应用粒子群算法优化地位指数曲线模型参数研究

以优势高和地位指数的估测误差最小为目标函数,采用粒子群优化算法求解地位指数曲线模型的参数.结合实例与免疫算法比较,结果表明:粒子群优化算法求解的参数使模型的总体误差更小,精度更高,拟合效果更理想,更加科学合理,同时也提高了幼林的估算精度.研究的结果为森林经营中生长模型参数的求解以及相关研究提供了新的应用思路,也拓宽了粒子群优化算法在林业科学中的应用.     

基于粒子群优化的多指标组合算子的大气污染预报模型

根据多指标组合算子法建立了大气污染物浓度预报的参数模型,并采用一种新颖的粒子群优化算法对大气污染物浓度预报模型中的参数进行优化。通过实例计算,该模型同线性回归、模糊模式识别、参数化组合算子方法进行了结果比较,结果表明,所建立的模型比前三种方法平均误差率小,吻合度好,具有较好的预测效果。     

基于粒子群优化的投影寻踪聚类模型及其应用

投影寻踪聚类分析是根据设计的投影指标函数,并在相关约束条件下进行问题优化分析的过程.给出了用于求解投影指标函数的粒子群算法,并将构造的模型应用于森林承载力评价.仿真实验结果表明:与基于遗传算法优化的模型比较,基于粒子群优化的模型简单、容易实现并且没有许多参数需要调整;在应用上,基于粒子群优化的模型可获得更优的解,并可预计模型在森林承载力评价中具有重要的应用价值.     

激光衍射法测量粒子群窄分布反演优化算法

针对激光衍射法中粒子群窄分布反演普遍存在峰位粒径定位不准及峰值偏差较大的问题,提出了一种适合粒子群窄分布的二次分环反演遗传优化算法.大量数值模拟计算结果表明:应用优化算法反演的粒度分布曲线与实际粒度分布曲线的一致性得到显著提高,在1~140 μm量程内,粒子群窄分布的峰值粒径定位准确,与实际值相比差值小于1 μm,且峰值的精度得到大幅提高,相对误差减小到10％左右.     

基于RBF和PSO的双喉道气动矢量喷管优化设计

本文探索了一种能多变量综合优化的方法,即对喷管进行参数化设计后,用均匀试验设计(UED)将试验样本均匀散布在设计区间内,求出各性能参数后,利用径向基神经网络(RBF)对试验样本进行拟合,再用粒子群算法(PSO)对训练好的神经网络进行寻优,找出了更好的双喉道气动矢量喷管设计参数组合。数值模拟结果显示,优化后的双喉道气动矢量喷管的矢量角有了明显提高。试验表明这种优化方法具有很好的优化能力,可以用来对喷管几何外形进行参数优化。      

弧焊机器人控制功能的实现

结合ＸＺ－Ｉ型弧焊机器人的研制，针对ＸＺ－Ｉ型弧焊机器人的结构，提出了利用机器人杆件之间的几何关系建立机器人运动学模型的方法。该模型求解简单，简化了传统的非线性方程组的求解，从而提高了运行效率，具有一定的实用价值。     

MM5中新显式云物理方案的建立和数值模拟

在MM5动力框架内, 在其中Reisner 2方案基础上采用双变参数方案, 增加了云水、雨水、雪和霰的数浓度预报方程.云中凝结核CCN的数浓度采用超几何函数表示; 云水向雨水的自动转换过程考虑了云滴谱的特征和发展变化对该过程的影响, 而不是采用原方案给定阈值的方法描述该过程; 对连续碰并方程不再将粒子落速差作为常量提出积分号外, 而是直接作为粒子直径函数在积分号内求解, 这样处理可以回避使用粒子群的平均落速带来的误差; 增加了霰和雪、霰和冰晶的碰并微物理过程.粒子引入Г分布谱函数, 对微物理过程采用了与之     

