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基于多密度流聚类的UAV-NOMA用户分簇与功率分配算法

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第6期51卷 86-97页

作者：杨青青韩卓廷彭艺吴桐昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省计算机技术应用重点实验室云南昆明650500

针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)下行通信系统,提出了最大化和速率的用户动态分簇与功率分配方案.考虑用户服务质量与UAV位置约束,建立了和速率最大化的优化问题.由于目... 详细信息

针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)下行通信系统,提出了最大化和速率的用户动态分簇与功率分配方案.考虑用户服务质量与UAV位置约束,建立了和速率最大化的优化问题.由于目标函数的非凸性,将原问题解耦为三个子问题,分别优化UAV位置部署与用户连接、用户动态分簇、功率分配以提高系统性能.首先,基于K-means算法设计了UAV位置部署与用户连接方案,以减小路损为目的确定UAV最佳部署位置,同时选择其服务的最优用户群;其次,改进多密度流聚类(Multi-Density Stream Clustering, MDSC)算法,提出了单UAV下用户静态与动态分簇方案,静态分簇方案可自适应平衡簇数与簇用户数,并获得较大的簇内用户信道增益差异,动态分簇方案则针对用户移动属性,制定了即时更新策略;最后,使用分式规划(Fractional Programming,FP)二次变换的方法,引入辅助变量将原非凸问题变换为凸问题,交替优化辅助变量与功率分配因子,获得原非凸问题的次优解.仿真结果表明,与其他算法相比,本文分簇方案能获得更大的簇内信道差异与更小的簇内用户数标准差,同时用户系统性能也获得了显著提升.

关键词：无人机非正交多址位置部署动态分簇功率分配

基于Transformer的多模态级联文档布局分析网络

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浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 317-324,369页

作者：温绍杰吴瑞刚冯超文刘英莉昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省计算机技术应用重点实验室云南昆明650500

针对现有方法在文本和图像模态的预训练目标上存在嵌入不对齐,文档图像采用基于卷积神经网络(CNN)的结构进行预处理,流程复杂,模型参数量大的问题,提出基于Transformer的多模态级联文档布局分析网络(MCOD-Net).设计词块对齐嵌入模块(WAE... 详细信息

针对现有方法在文本和图像模态的预训练目标上存在嵌入不对齐,文档图像采用基于卷积神经网络(CNN)的结构进行预处理,流程复杂,模型参数量大的问题,提出基于Transformer的多模态级联文档布局分析网络(MCOD-Net).设计词块对齐嵌入模块(WAEM),实现文本和图像模态预训练目标的对齐嵌入,使用掩码语言建模(MLM)、掩码图像建模(MIM)和词块对齐(WPA)进行预训练,以促进模型在文本和图像模态上的表征学习能力.直接使用文档原始图像,用图像块的线性投影特征来表示文档图像,简化模型结构,减小了模型参数量.实验结果表明,所提模型在PubLayNet公开数据集上的平均精度均值(mAP)达到95.1%.相较于其他模型,整体性能提升了2.5%,泛化能力突出,综合效果最优.

关键词：文档布局分析词块对齐嵌入 Transformer MCOD-Net模型

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支持用户撤销的可搜索电子健康记录共享方案

计算机应用 2024年第2期44卷 504-511页

作者：王政王经纬殷新春扬州大学信息工程学院江苏扬州225127 扬州大学广陵学院江苏扬州225128 广东省信息安全技术重点实验室(中山大学) 广州510275

随着物联网与云存储技术的快速发展和广泛应用,每年都有大量的传感器设备被部署到医疗物联网(IoMT)系统,虽然这促进了电子健康记录(EHR)应用的普及,但EHR的安全存储与检索尚未得到妥善的解决。针对以上问题,基于可搜索加密构造长度固定... 详细信息

