《非平穩噪聲條件下軟測量系統量子隨機濾波方法研究》是依託華僑大學，由金福江擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非平穩噪聲條件下軟測量系統量子隨機濾波方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：金福江
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對實際軟測量系統的非平穩噪聲機率密度函式（PDF）難以準確估計，對軟測量結果影響較大的關鍵問題，提出採用量子隨機濾波和即時核學習方法進行研究。提出核學習方法建立勢場函式模型，用絕熱量子計算代替Schrodinger方程，套用遞歸貝葉斯得到狀態變數後驗PDF的即時核學習量子隨機濾波方法。分析了勢場函式與PDF模型之間的關係，論證了濾波算法的穩定性、收斂性和參數的靈敏度。最終，實現在非平穩隨機噪聲下軟測量系統的最優濾波。通過實驗驗證微觀建模和量子隨機濾波算法的可行性和有效性。
結題摘要
濾波技術是軟測量系統中減少或消除測量噪聲，提高測量精度和穩定性的主要方法。隨機噪聲對軟測量結果的精度有很大影響，噪聲信號PDF 建模是濾波理論中的難點問題，本項目針對實際軟測量系統的非平穩噪聲機率密度函式（PDF）難以準確估計，對軟測量結果影響較大的關鍵問題，提出採用量子隨機濾波和即時核學習方法進行研究。本項目主要研究了四個方面的內容並得到相應的結果：⑴對隨機信號微觀機理和其量子化的理論依據進行研究，隨機信號的PDF是有規律的，可以用數學模型來描述，本項目用schrodinger方程求解其受外界場作用後波函式變化規律，結果表明用機率的方法研究隨機信號的運動規律是科學、可行的方法。⑵改進了現有的量子濾波方法，套用即時核學習方法建立時變勢場函式模型，提高了勢函式學習的效率和精度，設計絕熱量子算法，得到態函式和PDF 在不同勢場下由初態到終態的演變結果，大幅度簡化了薛丁格方程求解的難度改進後量子隨機濾波對直流信號和實際軟測量中周期信號的中隨機噪聲濾波效果。⑶提出了即時核學習量子濾波方法。用Bayesian 遞推公式得到狀態變數後驗PDF，實現了二維隨機信號PDF建模，在得到測量變數和狀態變數中噪聲PDF情況下，構建軟測量系統最優濾波目標函式、正則方程，最終得到量子隨機濾波的遞推表達式。 （4）用仿真實驗和實際染色吸光度實驗驗證了即時核學習量子濾波的有效性。對已知軟測量系統狀態方程的條件下量子隨機濾波算法的各個環節進行分析，論證其最優濾波的存在性及收斂條件，並對參數進行靈敏度分析，得到隨機信號波函式的表達式，隨機信號的機率表示具有波動性，可以用波函式準確描述隨機信號的規律。由隨機信號波函式的表達式得到量子隨機濾波程式，說明量子隨機濾波不僅是理論成果，還可以達到實際套用水平；即時核學習量子濾波方法對隨機濾波參數最佳化設計，對含有非平穩噪聲的複雜信號有高精度的濾波效果；量子濾波算法套用在語音和光譜信號分析有很好的降噪結果，證明量子濾波算法可以套用到複雜時變信號濾波，具有較高實用價值。
