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一种基于时间序列分解和时空信息提取的云服务器异常检测模型

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2638-2646页

作者：唐伦赵禹辰薛呈呈陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

异常检测是维护云数据中心性能的一项重要任务。云数据中心中运行着大量的云服务器以实现各种云计算功能。由于云数据中心的性能取决于云服务的正常运行,因此检测和分析云服务器中的异常至关重要。为此,该文提出一种基于时间序列分解和... 详细信息

异常检测是维护云数据中心性能的一项重要任务。云数据中心中运行着大量的云服务器以实现各种云计算功能。由于云数据中心的性能取决于云服务的正常运行,因此检测和分析云服务器中的异常至关重要。为此,该文提出一种基于时间序列分解和时空信息提取的云服务器异常检测模型。首先,提出带时空信息提取模块的双向Wasserstein生成对抗网络算法(BiWGAN-GTN),该算法在具有梯度惩罚的双向Wasserstein生成对抗网络(BiWGAN-GP)算法的基础上,将生成器与编码器替换为由图卷积网络(GCN)与时间卷积网络(TCN)组成的时空信息提取模块(GTN),实现对数据空时信息的提取;其次,提出半监督BiWGAN-GTN算法来识别多维时间序列中的异常,以在训练过程中避免异常数据侵入的风险并增强模型鲁棒性。最后设计多通道BiWGAN-GTN算法-MCBiWGAN-GTN以实现降低数据复杂度并提升模型学习效率的目标。利用带有自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)算法将时序数据分解,然后将不同的分量送入对应通道下的BiWGAN-GTN算法中训练。在真实世界云数据中心数据集Clearwater和MBD上采用精确率、召回率和F1分数这3个性能指标验证了该文所提模型的有效性。实验结果表明,MCBiWGAN-GTN在这两个数据集上的性能稳定并优于所比较的方法。

关键词：云服务器异常检测时间序列分解生成对抗网络时空信息提取模块

面向6G通信感知一体化的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 146-154页

作者：王洋刘越洋廖希周继华宋浩正任明浩陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 复杂环境通信重庆市重点实验室重庆400030 航天新通科技有限公司重庆401332

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种... 详细信息

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40~50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。

关键词： 6G 通信感知一体化毫米波信道信道测量信道特性

可重构智能表面辅助通信系统网络架构演进综述

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无线电通信技术 2024年第2期50卷 294-302页

作者：徐勇军鲁承壮陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

随着无线通信技术的发展,越来越多的无线终端接入到通信系统中,对通信网络造成很大的业务承载与传输压力,尤其是障碍物严重阻挡或强信道衰落情况下,使得接收机信号以及系统频谱效率下降现象日益严峻。为了解决该问题,近年来,可重构智能... 详细信息

随着无线通信技术的发展,越来越多的无线终端接入到通信系统中,对通信网络造成很大的业务承载与传输压力,尤其是障碍物严重阻挡或强信道衰落情况下,使得接收机信号以及系统频谱效率下降现象日益严峻。为了解决该问题,近年来,可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)作为一种有效的6G候选技术被提出。RIS可以通过电磁调控方式主动改变信道传输质量,从而能够解决无线通信系统频谱效率受限、信号补盲、绕障通信等现实难题。基于此,对RIS辅助通信网络架构演进进行了研究。介绍了RIS的基本概念,并对其三种基本网络架构进行了分析与对比;根据不同的信号传输类型和传输环境,对RIS辅助通信网络架构进行了分析与设计;对当前网络架构发展所面临的挑战以及未来研究趋势进行了展望,为RIS辅助通信系统性能分析、资源分配、网络优化、RIS位置部署提供帮助。

关键词：可重构智能表面通信网络架构频谱效率

基于硬件损伤和非完美CSI的IRS辅助NOMA网络鲁棒传输算法

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物联网学报 2024年第1期8卷 60-70页

作者：刘期烈方家成辛雅楠陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

为提升非正交多址接入(NOMA,non-orthogonal multiple access)网络的鲁棒性并减少其能量消耗,考虑了收发器的硬件损伤(HWI,hardware impairment)和非完美的信道状态信息(CSI,channel state information),提出了智能反射面(IRS,intelligent reflecting surface)辅助的NOMA网络传输功率最小化算法。考虑了用户服务质量(QoS,quality of service)约束、串行干扰消除约束以及IRS的反射相移约束,基于HWI和非完美CSI建立了基站主动波束成形和IRS被动波束成形联合优化问题模型。为求解该非凸优化问题,首先利用线性近似和S-Procedure方法对QoS约束进行转换,然后将优化问题分解为两个子问题,并且利用逐次凸逼近(SCA,successive convex approximation)方法求解主动波束成形子问题,利用惩罚凸凹过程算法求解被动波束成形子问题,最后利用交替优化将子问题交替迭代得到最终解。仿真结果表明,在传输功率方面,所提算法比正交多址鲁棒算法降低了17.05%;在系统鲁棒性方面,所提算法相较于HWI鲁棒算法和CSI鲁棒算法,分别提升了20.69%和31.14%。