随着物联网与云存储技术的快速发展和广泛应用,每年都有大量的传感器设备被部署到医疗物联网(IoMT)系统,虽然这促进了电子健康记录(EHR)应用的普及,但EHR的安全存储与检索尚未得到妥善的解决。针对以上问题,基于可搜索加密构造长度固定的陷门用于对密文的搜索验证,减小了用户所需的通信开销;采用在线/离线加密技术,减小了用户端在线加密所需的计算开销;同时基于变色龙哈希函数,构造具有抗碰撞、语义安全等特点的私钥,避免了未撤销用户私钥频繁更新的问题,极大地减小了用户的计算开销。理论分析与实验结果表明所提方案在DBDH(Decisional Bilinear Diffie-Hellman)假设下是选择明文攻击是安全的,且与类似属性基加密方案相比,所提方案效率更高,在功能上支持在线加密、高效的用户撤销并具有更低的计算开销和存储开销。

关键词：可搜索加密在线/离线加密变色龙哈希函数用户撤销电子健康记录

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正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

过程工程学报 2024年第4期24卷 381-390页

作者：李坤吴利芸陈平韩焱中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室山西太原030051 太原工业学院机械工程系山西太原030008

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像... 详细信息

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法,利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点,使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而,小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理;然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展,并指出其中存在的问题和潜在的发展方向;最后,对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

关键词：多相流无损检测正电子发射粒子示踪示踪颗粒 γ光子探测定位算法

基于弯沉斜率的CRTS-Ⅱ板CA砂浆层脱空长度评估方法

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 826-836页

作者：王广琦毛庆洲李清泉夏梦璇穆远博武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 深圳大学广东省城市空间信息工程重点实验室广东深圳518060

列车运动条件下CA砂浆层脱空病害的定量检测缺乏有效的评估指标,而基于轨道/车辆响应特征和轨道线形变化的检测方法以定性判断为主。为解决上述问题,采用弯沉斜率作为脱空长度病害的评估指标,开展多种条件下脱空长度的定量评估研究。首... 详细信息

列车运动条件下CA砂浆层脱空病害的定量检测缺乏有效的评估指标,而基于轨道/车辆响应特征和轨道线形变化的检测方法以定性判断为主。为解决上述问题,采用弯沉斜率作为脱空长度病害的评估指标,开展多种条件下脱空长度的定量评估研究。首先,基于欧拉伯努利梁理论和Winkler模型,推导出轨道板弯沉斜率与变形速度之间的关系。建立车辆-轨道有限元动力学模型,设置多种不同的脱空长度。其次,研究列车以不同速度通过病害区域时,轨道板表面特定区域变形速度的分布情况,统计该过程中轨道板最大变形速度出现的位置与轮对中心的间距。再次,基于线性递减粒子群优化算法,求解最优的变形速度测量位置。最后,分析弯沉斜率的变化规律及其与脱空长度的关联。研究结果表明:弯沉斜率与脱空长度呈正相关,因此弯沉斜率不仅可以用于砂浆层脱空的识别,还可以用于脱空长度的定量评估;在不同的脱空工况下,变形速度的最优测量位置位于列车轮对中心前方2.4 m处,该位置对应的变形速度能更有效地反映出脱空产生的影响;在不同的速度条件下,弯沉斜率的平均绝对百分比误差的平均值为13.7%,对应位置变形速度的平均绝对百分比误差的平均值为112.93%;揭示了不同脱空工况条件下弯沉斜率的变化规律,给出了7种脱空条件下弯沉斜率变化的参考范围。

关键词：无砟轨道水泥沥青砂浆脱空变形速度弯沉斜率

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船舶自抗扰无模型自适应航迹控制

中国舰船研究 2024年第1期19卷 280-289页

作者：李诗杰徐诚祺刘佳仑徐子茜孟凡彬武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室湖北武汉430063 中国船舶航海保障技术实验室天津300131 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 天津航海仪器研究所天津300131

[目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC... 详细信息

[目的]旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。[方法]首先,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入自抗扰控制器(ADRC)中,设计改进自抗扰无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法,通过ADRC跟踪系统的实时状态、识别系统所受未知扰动,根据MFAC建立输入数据(舵角)与输出数据(航向角、角速度)之间的非线性关系,实现稳定的航向控制。然后,结合自适应视线(LOS)制导策略,通过动态航向控制实现对航迹的精准控制。[结果]仿真结果表明,所设计的控制器能够控制船舶快速航行至预设轨迹并沿轨迹行进,在复杂环境扰动下仍能够实现理想的航迹控制。[结论]研究成果不依赖船舶具体模型,可为船舶航迹控制提供参考。