粒子群算法在陆面过程模式参数优化中的应用研究

陆面过程模式中输入参数的不确定性会引起模式模拟偏差。为了改善模式的模拟能力,减小参数的不确定性,通常要进行参数优化过程。利用温江站观测的近地层资料,结合粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO),优化了陆面过程模式SHAW(Simultaneous Heat and Water)中难以直接观测的土壤和植被参数。在此基础上,分别利用优化后的参数和默认参数运行SHAW模式,模拟该地区陆面过程特征,并与观测值进行对比,研究优化参数后对陆面过程模拟的影响。结果表明:利用PSO算法优化SHAW模式后,能提高土壤湿度和潜热通量的模拟性能,模拟的土壤湿度和潜热通量与相应的观测值偏差减小。但与此同时,并没有改进净辐射、土壤温度和感热通量的模拟性能。说明PSO算法可以用于陆面模式参数优化,但仅仅通过参数优化并不能同时提高所有变量的模拟性能。     

小波频率估计方法及其在通信信号检测中的应用

小波变换作为新的信号分析工具,受到学者们的重视,然而如何将小波尺度与频率联系起来,是一个亟待解决的问题.为了求解小波的中心频率,提出了一种基于正弦波的模型,并将模型推广到任意采样间隔与任意小波尺度.由于模型的非凸性,传统的基于梯度的优化方法容易陷入局部最优,因此提出了一种基于Rossler吸引子的粒子群算法.实验给出了常见小波的频率值,并通过一个通信信号检测的例子证明了该方法的有效性.     

典型非球形冰晶粒子的凝华增长数值模拟试验

在凝华增长过程中,冰晶的形状随着温度和湿度的改变而改变,准确模拟冰晶粒子的演变对于提高云模式的模拟能力起着非常重要的作用。在现有的云模式中,冰晶形状通常假设为球形,而在实际大气中,冰晶形状十分复杂。本研究中,我们根据冰晶凝华增长理论模型建立了一个单个冰晶粒子增长模型,模拟了温度分别为-1℃~-30℃时,单个典型非球形冰晶粒子的凝华增长过程。与风洞观测数据相对比,该模型能够抓住单个冰晶粒子的轴长,质量以及纵横比随温度和湿度的变化过程。我们进一步将该理论增长模型应用到群粒子的凝华增长过程的模拟。我们釆用欧拉二维正定平流输送法(MPDATA)模拟了典型非球形冰晶群粒子的凝华增长,并对比分析了在不同纵横比分辨率下的模拟效果以及温度变化对冰晶形状的影响,结果表明运用该数值方法可以合理地模拟出群粒子在凝华增长过程中纵横比的演变。与目前采用的拉格朗日-欧拉混合平流算法比较,该算法能够耦合到欧拉动力框架下的分档云模式中去,这对我们研究冰晶粒子形状对云微物理过程和动力过程的影响,以及它们对冰粒子凝华增长的反馈作用具有非常重要的科学意义。     

激光雨滴谱仪尺度测量精度的设计与应用

强降水时降雨量测量偏差较大是激光雨滴谱仪在应用中的普遍问题需要被改善。以探测源头激光器为着眼点,深入研究其特性,针对雨滴谱仪应用原理,采取了光栅设计、优化处理算法和尺度标定措施,以加强降雨粒子尺度测量精度,实现了在强降水过程中较小的测量偏差。经过国内多地强降雨的实际观测检验,结果表明:该雨滴谱仪尺度测量精度的设计,实现了强降水过程中降雨量测量精度平均绝对偏差6%左右,最大偏差不超过10%的目标;设备经受住了台风过程中的强降雨考验,取得了较好的观测和应用效果。     

