拟牛顿法

摘要： 为了探讨武汉市分层水温的变化特征及预报方法,本文以武汉市金银湖为例,利用2019—2020年地面观测和分层水温资料,分析了气温、气压、蒸发量、地温、日照及辐射等气象要素对垂向水温变化的影响,建立了武汉地区基于拟牛顿法反向传播神经网络的20、40、60、80 cm等层次水温预报模型。结果表明:拟牛顿法BP神经网络的水温预报模型能够表达水温和气象要素的非线性关系,平均预报准确率超过90%,具有比较高的预报精度。

摘要： 雷达嵌入式通信(radar-embedded communication,REC)系统是一种在雷达回波信号中隐藏通信信息的隐蔽通信方法。但是由于雷达系统所处的电磁波环境极为复杂,以致雷达嵌入式通信系统会受其他通信系统的同频干扰,最终导致接收机无法准确识别回波信号。为了使得雷达系统避免复杂环境的干扰且能保持良好的隐蔽通信性能,本文提出了一种基于多频带陷波的雷达嵌入式通信波形设计。本文首先根据随机雷达波形和理想功率谱密度,并采用功率谱匹配的方法建立目标函数,然后利用拟牛顿优化算法对目标函数进行求解得到多频带陷波,以此来避免其他通信系统带来的同频干扰问题,最后基于多频带陷波,采用一种改进的加权组合方法(improved weighted-combining,IWC)设计通信波形。仿真结果表明,本文所提方法可以保证雷达通信的低误码率(signal error rate,SER)和低拦截率(low probability of intercept,LPI)。

摘要： 本文基于拟牛顿法对大地电磁与接收函数进行联合反演,提出了新的联合约束算子,实现了电阻率模型和速度模型之间的相似度约束.该方法给予两种模型足够的变化自由度,同时又约束两种模型向耦合方向演化.根据联合约束算子在反演迭代中的变化趋势,以及两种模型的空间梯度分布,可以判断电阻率模型和速度模型是否耦合.合成数据和野外实测结果表明,联合反演相对于单独反演可以提高电阻率和速度模型之间耦合程度,同时也能保持较好的数据拟合.联合反演提高了大地电磁的纵向分辨率,一定程度降低了大地电磁的非唯一性.

摘要： 干扰机通过复制和转发部分目标信号产生欺骗干扰,导致雷达跟踪到的是虚假目标而无法锁定真实目标。为对抗欺骗干扰,设计了脉内相位编码(Phase Shift Keying,PSK)、脉间跳频编码(Frequency Shift Keying,FSK)的FSK-PSK正交波形,用0-1离散变量表示跳频和相位进行0-1整数规划,构造增广拉格朗日函数,采用拟牛顿法求解,同时优化跳频和相位。仿真结果表明,FSK-PSK复合调制信号相对于简单的PSK信号具有更好的抗干扰性能,本文设计的FSK-PSK复合调制信号具有良好的正交性,保证各子脉冲的自相关函数具有低副瓣的同时,子脉冲之间的互相关水平也得到抑制。

摘要： 为了解决现有压缩感知图像重构算法中对大规模数据处理复杂度高且计算量大和存储量较大的问题,分别介绍了梯度追踪算法、拟牛顿法和限域拟牛顿法的核心思想并对以上算法的优缺点进行了分析。在分块压缩感知理论的基础上,对梯度追踪(Gradient Pursuit,GP)算法进行改进,通过L-BFGS算法寻找梯度追踪算法中的更新方向并不断修正,将其运用到分块压缩感知的图像重构中,形成了基于L-BFGS方法的GP算法(L-BFGS Method based on GP algorithm,LMGP)。通过对分块后的图像进行单独处理,既避免了牛顿算法中需要进行Hesse矩阵的计算,降低了计算量和复杂度,节省了重构时间,也大大提高了重构效果。该文还对提出的LMGP算法的收敛性进行了分析,并通过LMGP算法对标准图像和一般图像分别进行了重构。仿真实验表明,提出的LMGP算法在重构时间、均方误差及峰值信噪比三个方面均优于其他传统的贪婪算法,说明LMGP算法的重构性能更具有优势。

