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基于隐马尔可夫模型的连续语音同步识别系统

现代电子技术 2019年第11期42卷 64-67,71页

作者：李玉华南昌大学科学技术学院

语音同步识别系统的发展方向是连续性的人机交互,采用传统系统易受到突发性噪声影响,致使识别效果较差,提出基于隐马尔可夫模型的连续语音同步识别系统。结合语音识别原理,设计系统硬件总体结构。利用JFET输入高保真运放的OPA604低通滤... 详细信息

语音同步识别系统的发展方向是连续性的人机交互,采用传统系统易受到突发性噪声影响,致使识别效果较差,提出基于隐马尔可夫模型的连续语音同步识别系统。结合语音识别原理,设计系统硬件总体结构。利用JFET输入高保真运放的OPA604低通滤波器,保证信号处理结果的有效性。通过OMAP5912ZZG型号芯片对处理后的信号进行存储,使用矢量图缓冲音频,经由以太网接口移植相关语音识别序列,由此实现连续语音同步识别。由实验对比结果可知,该系统比传统系统识别效果最高值高出48%,推进了语音识别技术研究的快速发展。

关键词：隐马尔可夫模型连续语音识别同步识别信号处理人机交互系统结构设计

基于替代模型和流向算法的地下水污染源反演识别

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中国环境科学 2023年第11期43卷 5823-5832页

作者：罗成明卢文喜潘紫东王梓博徐亚宁白玉堃吉林大学新能源与环境学院地下水与资源环境教育部重点实验室吉林长春130012

应用模拟-优化的理论和方法,对地下水污染源的相关信息、模拟模型的渗透系数以及抽水井的抽水量进行同步识别.首先,根据假想例子构建地下水污染数值模拟模型.然后,分别运用BP神经网络(BPNN)方法和核极限学习机(KELM)方法构建模拟模型的... 详细信息

应用模拟-优化的理论和方法,对地下水污染源的相关信息、模拟模型的渗透系数以及抽水井的抽水量进行同步识别.首先,根据假想例子构建地下水污染数值模拟模型.然后,分别运用BP神经网络(BPNN)方法和核极限学习机(KELM)方法构建模拟模型的替代模型,优选出拟合精度更高的替代模型嵌入到后续的优化模型中,以此减少计算负荷并提升替代模型对模拟模型的逼近精度.最后,采用流向算法(FDA)对优化模型进行求解,得到反演结果,同时,将其分别与麻雀搜索算法(SSA)和粒子群优化算法(PSO)得到的反演结果进行对比.结果表明:相比于KELM替代模型,BPNN替代模型的拟合精度较高,确定性系数、平均相对误差和均方根误差分别为0.9999、0.1723%和0.5625;与PSO和SSA相比,FDA的收敛速度更快,对优化模型的求解精度更高,其识别结果的平均相对误差小于7%,提升了地下水污染源反演识别的精度和效率,能够为地下水污染修复、风险评定和责任认定提供可靠的依据.

关键词：同步识别模拟-优化方法替代模型流向算法 BP神经网络

基于部分观测信息的结构参数与荷载同步识别时域新方法

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基于部分观测信息的结构参数与荷载同步识别时域新方法

作者：赵博宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

土木工程结构自身不确定因素较多，荷载环境复杂，输入和输出的测量信息有限，且易被噪声污染。荷载和参数对结构响应具有耦合影响，单一方面的识别难以获得准确结果。另外，结构参数、荷载的识别问题不适定，识别过程中计算量繁重并且... 详细信息

土木工程结构自身不确定因素较多，荷载环境复杂，输入和输出的测量信息有限，且易被噪声污染。荷载和参数对结构响应具有耦合影响，单一方面的识别难以获得准确结果。另外，结构参数、荷载的识别问题不适定，识别过程中计算量繁重并且结构参数的物理意义难以保证。本文基于以上问题，提出了在结构输入和输出测量信息有限情况下的结构参数与荷载同步识别时域新方法，主要研究内容如下： (1)提出了时变结构参数与荷载的两阶段识别方法。该方法仅利用结构少数自由度上的加速度响应，基于扩展的卡尔曼滤波算法(EKF)和平均加速度离散化方法实现了时变结构参数与荷载的复合反演。并通过数值仿真和振动台模型实验验证了方法的可行性。 (2)基于荷载时程正交分解及扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波算法，提出了非线性结构参数与荷载同步识别方法。首先将荷载时程进行切比雪夫正交分解，而后分别利用扩展和无迹卡尔曼滤波算法对结构参数与荷载进行同步识别。最后通过数值仿真算例验证了方法的可行性，并对比了扩展卡尔曼滤波器与无迹卡尔曼滤波器(UKF)的同步识别效果。 (3)提出了约束的卡尔曼滤波算法，并提高了算法的鲁棒性。首先利用数学手段对状态量进行约束，从而保证了待识别结构物理参数的物理意义。而后，通过改进误差协方差的计算方法，减小了计算机浮点误差对卡尔曼滤波算法的不利影响。最后以无迹卡尔曼滤波器为例进行了数值仿真分析，验证了该方法的有效性。