改进的Holroyd云粒子形状识别方法及其应用

云降水粒子形状是影响云微物理过程的重要因素,准确的云粒子形状信息是诸多云微物理参量计算的前提。为获取机载云粒子成像仪（CIP）所测云粒子的形状信息,文中提出了一种改进的Holroyd云粒子形状识别方法,即先对云粒子形状进行预分类,然后针对预分类后的完整粒子和可识别的部分状粒子,分别选出合适的参数及其阈值再进行具体的分类,最终可将云粒子分为微小状、线形状、聚合状、霰、球形、板状、不规则和枝状。利用实测数据对原始的Holroyd方法和改进的Holroyd方法进行识别效果对比验证。结果表明改进的Holroyd方法在云粒子形状识别的准确度方面比原Holroyd方法有较大的提高。将所提方法应用于太原地区一次降水性层状云的云微物理飞机观测资料以分析不同的降水阶段云中冰晶粒子的形状分布、增长机制、冰晶粒子数浓度以及冰水含量的垂直分布特征,所获取的云中冰晶粒子属性表明新提出方法有助于云微物理分析。      

基于改进混合蛙跳算法的个性化旅游路线推荐

大众在旅游途中期望获得开销低、行程方便、舒适度高的旅游体验,同时还具有历史人文、自然景观、美食购物等不同游览需求.因此,本文提出了一种基于改进混合蛙跳算法的个性化旅游路线推荐方法.首先建立个性化旅游路线推荐问题的优化模型,并针对该模型的特点,设计改进混合蛙跳算法.通过调整可控精度,增加筛选准则和及时处理异常解等策略增强群体的多样性,降低遗漏最优解的风险,强化局部搜索能力,并提高算法的求解精度.以南京三日游个性化旅游路线推荐问题作为实例,收集南京市内知名景点的门票价格、开放时间、不同出行方式所需的时间和花费情况以及食宿费用等相关数据,基于改进混合蛙跳算法进行求解.实验结果表明,与改进前的方法相比,所提改进方法能够获取更优的路径解,推荐的路线能够更好地满足用户的个性需求.     

基于蚁群算法的暴雨强度公式的优化

为使蚁群算法能用于复杂的连续函数的参数优化问题,需对离散优化的蚁群算法思想进一步加以引申和发展,提出了一种基于蚁群算法的函数优化新模型,并将其应用于暴雨强度公式中的参数优化。新的优化算法与其它优化算法结果的比较表明:该算法应用于函数优化问题,精度较高,有较强的可行性、并行性和实用性。     

Land-Air Interaction over Arid/Semi-arid Areas in China and Its Impact on the East Asian Summer Monsoon. Part I： Calibration of the Land Surface Model （BATS） Using Multicriteria Methods

To improve the land surface simulation in the arid and semi-arid areas of northern China, the observational data from two field experiments in Dunhuang and Tongyu are used to optimize the parameters in the land surface model, BATS, through calibration with the multicriteria method. Sensitivity analysis to the parameters in Dunhuang and Tongyu indicates that different parameters need to be calibrated in two sites with different environmental and climate regimes. Comparison of observed sensible heat flux, latent heat flux, and ground surface temperature with the simulated ones shows the simulations with the optimized parameters have been substantially improved. Especially, the holistic simulations with the calibration of the parameter values are much closer to the observations in the arid region (Dunhuang), and the energy partition with the calibrated parameters can also be simulated well in the semi-arid region (Tongyu). Whole results demonstrate that the parameter calibration of the land surface model is important when the model is to be used to investigate the land-air interaction.     

