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基于Transformer和增强可变形可分离卷积的多视频插帧方法

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计算机工程 2024年

作者：石昌通单鸿涛上海工程技术大学电子电气工程学院

现有的多视频插帧方法通常采用光流或卷积神经网络来实现，而受光流和卷积神经网络固有限制的影响难以有效处理大运动场景。针对该问题，提出一种基于Transformer和增强可变形可分离卷积的多视频插帧方法，该方法融合了移位窗口和跨尺... 详细信息

现有的多视频插帧方法通常采用光流或卷积神经网络来实现，而受光流和卷积神经网络固有限制的影响难以有效处理大运动场景。针对该问题，提出一种基于Transformer和增强可变形可分离卷积的多视频插帧方法，该方法融合了移位窗口和跨尺度窗口的注意力，扩大了注意力的感受野；并在合成帧时将时间步作为一个关键控制变量输入帧合成网络，从而能够在任意时间位置插帧。具体而言，首先使用嵌入层提取浅层特征；随后使用编码器-解码器架构提取多尺度的深层特征；最后使用以增强可变形可分离卷积为核心的多尺度多帧合成网络，将多尺度特征、原视频帧和时间步信息共同输入帧合成网络，利用多尺度信息合成任意时间位置对应的中间帧。实验结果表明，该方法在多个视频插帧常用的数据集上实现了较高的插帧性能。其中，多视频插帧方法在Vimeo90K septuplet数据集上的PSNR值和SSIM值分别达到了27.98dB和0.912，单视频插帧方法的插帧性能也达到了主流水平。同时可视化结果表明，相较于其他方法该方法在大运动和大规模运动场景下能产生较为清晰合理的中间帧。

关键词：多视频插帧 Transformer 增强可变形可分离卷积任意时间位置插帧基于跨尺度窗口的注意力大运动

深厚软土覆盖层固结特性对面板堆石坝安全影响分析

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：岑威钧魏江梁郑长海彭凯石含鑫河海大学水利水电学院中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司

深厚软土覆盖层上建造土石坝除了确保大坝自身结构安全外，更要关注坝基覆盖层对大坝变形和稳定的影响。以某抽水蓄能电站上水库百米级深厚软弱覆盖层上沥青混凝土面板堆石坝为例，选择主沟覆盖层最深处断面，采用Biot固结理论计算分析... 详细信息

深厚软土覆盖层上建造土石坝除了确保大坝自身结构安全外，更要关注坝基覆盖层对大坝变形和稳定的影响。以某抽水蓄能电站上水库百米级深厚软弱覆盖层上沥青混凝土面板堆石坝为例，选择主沟覆盖层最深处断面，采用Biot固结理论计算分析了大坝填筑期及蓄水运行期坝体和坝基应力变形特性，重点研究了坝基固结变形分布规律和超静孔隙水压力消散情况；同时，采用“φ=0”总应力法对施工期大坝连同坝基覆盖层进行抗滑稳定计算。结果表明：坝体填筑过程中覆盖层中超静孔隙水压力增长和扩散同步发生，当坝体填筑到600m高程时，覆盖层中超静孔隙水压力达到峰值，上层碎石黏土覆盖层相对偏大的渗透性使得坝体施工完成时覆盖层超静孔隙水压力大部分已消散，并在工后5年覆盖层基本完成固结。由于坝体填筑过程中及大坝蓄水后碎石黏土覆盖层孔压消散较快，大坝工后沉降增量仅为-7.35cm，约占最终稳定沉降量-337.58cm的2.18%。采用总应力法和有效应力法及相应参数计算得到的竣工期、蓄水期和库水位变动下大坝坝坡连同覆盖层的抗滑稳定安全系数均大于相应规范允许值，坝坡失稳可能性小。

关键词：深厚覆盖层 Biot固结孔隙水压力应力变形稳定性分析

基于MRSDAE-KPCA结合Bi-LST的滚动轴承剩余使用寿命预测

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噪声与振动控制 2024年第3期44卷 95-100,145页

