电力系统连锁跳闸预测

在对输电线路过负荷严重指标的连锁跳闸预测研究的基础上,改进其在图论中采用有向图的邻接矩阵与路径矩阵的方法进行矩阵运算,本文采用稀疏矩阵技术对有向图的邻接矩阵进行矩阵运算,以此来省去对零元素的存储和与运算,进一步减小运算量,提高运算速度,并且能够快速、有效地识别出过载支路断开时所影响的最严重输电断面,从而实现快速的关键输电断面安全性保护,减少计算负担,为避免连锁跳闸事故奠定基础.     

基于图连通密度的海面漂浮小目标检测

海面漂浮小目标由于其能量弱,一直是海面目标检测的重难点。传统基于统计模型的漂浮小目标检测算法借助回波能量进行检测,没有利用数据频域幅度间的关联性,导致检测性能受损。该文借助图的处理方式,首先利用回波数据脉冲间频域幅度的关联性计算连通密度,生成邻接矩阵,接着将邻接矩阵转换为拉普拉斯矩阵,提取拉普拉斯矩阵的最大特征值作为检测特征,提出了一种基于图的连通密度的海面漂浮小目标检测算法。通过对实测的全相参的X波段 (IPIX)雷达数据进行连通密度的分析,发现海杂波构成的图比较稠密,而海面漂浮小目标构成的图比较稀疏,故通过连通密度构成的图可以有效地检测海杂波中的漂浮小目标。进一步地,通过与对比算法实验分析发现,该文所提基于图的连通密度的检测算法检测性能明显优越。     

基于图连通密度的海面漂浮小目标检测

海面漂浮小目标由于其能量弱,一直是海面目标检测的重难点.传统基于统计模型的漂浮小目标检测算法借助回波能量进行检测,没有利用数据频域幅度间的关联性,导致检测性能受损.该文借助图的处理方式,首先利用回波数据脉冲间频域幅度的关联性计算连通密度,生成邻接矩阵,接着将邻接矩阵转换为拉普拉斯矩阵,提取拉普拉斯矩阵的最大特征值作为检测特征,提出了一种基于图的连通密度的海面漂浮小目标检测算法.通过对实测的全相参的X波段(IPIX)雷达数据进行连通密度的分析,发现海杂波构成的图比较稠密,而海面漂浮小目标构成的图比较稀疏,故通过连通密度构成的图可以有效地检测海杂波中的漂浮小目标.进一步地,通过与对比算法实验分析发现,该文所提基于图的连通密度的检测算法检测性能明显优越.     

基于图的分布式平飞航迹关联算法

航迹关联是分布式传感器信息融合的关键问题之一,其主要问题在于多目标平飞航迹难以关联,而实际工程应用中无法实时获取方差数据又增加了关联难度。将同一传感器获取的平飞航迹抽象为图论中无分辨的点,应用综合B型关联理论计算各点间距,进而构造反映航迹间关联关系的双向连通图,并用邻接矩阵描述其关联拓扑关系。不同节点的公共观测连通图对应的邻接矩阵必然是相似的,继而将图二分为单点图及其对应补图,利用辩证的思想将补图所对应的邻接矩阵的特征值抽象为对应点的特征向量,最终将平飞航迹关联落脚至多维分配问题。实验仿真表明,该方法具有较好的关联效果。     

基于属性邻接矩阵的攻击图表示方法研究

为降低攻击图的复杂度,方便安全人员的理解分析,该文提出了属性邻接矩阵的表示方法,并设计了多步邻接矩阵的算法。利用邻接矩阵元素表示目标网络中各属性的连接关系,通过矩阵算法得到多步攻击路径,对邻接矩阵进行概率计算可得攻击成功的概率。实验环境验证了所提方法能提高攻击图的可视性,降低安全分析的难度。     

信号与系统分析的流图矩阵法

目前广泛应用于信号与系统分析的Mason公式,必须对相应网络进行大量而繁琐的拓扑结构分析,这不仅影响网络分析的规模、效率和精度,而且要研究专门的算法来实现拓扑分析。本文提出的流图矩阵分析法,只需对一步构成的矩阵进行严格而简明的变换,不需任何拓扑结构分析等其它运算,就可以得到分析结果。采用稀疏矩阵技术和符号网络函数方法,则可更明显地提高分析效率。     

拓展拓扑运算

求线性系统的网络函数问题,归结为求线性方程组系数矩阵行列式及其一阶代数余子式。当系数矩阵各元素或部分元素是符号,在要求符号网络函数时,通常的高斯消去法便失去了有效性。本文将从一般理论出发结合零和矩阵的伴随有向图介绍一种拓扑运算方法。本文引入矩阵拓展伴随图的概念,使计算矩阵行列式及一阶代数余子式的拓扑方法,不再需要用两种,而只需用一种拓扑运算就可以同时得到,是对W.K.Chen(陈惠开)提出的“有向图法”的补充。这不但便于计算机程序化,也使求符号网络函数的理论得到简化。     

