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基于改进YOLOv5神经网络的闪电哨声波智能检测

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基于改进YOLOv5神经网络的闪电哨声波智能检测

作者：赵晨旭防灾科技学院

学位级别：硕士

闪电哨声波（LW）是研究空间物理环境和圈层耦合机理的重要媒介。2018年,我国首颗地震电磁监测试验卫星——张衡一号（CSES）在中国酒泉发射中心成功发射并运行了六年。其搭载的感应磁力仪探测到了大量的LW事件,积累了海量数据。然而,... 详细信息

闪电哨声波（LW）是研究空间物理环境和圈层耦合机理的重要媒介。2018年,我国首颗地震电磁监测试验卫星——张衡一号（CSES）在中国酒泉发射中心成功发射并运行了六年。其搭载的感应磁力仪探测到了大量的LW事件,积累了海量数据。然而,依靠目前现有的智能检测算法完成LW事件的检测任务需要很多年的时间。为了应对海量数据的挑战,本文提出了一种快速高效的闪电哨声波自动识别算法（LW-LWNet）。这项研究对于探索空间天气中闪电事件的时空变化规律具有重要意义。首先,该算法采用深度可分离卷积、挤压激励机制、逆残差结构的轻量化技术对YOLOv5的主干网络进行改进,以降低神经网络参数量和计算量,从而提高模型推理速度。其次,采用小计算量的块注意力机制改进主干网络的输出通道,通过增强闪电哨声波形态特征,克服了由于参数压缩导致性能下降的问题。最后,通过对神经网络的训练得到LW-LWNet模型。在2019年9月的磁场ELF波段数据集上进行了实验。实验结果显示:改进的算法在精确度、召回率、准确率和F1值分别达到了88.8%、80.6%、89.8%和89.3%,相对于原始YOLOv5算法提高了0.7%、0.9%、0.4%和0.6%。此外,在轻量化方面,该模型大小压缩了57%;在推理速度方面,FPS提升了33%;在检测精度方面,mAP提升了0.3%。因此,本文提出的算法不仅在识别精度上有所提升,而且显著提升了推理速度,为快速提取闪电哨声波事件、挖掘全球闪电哨声波时空分布规律提供了方法论。主要创新点如下:（1）本文基于当前工业应用成熟、模型体积小、检测速度快、检测精度高的目标检测模型YOLOv5作为基础模型,通过设计轻量化的特征提取模块修改网络结构,减少主干网络的计算量,以达到节约计算资源提高模型效率的目的。（2）针对网络参数减少导致模型特征表达能力不足的问题,结合计算机视觉的方法,进行对比实验,将注意力机制融入在网络中的不同位置,提升模型对闪电哨声波的关注程度。

关键词：闪电哨声波 YOLOv5 轻量化技术注意力机制

体育文化资本对我国体育旅游经济的影响研究——基于31个省(区、市)的面板数据分析

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山东体育学院学报 2024年第1期40卷 54-61页

作者：陈治屈晨旭河南大学体育学院河南开封475000

在推动文旅融合、提高文化附加值、促进旅游市场繁荣的背景下,探讨体育文化资本对体育旅游经济的影响具有重要意义。该研究基于我国31个省(区、市)的面板数据,采用空间可视化对省域体育文化资本的存量与体育旅游经济发展的时空关联特征... 详细信息

在推动文旅融合、提高文化附加值、促进旅游市场繁荣的背景下,探讨体育文化资本对体育旅游经济的影响具有重要意义。该研究基于我国31个省(区、市)的面板数据,采用空间可视化对省域体育文化资本的存量与体育旅游经济发展的时空关联特征进行分析,并借助空间杜宾模型及空间效应分解方法探讨了体育文化资本各维度对体育旅游经济的影响作用。研究发现,我国体育文化资本存量与体育旅游经济发展之间存在明显的空间分异现象与稳定的时空关联特征。其中,固体化体育文化资本对本地区体育旅游经济具有正向促进作用,对邻近地区体育旅游经济呈现负向溢出效应;而产品化、能力化和制度化体育文化资本对本地区和邻近地区体育旅游经济都呈现正向促进和正向空间溢出效应。基于上述分析,该研究提出了相应的促进建议:提高产品化体育文化资本质量,塑造体育文化IP;加强人才培养与交流活动,为体育旅游提供可持续动力;完善体育文化支持与管理政策,营造良好的体育旅游发展环境;加强省域间体育事业合作,发挥空间溢出效应。

