产生的交战轨迹类似.

非比例循环加载条件下砂土的变形特性

童朝霞, 张建民, 于艺林, 张嘎

2010, 36(4): 384-387.

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采用香港科技大学的空心圆柱扭剪仪对砂土进行了剪应力幅值和应力主轴耦合循环变化的非比例加载排水试验.试验控制条件为:在剪应力幅值周期性变化的同时应力主轴相对试样的沉积方向在0°~180°之间循环旋转.着重分析了这一复杂非比例循环加载条件下砂土的变形特性,包括3个正应变分量的发展、剪应力剪应变关系以及体应变随循环周数的变化关系.其中体应变的主要规律为:随循环周数的增加,砂土的体缩应变不断累积,但累积速率呈递减趋势.试验同时发现剪应力幅值的变化幅度对砂土的变形特性有显著影响.

二元喉道倾斜矢量喷管的数值模拟

王菲, 额日其太, 李家军, 王强

2010, 36(4): 388-390.

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利用数值模拟方法,对二元喉道倾斜矢量喷管进行了研究.研究了喉道单侧注气、扩张段辅助注气对喷管流场和性能的影响.研究结果表明:喉道单侧注气可以产生不对称的流动,产生矢量推力,但是推力矢量效率较低;扩张段辅助注气可以显著提高喷管的推力矢量性能;只有注气流量比较大时,才会出现典型的"喉道倾斜"现象;但是推力矢量控制效率最高的区域并不是出现在"喉道倾斜"之后,而是出现在弓形激波位置逐渐前移、扩张段注气口上游亚音速区域不断扩大的过程中.

活塞式航空发动机的优化与标定

赵立峰, 李云清, 成传松, 王海鹰

2010, 36(4): 391-394.

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摘要:
联合发动机循环模拟与标定技术建立小型活塞航空发动机动力性和经济性的多目标优化模型。对校验后的BOOST模型进行DOE(Design of Experiment)正交试验,对试验数据进行统计数学建模,并对局部模型误差进行控制,进行响应面模型分析,通过MBC(Model-Based Calibration)工具箱进行优化标定, 选用经济适用的NBI(Normal Boundary Intersection)进行多目标优化.给出了优化的点火提前角、喷油量的MAP图,优化参数对扭矩和燃油消耗等目标的响应面模型,对提升小型航空发动机性能有重要的参考价值.

大流量气-气喷嘴响应面法优化设计

杜正刚, 李茂, 金平, 蔡国飙

2010, 36(4): 395-398.

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为研究以气氢和气氧为推进剂的同轴双剪切喷嘴设计参数对推进剂燃烧位置的影响,利用正交表指导喷嘴设计,并对燃烧室流场进行数值模拟.结果表明:在单喷嘴流量相当于航天飞机主动发动机单喷嘴流量8倍的工况下,同轴双剪切喷嘴能实现高的燃烧效率;极差和方差分析显示氢/氧的速度比是对推进剂的燃烧位置影响最大的设计参数,而中心氢流量比例和氧喷嘴的壁厚对燃烧位置的影响不显著.通过构造基于正交多项式的响应面,获得同轴双剪切气-气喷嘴的优化组合参数.

一种无奇异的求解Lambert变轨的普适变量法

彭坤, 徐世杰

2010, 36(4): 399-402.

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传统的普适变量法求解Lambert转移轨道的变轨点速度时,在两位置矢量夹角为180°处出现奇异,且用牛顿迭代法求解普适变量会丢失部分重要的解.通过公式变换消除奇异项而推导出一种无奇异的速度求解公式;且根据转移轨道的圈数对普适变量的取值范围进行分段,在每个区间用人工免疫算法AIA(Artificial Immune Algorithm)搜索普适变量正确解,解出所有Lambert转移轨道并从中选择最优转移轨道.仿真算例表明:这种改进的普适变量法能有效避免传统普适变量法的奇异性,而且能求得所有的Lambert转移轨道并得到燃料消耗最优的转移轨道.

