面向估计性能的双通道带宽分配策略研究

本文主要研究了面向估计性能的双通道带宽分配策略问题.为了减小网络化控制系统中时滞现象对信号传输的影响,将系统建模为Markov跳变时滞系统.采用双通道传输策略,提升数据到达率,减少数据包的丢失.考虑到信道容量的有限性不利于大量数据的高效传输,将有限的带宽灵活地分配于两个通道,使得信道容量得到充分利用.在此基础上,本文提出了面向估计性能的双通道带宽分配策略,设计了双通道量化传输方案以及状态估计器,推导出了时变估计误差系统满足H_∞性能的充分条件,并得出估计器增益矩阵设计方法,最后给出实例验证了所设计系统的有效性.     

马尔可夫切换的汽车悬架系统的事件触发H∞滤波

针对具有马尔可夫切换信道的两自由度（2-DOF） 四分之一汽车悬架系统,研究了事件触发 H_∞ 滤波问题.首先,信道切换由马尔可夫链控制;其次,考虑到事件触发的通信方案,由于有限的网络带宽,产生信号量化和随机丢包问题;然后,采用马尔可夫线性跳变系统模型来表示整个滤波网络系统.利用Lyapunov泛函和线性矩阵不等式方法将事件触发 H_∞ 滤波问题转化为凸优化问题,从而设计了切换信道相关的滤波器,使得滤波误差系统在均方意义上是指数稳定的并达到期望的性能水平.最后,通过仿真实例验证了所提出的设计方法的有效性.     

二维切换系统FM状态空间模型的耗散稳定性分析与镇定控制

针对二维切换系统的Fornasini-Marchesini（FM）状态空间模型,对系统耗散稳定性以及耗散镇定控制器的设计问题进行研究.首先,根据系统模型的特点,给出了二维系统（T,S,R）-δ-耗散性的定义,并提出二维切换系统渐近稳定和满足（T,S,R）-δ-耗散性的充分条件;然后利用稳定性条件和投影引理,设计了二维（T,S,R）-δ-耗散状态反馈控制器.最后,通过一个数值实例来验证所设计控制器的有效性.     

欺骗攻击环境下带有传感器故障的大规模电网分布式状态估计

本文研究了欺骗攻击环境下带有传感器故障的大规模电网分布式状态估计问题.通过引入拓扑关系来描述分布式传感器节点之间的相互关系,使用随机Bernoulli序列描述欺骗攻击模型及其随机特性.基于Lyapunov方法证明了带有传感器故障的系统在遭受欺骗攻击环境下的均方稳定及H_∞稳定的充分条件,并基于LMI设计了满足H_∞性能指标的分布式状态估计器.最后通过数值仿真验证了所设计估计器的有效性.     

基于CMAQ-MCM模型的长三角地区夏季臭氧和大气氧化性影响的研究

传统的空气质量模型多使用简化的光化学反应机制来模拟大气污染物的形成.这些机制主要基于烟雾箱实验拟合的反应速率和产物来模拟二次产物（如臭氧（O₃））前体物的氧化反应,具有一定的不确定性,导致模拟结果产生偏差.针对该问题,本研究将详细的大气化学机理（MCMv3.3.1）与美国国家环境保护局研制的第三代空气质量预报和评估系统CMAQ相结合（CMAQ-MCM）,模拟研究长三角地区2015年8月27—9月5日臭氧高发时段的空气质量.CMAQ-MCM模型可以较好地模拟长三角地区6个代表城市O₃和其前体物随时间的变化趋势.对模拟的O₃日最大8 h平均浓度的统计分析表明,徐州表现最好（标准平均误差=-0.15,标准平均偏差=0.23）.在长三角地区,居民源对挥发性有机物（VOCs）的贡献最大,占39.08%,其次是交通运输（33.25%）和工业（25.56%）.能源对总VOCs的贡献最小,约为2.11%.对活性氧化氮（NO_y）的分析表明,其主要组分是NO_x（80%）,其次是硝酸（HNO₃）（<10%）.O₃的空间分布与NO_y和NO_x非常相似.HCHO等其他氧化产物的分布与NO_x相似,这很可能是由于在高NO_x条件下VOCs氧化产生的产物.甲基乙烯基酮（MVK）和甲基丙烯醛（MACR）的空间分布与自然源VOCs （BVOCs）非常相似,表明长三角地区MVK和MACR主要由BVOCs氧化生成.长三角地区受到人为源和自然源排放相互作用的影响.     