关键词：智能反射面非正交多址接入硬件损伤信道状态信息鲁棒性

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MICP加固花岗岩残积土的渗透特性

土木与环境工程学报(中英文) 2023年

作者：王延宁黄龙剑陈前俞缙刘士雨汕头大学土木与环境工程系广东省结构安全与监测工程技术研究中心中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心

MICP技术可以显著降低固化土壤的渗透系数，然而缺少关于MICP固化土壤渗透系数的理论计算。基于理论推导和试验验证的方法，研究MICP加固花岗岩残积土的渗透特性，提出MICP加固花岗岩残积土的碳酸钙生成量和渗透系数理论表达式。假设MIC... 详细信息

MICP技术可以显著降低固化土壤的渗透系数，然而缺少关于MICP固化土壤渗透系数的理论计算。基于理论推导和试验验证的方法，研究MICP加固花岗岩残积土的渗透特性，提出MICP加固花岗岩残积土的碳酸钙生成量和渗透系数理论表达式。假设MICP的反应速率线性衰减，通过酶促反应动力学方程得到MICP加固土体的CaCO3生成量，估算CaCO3晶体的粒径和个数，从而获得加固后试样的孔隙比、迂曲度和颗粒比表面积，代入修正的Kozeny-Carman方程，得到加固后土体的渗透系数理论表达式。与试验数据对比分析结果表明：CaCO3的产量早期增加快，后期增加变缓并逐渐趋于稳定；MICP加固土体的渗透系数其具有早期降低快，后期趋于平稳的特征。胶结液浓度为0.50、0.75、1.00、1.25 kmol/m3的试样渗透系数最终分别降低了35%、40%、45%和55%。提出的CaCO3含量表达式和渗透系数表达式与试验结果拟合良好，可为微生物加固的设计计算提供参考。

关键词：微生物诱导碳酸钙沉淀花岗岩残积土加固 Kozeny-Carman方程胶结作用

深部地热能系统主要挑战与耦合储能的增强型创新开发模式

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煤田地质与勘探 2024年第1期52卷 1-13页

作者：侯正猛吴旭宁罗佳顺张烈辉李早元曹成吴林陈前均克劳斯塔尔工业大学地下能源系统研究所德国克劳斯塔尔–采勒费尔德38678 西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室四川成都610500

中国在中低温地热能直接利用方面早已领先全球,但在深部地热能发电方面却发展缓慢。深部高温高压环境下岩石渗透性降低,深部地热能开采需要建立工程型地热系统(Engineered Geothermal System,EGS),通过水力压裂对储层进行改造,以获得具... 详细信息

中国在中低温地热能直接利用方面早已领先全球,但在深部地热能发电方面却发展缓慢。深部高温高压环境下岩石渗透性降低,深部地热能开采需要建立工程型地热系统(Engineered Geothermal System,EGS),通过水力压裂对储层进行改造,以获得具有较高渗透性的人工地热储层。由于目前常用的深部地热能储层改造技术主要借鉴油气增产领域的水力压裂工艺,在热储改造效果、地震风险控制、高效取热等方面受到限制。首先总结深部地热能水力压裂的特点为:裂缝破坏主要以剪切机理为主;冷水回灌引起的温差效应产生拉应力会促使裂缝向更远处扩展;持续的注水使注入井井筒压力高于地层压力,有助于保持裂缝处于张开状态。因此,EGS水力压裂不需要使用支撑剂,与依靠支撑剂的油气井增产压裂完全不同。同时,系统剖析EGS面临的发电产能低、注采连通差、诱发破坏性地震以及无补贴难盈利4大难题与挑战。从创新压裂和循环利用层面提出耦合储能的增强型创新开发模式(Regenerative Engineered Geothermal System,REGS),通过数值模拟研究REGS的优点。结果表明,采用水平井非等距、非等面积、非等注水量分段压裂,可以提高注水井与生产井的连通能力。通过优化压裂工艺,采用多段压裂模式,每次压裂初始期间快速提高注水速率,而后期缓慢降低注水速率,避免井筒压力的突然波动,可以达到控制诱发地震震级的目的,避免产生实质性伤害地震。结合可再生能源大规模地下存储,既能实现多能互补,又能提高REGS项目生产寿命和盈利能力。研究成果有助于为我国深部地热能热电联产和储能一体化技术的试点和标准化推广奠定基础。