用于特定流匹配的随机矩阵映射Hash算法研究

针对常规的Hash算法用于流匹配时冲突率高且不可控制的缺点,提出了一种随机矩阵映射Hash算法。该算法通过预先优选一个随机数矩阵,然后将大集合的元素分块映射成随机矩阵中的元素,从而把一个大集合映射到一个小集合。测试结果表明,该算法运算速度快、空间利用率高、冲突率低,用于流匹配时匹配速度可以达到2Mpacket/s,支持规则数达5万条以上。     

一种本体演化波及效应分析方法

本文提出了一种本体图模型,建立了本体邻接矩阵和可达矩阵,凭借矩阵变换与运算对本体演化中的波及效应进行了深入的分析和量化界定;文中阐述了对演化中的本体变化操作所引起的各种波及效应;给出了本体元素对本体结构的贡献大小、本体内聚度及本体演化中元素受影响程度的计算方法,并且分析了依赖未知情况下的本体演化的波及效应问题,提出了一种支持本体演化的服务模型,从而为本体演化的管理、控制、利用和评价提供了可靠的依据,为本体演化的计算机自动处理奠定了基础.     

一种基于FPGA的稀疏矩阵高效乘法器

基于稀疏矩阵的特点,提出了一种面向单精度浮点数的稀疏矩阵乘法硬件并行结构。该结构克服了通用矩阵乘法器在计算稀疏矩阵乘法过程中零值元素参与计算导致的运算效率较低和资源占用率较高的缺点。同时,设计的PE结构独立于运算对象,具有良好的扩展性。与其他学者的典型工作相比,该设计存储资源需求最低。实际测试结果表明,6维稀疏矩阵实例的计算性能达到107.73MFLOPS。     

信号系统分析的流图矩阵法

目前广泛应用于信号与系统分析的Ｍａｓｏｎ公式，必须对相应网络进行大量而繁琐的拓扑结构分析，这不仅影响网络分析的规模，效率和精度，而且要研究专门的算法来实现拓扑分析。本文提出的流图矩阵分析法，只需对一步构成的矩阵进行严格而简明的变换，不需任何拓扑结构分析等其它运行，就可以得到分析结果，采用稀疏矩阵技术和符号网络函数方法，则可更明显地提高分析效率。     

星Sn的道路多项式

道路多英式Ｐｋ（λ）是上、下对角线元素的１，其它元素为０的ｋ阶方 牺牲殉项式：记Ｐｏ（λ）＝１。连通图的邻接矩阵是不可约的（０，１）－对称矩耻，称这为矩 ２多项式为其道路多项式。这类道路多项式的计算有重要的组合意义。图Ｇ的邻接矩阵防作Ａ（Ｇ），若对任何ｎ，Ｐｎ（Ａ（Ｇ））≥０，则称Ｇ是道路正图，本文给出了对任何ｋ≥０，星Ｓｎ的邻接矩阵Ａ（Ｓｎ），的表达工。星Ｓｎ，是道路正图。     

基于节点法示解线性网络灵敏度的系统方法

把矩阵的张量运算引入到电路的灵敏度计算中,并通过电路分析的节点法的增量方程,导出了计算电路灵敏度矩阵一般公式,提出了求解线性网络灵敏度的一种系统方法。该方法用于电路灵敏度计算,只需要进行一系列矩阵变换与运算,即可得到电路中节点电压和支路电压对电路参数的灵敏度矩阵,基运算过程规则便于用计算机编程实现,有较大的实用价值。     

基于LDL算法的大规模矩阵求逆加速器设计及其FPGA实现

矩阵求逆是工程计算中的基本问题，在大规模MIMO系统、阵列信号处理以及图像信号处理等应用中，大规模矩阵求逆的处理速度对系统性能至关重要，但传统矩阵求逆方法运算复杂度高、并行性低且消耗大量存储空间，不利于硬件加速。针对大规模矩阵求逆硬件加速问题，文中研究了基于LDL分解的矩阵求逆算法，并提出了一种基于该算法的大规模矩阵求逆加速架构。利用LDL分解后三角矩阵对角线元素全为1的特点，对矩阵进行分块迭代设计，减少了求逆运算的计算量，提高了计算速度。文中基于Xilinx Virtex7 FPGA设计实现了该加速器，实验结果表明，在128阶矩阵下，吞吐量达105.2 Inv·s^-1,最高时钟频率达200 MHz。与现有矩阵求逆加速方案相比，该设计占用的硬件资源更少，且具有更高的性能。     

