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多源多精度数据融合与气动特性智能外推

力学学报 2024年第9期56卷 2775-2787页

作者：黄红亮闫昊张鲸超蔡晋生西北工业大学航空学院西安710072 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

在虚拟飞行试验和飞行器优化设计中,高维高精度的计算往往伴随着高昂的计算成本.代理模型可以大幅度提高计算效率,同时具备对多源多精度数据的融合能力,可基于离散试验数据点进行气动特性校正.基于此目的,将控制方程向低维空间投影,提... 详细信息

在虚拟飞行试验和飞行器优化设计中,高维高精度的计算往往伴随着高昂的计算成本.代理模型可以大幅度提高计算效率,同时具备对多源多精度数据的融合能力,可基于离散试验数据点进行气动特性校正.基于此目的,将控制方程向低维空间投影,提出一种侵入式降阶的边界层修正算法,在保证精度同时高效地实现采样数据库的扩充,在此基础上构建的代理模型能够提升对飞行器阻力系数的预测精度.其次,通过在降阶模型中融合多源离散试验数据,基于最小二乘的思想引入边界约束,使得代理模型对物面压力分布特性的预测更加贴合给定的试验值.随后构建Kriging桥函数,将局部约束外推至整个物面,实现物面任意位置压力和热流分布修正值的智能匹配,为多源离散约束的融合提供一种新的算法.上述方法在二维翼型和三维钝锥以及无舵飞行器中得到验证,结果表明多精度数据融合算法构造的代理模型相比于单一精度源的代理模型预测流场残差更小,阻力系数预测更为精准,且当无黏采样的外场信息足够充足时,多精度模型预测结果可与CFD计算结果基本无异.进一步发展的多源数据融合算法和气动特性智能外推算法可充分融合离散点试验数据,改善物面压力分布和热流分布的预测结果.

关键词：本征正交分解数据融合离散数据约束 Kriging 方法智能外推算法

基于降维变换的低复杂度双基地EMVs-MIMO雷达高分辨多维参数估计

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 1899-1907页

作者：谢前朋杜奕航孙兵闫华潘小义赵锋中国人民解放军95913部队辽宁沈阳110041 国防科技大学第六十三研究所江苏南京210007 中国卫星海上测控部江苏江阴214430 国防科技大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室湖南长沙410073

针对当前算法在实现双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple input multiple output,EMVs-MIMO)雷达的多维参数估计时计算代价较高的问题,通过利用降维变换技术来实现低复杂度的角度参数和极化参数... 详细信息

针对当前算法在实现双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple input multiple output,EMVs-MIMO)雷达的多维参数估计时计算代价较高的问题,通过利用降维变换技术来实现低复杂度的角度参数和极化参数求解。针对阵列接收数据维度较大问题,通过设计相应的波束空间变换矩阵来实现对阵列接收数据的降维处理。针对算法本身的较高计算复杂度问题,采用低计算复杂度的平行因子分解算法。所提算法能够精确地实现对发射因子矩阵和接收因子矩阵的求解。同时,通过新的旋转不变关系构建新的估计信号参数,可以实现对发射/接收俯仰角的求解。进一步,发射/接收方位角、发射/接收极化角和发射/接收极化相位差的估计可以通过发射/接收空间响应矩阵的重构来实现。仿真实验结果表明,所提算法在降低计算复杂度的同时能够保持优越的多维参数估计性能。

关键词：双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple input multiple output,EMVs-MIMO)雷达多维参数估计波束空间变换平行因子分解算法

第一性原理研究Mn和Cu掺杂六钛酸钾(K_2.i_6O_(13))的电子结构和光学性质

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物理学报 2018年第6期67卷 195-202页

作者：戚玉敏陈恒利金朋路洪艳崔春翔河北工业大学材料科学与工程学院天津300130 淮北师范大学物理与电子信息学院淮北235000

六钛酸钾(K_2.i_6O_(13))是宽带隙半导体光催化材料,只能响应波长较短的紫外光.为了使K_2.i_6O_(13)对可见光响应,本文采用第一性原理方法,研究过渡金属Mn和Cu掺杂改性后K_2.i_6O_(13)的电子结构和光学性质.计算结果表明:Mn,Cu掺杂后K_2...

六钛酸钾(K_2.i_6O_(13))是宽带隙半导体光催化材料,只能响应波长较短的紫外光.为了使K_2.i_6O_(13)对可见光响应,本文采用第一性原理方法,研究过渡金属Mn和Cu掺杂改性后K_2.i_6O_(13)的电子结构和光学性质.计算结果表明:Mn,Cu掺杂后K_2.i_6O_(13)禁带中出现了杂质能级,这些杂质能级由O 2.和Ti 3d与Mn 3d或Cu 3d态杂化而成.对于Mn掺杂的K_2.i_6O_(13),其带隙值变小,位于能带中间的杂质能级可作为电子跃迁的桥梁,从而实现了对可见光的吸收.对于Cu掺杂的K_2.i_6O_(13),其带隙值虽略有增大,但是若考虑将与价带相连的杂质能级,带隙值将大大减小,且此杂质能级可抑制光生载流子的复合,使得掺杂后K_2.i_6O_(13)吸收带边红移至可见光区并在可见光范围内吸收强度明显增强.总的而言,Mn,Cu的掺杂实现了钛酸钾对可见光的吸收,同时Cu掺杂的效果要优于Mn掺杂的效果.研究结果对K_2.i_6O_(13)在光催化领域上的应用具有重要的意义.