云闪测向定位算法

基于多站测向交叉算法,提出云闪侧向定位算法。根据各站仰角、方位角信息求解出各组闪电位置,由最大值和最小值约束条件剔除粗差较大的解后,引入加权运算得到较为准确的定位信息,再利用高斯牛顿迭代算法得到精准的云闪位置信息,从而实现云闪的三维定位。通过蒙特卡罗模拟方法,对算法进行评估,详细分析了站网多种因素对定位结果的影响。研究表明:该算法提高了定位精度,测向误差为1°时,4站站网误差低于500 m,站点越多定位精度越高,但综合考虑4站、5站站网为优,测向精度提高时,定位精度也随之提高;站网呈均匀布站方式优于T型等布站方式,均匀布站在实际中更具实用性。     

基于改进遗传小波神经网络的雷暴预报方法

为了进一步提高雷暴预报的准确率,在分析研究雷暴预报方法的基础上,提出了一种了基于改进遗传算法优化小波神经网络的雷暴预报方法(IGA-WNN).该方法利用聚类分析和牛顿迭代法对多种群遗传算法的收敛方向和精度进行改进,避免了种群同质化与局部最优问题,采用改进的遗传算法对小波神经网络的初始权值阈值进行了优化.选用南京地区2008—2009年6—8月的探空和闪电定位资料,使用灰关联法挖掘出关联程度较大的对流参数作预报因子,归一化处理后输入模型,采用独立样本进行预报检验.结果表明,与BP神经网络等方法相比,IGA-WNN预报准确率更高,具有更好的非线性处理能力和泛化性.     

基于冬小麦农业气候分区的WOFOST模型参数标定

以1981-2010年河南省113个气象观测站影响冬小麦生长及产量形成的主要气象因素为区划指标,利用K均值聚类算法,将河南省划分为5个农业气候生态区.根据2013-2017年地面农业气象观测数据,利用Sobol全局敏感性分析方法,各分区选择总敏感指数大于0.01的作物参数,得到9种敏感参数.以产量与叶面积指数为代价函数...     

星载雷达与C波段地基雷达数据一致性个例分析

为提高单部雷达与多部雷达组网探测降水的精度,对地基雷达进行了一致性定标。星载雷达作为标准参考源已应用于S波段天气雷达的一致性定标,但对于C波段天气雷达的适用性仍有待研究。为此,本文选择了位于较高纬度的兰州C波段业务雷达,设计了以星载雷达标定C波段雷达的方法。通过对两个降水个例进行分析发现:定标后的C波段雷达回波强度和降水反演精度均有一定改善。说明采用星载雷达对C波段雷达进行定标也是可行的,这有利于解决西部地区地基雷达组网探测的一致性定标难题,展现了良好的应用前景。     

风云气象卫星数据处理算法的若干创新

This study introduces some innovations in the data processing algorithm for Chinese FY meteorological satellites. Issues about satellite image navigation, radiation calibration, and data assimilation are discussed.
A time series of the earth＇s disk center-line count provides information on the orientation of the satellite spin axis. With this information, the altitude parameters of the satellite and then the earth disk location in the south-north direction may be solved. In each spin cycle, the satellite views the sun and the earth. Given the satellite position and altitude, the angle （β） subtended at the satellite by the sun and the earth can be calculated and predicted. Thus, the earth＇s disk location in the east-west direction is fixed. Based on this principle, we derived an automatic image navigation algorithm for FY2 geosynchronous meteorological satellites with an accuracy approaching pixel level.
The FY2 meteorological satellite traveling in a geostationary orbit suffers a large amount of radiation from the sun. The radiation varies on both diurnal and annual scales, which causes radiation responses in the thermal infrared （IR） bands wherein the wavelengths greater than 3.5 μm vibrate periodically on scales of hours to years. These vibrations must be precisely calibrated. First, based on the accurate estimation of the radiant contribution from the front-optics, the variation characteristics of the calibration parameters are obtained on a temporal scale of hours from the space-borne inner-blackbody （IBB） measurement results. Second, the in-orbit measured radiation of the lunar surface is referenced and utilized to correct the sys- tematic bias of the IBB calibration from daily to annual scales. By using such algorithms, we achieved a calibration accuracy of the FY2 satellite＇s IR imagery of less than 1 K.
The on-orbit satellite instrument parameters play an important role in data quality; however, they may be mis-measured due to limitations in the measurement conditions or may be