摘要： 本文在MBFGS算法的研究基础上,对该算法进行推广,形成了一种新的MBFGS算法。同时,研究了其全局收敛性并给出相关证明。一些数值实验表明,这种改进的MBFGS方法对于给定的测试问题是有效的。对于一些无约束优化问题,新的MBFGS算法平均比单调或传统的非单调格式的BFGS方法使用更少的函数和梯度求值。

摘要： 针对含多撑网逆变器的交流微电网,提出一种基于分布式拟牛顿法的经济运行控制策略,该策略包括电压和无功功率调节器以及频率和有功功率调节器两部分。采用稀疏通信网络交换相邻逆变器的信息,基于等耗量微增率准则,采用拟牛顿法根据本地和相邻节点的信息估算有功功率和无功功率的最优分配量。在电压和无功功率调节器中,无功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的电压修正项,实现无功功率的最优分配和电压控制。在频率和有功功率调节器中,有功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的频率修正项,实现有功功率的最优分配和频率控制。6节点交流微电网的仿真结果表明,所提控制策略在实现高质量电压和频率控制的同时,能够实现系统的最优经济运行,具有“即插即用”的能力,且对通信链路故障有较高的鲁棒性。

摘要： 针对基于接收信号强度指示(received signal strength index,RSSI)测距定位精度不高问题,提出基于测距修正和拟牛顿法节点定位(ranging correction and quasi-Newton method-based localization,RCNL)算法。RCNL算法由测距和定位两个阶段组成。在测距阶段,RCNL算法先利用RSSI测距,再通过正态滤波剔除偏差大的RSSI值,进而提高测距精度;在定位阶段,先通过Bounding-box算法估计未知节点位置,再利用拟牛顿法进一步估计未知节点位置,提高定位精度。仿真结果表明,在节点数为100,通信半径为25 m环境下,相比IDV-hop算法,RCNL算法的归一化定位误差下降了约6%。

摘要： 针对常见的平行泊车场景,提出一种基于自适应神经模糊推理系统的平行泊车路径规划方法.以基于优化算法的泊车路径规划方法得出的泊车路径作为训练样本,利用Python脚本语言建立以自适应遗传算法和拟牛顿法为内核的自动化训练框架,使自动训练后的自适应神经模糊推理系统既可继承基于优化算法的泊车路径规划方法适用范围更广的优势,又有效解决该方法求解过程计算量大的问题.通过仿真分析验证所提出方法的可行性和有效性,结果表明:自动训练后的自适应神经模糊推理系统可依据汽车初始泊车位姿和泊车位信息快速规划出可行的平行泊车路径.

摘要： 准确而实时地获取车速信息是汽车实现高精度定位与导航、高级巡航控制和编队巡航控制等功能的必要前提,文中提出一种基于UniTire轮胎模型的汽车行驶速度估计方法.首先,基于UniTire轮胎模型建立包含汽车纵向、侧向和横摆动态的车速估计名义模型,并利用自适应遗传算法的全局搜索优势和拟牛顿法的局部搜索优势辨识出UniTire轮胎模型的特征参数的全局最优解;随后,以车速估计名义模型的过程噪声和观测噪声为调度变量,利用强跟踪中心差分卡尔曼滤波器设计一簇车速估计器,并采用交互式多模型算法对基于强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速估计器簇的输出结果进行平滑融合;最后,利用整车级硬件在环仿真平台对所提出的基于交互式强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速估计算法的可行性和有效性进行验证.结果表明:相对于基于强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速信息估计算法,本文提出的车速信息估计算法对系统噪声统计特性具有更好的自适应能力,并且具有更高的估计精度.

摘要： 对现有飞机爬升性能计算方法进行总结分析,在爬升动力学方程等价变形基础上,构造数值积分迭代方程,在给定变量区间内确定有根情况下,利用拟牛顿法对方程进行求解.此种计算方法兼顾其它方法优势,避免其它方法不能提前判断是否收敛的缺点.通过与试飞结果和龙格-库塔积分法计算结果对比,表明改进的数值积分方法准确可信,可作为飞机爬升性能计算的一种通用方法.