关键词：第一性原理掺杂电子结构红移

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非平衡数据流在线主动学习方法

自动化学报 2024年第7期50卷 1389-1401页

作者：李艳红任霖王素格李德玉山西大学计算机与信息技术学院太原030006 山西大学计算智能与中文信息处理教育部重点实验室太原030006

数据流分类是数据流挖掘领域一项重要研究任务,目标是从不断变化的海量数据中捕获变化的类结构.目前,几乎没有框架可以同时处理数据流中常见的多类非平衡、概念漂移、异常点和标记样本成本高昂问题.基于此,提出一种非平衡数据流在线主... 详细信息

数据流分类是数据流挖掘领域一项重要研究任务,目标是从不断变化的海量数据中捕获变化的类结构.目前,几乎没有框架可以同时处理数据流中常见的多类非平衡、概念漂移、异常点和标记样本成本高昂问题.基于此,提出一种非平衡数据流在线主动学习方法(Online active learning method for imbalanced data stream,OALM-IDs).AdaBoost是一种将多个弱分类器经过迭代生成强分类器的集成分类方法,AdaBoost.M2.入了弱分类器的置信度,此类方法常用于静态数据.定义了基于非平衡比率和自适应遗忘因子的训练样本重要性度量,从而使AdaBoost.M2.法适用于非平衡数据流,提升了非平衡数据流集成分类器的性能.提出了边际阈值矩阵的自适应调整方法,优化了标签请求策略.将概念漂移程度融入模型构建过程中,定义了基于概念漂移指数的自适应遗忘因子,实现了漂移后的模型重构.在6个人工数据流和4个真实数据流上的对比实验表明,提出的非平衡数据流在线主动学习方法的分类性能优于其他5种非平衡数据流学习方法.

关键词：主动学习数据流分类多类非平衡概念漂移

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一种有效的周期高效用序列模式增量挖掘算法

计算机应用研究 2024年第8期41卷 2301-2308页

作者：荀亚玲任姿芊闫海博太原科技大学计算机科学与技术学院太原030024

周期高效用序列模式挖掘(PHUsPM)因其能够发现时间序列中更具实际价值的规律性模式而备受关注,但现有的PHUsPM算法难以有效地处理数据集的增量更新,且未考虑大规模数据下算法的向下闭包性和复杂性。针对该问题,提出了IncPUs-Miner算法,... 详细信息

周期高效用序列模式挖掘(PHUsPM)因其能够发现时间序列中更具实际价值的规律性模式而备受关注,但现有的PHUsPM算法难以有效地处理数据集的增量更新,且未考虑大规模数据下算法的向下闭包性和复杂性。针对该问题,提出了IncPUs-Miner算法,有效地实现了周期高效用序列模式(PHUsPs)的增量挖掘。IncPUs-Miner引入了一种名为pu-tree的新型数据结构,每个树节点对应一个更新效用列表(UUL)用于存储相应序列的辅助信息,当有增量数据加入时,该结构使得项目信息能够灵活更新,从而增强了算法的动态适应性和可扩展性。此外,还提出了两种新的序列效用上界PUB和EUB,以及两种相应的剪枝策略,有效地减少了计算负担。实验结果表明,在真实数据集上,IncPUs-Miner算法可以有效地增量挖掘PHUsPs,与其他算法相比,在运行效率和内存消耗上展现出了优越的性能。

关键词：增量挖掘高效用序列模式周期序列模式序列模式挖掘

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边缘引导的双注意力图像拼接检测网络

中国图象图形学报 2024年第2期29卷 430-443页

作者：吴晶辉严彩萍李红刘仁海杭州师范大学信息科学与技术学院杭州311121 杭州启源视觉科技有限公司杭州311121

目的伪造图像给众多行业埋下了隐患,这会造成大量潜在的经济损失。方法提出一种边缘引导的双注意力图像拼接检测网络(boundary-guided dual attention network,BDA-Net),该网络通过将空间通道依赖和边缘预测集成到网络提取的特征中来... 详细信息