基于BP神经网络的飞行绩效评价模型

柳忠起, 袁修干, 樊瑜波

2010, 36(4): 403-406.

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为实现飞行绩效的客观评价,利用眼动数据,建立了拓扑结构为6-14-3型的BP(Back Propagation)神经网络模型.已有的实验数据和随机插值法得到的数据作为建模的数据来源,数据分为训练集和测试集并归一化.基于Matlab的神经网络工具箱,利用经验公式和实验比较法确定了BP网络模型的隐含层节点数;对BP算法的各种改进算法进行了优化选择;将训练集数据和测试集数据先后输入网络模型进行学习训练和仿真测试;对3个技术水平的飞行员的飞行绩效进行了预测和评价.研究表明,眼动数据的BP神经网络模型可以较为准确地评价飞行绩效,评价方法可以为飞行训练提供参考.

一类最省燃料优先的多圈飞行脉冲交会

张鹏宇, 杨明, 王松艳, 王子才

2010, 36(4): 407-410.

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通过分析采用多圈飞行Lambert解的双脉冲交会的特征速度与转移轨道半长轴的关系,指出其最优解实际上是2N+1条满足时间约束的转移轨道中燃料较省的,而非最省燃料轨道.提出将双脉冲交会的首次脉冲矢量分解成方向相同的两次脉冲,使得追踪器在特定的滑行轨道飞行N圈以消耗多余的转移时间,利用剩余的转移时间沿最省燃料轨道与目标交会.几何上证明了这种交会的特征速度与最省燃料转移相同,并且给出了解的存在性条件.通过仿真验证了这种交会比采用多圈飞行Lambert解的双脉冲交会更省燃料,解的存在性对转移时间的长度要求更低.

超空泡水下航行体的结构动力响应特性

张劲生, 张嘉钟, 魏英杰, 曹伟

2010, 36(4): 411-414.

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通过综合有关文献的理论,得到作用于超空泡水下航行体尾部的冲击载荷与航行速度的关系,然后利用有限元法研究了在不同速度条件下航行体的结构动力响应和变形特性.得到了加速度响应的主频率及其取值区间、航行体内的最大应变值及其分布位置;并给出了加速度响应主频率以及航行体内最大应变值与运动速度的关系.计算结果表明:存在2个加速度响应主频率,当航行体航速相对较低时,应采用第1个主频率作为结构设计时的参考频率,速度较高时应采用第2个主频率;计算还表明:航行体内最大应变值随着航速的增加而显著增加.结果对超空泡水下航行体的结构强度分析和结构优化设计有着指导意义.

XY-SAS模型对于分离流动的性能分析

高瑞泽, 徐晶磊, 赵瑞, 阎超

2010, 36(4): 415-419.

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XY-SAS(Xu-Yan-Scale Adaptive Simulation)模型是一种新的基于平均涡量的一方程SAS类模型,不但解决了分离涡模拟DES(Detached Eddy Simulation)的雷诺平均N-S方程RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)-大涡模拟LES(Large Eddy Simulation)交界面问题,而且计算量远小于早期SAS.通过对XY-SAS模型的机理分析,认为该模型克服了早期SAS模型预测的湍流能谱在高波数衰减不足的缺陷,并在分析的基础上对该模型进行了改进,取消了其限制器.选用平板边界层和方柱绕流作为算例,进一步研究了该模型对于稳态流动和大分离流动的性能,数值模拟结果同实验值符合良好,证明XY-SAS模型自身完备,是预测稳态流动和大尺度分离流动的有效方法,实现了涡粘性系数根据当地流动状态动态地自适应调整和光滑过渡.

一种抑制扰动的轴向磁轴承鲁棒控制新方法

丁力, 房建成, 魏彤, 郑世强

2010, 36(4): 420-423.