社交网络中的谣言传播模型与全局动力学分析

传统的谣言传播模型不考虑人群评价对谣言传播的影响,但随着弹幕、评论点赞、评论排序等新机制的广泛应用,人群评论对谣言传播产生了不可忽视的影响.基于上述情况,本文提出一类新型的基于评价机制的ICST谣言传播模型,该模型将人群细化为无知者（I）、评论者（C）、传播者（S）和静默者（T）四类.在验证平衡点存在性的基础上给出了谣言传播阈值R₀,并依据模型的网络结构构造李雅普诺夫函数证明平衡点的全局稳定性.最后,设计仿真算法验证了理论结果的正确性.     

城市微观土地利用影响背景下碳排放评测研究

采用连续逼近法及交通周转量计算方法,在分析城市微观土地利用模式的基础上,构建了一个将城市土地利用与碳排放相结合的数字评测模型．依据该模型,以南京信息工程大学为例,对双园区土地利用模式带来的“无为”碳排放进行了评测．结果表明,该评测模型可以对微观土地利用背景下双园区单位由于所采用交通方式不同而带来的碳排放量进行量化研究．     

中国区域性大气加权平均温度线性模型精度评估

以欧洲中期天气预报中心的再分析资料ERA5为参考数据,评估由探空数据建立的中国区域88个单站大气加权平均温度（T_m）与地表气温（T_s）线性关系模型的精度.各站T_m-T_s线性模型计算的T_m（计算值）与ERA5 气压层数据积分所得的T_m（参考值）间偏差均方根值（RMSE）为1.8~5.5 K.不同站模型计算值与参考值间存在-1.22~4.54 K 的系统性偏差,且绝大多数测站（82个站）系统性偏差为正值,即模型计算值总体上大于参考值.补偿各站系统性偏差后,模型计算值与参考值间RMSE降为1.5~3.5 K.与使用中国区域统一模型相比,使用单站模型平均能提高0.6 K的T_m计算精度,尤其在中国西部、西北和内蒙区域,精度提高可达1~3.9 K.对所有测站模型计算值和参考值间偏差时序进行分析,发现超过半数测站的偏差存在明显季节性变化.     

小波框架的彩色图像泊松去噪

噪声是影响图像质量的重要因素,噪声的存在导致图像的某些特征细节不能被辨识以及图像的信噪比下降,所以图像去噪是图像处理中的一个重要问题.本文提出了基于小波框架的彩色图像的泊松去噪模型.在该模型中,赋权的l²项作为保真项,包含小波框架的l¹项作为正则项.同时,又提出了解决该模型的重新赋权的split Bregman算法.最后,利用仿真实验以及PSNR（峰值信噪比）指标对该模型的去噪效果进行评估,评估结果表明该算法可行、有效.     

京津冀地区GNSS ZTD时序分析及对厄尔尼诺事件的响应

京津冀地区夏季暴雨频发,水汽是影响暴雨形成的关键要素之一.本文利用中国大陆构造环境监测网络（CMONOC）京津冀地区GNSS（全球导航卫星系统）观测资料,开展GNSS天顶对流层总延迟（ZTD）时序分析及对厄尔尼诺事件的响应研究.利用快速傅里叶变换与小波变换方法从频域和时域开展GNSS ZTD时序分析,并对GNSS ZTD不同周期时序与东部型指数（I_EP）、中部型指数（I_CP）进行比较,分析I_EP、I_CP对GNSS ZTD周期变化的影响.研究发现：GNSS ZTD异常时段与厄尔尼诺事件存在对应关系.东部型指数（I_EP）与GNSS ZTD呈正相关;中部型指数（I_CP）与GNSS ZTD呈显著负相关.在东部型厄尔尼诺事件的影响下,GNSS ZTD的季节性周期增大,月周期和半月周期减小;在中部型厄尔尼诺事件的影响下,GNSS ZTD的季节性周期、月周期、半月周期都减小.研究结果可为掌握区域GNSS ZTD预测变化规律提供参考,并为利用水汽感知厄尔尼诺事件提供可行性基础.     