目的伪造图像给众多行业埋下了隐患,这会造成大量潜在的经济损失。方法提出一种边缘引导的双注意力图像拼接检测网络(boundary-guided dual attention network,BDA-Net),该网络通过将空间通道依赖和边缘预测集成到网络提取的特征中来得到预测结果。首先,提出一种称为预测分支的编解码模型,该分支作为模型的主干网络,可以提取和融合不同分辨率的特征图。其次,为了捕捉不同维度的依赖关系并增强网络对感兴趣区域的关注能力,设计了一个沿多维度进行特征编码的坐标—空间注意力模块(coordinate-spatial attention module,CsAM)。最后,设计了一条边缘引导分支来捕获篡改区域和非篡改区域之间的微小边缘痕迹,以辅助预测分支进行更好的分割。结果实验使用4个图像拼接数据集与多种方法进行比较,评价指标为F1值。在Columbia数据集中,与排名第1的模型相比,F1值仅相差1.6%。在NIsT16 splicing(National Institute of standards and technology 16 splicing)数据集中,F1值与最好的模型略有差距。而在检测难度更高的CAsIA2.0 splicing(Chinese Academy of sciences Institute of Automation Dataset 2.0 splicing)和IMD2.2.(Image Manipulated Datasets 2.2.)数据集中,BDA-Net的F1值相比排名第2.模型分别提高了15.3%和11.9%。为了验证模型的鲁棒性,还对图像施加JPEG压缩、高斯模糊、锐化、高斯噪声和椒盐噪声攻击。实验结果表明,BDA-Net的鲁棒性明显优于其他模型。结论本文方法充分利用深度学习模型的优点和图像拼接检测领域的专业知识,能有效提升模型性能。与现有的检测方法相比,具有更强的检测能力和更好的稳定性。

关键词：图像取证图像篡改检测卷积神经网络(CNN) 注意力机制融合算法

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矩阵式函数迭代惯导解算的FPGA实现

信息技术 2024年第7期48卷 1-8页

作者：付妍妍姜红艳朱茂然武元新上海交通大学上海200240

惯性导航解算的目的是处理陀螺仪和加速度计的输出信号,以获取运动物体的姿态、速度和位置信息。函数迭代惯导解算方法(iNavFIter)将运动不可交换性误差降低到了计算机截断误差水平,但计算负担是经典双子样算法的10倍左右。为了提高计... 详细信息

惯性导航解算的目的是处理陀螺仪和加速度计的输出信号,以获取运动物体的姿态、速度和位置信息。函数迭代惯导解算方法(iNavFIter)将运动不可交换性误差降低到了计算机截断误差水平,但计算负担是经典双子样算法的10倍左右。为了提高计算效率,提出了iNavFIter-M算法,将函数迭代惯导解算重新编排为矩阵向量形式,并在硬件FPGA上实现了iNavFIter-M算法的IP核。数值结果表明:所设计的iNavFIter-M算法IP核实现了1000Hz采样率下的高精度实时计算。

关键词：函数迭代矩阵形式 FPGA 高精度实时性

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基于全局频域池化的行为识别算法

计算机应用研究 2024年第9期41卷 2867-2873页

作者：贾志超张海超张闯颜蒙蒙储金祺颜之岳南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

目前基于3D-ConvNet的行为识别算法普遍使用全局平均池化(global average pooling,GAP)压缩特征信息,但会产生信息损失、信息冗余和网络过拟合等问题。为了解决上述问题,更好地保留卷积层提取到的高级语义信息,提出了基于全局频域池化(g... 详细信息

目前基于3D-ConvNet的行为识别算法普遍使用全局平均池化(global average pooling,GAP)压缩特征信息,但会产生信息损失、信息冗余和网络过拟合等问题。为了解决上述问题,更好地保留卷积层提取到的高级语义信息,提出了基于全局频域池化(global frequency domain pooling,GFDP)的行为识别算法。首先,根据离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT)看出,GAP是频域中特征分解的一种特例,从而引入更多频率分量增加特征通道间的特异性,减少信息压缩后的信息冗余;其次,为了更好地抑制过拟合问题,引入卷积层的批标准化策略,并将其拓展在以ERB(efficient residual block)-Res3D为骨架的行为识别模型的全连接层以优化数据分布;最后,将该方法在UCF101数据集上进行验证。结果表明,模型计算量为3.5 GFlops,参数量为7.4 M,最终的识别准确率在ERB-Res3D模型的基础上提升了3.9%,在原始Res3D模型基础上提升了17.4%,高效实现了更加准确的行为识别结果。

关键词： 3D-ConvNet 人体行为识别全局平均池化离散余弦变换

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全息体视图——从打印到计算(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 85-99页

作者：付星石子健常河彬柳强闫兴鹏清华大学精密仪器系激光与光子技术研究所北京100084 时空信息精密感知技术全国重点实验室北京100084 陆军装甲兵学院信息通信系北京100072

全息体视图可利用光学打印、计算机生成方法获得,具有制作简单、视觉效果真实等特点,有望应用在大幅面全息显示、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)等领域中。介绍全息体视图光学打印技术的写入方法的发展和打印装置的更新,以及计算全息体视... 详细信息

全息体视图可利用光学打印、计算机生成方法获得,具有制作简单、视觉效果真实等特点,有望应用在大幅面全息显示、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)等领域中。介绍全息体视图光学打印技术的写入方法的发展和打印装置的更新,以及计算全息体视图中计算方法的迭代和计算速度的提升,讨论了当前面临的挑战,并对全息体视图的未来发展进行了展望。

关键词：三维显示全息体视图打印技术计算方法