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从鲁棒稳定性和抑制扰动的动态性能角度,分析了干扰观测器应用到轴向磁轴承时其有效带宽较低的问题,指出磁轴承易受到低频干扰并提出了一种抑制扰动鲁棒控制方法.基于动态分析建立了轴向磁轴承的名义模型,并设计了内环控制的干扰观测器,采用标准H_∞问题的方法设计抑制扰动鲁棒控制器作为外环控制.仿真分析与实验说明了该方法能够提高干扰观测器的带宽,同时,实验验证了对于系统参数不确定性具有较强的鲁棒性能,对比单一的控制方法具有良好的抑制扰动能力.

Java源代码字节码剽窃检测方法及支持系统

李虎, 刘超, 刘楠, 李晓丽

2010, 36(4): 424-428.

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提出一种Java源代码和字节码都适用的剽窃检测方法并实现了支持系统,该方法以类的Java文件或class文件为比较单元,从中抽取代表程序语法和语义特征的5种特征向量,综合计算产生两个类文件之间的相似度,可用于帮助判断两个类文件之间是否存在全部或部分剽窃现象.在人工修改程序的场景下进行的对比实验结果和剽窃检测实验结果表明,该方法可有效检测程序代码的严格拷贝和近似拷贝,有较高的检测性能,并且能够识别程序剽窃行为中对Java源文件所做的大部分类型的代码变换.

遮挡条件下的鲁棒表情识别方法

薛雨丽, 毛峡, Caleanu Catalin-Daniel, 吕善伟

2010, 36(4): 429-433.

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提出了一种对面部遮挡具有鲁棒性的表情识别方法.首先,基于鲁棒主成分分析(RPCA, Robust Principal Component Analysis)对待识别人脸进行重构,并对重构人脸和待识别人脸的差值图像进行显著性检测得到面部遮挡区域;其次,将待识别人脸的遮挡区域由RPCA重构人脸的相应区域进行替换,并由权值更新的AdaBoost分类器对遮挡区域重构后的人脸进行表情识别.在BHU(Beihang University)人脸表情数据库和日本女性表情数据库上进行了各种遮挡情况下的表情识别实验,获得了比AdaBoost方法更好的识别结果,说明基于RPCA和AdaBoost的表情识别方法对多种面部遮挡具有较强的鲁棒性.

一种高效空间分割算法

刘忠铁, 马东立

2010, 36(4): 434-437.

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针对三角面元目标提出了一种高效率的空间分割算法.该方法以一种空间点与单位立方体位置关系的判断法则为基础,并逐渐延拓到参数直线、三角形的空间分割上,给出了一种新的三角形面元目标快速分割的解决方法.介绍了该方法在参数曲线、NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲面目标的空间均匀分割上的应用,并给出了非均匀分割的处理方法.与计算机图形技术中最常用的BSP(Binary Space Partitioning)技术的比较中发现,对于特定情形,该算法的执行效率优于BSP法.通过实例证明了该算法的有效性和可靠性.

可复用的需求建模方法

唐文忠, 邓婧文

2010, 36(4): 438-442.

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提出了一种特征驱动的可复用需求建模方法(RRM,Reusable Requirement Method),此方法定义了一个可复用的需求建模过程(RRMP, Reusable Requirement Modeling Process),在领域工程和应用工程两个层面上都提出了相对完整的需求建模方法并将两个阶段有机地融合在一起.将主要研究方向着眼于领域模型的正确建立、合理剪裁和对象化过程,从而得到针对于具体应用的需求模型.在RRMP的过程指导下还将设计一个需求定制与应用开发平台(RAP, Requirement customing & Application developing Platform).RAP平台立足于需求获取阶段,以用户易理解的图形化方式灵活直观地与用户进行需求交互,根据用户定制的需求自动生成具体应用的标准需求开发文档和开发过程中所产生的统一建模语言(UML,Unified Modeling Language),并最终开发出用户所需的领域内特定应用的原型系统.RAP平台主要包含3个部分:图形化需求定制工具,需求开发文档生成工具和目标应用开发工具.