关键词：航迹控制自抗扰控制算法无模型自适应控制算法数据驱动控制

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基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制

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中国舰船研究 2024年第1期19卷 119-127页

作者：刘佳仑董智霖李诗杰游旭胡英俊武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室湖北武汉430063 中国船舶航海保障技术实验室天津300131 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 天津航海仪器研究所天津300131

[目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特... 详细信息

[目的]针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。[方法]首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特殊环境干扰,使用反步法和滑模控制法(SMC)设计全回转尾推进拖轮的自主靠泊控制器,提供了3种不同的滑模面设计并使用李雅普诺夫函数进行稳定性验证;最后,采用仿真实验的方式,通过靠泊轨迹、速度误差和距离误差来对控制的效果进行验证。[结果]仿真实验结果表明,设计的拖轮自主靠泊控制策略以及控制器在拖轮自主靠泊场景中具有较好的效果,面对系统的不确定干扰有较好的表现。[结论]该控制策略以及靠泊控制器的适用性以及鲁棒性较好,以全新的角度实现了拖轮自主靠泊控制,为后续拖轮的靠泊控制研究提供了新的方向。

关键词：欠驱动拖轮自主靠泊目标跟踪控制反步法滑模控制

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基于QR迭代的量子奇异值分解

北京工业大学学报 2024年第7期50卷 823-831页

作者：姜楠王海亮王健张蕊王子臣北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学可信计算北京市重点实验室北京100124 北京交通大学智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室北京100044

针对大型矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)时使用经典算法时间复杂度较高,以及已有的量子SVD算法要求待分解的矩阵必须具有非稀疏低秩的性质,并且在计算过程中构造任意大小酉矩阵对目前的量子计算机来说实现起来并不... 详细信息

针对大型矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)时使用经典算法时间复杂度较高,以及已有的量子SVD算法要求待分解的矩阵必须具有非稀疏低秩的性质,并且在计算过程中构造任意大小酉矩阵对目前的量子计算机来说实现起来并不容易等问题,提出基于QR迭代的量子SVD。QR迭代使用的是Householder变换,通过量子矩阵乘法运算完成经典矩阵乘法运算过程。实验结果表明,该方法能够得到所求矩阵的奇异值及奇异矩阵,使大型矩阵的SVD具有可行性。

关键词：量子奇异值分解(singular value decomposition,SVD) 量子计算机 QR迭代量子矩阵乘法 Householder变换大型矩阵

ENSO与长江流域径流演变的遥相关机理分析

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水科学进展 2024年

作者：闫磊孙健陈子浩宋立冬董旺谢笑添河北工程大学水利水电学院河北工程大学河北省智慧水利重点实验室

厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation，ENSO）对长江流域径流演变具有显著影响。深入解析这种影响不仅有助于揭示长江流域径流的演变规律，也对于理解其遥相关机理具有重要的科学意义。本研究利用非齐次隐马尔可夫模型（N... 详细信息

厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation，ENSO）对长江流域径流演变具有显著影响。深入解析这种影响不仅有助于揭示长江流域径流的演变规律，也对于理解其遥相关机理具有重要的科学意义。本研究利用非齐次隐马尔可夫模型（NHMM）对太平洋海表温度异常（SSTA）进行动态模拟，识别出5种ENSO状态，分析了不同状态下的径流、降水和环流数据。结果表明，在强厄尔尼诺期间，中国东部的水分汇聚及反气旋现象导致大量水汽输送至长江中下游，引发异常降水，增加径流量；而强拉尼娜状态期间，长江流域西南和西北部地区因北纬10°附近的水汽带和气旋影响，出现异常降水；大气垂直速度和位势高度与水汽输送的分布一致。本研究有助于提升长江流域中长期径流预报精度，并为防灾减灾提供技术支持。

关键词：径流演变 ENSO 大气环流非齐次隐马尔可夫模型遥相关