关键词：工程型地热系统热储改造支撑剂诱发地震耦合储能

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液压系统组合协整模型状态监测

振动．测试与诊断 2011年第4期31卷 409-414,531页

作者：鲁帆陈前南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

由于利用单个协整关系模型对液压仿真系统进行状态监测研究的过程中存在对多种故障状态监测效力不一致的不足,且无法在状态监测下对多组协整关系的存在进行解释,因此基于协整关系空间提出了故障状态与空间投影关系的观点,解释了系统变... 详细信息

由于利用单个协整关系模型对液压仿真系统进行状态监测研究的过程中存在对多种故障状态监测效力不一致的不足,且无法在状态监测下对多组协整关系的存在进行解释,因此基于协整关系空间提出了故障状态与空间投影关系的观点,解释了系统变量多组协整关系的意义,并利用多组协整关系的线性组合模型来改善单个协整关系模型的状态监测效力。通过在液压仿真系统上的对比研究证实了该方法对多种故障状态具有一致的监测效力。

关键词：协整检验状态监测液压舵面伺服控制系统非平稳最大熵原理线性组合

基于数字孪生的多自动驾驶车辆分布式协同路径规划算法

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2525-2532页

作者：唐伦戴军成章超张鸿鹏陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

针对多辆自动驾驶车辆(AVs)在进行路径规划过程中存在的车辆之间协作难、协作训练出来的模型质量低以及所求结果直接应用到物理车辆的效果较差的问题,该文提出一种基于数字孪生(DT)的多AVs分布式协同路径规划算法,基于可信度加权去中心... 详细信息

针对多辆自动驾驶车辆(AVs)在进行路径规划过程中存在的车辆之间协作难、协作训练出来的模型质量低以及所求结果直接应用到物理车辆的效果较差的问题,该文提出一种基于数字孪生(DT)的多AVs分布式协同路径规划算法,基于可信度加权去中心化的联邦强化学习方法(CWDFRL)来实现多AVs的路径规划。首先将单个AVs的路径规划问题建模成在驾驶行为约束下的最小化平均任务完成时间问题,并将其转化成马尔可夫决策过程(MDP),使用深度确定性策略梯度算法(DDPG)进行求解;然后使用联邦学习(FL)保证车辆之间的协同合作,针对集中式的FL中存在的全局模型更新质量低的问题,使用基于可信度的动态节点选择的去中心化FL训练方法改善了全局模型聚合质量低的问题;最后使用DT辅助去中心化联邦强化学习(DFRL)模型的训练,利用孪生体可以从DT环境中学习的优点,快速将训练好的模型直接部署到现实世界的AVs上。仿真结果表明,与现有的方法相比,所提训练框架可以得到一个较高的奖励,有效地提高了车辆对其本身速度的利用率,与此同时还降低了车辆群体的平均任务完成时间和碰撞概率。

关键词：数字孪生自动驾驶去中心化联邦强化学习路径规划

基于扰动观测器的五相永磁同步电机开路和短路容错矢量控制

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电工技术学报 2023年

作者：周华伟陈铖向小龙张多陈前江苏大学电气信息工程学院

针对反电势含有三次谐波的五相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)开路和短路故障导致转矩脉动大的问题，提出一种基于扰动观测器的矢量控制(disturbance-observer-based field-oriented control，DOB-FOC)策略。该策略基于降阶正交变换矩阵在同步旋转坐标系上建立PMSM开路故障情况下的基波模型，将三次谐波反电势、短路电流等作为扰动信号。在此基础上，设计扰动观测器，观测出以上扰动导致的转矩脉动，将其转化为q轴补偿电流前馈到q轴电流指令中。有效抑制了故障导致的转矩脉动，并且实现了PMSM在开路和短路故障情况下的平稳无扰运行。仿真和实验结果验证了所提容错策略的有效性。

关键词：永磁同步电机(PMSM) 矢量控制(FOC) 开路故障短路故障扰动观测器