关键词：体育文化资本体育旅游时空关联空间溢出

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基于阅读技巧识别和双通道融合机制的机器阅读理解方法

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自动化学报 2024年第5期50卷 958-969页

作者：彭伟胡玥李运鹏谢玉强牛晨旭中国科学院信息工程研究所北京100085 中关村实验室北京100080 中国科学院大学网络空间安全学院北京100085

机器阅读理解任务旨在要求系统对给定文章进行理解,然后对给定问题进行回答.先前的工作重点聚焦在问题和文章间的交互信息,忽略了对问题进行更加细粒度的分析(如问题所考察的阅读技巧是什么?).受先前研究的启发,人类对于问题的理解是一... 详细信息

机器阅读理解任务旨在要求系统对给定文章进行理解,然后对给定问题进行回答.先前的工作重点聚焦在问题和文章间的交互信息,忽略了对问题进行更加细粒度的分析(如问题所考察的阅读技巧是什么?).受先前研究的启发,人类对于问题的理解是一个多维度的过程.首先,人类需要理解问题的上下文信息;然后,针对不同类型问题,识别其需要使用的阅读技巧;最后,通过与文章交互回答出问题答案.针对这些问题,提出一种基于阅读技巧识别和双通道融合的机器阅读理解方法,对问题进行更加细致的分析,从而提高模型回答问题的准确性.阅读技巧识别器通过对比学习的方法,能够显式地捕获阅读技巧的语义信息.双通道融合机制将问题与文章的交互信息和阅读技巧的语义信息进行深层次的融合,从而达到辅助系统理解问题和文章的目的.为了验证该模型的效果,在FairytaleQA数据集上进行实验,实验结果表明,该方法实现了在机器阅读理解任务和阅读技巧识别任务上的最好效果.

关键词：机器阅读理解阅读技巧识别对比学习双通道融合机制

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面向鱼眼摄像头目标检测的轻量级网络研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：王新蕾廖晨旭王硕肖瑞林南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子信息工程学院

鱼眼摄像头较普通摄像头检测相同场景时，部署成本更低，但要达到精准检测鱼眼图像中畸变目标的目的，就需要增加计算量。针对这种鱼眼图像检测精度和推理速度不能兼得的问题，提出一种改进的YOLOv8m鱼眼图像目标检测模型(Fisheye-YOLO... 详细信息

鱼眼摄像头较普通摄像头检测相同场景时，部署成本更低，但要达到精准检测鱼眼图像中畸变目标的目的，就需要增加计算量。针对这种鱼眼图像检测精度和推理速度不能兼得的问题，提出一种改进的YOLOv8m鱼眼图像目标检测模型(Fisheye-YOLOv8)。首先，提出Faster-EMA模块，通过融合轻量级卷积和多尺度注意力，减少特征提取中的延时和复杂度；其次，设计了RFA-BiFPN结构，基于参数共享机制，通过感受野注意力和加权双向金字塔结构，同时提高检测速度和精度；提出轻量级检测头G-LHead，减少了模型参数量和复杂度；最后，引入LAMP剪枝算法，在提高识别精度和推理速度间取得最优平衡。实验结果表明，Fisheye-YOLOv8在Fisheye8K和WoodScape数据集上mAP达到60.5%和59.7%，较YOLOv8m提升了2.2%和1.2%，参数量与计算量仅为YOLOv8m的20.5%和29.7%,FPS达到118，满足了实时性，相较于其他模型，更适合在鱼眼摄像头上部署。