基于比例风险模型的环境折合系数确定方法

洪东跑, 马小兵, 赵宇, 张琳

2010, 36(4): 443-446.

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研究了环境因素对产品可靠性的影响,给出了一种综合利用变环境试验数据的环境折合系数确定方法.利用比例风险模型来描述可靠性与环境因素的关系,给出了环境因素对产品可靠性影响的定量度量.基于该模型给出了常用寿命分布下的环境折合系数的统计推断方法.针对复杂环境,采用广义比例风险模型用于度量不同环境因素之间对可靠性的交互作用.利用径向基函数法来拟合该模型,并对模型进行了优化.计算实例表明:该方法合理可行,便于工程应用.

基于动态负载平衡的sort-first绘制集群

常辉, 雷小永, 戴树岭

2010, 36(4): 447-450.

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对图形绘制集群中节点间负载不均衡问题提出了基于延期着色绘制的sort-first图形绘制集群.分析了延期着色中可见性检测、全局光照着色、局部光照着色3类算法的计算原理,用于预测不同阶段的绘制负载;将负载预测算法转换为场景绘制中的片段着色算法;借助图形处理器的并行处理能力,通过集中式的预着色计算,获得了屏幕空间内逐像素的绘制负载分布;基于预测的绘制负载分布,分配图形绘制集群中各个节点的绘制任务.根据实验结果,该系统可以实时预测并剖分绘制负载,精确的负载预测使系统获得高速、稳定的图形绘制性能.

平均维修保障等待时间的计算方法

文佳, 康锐, 乔力, 程海龙

2010, 36(4): 451-454.

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阐述了装备保障系统维修保障等待时间的概念内涵,分析了研制阶段保障方案的设计过程中维修保障等待时间的影响因素,以研制阶段保障分析的结果为输入,运用概率论和矩阵论给出了平均维修保障等待时间的计算方法,为研制阶段保障系统及时性的分析和评价提供依据.给出一个算例,验证了计算方法的可行性与合理性.

磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的拓扑优化设计

刘丰睿, 赵丽滨, 韩邦成, 房建成

2010, 36(4): 455-458.

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建立磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的有限元分析模型,对控制力矩陀螺框架结构进行模态分析,阐述了框架结构优化设计的基本思路.结合双向渐进优化算法拓扑优化理论,基于通用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言和二次开发语言,开发了连续体拓扑优化模块.以框架结构的最低阶频率值为约束条件,以框架结构质量最小为优化目标,引入名义应力的概念,建立框架结构固有振型与名义应力的关系,实现了磁悬浮控制力矩陀螺框架结构的动态拓扑优化,扩展了双向渐进优化算法的应用范围.优化后的结构构型具有更为合理的质量和刚度布局,频率提高11.49%,质量减少5.65%.

编队歼击机超视距截击效能评估

郑江安, 马东立, 赵娟娟

2010, 36(4): 459-463.

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应用兰彻斯特理论研究了编队歼击机超视距截击的效能评估问题.对照兰彻斯特理论假设条件与超视距截击背景,使用第二线性律与平方律分别描述了截击空战的探测阶段与射击阶段.以最大损失交换比为原则,将火力分配引入到评估模型中.利用机载雷达的探测概率与空空导弹的击毁概率,分别建立了每架飞机探测效能与射击效能的动态模型.算例表明,突击方护航歼击机的价值系数显著影响拦截方的火力分配,拦截方选择先攻击护航歼击机再攻击歼击轰炸机的战术,采取电子对抗措施,提高飞机生存力均可提高截击效能,该模型计算简便、合理有效.

超声振动载荷下S06钢的长寿命疲劳性能

胡燕慧, 钟群鹏, 张峥, 韩邦成

2010, 36(4): 464-468.