作者：古莹奎陈家芳石昌武江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

针对现有滚动轴承剩余使用寿命预测方法在提取数据特征时没有充分考虑数据的内部分布,且在构建健康因子时还需要专家经验进行人工提取等问题,提出一种基于流形正则化堆栈去噪自编码器、核主成分分析并结合双向长短时记忆网络的滚动轴承... 详细信息

针对现有滚动轴承剩余使用寿命预测方法在提取数据特征时没有充分考虑数据的内部分布,且在构建健康因子时还需要专家经验进行人工提取等问题,提出一种基于流形正则化堆栈去噪自编码器、核主成分分析并结合双向长短时记忆网络的滚动轴承剩余使用寿命预测方法。首先采用无监督的堆栈去噪自编码器网络对原始振动数据进行深层特征提取,并使用核主成分分析法进一步降维,以提高健康因子的指标稳定性;然后在堆栈去噪自编码器中加入流形正则化,最大程度保留编码器隐藏层内部的数据分布结构,提高模型提取数据特征的有效性。最后使用双向长短时记忆网络预测轴承的剩余使用寿命,并采用AdaMax优化算法对网络模型的超参数进行自适应寻优。分析结果表明,提出的滚动轴承剩余使用寿命预测方法具有更高的精度。

关键词：故障诊断滚动轴承剩余使用寿命预测健康因子流形正则化堆栈去噪自编码器双向长短时记忆网络

我国与“一带一路”沿线国家高等教育高质量合作的多元路径

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大学教育科学 2024年第1期 108-117页

作者：李晓虹范昌鑫沈阳师范大学教育科学学院沈阳110034

高等教育合作是“一带一路”倡议的重要内容与途径,探究我国与“一带一路”沿线国家高等教育高质量合作的差异化合作路径和作用机制,总结成功经验,对推动共建“一带一路”高质量发展具有重大意义。基于TOE框架,对34个“一带一路”教育... 详细信息

高等教育合作是“一带一路”倡议的重要内容与途径,探究我国与“一带一路”沿线国家高等教育高质量合作的差异化合作路径和作用机制,总结成功经验,对推动共建“一带一路”高质量发展具有重大意义。基于TOE框架,对34个“一带一路”教育国际交流优秀案例进行定性比较分析发现,学科资源相对优势是实现“一带一路”高等教育高质量合作的必要条件。“一带一路”高等教育高质量合作路径共有三种,分别是学科资源嵌入人文交流的民心相通型、学科资源赋能需求满足的共同发展型、学科资源支撑民主会商的话语体系建构型。在“一带一路”倡议提出十周年之际的新历史起点,我国高等教育对外合作应整合优质学科资源,创新交流机制,持之以恒地开展有深度的人文交流;须统筹发挥教育资源优势,务实满足沿线国家需求,实现共同发展;可借助教育多边平台,将学科优势转化为影响力,提升中国高等教育的国际话语权。

关键词： “一带一路”倡议高等教育国际合作高质量合作 TOE框架模糊集定性比较分析

基于格拉姆角场与深度卷积生成对抗网络的行星齿轮箱故障诊断

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噪声与振动控制 2024年第1期44卷 111-118页

作者：古莹奎石昌武陈家芳江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

针对行星齿轮箱故障诊断中样本分布不均衡所引起的模型泛化能力差及诊断精度低等问题,采用格拉姆角场图像编码技术和深度卷积生成对抗网络相结合进行数据增强,融合AlexNet卷积神经网络进行故障诊断。将采集到的一维振动信号转化为格拉... 详细信息

针对行星齿轮箱故障诊断中样本分布不均衡所引起的模型泛化能力差及诊断精度低等问题,采用格拉姆角场图像编码技术和深度卷积生成对抗网络相结合进行数据增强,融合AlexNet卷积神经网络进行故障诊断。将采集到的一维振动信号转化为格拉姆角场图,按比例划分训练集与测试集,将训练集样本与随机向量输入到深度卷积生成对抗网络模型中,交替训练生成器与判别器,达到纳什平衡,生成与原始样本类似的生成样本,从而实现故障样本的增广。用原始样本与生成的增广样本训练卷积神经网络分类模型,完成行星齿轮箱的故障识别。实验结果表明,所提方法能够有效提升样本不均衡条件下的行星齿轮箱故障诊断精度,使之达到99.15%,且能使收敛速度更快。