基于随机映射降维方法的人脸识别特征抽取算法

针对人脸识别过程中高维所带来的计算效率低下、识别率降低的问题,本文采用了简单高效的随机映射保持人脸特征基本不变的降维方法,并验证了其有效性.实验首先将转换为灰度矩阵的图片采用特征抽取算法获取特征向量,其次,对特征矩阵分别采用服从标准正态分布的随机矩阵以及主成分分析法进行映射降维,最后,分别计算降维后特征矩阵的海明距离,并统计识别率.实验结果表明,低维时主成分分析等方法识别率的收敛速度较快,识别率较高,但在高维情况下,其识别率则由87％降到了32％,而随机映射的识别率达到了85％,且稳定性较好.结论为随机映射在处理高维数据时,在准确性以及稳定性方面独具优势,且因其计算复杂度低,具有数据独立性以及距离保持不变的特性,可在人脸识别过程中广泛应用.     

基于节点法求解线性网络灵敏度的系统方法

把矩阵的张量运算引入到电路的灵敏度计算中,并通过电路分析的节点法的增量方程,导出了计算电路灵敏度矩阵一般公式,提出了求解线性网络灵敏度的一种系统方法。该方法用于电路灵敏度计算,只需要进行一系列矩阵变换与运算,即可得到电路中节点电压和支路电压对电路参数的灵敏度矩阵,其运算过程规则便于用计算机编程实现,有较大的实用价值。     

随机散斑图正交优化计算鬼成像

为克服随机散斑图照射下统计噪声对计算鬼成像成像质量的影响,提出了随机散斑图正交优化计算鬼成像方法。首先在计算鬼成像的基础上分析随机散斑图对目标物体重构质量的影响;然后结合实对称矩阵性质,通过空间映射矩阵,将原有随机散斑图正交化;再利用重构的正交散斑图对未知物体进行照射并由桶探测器测量,测得的一系列桶探测器值与计算机存储的重构散斑图通过二阶关联运算对目标物体进行重构;最后参考重构散斑图的协方差矩阵特征,对重构结果进行补偿,进一步提升物体重构质量。该方法不仅能有效提升随机散斑图计算鬼成像的成像质量,同时还具有算法结构简单的特点。仿真实验结果表明:相比于传统的随机散斑图照射下的计算鬼成像,该方法能有效地对目标物体进行重建,并表现出良好的性能。     

基于拓扑结构的图像拼接算法

针对加速稳健特征(SURF)算法匹配特征点对较多,造成拼接精度低、计算量大的缺点,结合网络拓扑学理论提出了一种剔除误匹配的SURF改进拼接算法.算法定义并采用连通矩阵得到特征点的拓扑结构,将两幅图像的连通矩阵做异或运算得到判断矩阵,多次迭代剔除特征点集合中错误匹配点和匹配度较低的点,得到拓扑结构完全相同的特征点集合,有效减少了匹配特征点对的数量,提高了特征点对的匹配正确率.根据最终的特征点集合计算变换矩阵完成两幅图像的拼接处理.对比实验结果表明,针对同一组图像进行拼接处理,所提算法的特征点匹配正确率较SURF算法提高了28.28%以上;对于小分辨率图像拼接,耗时基本保持一致;对于大分辨率图像拼接,所提算法耗时大大减少.     

快速响应激光卫星通信网络的鲁棒动态拓扑控制

星间激光通信具有传输速率高、传输距离远、抗干扰能力强的优点,已成为卫星组网的重要趋势.星间激光网络存在高移动、点对点、波束窄等特点,已有的自由空间网络（FSO）拓扑控制策略应用于星间激光通信,存在计算复杂度高、网络延迟大的不足,无法满足星间激光组网需求.文中提出了一种基于代数连通度的星间激光组网动态拓扑控制方案,通过分布式构建卫星网络连通图与网络增强方法,实现网络动态重构,并通过基于矩阵摄动理论的相关方法,降低了网络动态重构计算复杂度.该方案具有分布式、自组织、近实时的优点,可满足空间激光通信网络的动态拓扑控制需求,提高卫星快速响应能力.     

面向地理空间的网络拓扑结构特征分析

互联网拓扑反映了网络元素之间的连接情况和连通特性，是网络空间地图的重要组成部分，受到了网络空间测绘领域相关研究的重点关注。然而，当前的网络拓扑测绘工作主要从网络层面构建拓扑刻画模型，再利用IP定位信息将其映射到地理信息系统（Geographical Information System,GIS）底图上，对地理区域之间的路由关系和连通特征关注甚少。为此，基于IP接口级拓扑构建了面向地理空间的网络拓扑模型，提出度量参数对国家/地区间的路由关系和连通特征进行分析，发现在全球互联网中发挥关键作用的地理区域，为全面掌握各国家/地区在网络空间的整体连通特性提供支撑。