摘要： 随着计算机水平的提高以及数值计算方法的发展,基于全波波动方程的全波形反演方法得到了越来越多研究者的关注,并开始在海洋地震数据中得到实际的应用.全局反演的巨大计算量是目前的计算机难以承受的,全波形反演一般都是从一个初始模型出发,采用局部反演的方法来迭代更新模型参数.拟牛顿法通过构造一个对称正定的矩阵来近似Hessian矩阵，它避免了计算Hessian矩阵的问题，但拥有牛顿法的收敛速度。本文在频率空间域研究BFGS拟牛顿全波形反演方法，用优化的9点算子求解Helmholtz方程，用波场反传播的方法计算梯度，然后用BFGS方法构造近似的Hessian矩阵。bfgs方法用其提出者Broyden,Fletcher,Goldfarby和Shanno名字的首字母命名。

摘要： 本文应用塑性极限理论的上限法对多层多跨钢框架结构抗火进行了分析研究。基于拟牛顿法求解多层多跨结构最可能倒塌破坏机构,以此破坏机构求极限温度,为钢框架结构抗火设计提供了依据。

摘要： 本文运用拟牛顿法中的逆布雷顿秩1方法计算电力系统的潮流分布。该方法使用递推计算来求解潮流方程，减少了每步迭代的计算量和计算时间。与传统的使用基于极坐标形式的牛顿.拉夫逊法计算潮流相比，拟牛顿法计算速度快、占用内存少、准确度高，并且能很快收敛。

摘要： 本文运用拟牛顿法中的逆布雷顿秩l方法计算电力系统的潮流分布。该方法使用递推计算来求解潮流方程，不但减少了每步迭代的计算量和计算时间，并且能很快收敛。

摘要： 为了解决模糊非线性系统的求解问题，采用一种模糊数的参数表示方法，将模糊非线性系统转化为参数系统，然后基于拟牛顿法，构造一种新的求解非线性系统的方法。经过实例验证，结果表明：该方法在避免了对参数系统求导的情况下，收敛速仍然十分快速。该成果对模糊工程学，模糊控制理论具有一定的参考价值和指导意义。

摘要： 本文是应用塑性极限理论的上限法对多层多跨钢框架结构抗火进行分析研究，基于拟牛顿法求解多层多跨结构最可能倒塌破坏机构，以此破坏机构求极限温度，为钢框架结构抗火设计提供依据。

摘要： 在微纳米图像观测中,全局离焦深度测量算法是一种重要的3D形貌深度测量方法.其将景物的深度信息转化为动态优化问题并求解,在采用梯度下降法解决动态优化问题时搜索方向往往“正交”,导致靠近最小值点的时候收敛速度慢,且搜索步长固定,可能导致算法不具有全局收敛性.针对以上不足,提出了一种基于全局离焦图像的深度测量自适应优化算法,基于BFGS优化算法及Wolfe-Powell线搜索准则来解决全局离焦深度测量过程的动态优化问题.利用BFGS算法修正牛顿搜索方向,使全局离焦深度测量的动态优化过程收敛速度加快;利用Wolfe线搜索准则来寻找最优搜索步长,使全局离焦深度测量过程的动态优化过程中步长的选择更具有弹性,从而更具有全局收敛性.最后,使用标准的纳米栅格模板验证了优化后的深度重建算法在纳米尺度深度重建中的有效性和精确性.

摘要： 在微纳米图像观测中,全局离焦深度测量算法是一种重要的3D形貌深度测量方法.其将景物的深度信息转化为动态优化问题并求解,在采用梯度下降法解决动态优化问题时搜索方向往往“正交”,导致靠近最小值点的时候收敛速度慢,且搜索步长固定,可能导致算法不具有全局收敛性.针对以上不足,提出了一种基于全局离焦图像的深度测量自适应优化算法,基于BFGS优化算法及Wolfe-Powell线搜索准则来解决全局离焦深度测量过程的动态优化问题.利用BFGS算法修正牛顿搜索方向,使全局离焦深度测量的动态优化过程收敛速度加快;利用Wolfe线搜索准则来寻找最优搜索步长,使全局离焦深度测量过程的动态优化过程中步长的选择更具有弹性,从而更具有全局收敛性.最后,使用标准的纳米栅格模板验证了优化后的深度重建算法在纳米尺度深度重建中的有效性和精确性.