关键词：故障诊断格拉姆角场深度卷积生成对抗网络卷积神经网络行星齿轮箱

基于多线激光雷达的井下斜坡道无人矿卡定位与建图方法

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1680-1688页

作者：顾清华白昌鑫陈露李萌付明宇王维西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学、西安市智慧工业感知计算与决策重点实验室陕西西安710055 中钢集团山东矿业有限公司山东临沂277700

井下斜坡道的定位与建图是实现井下斜坡道无人驾驶的关键技术之一,矿山井下斜坡道区域为典型非结构化环境特征,且道路具有一定倾斜角度,采用传统SLAM算法无法获得精确里程计信息,导致定位与建图精度难以满足无人矿卡行驶需求。针对上述... 详细信息

井下斜坡道的定位与建图是实现井下斜坡道无人驾驶的关键技术之一,矿山井下斜坡道区域为典型非结构化环境特征,且道路具有一定倾斜角度,采用传统SLAM算法无法获得精确里程计信息,导致定位与建图精度难以满足无人矿卡行驶需求。针对上述问题,通过研究激光SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)算法LeGO-LOAM,笔者提出一种适用于矿山井下斜坡道环境的定位与建图方法。首先,针对井下斜坡道口两侧均为光滑水泥墙壁,特征点稀少问题,设计了基于人工路标的辅助增强定位方法,有效增加点云特征数量,从而优化位姿估计结果,避免建图漂移现象;然后在特征预处理阶段,提出了一种基于激光点云高度差与坡度信息融合的提取地面点高效算法,通过改善地面地点的选取策略,针对倾斜坑洼路面仍能有效识别地面点,解决了井下斜坡道定位与建图倾斜角度大、误差大等问题;其次,基于CVC(Curved-Voxel Clustering)聚类算法设计了一种斜坡道点云曲率体素聚类算法,采用曲率体素和基于哈希的数据结构对点云进行分割,大幅提高在井下稀疏、噪声环境下点云聚类的鲁棒性;最后,运用Scan-To-Map进行点云匹配,同时兼顾点云配准的性能与速度。在中钢集团山东某井下斜坡道的现场实验证明:与原算法相比精度提升13.15%,Z轴误差降低22.3%,地图质量明显提升,能有效解决井下无人驾驶建图及定位的难题。

关键词：井下斜坡道无人驾驶激光SLAM 地面点分割点云聚类

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原子热运动对电场量子测量的影响及修正方法

电工技术学报 2024年第10期39卷 2953-2960页

作者：阎晟肖冬萍石筑鑫张淮清刘卫华输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院) 重庆400044

基于里德堡原子电磁诱导透明(EIT)效应的电场量子测量方法,能够突破传统基于电学原理、光学原理测量法在测量精度和灵敏度上的极限,并且具有自校准性。采用热里德堡原子进行测量具有工程应用的便捷性,但是原子热运动形成的多普勒效应会... 详细信息

基于里德堡原子电磁诱导透明(EIT)效应的电场量子测量方法,能够突破传统基于电学原理、光学原理测量法在测量精度和灵敏度上的极限,并且具有自校准性。采用热里德堡原子进行测量具有工程应用的便捷性,但是原子热运动形成的多普勒效应会导致EIT谱峰发生频移和形变,混淆电场对原子的相干效应,从而影响电场测量精度。基于激光、电场与原子的作用机理,以及原子热力学,该文提出通过调整探测光和耦合光频率,修正原子热运动对电场量子测量影响的方法。首先,假设里德堡原子静止不动,建立和求解密度矩阵方程,描述双光子阶梯型三能级系统的EIT光谱;然后,引入温度与原子运动数学关系,将温度造成的原子热运动多普勒影响量化为探测光和耦合光频率失谐量,通过修正探测光和耦合光的频率来抵消该影响。仿真实验表明,该文提出的修正方法效果良好,该研究有利于推进基于里德堡原子电场量子测量的实用化进程。