关键词：参数识别荷载识别同步识别时变结构非线性结构鲁棒性分析

基于车载计算机视觉的推土机铲运作业识别方法研究

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基于车载计算机视觉的推土机铲运作业识别方法研究

作者：陈嘉锡华中科技大学

学位级别：硕士

推土机作为一种主要的土方工程机械,因其工作特点鲜明,应用场景多样,可以在土方工程的多个工序中使用。因此,推土机的施工作业生产效率极大程度的影响了土方平整工作的完成时间与施工效果,土方现场一般需指派施工员在推土机旁,凭五官感... 详细信息

推土机作为一种主要的土方工程机械,因其工作特点鲜明,应用场景多样,可以在土方工程的多个工序中使用。因此,推土机的施工作业生产效率极大程度的影响了土方平整工作的完成时间与施工效果,土方现场一般需指派施工员在推土机旁,凭五官感受及主观经验以监督推土机的施工作业,属于劳动密集型工作,费时费力且效果不佳。而随着技术的进步,监控所需硬件的成本不断降低,相比之下,人力成本却不断增加,由现实的工程需要及经济上的考量产生了用摄像头代替施工员“人眼”的设想,以监督推土机的施工作业。本文使用计算机视觉的方法来自动化识别推土机的铲运作业,主要包括以下工作:首先,本文在已有的国内外研究基础上,分析了现场施工员对推土机施工作业的监督重点,结合对推土机铲运作业的特点分析,将对推土机施工作业效率的监督问题转化为铲运状态与动作的识别问题。为了获取识别所需的数据样本,设计并实现了车载视频的部署安装方案,并整体分析了推土机铲运作业时各向视角的视频数据特征,为后续推土机铲运状态及铲运动作的识别奠定了理论基础;其次,分析论证后选定车头靠前处中部摄像头处的视频数据作为铲运状态与铲运动作识别的数据来源,其中铲运状态的识别借助于图像样本即可,铲运动作的识别因涉及到时序信息的处理,需以视频样本作为数据集,图像样本与视频样本均需做数据预处理以增强模型的鲁棒性,提升模型的泛化性能力。对于铲运状态与铲运动作的识别均选取了三个主流的深度学习算法,并通过调参寻优得到各自最优的参数组合,其中识别铲运状态效果相对最优的算法是YOLOv5,识别铲运动作效果相对最优的算法是LRCN。通过对YOLOv5算法的损失函数与回归框筛选方法进行优化,模型的m AP值分别提高了2.12%与2.18%;通过对LRCN算法的损失函数、特征提取网络,时序学习单元进行优化,模型的准确率分别提高了2.55%、1.82%、1.68%。最后,对推土机铲运状态、铲运动作的识别均已达到较好的效果,但两算法间彼此独立,而单识别铲运状态或动作无法满足土方现场对推土机作业效率的现实监控需求,所以提出将两个独立算法耦合,以实现铲运状态与铲运动作的同步识别。结果表明,本文提出的铲运状态与动作同步识别算法可以满足自动化识别推土机铲运作业情况的实际需求,通过提供一个可视化的过程中监督的方法,减轻了在大量的施工扬尘与噪音的现场下,施工员对土方机械施工作业的监督压力,并为推土机生产效率的提高提供了数据基础。

关键词：推土机铲运状态铲运动作深度学习同步识别

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基于高斯列消元法的线性分组码参数盲识别

系统工程与电子技术 2013年第7期35卷 1514-1519页

作者：张天骐易琛张刚何丹娜重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室重庆400065

针对线性分组码参数盲识别容错性能较差,以及在低误比特率且同步情况下利用分析矩阵秩亏法识别存在码长不足的问题,提出了一种基于二元高斯列消元法的分组码参数盲识别方法。首先将截获到的数据横向放入到分析矩阵,然后对分析矩阵的列... 详细信息

针对线性分组码参数盲识别容错性能较差,以及在低误比特率且同步情况下利用分析矩阵秩亏法识别存在码长不足的问题,提出了一种基于二元高斯列消元法的分组码参数盲识别方法。首先将截获到的数据横向放入到分析矩阵,然后对分析矩阵的列进行二元域高斯消元,并计算每列所含"1"的比率值,再对所有比率值求均值和方差,在低误比特率且同步的情况下利用均值差值可确定码长,而在误比特率较高且不同步的情况下,则需利用方差差值来确定码长。理论分析和仿真表明:该方法与以往的矩阵模型识别方法相比,容错性能较好、计算量较低,且适用于各种码率的线性分组码的码长和同步识别。