摘要： 在微纳米图像观测中,全局离焦深度测量算法是一种重要的3D形貌深度测量方法.其将景物的深度信息转化为动态优化问题并求解,在采用梯度下降法解决动态优化问题时搜索方向往往“正交”,导致靠近最小值点的时候收敛速度慢,且搜索步长固定,可能导致算法不具有全局收敛性.针对以上不足,提出了一种基于全局离焦图像的深度测量自适应优化算法,基于BFGS优化算法及Wolfe-Powell线搜索准则来解决全局离焦深度测量过程的动态优化问题.利用BFGS算法修正牛顿搜索方向,使全局离焦深度测量的动态优化过程收敛速度加快;利用Wolfe线搜索准则来寻找最优搜索步长,使全局离焦深度测量过程的动态优化过程中步长的选择更具有弹性,从而更具有全局收敛性.最后,使用标准的纳米栅格模板验证了优化后的深度重建算法在纳米尺度深度重建中的有效性和精确性.

摘要： 本发明提出了一种基于拟牛顿法的点迹关联分配方法，首先在匀加速模型的基础上给出航迹在切向和法向加速度影响下的位移计算公式；其次分解位移变化公式降低计算复杂度，进而基于拟牛顿法建立求解切向加速度和法向加速度的迭代模型；再次构建能量公式评估不同点迹分配方案决定的影响度；最后给出航线交叉避让规则和最小能量规则，优化点迹分配方案，防范点迹分配错误。

摘要： 本发明公开了一种拟牛顿法优化补偿系数的圆锥误差补偿算法，包括如下步骤：利用前一周期的输出信息，采用旋转矢量法进行陀螺输出角速率的多次采样，进行旋转矢量的获取；对周期项进行二次补偿；采用最优化的拟牛顿法求解误差补偿系数；完成捷联惯导的姿态解算更新。本发明引入最优化中拟牛顿法用于求解补偿系数，残留误差精度较泰勒展开法更精确；通过对算法和解算工具上的改进，推导出通用圆锥误差补偿系数解，可以在较低采样数的情况下达到传统算法较高采样数的精度，降低了导航解算的计算负荷。使用者可以自行修改子样数以满足载体不同动态下的需求，确保导航解算的精度获得大幅提升。

摘要： 本发明提供一种基于热启动与拟牛顿法的电力系统潮流计算方法，涉及电力系统技术领域。该方法首先根据电力系统的结构和参数，建立电力系统的线性功率平衡方程，并从中获得母线节点电压的初始解；然后确定拟牛顿潮流计算的系数矩阵M，使用M代替牛拉法进行潮流计算的迭代矩阵方程中的雅可比矩阵的逆进行电力系统潮流迭代计算；同时将松弛因子引入系数矩阵M，并利用遗传算法寻找松弛因子的最优值；最后根据母线节点电压的初始解和松弛因子的最优值计算初始系数矩阵M0，并使用系数矩阵M代替牛拉法进行潮流计算的迭代矩阵方程中的雅可比矩阵的逆，迭代进行潮流计算，得到电力系统母线节点的电压幅值和相角，进而得到各条线路的传输功率。

摘要： 本发明公开一种基于拟牛顿法的智能匹配追踪稀疏重建方法，步骤是：将基于L0范数最小化的压缩感知重建问题建模为找到原始信号的估计支撑集，其中，y为测量信号；ΘI为与集合I中索引值相对应的列所组成的感知字典子集；为ΘI的违逆运算；输入变量，使用基于拟牛顿法的智能匹配追踪稀疏重建算法求解优化问题智能搜索全局最优解，得到原始信号的估计支撑集I*；使用最小二乘法计算重建信号：其中，为重建信号非零元素数值集合；为重建信号零元素集合。此种方法能够有效求解L0范数最小化问题，重建精度高，重建速度快。