关键词：电场测量里德堡原子电磁诱导透明原子热运动多普勒效应修正

基于MV-WC和门控循环单元的短期净负荷概率预测

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南方电网技术 2024年

作者：刘蓉晖石炬烽孙改平殷昌智上海电力大学电气工程学院南京赫曦电气有限公司

分布式光伏在用户侧的大量接入，增加了净负荷预测的难度。为了提高预测精度，提出了一种基于天气分型和神经网络的短期净负荷概率预测模型。首先，为了更好地描述气象条件，将对光伏出力影响最大的云量和环境温度进行加权求和，构造出... 详细信息

分布式光伏在用户侧的大量接入，增加了净负荷预测的难度。为了提高预测精度，提出了一种基于天气分型和神经网络的短期净负荷概率预测模型。首先，为了更好地描述气象条件，将对光伏出力影响最大的云量和环境温度进行加权求和，构造出一种综合的气象影响因子，并提出一种基于气象影响因子波动率的天气分型方法。同时，针对气象因子对净负荷的影响存在时间差异性，采用最大信息系数帮助模型分段选择输入特征。最后，将样本选择结果作为输入，通过分位数回归和门控循环单元(QR-GRU)组成的神经网络进行概率预测，并利用核密度估计生成概率密度曲线。通过仿真验证，证明了该模型具有良好的预测性能。

关键词：净负荷气象影响因子波动率天气分型最大信息系数分位数回归概率预测

蝴蝶飞行机理及仿蝴蝶扑翼飞行器研究进展综述

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工程科学学报 2024年第9期46卷 1582-1593页

作者：张益鑫李少石王兴坚王少萍朱生华杨梦琦北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学宁波研究院宁波315800 天目山实验室杭州310023

仿生扑翼飞行器具有高机动性、高隐蔽性以及高效率等突出优势,在军事侦查、探险搜救等领域具有较好的应用前景,而其应用的基础是对生物飞行机理的深入探究.随着先进运动观测和实验技术的引入,对昆虫飞行行为的记录和分析更为便捷和准确... 详细信息

仿生扑翼飞行器具有高机动性、高隐蔽性以及高效率等突出优势,在军事侦查、探险搜救等领域具有较好的应用前景,而其应用的基础是对生物飞行机理的深入探究.随着先进运动观测和实验技术的引入,对昆虫飞行行为的记录和分析更为便捷和准确.研究表明常见的昆虫拍打频率较高,在25~400 Hz之间,而蝴蝶较为特殊,其扑打频率较低,大约为10 Hz,对于蝴蝶的许多独特的飞行技能尚缺少足够的认识.蝴蝶前翼和后翼的翼面积都较大,身体同侧的前后翼几乎为同步拍打,且扑打幅度较大,甚至接近180°.蝴蝶飞行中身体有较大幅度的上下和俯仰震荡,翼和身体运动高度耦合.即便如此,蝴蝶仍具有敏捷的飞行能力,可以达到点对点的飞行目标,甚至上千公里的长途迁徙,是优秀的仿生学研究对象.因此,蝴蝶启发的仿生扑翼飞行器也得到了全世界研究人员的关注.蝴蝶的飞行机制相对于其他昆虫更加特殊,飞行行为和气动特性更为复杂,这使得仿蝴蝶扑翼飞行器的研制更加困难.目前对于仿蝴蝶飞行器的研制大多数对蝴蝶翼–身耦合的机理进行了简化,很少能实现受控的稳定飞行.最后,本文梳理了真实蝴蝶的飞行行为特点和飞行机理,指出了仿蝴蝶扑翼飞行器研制的关键技术,总结了该类飞行器未来的发展方向和应用前景.

关键词：蝴蝶飞行机理仿生机器人扑翼飞行器气动特性翼–身耦合飞行控制