关键词：线性分组码码长识别同步识别二元高斯列消元法

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新型聚合物网络水凝胶制备及其吸附性能研究

高校化学工程学报 2019年第5期33卷 1247-1255页

作者：朱寅帆王珏郭明卢闻君孙立苹浙江农林大学理学院浙江杭州311300 浙江农林大学环资学院浙江杭州311300

为同步吸附复合污水中的重金属离子及含酚化合物,利用半胱氨酸接枝改性β-环糊精(β-CD)得到巯基接枝β-环糊精(β-CD-Cys),氧化偶合反应巯基得到二硫键交联型新型聚合物网络水凝胶。通过红外光谱(IR)、核磁共振谱(1H NMR)结合扫描电镜(... 详细信息

为同步吸附复合污水中的重金属离子及含酚化合物,利用半胱氨酸接枝改性β-环糊精(β-CD)得到巯基接枝β-环糊精(β-CD-Cys),氧化偶合反应巯基得到二硫键交联型新型聚合物网络水凝胶。通过红外光谱(IR)、核磁共振谱(1H NMR)结合扫描电镜(SEM)表征其中间及最终产物,考察新型水凝胶热稳定性能和溶胀性能,并测试其分子-离子同步识别性能。结果表明,设计的反应路线合理,成功制得新型聚合物网络水凝胶,该新型水凝胶具有良好的热稳定性、溶胀性。同步去除重金属离子和含酚污染物的性能较优,对Cu^2+、Pb^2+、Cr^3+、Zn^2+和苯酚的最大吸附量分别为172.16、465.56、65.98、187.55、46.55mg×g^-1。新型聚合物网络水凝胶对重金属离子及苯酚的吸附符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附等温线。

关键词：复合水凝胶同步识别苯酚重金属离子

基于SC-FDE系统的同步模块设计及载波同步算法研究

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基于SC-FDE系统的同步模块设计及载波同步算法研究

作者：邰凌翔西安电子科技大学

学位级别：硕士

单载波频域均衡技术作为对抗无线信道频率选择性衰落的有效手段,可以有效提升无线通信系统数据传输的稳定性和可靠性,近年来得到学者们大量关注。由于该技术需要进行大量FFT（Fast Fouriertransform,FFT）运算,因此,准确识别到不含频率... 详细信息

单载波频域均衡技术作为对抗无线信道频率选择性衰落的有效手段,可以有效提升无线通信系统数据传输的稳定性和可靠性,近年来得到学者们大量关注。由于该技术需要进行大量FFT（Fast Fouriertransform,FFT）运算,因此,准确识别到不含频率偏移的信号数据作为FFT运算的样本,是实现该技术的前提。引起载波频率偏移的主要原因主要分为两类:无线通信系统信息收发两端之间晶振的偏差和相对运动产生的多普勒频移。频率偏移会在特定符号上累积形成相位旋转,导致接收机无法准确完成同步识别与载波同步。本文对接收机同步算法进行了设计实现,并针对低信噪比环境中载波频偏估计算法性能下降这一问题,提出了一种两步频偏估计算法。首先,本文阐述了宽带无线通信系统的研究背景以及国内外通信技术的研究现状。并对无线通信系统的信道特性、系统模型以及通信过程中信号处理的相关技术进行了介绍。重点讨论了基带信号处理的QPSK（Quadrature Phase Shift Keying,QPSK）调制解调技术、扩频技术,接收机处理数据流的同步识别技术、载波同步技术,以及对抗多径衰落干扰的频域均衡技术。并通过数学推理证明了系统的载波频偏会影响接收机判决译码的准确性以及频域均衡模块的性能,指出同步技术对于通信系统的重要性。其次,本文根据项目需求结合IEEE802.11标准,设计了合理的数据帧结构。在MATLAB中对系统整体进行设计仿真,并着重对接收端同步模块进行了不同信噪比环境下的仿真分析。提出使用三组7位巴克码滑动相关的帧同步方案,并仿真验证了在不同信噪比情况下,使用三组巴克码进行同步识别的性能始终优于使用一组巴克码;在MATLAB中模拟不同的信道环境、不同大小的噪声、频偏等干扰因素对载波同步模块进行理论仿真测试,并通过仿真结果说明载波同步模块的意义和频偏纠正的可行性;采用 ARM（Advanced RISC Machines,ARM）+FPGA（Field Programmable Gate Array,FPGA）+AD9361的硬件架构,在Vivado中编写Verilog代码,并在开发板中实现同步识别模块及载波同步模块的硬件电路设计。设计完成后进行三回环测试,证明各个模块功能正常;使用两台电脑配置两部开发板为一收一发状态,进行系统级收发测试,测试中发送数据610279帧,接收数据610279帧,正确接收数据610260帧,整体误码率约在4*10-6左右,性能满足工程需求。最后,本文针对仿真以及实际应用中出现的低信噪比环境中接收机频偏估计算法性能严重下降的问题,提出了一种两步频偏纠正算法。第一步,通过使用训练序列互相关算法做频偏粗估计的方式,缩小待估计频偏范围。第二步,使用L＆R算法做频偏细估计,减小估计误差。在MATLAB中对两步频偏纠正算法及部分时域频偏估计算法做了对比仿真,仿真结果表明:两步频偏纠正算法在低信噪比环境中性能良好,且在系统频偏较小时,与L＆R算法拥有相同的频偏估计精度。在系统归一化频偏较大为0.4时,若信噪比达到-3dB,频偏估计均方误差即可收敛至CRB（Cramér-Rao Bound,CRB）。此外还提出了一种基于数据信息的剩余频偏反馈纠正算法,利用译码信息与接收到的调制信息中,隐含的频偏信息完成剩余频偏的纠正,进一步提高了频偏估计算法的可靠性。