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采用超声疲劳试验方法对新型沉淀硬化马氏体不锈钢S06钢在10⁶~10⁹周次范围的疲劳性能进行测定,结果表明:S06钢在循环周次大于10⁷周次的范围仍然发生疲劳断裂,在10⁶~10⁹之间,应力寿命曲线持续下降,不存在疲劳极限,用10⁷周次的条件疲劳极限来对S06钢长寿命构件进行无限寿命设计是不安全的.用载荷类型相同并且试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢10⁴~10⁷周次的疲劳性能进行测定,将数据与超声疲劳试验结果进行对比发现:超声疲劳试验方法获得的S06钢的疲劳强度更高.用两种加载频率下10⁶~10⁷周次左右的试验数据拟合得到中值应力寿命曲线,根据应力寿命关系式中的疲劳强度系数的比值来对超声疲劳试验数据进行修正.在考虑了裂纹萌生机制和进行了频率影响修正的情况下,用线性异方差回归方法将超声疲劳试验数据拟合得到S06钢的长寿命P-S-N曲线,为长寿命构件的疲劳设计提供了基础.

富氢/富氧燃气同轴直流喷嘴燃烧过程数值模拟

李茂, 杜正刚, 金平, 蔡国飙

2010, 36(4): 469-473.

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摘要:
为研究全流量补燃FFSC(Full Flow Staged Combustion)循环发动机气-气喷注器性能,以气氢/气氧(GH₂/GO₂)预燃室提供的758K富氢燃气和676K富氧燃气为推进剂对同轴直流喷嘴燃烧流场进行了数值模拟.考察了相同燃烧室结构、流量、入口燃气温度条件下,富氧燃气压降、富氢燃气和富氧燃气的速度比、氧喷嘴厚度和氧喷嘴缩进变化对燃烧性能的影响,获得了4个参数的影响规律.数值模拟结果对燃气气-气喷注器结构设计有参考价值.

基于图像骨架和贪婪算法的无人机航路规划

赵永嘉, 戴树岭

2010, 36(4): 474-477.

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摘要:
针对无人机在执行低空突防任务时最大生存概率以及自身飞行约束的要求,对传统的人工势场法进行改进,提出基于图像骨架和贪婪算法的航路规划方法.对可飞区域提取图像骨架生成赋权图,采用Dijkstra方法搜索最小代价路径实现航路初规划;提出了曲率可控的贪婪算法对初规划结果进行优化,使最终的路径同时满足最小转弯半径和最短航程的要求.仿真结果表明该方法是一种有效的航路规划方法.

间接稳定式光电稳瞄系统误差建模与补偿

徐烨烽, 孟庆季, 王蕾, 冯培德

2010, 36(4): 478-481.

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摘要:
为提高间接稳定式光电稳瞄系统的稳定精度,建立了系统的稳定误差模型.研究了基于旋转调制技术的陀螺消噪方法;设计了采用测速发电机和光电码盘组合的测速方法,用以消除码盘的量化噪声;分析了陀螺和摄像机安装偏角与视轴稳定误差之间的关系,提出了基于光电跟踪技术的安装偏角估计方法.实验及仿真结果与理论分析吻合较好.结果表明:对系统进行完整的误差补偿后,采用低精度MEMS(Micro Electronic Mechanical System)陀螺的间接稳定系统的稳定精度与中等精度光纤陀螺直接稳定系统的稳定精度相当.

新型运动款汽车前悬架设计及参数化分析

姜立标, 刘永花, 谷方德, 魏韬

2010, 36(4): 482-485.