关键词：鱼眼摄像头轻量级网络 YOLOv8m 参数共享机制剪枝

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上海市郊区地铁站对周边地区的经济效应研究

地域研究与开发 2024年第4期43卷 78-84页

作者：俞路刘晨旭上海海事大学经济管理学院上海201306

以上海市外环线外的60个郊区地铁站为研究对象,探讨郊区地铁站对周边地区经济的影响。采用夜间灯光数据,并结合断点回归方法进行分析。结果表明:地铁站的开通对周边地区产生显著的经济效应,这种效应具有显著的距离衰减特性。地铁站半径1... 详细信息

以上海市外环线外的60个郊区地铁站为研究对象,探讨郊区地铁站对周边地区经济的影响。采用夜间灯光数据,并结合断点回归方法进行分析。结果表明:地铁站的开通对周边地区产生显著的经济效应,这种效应具有显著的距离衰减特性。地铁站半径1200 m以内的区域灯光亮度显著提升,超出此范围则无明显的断点处理效应。此外,这种空间经济效应表现出显著的异质性。对于距离市中心适中的地铁站,地铁开通存在显著的断点处理效应,而对于其他距离分组则不存在。

关键词：郊区地铁站断点回归夜间灯光亮度距离圈层上海市

基于阅读技巧识别和双通道融合的机器阅读理解方法

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自动化学报 2024年

作者：彭伟胡玥李运鹏谢玉强牛晨旭中关村实验室中国科学院信息工程研究所中国科学院大学网络空间安全学院

机器阅读理解任务旨在要求系统对于给定的文章进行理解,然后针对给定的问题进行回答.先前的工作重点聚焦在问题和文章之间的交互信息.然而,忽略了对问题进行更加细粒度的分析,如:问题所考察的阅读技巧是什么.受到先前阅读理解相关文献... 详细信息

机器阅读理解任务旨在要求系统对于给定的文章进行理解,然后针对给定的问题进行回答.先前的工作重点聚焦在问题和文章之间的交互信息.然而,忽略了对问题进行更加细粒度的分析,如:问题所考察的阅读技巧是什么.受到先前阅读理解相关文献的启发,人类对于问题的理解是一个多维度的过程,首先人类需要理解问题的上/下文语义信息,然后再针对不同类型的问题识别其需要使用的阅读技巧,最后再通过与文章的交互来回答出问题的答案.出于该目的,提出一种基于阅读技巧识别和双通道融合的机器阅读理解方法来对问题进行更细致的分析,从而提高模型回答问题的准确性.具体来说,阅读技巧识别器通过对比学习的方法能够显式地捕获阅读技巧的语义信息.双通道融合机制会将问题与文章的交互信息和阅读技巧的语义信息进行深层次的融合,从而达到辅助系统理解问题和文章的目的.为了验证模型的效果,在FairytaleQA数据集上面进行实验,实验结果表明,提出的方法实现了目前在机器阅读理解任务和阅读技巧识别任务上最好的效果.

关键词：机器阅读理解阅读技巧识别对比学习双通道融合机制

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省间电力现货交易运营技术

电力系统自动化 2024年第4期48卷 49-56页

作者：胡晨旭孙大雁关立陶洪铸罗治强常乃超中国电力科学研究院有限公司北京市100192 电力调度自动化技术研究与系统评价北京市重点实验室北京市100192 国家电网有限公司国家电力调度控制中心北京市100031

为支撑省间电力现货交易高效稳定运行,迫切需要研发适应省间电力现货交易特点的运营技术,实现各类市场协同高效运作。首先,介绍了省间电力现货交易的背景和交易机制,分析了市场运营面临的技术挑战,构建了省间电力现货交易运营功能框架,... 详细信息