摘要： 本发明涉及基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法，与现有技术相比解决了多用户检测计算量大、效率低、精度差的缺陷。本发明包括以下步骤：上行链路基站的预处理，基站接收用户设备发送的信号，获取等价信道系数，进行迭代检测初始化；活跃用户设备的检测，迭代检测出一帧信号内连续T个时隙均发送信号的活跃用户设备与设备的发送信号。本发明将梯度追踪思想引入基站端的多用户检测，避免了用户设备发送信号估计时的正交投影计算，通过采用多步拟牛顿法计算多步梯度信息逼近目标函数的海森矩阵，一方面引入二阶收敛性，提高了多用户检测的精度；另一方面加快了收敛速度，降低多用户检测的计算量。

摘要： 本发明公开了一种基于拟牛顿法的二维水污染扩散源溯源定位方法及系统，实施本发明的有益效果是，利用拟牛顿法进行二维水污染扩散源溯源定位能有效提高精度，准确识别污染源位置、释放强度及释放时间。首先，对待测水域建立参考坐标系，对各个节点的位置坐标进行标定。然后，使用电导率传感器对各监测点的电导率值进行测量，通过电导率和浓度的函数关系将其转化为浓度值，将各个节点处的浓度值以及位置坐标带入所建立的差值函数中。最后，利用拟牛顿法求得差值函数在无约束条件下的极值点，即求得污染物释放质量、释放时间以及污染源位置。

摘要： 本发明公开了一种基于快速拟牛顿法的全波形反演方法，属于地震勘探速度建模技术领域，旨在提高拟牛顿法的收敛速度，进而提高地震全波形反演的计算效率、降低计算量。方法包括：定义一组加权系数序列，用于构建参数模型迭代公式；引入一个中间迭代参数模型，计算基于该参数模型的拟牛顿迭代方向和最佳步长；利用加权系数、迭代方向和最佳步长进行对原始参数模型和中间迭代参数模型进行更新。本发明计算得到了更接近最优解的参数模型，并用于下一次迭代方向和最佳步长的计算，提高了目标函数的收敛速度。在每一次迭代计算中，本发明方法没有增加过多的计算量，仅仅是少量的且复杂度较低的乘法和加法运算，有效地降低了全波形反演的计算量。

摘要： 本发明公开了一种基于拟牛顿法的盲解调参数优化方法、系统及介质，包括以下步骤：对调制样式识别后的信号进行载频和符号速率估计；根据相应调制样式配置解调器；将当前载频估计值和符号速率估计值输入所述解调器对信号进行解调；计算解调后的信号的解调质量，若不满足要求，修改调制样式重新配置解调器对信号进行解调，若满足要求，通过拟牛顿法更新载频估计值和符号速率估计值直到获得最优值，并将载频估计值和符号速率估计值的最优值输入所述解调器对信号进行解调。本发明先对解调质量进行评估选取最优调制样式，然后对解调参数进行优化选取最优解调参数，从而提高盲解调质量。

摘要： 基于拟牛顿法的低复杂度流形优化混合预编码方法，属于毫米波大规模MIMO系统移动通信预编码技术领域。本发明针对混合预编码算法中基于流形优化的交替最小化算法迭代次数高的问题。包括：构造模拟预编码矩阵，为每个元素赋初始值；对模拟预编码矩阵利用最小二乘法求解获得数字预编码矩阵；对数字预编码矩阵利用基于拟牛顿法的流形优化方法求解获得模拟预编码矩阵；反复迭代，直到根据当前获得的数字预编码矩阵和模拟预编码矩阵的计算结果确定达到迭代结束条件；最后将将当前模拟预编码矩阵作为最终模拟预编码矩阵；根据功率约束条件，对当前数字预编码矩阵归一化获得最终数字预编码矩阵；完成混合预编码。本发明方法能够降低混合预编码的复杂度。

摘要： 本发明提出了一种基于拟牛顿法的点迹关联分配方法，首先在匀加速模型的基础上给出航迹在切向和法向加速度影响下的位移计算公式；其次分解位移变化公式降低计算复杂度，进而基于拟牛顿法建立求解切向加速度和法向加速度的迭代模型；再次构建能量公式评估不同点迹分配方案决定的影响度；最后给出航线交叉避让规则和最小能量规则，优化点迹分配方案，防范点迹分配错误。