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摘要:
为了满足人们对个性的追求,提出了设计新型运动款汽车的设想.根据整车设计参数及悬架设计理论设计了前双横臂独立悬架;基于ADAMS/View建立了该悬架的虚拟样机模型,对该悬架进行设计研究,通过分析得知,上、下横臂与水平面的安装角度这两个设计变量对悬架的各性能评价指标影响均较大,不仅可以改变变化量的大小,甚至可以改变变化趋势;转向拉杆断开点的位置对车轮前束角的影响很大;对该悬架进行优化设计,优化目标不仅考虑到性能指标的变化量,同时考虑了变化趋势对操纵稳定性的影响, 变化趋势保证了汽车具有不足转向特性和回正特性.优化结果显示所设计悬架系统满足悬架设计要求,悬架的性能指标参数达到了理想的变化范围.

基于贝叶斯准则的支持向量机预测模型

呼文亮, 王惠文

2010, 36(4): 486-489.

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摘要:
对实际统计数据中存在的相关性、不确定性和非线性问题,提出贝叶斯支持向量机预测模型方法.构建基于高斯分布的权值分布模型描述信息的不确定性,基于先验概率分布和贝叶斯关系获得后验分布模型,利用极大似然方法和递推迭代算法求解后验分布的最佳参数,从而得到关联向量机.建立起基于参数分布多维时间序列预测模型,将每一步迭代过程中的支持向量机输入作为随机变量,考虑数据不确定性的传递,递推得到贝叶斯支持向量机预测输出.由于贝叶斯支持向量机可以有效反映随机影响及其传递,可以克服数据不确定性和相关性的影响,因此基于贝叶斯支持向量机预测效果更加符合实际.实例表明利用贝叶斯支持向量机预测高科技企业发展趋势与实际发展趋势接近,可以克服数据相关性、不确定性和非线性对信息模型的影响,具有较高的预测精度和预测鲁棒性.

大型复杂装备研发成本控制专家系统

王飞, 魏法杰

2010, 36(4): 490-494.

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摘要:
根据大型复杂装备研发周期长、耗资大、风险大的特点,引入前馈控制机制,建立了大型复杂装备研发项目成本控制专家系统的体系结构,同时以该体系结构为主体,给出专家系统的知识表示及推理机的一种实现方法,最终使得知识库和推理机得以独立实现.实现后的系统以知识库和专家系统相结合的方式对装备研发成本进行实时监控和预测,对于输入的问题,系统经过推理后给出相应的参考建议,为成本管理智能化提供可行依据.由于知识库和推理机是相对独立实现,因此该系统相对传统专家系统来说具有更好的可维护性和可靠性.

电网信号高准确度频谱插值测量算法

吴静, 金海彬

2010, 36(4): 495-499.

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摘要:
在非同步采样条件下,利用快速傅里叶变换算法分析电网谐波时将出现由长范围频谱泄漏、短范围频谱泄漏、负频点频谱泄漏等造成的测量误差.为了提高测量准确度,推导了频谱泄漏误差的表达式.针对工频交流正弦信号,提出了一种能够同时消除短范围频谱泄漏和负频点频谱泄漏的插值算法.仿真结果和实际的测量实验结果表明:与已有的插值算法相比,所提算法不需要对信号施加特殊的窗函数,在非同步采样程度较大的情况下,利用较少的采样样本便可准确地获得信号的频率、幅值和相位,适用于对准确度要求很高的精密测量领域.

基于用户查询日志的查询聚类

贾荣飞, 金茂忠, 王晓博

2010, 36(4): 500-503.

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摘要:
基于用户查询日志提出了新的查询聚类算法.用户查询日志数据量大,比通常用于查询聚类的查询展现日志和查询点击日志更加稠密,不易产生聚类小的问题,但噪声多,不容易处理.为发现相似查询并减少噪声影响,同一用户同一时段的多次查询(共现查询)之间认为具有较高相似概率.在这一假设基础上,利用查询共现关系建立查询的邻居查询向量空间.将查询用邻居查询向量表示,邻居查询向量的相似度作为聚类中的查询相似度.应用改进的基于密度聚类算法完成聚类.实验证明,95262个查询组成数据集上,聚类算法实现查准率79.77%、查全率48.21%,平均聚类大小达到51.