为支撑省间电力现货交易高效稳定运行,迫切需要研发适应省间电力现货交易特点的运营技术,实现各类市场协同高效运作。首先,介绍了省间电力现货交易的背景和交易机制,分析了市场运营面临的技术挑战,构建了省间电力现货交易运营功能框架,设计了基于广域分布式并行技术的数据流。在此基础上,提出了广域协同交互技术、支撑全域双向交易的省间电力现货交易出清技术、基于模型重构的多阶段安全校核技术,以及基于模块柔性联动的全过程辅助决策分析技术等多项运营技术。最后,介绍了所述运营技术的工程应用情况,并结合未来电力现货市场演进方向,展望了需要进一步突破的运营技术。

关键词：省间电力现货交易功能架构协同运营市场出清运营辅助

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基于半监督和自监督图表示学习的恶意节点检测方法

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软件学报 2024年

作者：王晨旭王凯月王梦勤西安交通大学软件学院西安交通大学智能网络与网络安全教育部重点实验室

现实场景中,电子商务、消费点评、社交网络等不同平台用户之间往往存在着丰富的交互关系,将其构建成图结构,并基于图神经网络GNN进行恶意用户检测已成为相关领域近几年的研究趋势.然而,由于恶意用户通常占比较小且存在伪装和标记成本高... 详细信息

现实场景中,电子商务、消费点评、社交网络等不同平台用户之间往往存在着丰富的交互关系,将其构建成图结构,并基于图神经网络GNN进行恶意用户检测已成为相关领域近几年的研究趋势.然而,由于恶意用户通常占比较小且存在伪装和标记成本高的情况,导致了数据不平衡、数据不一致和标签稀缺等问题,从而使传统GNN方法的效果受到了一定的限制.本文提出基于半监督图表示学习的恶意节点检测方法,该方法通过改进的GNN方法进行图节点表示学习并对图中节点分类.具体地,构造类别感知的恶意节点检测方法 (class-aware malicious node detection, CAMD),该方法引入类别感知注意力系数、不一致图神经网络编码器、类别感知不平衡损失函数以解决数据不一致与不平衡问题.接下来,针对CAMD在标签稀缺情况下检测效果受限的问题,提出了基于图对比学习的方法 CAMD+,引入数据增强、自监督图对比学习及类别感知图对比学习,使模型可以从未标记的数据中学习更多信息并充分利用稀缺的标签信息.最后,在真实数据集上的大量实验结果验证了所提方法优于所有基线方法,且在不同程度的标签稀缺情况下都表现出良好的检测效果.

关键词：恶意节点检测图神经网络表示向量学习

计及改进阶梯型碳交易和热电联产机组灵活输出的园区综合能源系统低碳调度

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电网技术 2024年第1期48卷 61-69页

作者：周伟孙永辉谢东亮殷晨旭孟雲帆河海大学能源与电气学院江苏省南京市210098 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

为了进一步降低园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)碳排放量,优化热电联产(combined heat and power,CHP)机组出力的灵活性,提出一种考虑改进阶梯型碳交易和CHP热电灵活输出的PIES低碳经济调度策略。首先,将... 详细信息

为了进一步降低园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)碳排放量,优化热电联产(combined heat and power,CHP)机组出力的灵活性,提出一种考虑改进阶梯型碳交易和CHP热电灵活输出的PIES低碳经济调度策略。首先,将遗传算法与模糊控制相结合,设计一种遗传模糊碳交易参数优化器,从而对现有阶梯型碳交易机制进行改进,实现该机制参数的自适应变化;其次,在传统CHP中加入卡琳娜(Kalina)循环与电锅炉(electricboiler,EB),构造CHP热电灵活输出模型,以同时满足电、热负荷的不同需求;然后,提出一种柔性指标——电、热输出占比率,进而计算出电、热输出占比率区间,以衡量CHP运行灵活性;最后,将改进阶梯型碳交易机制和CHP热电灵活输出模型协同优化,以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标,构建PIES低碳经济优化模型。算例分析表明,所提策略可有效降低经济成本和碳排放量,同时还可扩展CHP灵活输出调节范围,能够为PIES低碳经济调度提供参考。

关键词：园区综合能源系统遗传模糊碳交易参数优化器热电联产机组灵活输出电、热输出占比率低碳经济调度