武汉市道路扬尘源排放清单及空间分布特征研究

参考AP-42方法的采样规范（USEPA,2011）,对武汉市13个城区的不同类型道路采集了137个扬尘样,并记录采样面积、车流情况、车道状况、地理位置、周围环境以及气象数据要素信息,得到了不同类型道路的积尘负荷,估算了其扬尘排放因子和排放量.结果表明：武汉总城区尘负荷由大到小顺序为支路 > 次干道 > 主干道 > 快速路,其中支路平均尘负荷为2.396 g/m²,快速路为0.852 g/m²,远城区平均尘负荷是主城区平均尘负荷的2倍左右.各类型道路不同粒径范围的道路交通扬尘排放因子大小顺序为支路 > 次干路 > 主干路 > 高速路,与尘负荷大小趋势一致.2016年道路交通扬尘源TSP的年排放量为156 931.4 t,PM₁₀的年排放量为39 868.7 t,PM_2.5的年排放量为11 574.8 t,其不确定性范围分别为-24.7%~31.4%、-31.3%~32.9%、-31.8%~30.5%.其中主干道扬尘排放量最大,其TSP、PM₁₀和PM_2.5的年排放量分别为64 447.1、16 372.9和4 753.4 t.     

基于改进Apriori算法的环境空气NO2浓度变化的关联因素分析

环境空气污染是一种复杂的非线性动态现象，受道路网络上的交通流、气象条件等因素的影响，定量揭示这些因素与空气污染物浓度的变化关系，是空气质量预测与改善的重要基础。以广东省佛山市南海区气象局空气质量监测站点周边1.5 km的半径区域为研究范围，利用改进后的关联规则算法对监测站点不同方位的道路交通流，引入气象条件，定量分析对空气污染物NO₂浓度的影响，并通过线性相关分析验证关联规则的结果。(1) 传统的Apriori算法计算效率低，得到的规则多为无效、不可靠。将原算法对数据库多次扫描，改变为对上一频繁K项集的元素进行扫描。并引入新的可靠性衡量指标“提升度”，及加入对关联规则结果的筛选过程。改进后的算法只需扫描数据库一次，新增的两类改进方法使Apriori算法计算效率得到提升，且增强了强关联规则挖掘的可靠性。(2) 从强关联规则得出:影响NO₂浓度变化的主要因素是风速、温度和气压，风速和温度与NO₂浓度的变化呈负相关，气压与NO₂浓度变化呈正相关。(3) 引入道路交通流，结合气象因素对NO₂的影响:道路交通流量大且扩散条件好，不会导致污染物迅速上升，具体表现为:当道路交通流量较大时，伴随气压较低、风速较大或者温度较高，NO₂浓度处于低浓度等级，置信度较高(90%~100%)；而道路交通流小且气象条件差，会导致污染物逐渐累积，具体表现为:道路交通流较小时，伴随气压较高、风速较低或气温较低，不利于NO₂扩散，且量化的置信度存在一定的偏差；考虑风向条件时，道路位于上下风向，对NO₂浓度的影响也不同。(4) 基于强关联规则识别的关键影响因素，与NO₂进行线性拟合并计算皮尔逊相关系数，所得结果与关联规则算法的结论一致。通过以上结果，表明关联规则算法在挖掘定量关系具有较高的效率性和准确性，可为区域空气治理和预测提供技术支持。      

Uncertainty analysis of statistical downscaling models using general circulation model over an international wetland

Regression-based statistical downscaling model (SDSM) is an appropriate method which broadly uses to resolve the coarse spatial resolution of general circulation models (GCMs). Nevertheless, the assessment of uncertainty propagation linked with climatic variables is essential to any climate change impact study. This study presents a procedure to characterize uncertainty analysis of two GCM models link with Long Ashton Research Station Weather Generator (LARS-WG) and SDSM in one of the most vulnerable international wetland, namely “Shadegan” in an arid region of Southwest Iran. In the case of daily temperature, uncertainty is estimated by comparing monthly mean and variance of downscaled and observed daily data at a 95 % confidence level. Uncertainties were then evaluated from comparing monthly mean dry and wet spell lengths and their 95 % CI in daily precipitation downscaling using 1987–2005 interval. The uncertainty results indicated that the LARS-WG is the most proficient model at reproducing various statistical characteristics of observed data at a 95 % uncertainty bounds while the SDSM model is the least capable in this respect. The results indicated a sequences uncertainty analysis at three different climate stations and produce significantly different climate change responses at 95 % CI. Finally the range of plausible climate change projections suggested a need for the decision makers to augment their long-term wetland management plans to reduce its vulnerability to climate change impacts.     

短时车流量组合预测模型

随着道路车量不断增多,由交通异常事件造成的非正常拥堵情况严重影响了出行者的出行效率和路网的整体运行水平.因此,需要准确及时地检测出非正常拥堵情况,通过诱导、疏通等方式改善拥堵状况.对车流量的准确预测是检测非正常拥堵的有效方法.根据交通流量的不确定性和非线性的特点,将改进的BP神经网络模型和ARIMA模型进行组合,建立组合预测模型.实验结果表明,组合模型的预测结果比单个模型的预测结果理想,且达到较高的预测精度.     

高速公路不同路况下的安全限速

不同气象条件导致道面状况差异很大,为了提高不同道面状况条件下高速公路行车的安全性,从气象条件出发分析了干、湿、积雪、积冰道面条件对道路交通安全的影响,采用数学方法,以制动反应时间内行驶距离与制动距离之和小于能见距离为条件,推导了不同道面条件下的基于安全距离的高速公路最高车速限制值计算公式.利用双指数模型的纵向附着系数计算模型计算了附着系数,得出了不同道面条件下对应不同能见距离、附着系数的安全车速,为高影响天气条件下交通管理部门管理高速公路安全运行提供科学依据.     

基于MFD及实时路况的城市道路机动车排放计算方法

本文提出了基于交通流宏观基本图(MFD)以及实时路况数据的城市道路机动车排放计算方法,并以环境保护部发布的指导方法为参照,对所述方法进行了对比验证。以2015年3月北京市五环路高速,国道京福路,省道京周路的氮氧化物排放为例,两种方法计算结果平均偏差分别为?27.7%,?12.9%,?12.0%。因此,基于MFD及实时路况数据对交通流量及机动车排放的估算,可以较好地反映道路机动车的运行情况及排放特征,在构建应用于街区尺度模型的排放清单,城市区域道路机动车排放的时空分布特征等方面具有非常好的应用潜力。     

随机森林回归法在冬季路面温度预报中的应用

基于宁宿徐高速公路三个交通气象站2015—2018年冬季逐10 min实时观测资料,使用随机森林回归模型预报这三个站的未来1h冬季路面温度,分析了该模型在冬季路面温度预报中的可行性和适用性.研究结果表明:随机森林回归法可以被用来预报高速公路冬季路面温度,不同类型的交通气象站点的特征输入方案和参数调试标准存在差异;与简单...     

极端暴雨威胁下的城市内涝风险预警系统研究

传统内涝风险预报系统多基于单一降雨产品驱动城市水文水动力模型的模式,难以解决由于暴雨观测或数值模拟带来的不确定性问题。综合利用多源降雨（雷达、地面雨量计,地面雨滴谱）、积水观测数据,有利于提高内涝预报精度,改善风险空间描述。因此,为了进一步加强洪涝预测能力以更好地应对极端暴雨威胁,本研究提出了基于综合观测的城市内涝风险预警系统,并在北京市清河流域进行了初步实践和检验。该系统包含六个模块,融合了新兴的降雨积水观测技术,引入了主流的降雨临近预报方法,采用了成熟的城市雨洪模拟手段,可为道路交通提供实时的积水深度和风险等级,为城市内涝灾害应急管理提供内涝风险预测和预警产品。     

The impact of precipitation on speed–flow relationships along a UK motorway corridor

Although the fundamental traffic diagram provides the characteristics of a typical road traffic speed–flow relationship, little consideration has been given to the impact of adverse weather conditions on the relationship and the subsequent impact on local speed–flow. For the first time, this study uses precipitation radar along with a state-of-the art traffic information system to ascertain the relationship between speed–flow and precipitation on a UK transport corridor at the local (junction to junction) scale. It is evident that precipitation causes a significant reduction in speed and maximum flow on many links of the corridor as well as a downward reduction in the overall speed-flow relationship. With increased instances of heavy precipitation predicted in the UK as a result of climate change, these findings highlight the subsequent impact on journey travel times and associated economic costs.     

基于未确知测度理论的高速公路交通安全气象影响评价体系

高速公路交通事故的发生与气象因子之间有着密不可分的关系,文中就如何建立气象因子对高速公路交通安全的评价体系做了初步的阐述。通过对杭金衢高速公路2003年开通以来至2005年的事故发生情况与气象因子之间的相关分析,建立了5个依次升高的交通安全气象条件预警等级,在此基础上,引入未确知测度数学理论模型,结合实例分析,介绍了高速公路交通安全气象因子评价指标体系的建立、单指标效果测度函数的构建、指标权重的计算,并根据置信度识别准则进行判断,最终得出当日气象因子对高速公路交通安全影响的评价等级。