关键词：无线通信 FPGA 同步识别频偏纠正

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一般阻尼数学模型反演识别

一般阻尼数学模型反演识别

作者：孙倩大连交通大学

学位级别：硕士

在进行结构动力学分析时,由于阻尼模型和阻尼参数的选取对结构动态响应有一定的影响,因此有必要基于实测数据对结构初始有限元模型的阻尼参数进行反演识别。粘滞阻尼模型因其形式简单、便于计算而得到较为广泛的应用。基于此,本论文应... 详细信息

在进行结构动力学分析时,由于阻尼模型和阻尼参数的选取对结构动态响应有一定的影响,因此有必要基于实测数据对结构初始有限元模型的阻尼参数进行反演识别。粘滞阻尼模型因其形式简单、便于计算而得到较为广泛的应用。基于此,本论文应用三种一般粘滞阻尼模型、针对不同类型结构,研究了基于结构有限测点动态响应对各阻尼模型中阻尼参数识别的可行性进行了系列研究。具体研究内容如下:（1）在经典粘滞阻尼模型的基础上提出一种单元阻尼模型,并通过数值仿真研究了不同阻尼模型以及阻尼参数对结构动态响应的影响。研究结果表明:采用不同阻尼模型和不同阻尼参数都会对结构动态响应产生一定影响;对于一般结构,阻尼参数的影响大于阻尼模型的影响。（2）验证了基于结构动态响应灵敏度的方法识别阻尼参数的可行性,同时探明了识别过程中其它因素对算法识别效果的影响。研究结果表明:无噪声工况下,基于动态响应灵敏度的方法可以精确地识别结构模态阻尼和单元阻尼模型的阻尼参数,但算法识别精度受模型误差、测试噪声等因素影响较大。（3）提出基于结构动态响应灵敏度的结构阻尼、刚度及输入同步识别算法,并采用数值算例验证了其对模态阻尼和单元阻尼模型中三类未知参数同步识别的有效性。研究结果表明:在无噪声工况下,模态阻尼和单元阻尼模型的阻尼参数可以通过同步识别算法与刚度参数及输入一起精确识别,但测试噪声对两类阻尼模型中结构参数和输入的识别精度都存在负面影响,结构阻尼参数的识别精度受测试噪声的影响大于结构刚度参数,单元阻尼参数的识别精度受测试噪声影响小于模态阻尼。（4）引入统计控制图方法改善同步识别算法的抗噪性能,并利用数值算例验证改进后方法的有效性。研究结果表明:利用统计控制图方法对包含测试噪声工况下的多组结构识别数据进行处理后可有效地降低结构参数的识别误差。

关键词：阻尼模型动态响应灵敏度阻尼识别同步识别统计控制图

基于有限输出的不确定性结构损伤识别方法研究

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基于有限输出的不确定性结构损伤识别方法研究

作者：郭晓辉大连交通大学

学位级别：硕士

在土木工程结构识别领域中,有限的输出信息与未知的输入信息条件下的结构损伤监测与荷载的识别一直以来都是非常重要的问题。基于结构动态响应灵敏度的同步识别方法,已经被证实可以从结构有限测点的动态响应同时识别结构物理参数和未知... 详细信息

在土木工程结构识别领域中,有限的输出信息与未知的输入信息条件下的结构损伤监测与荷载的识别一直以来都是非常重要的问题。基于结构动态响应灵敏度的同步识别方法,已经被证实可以从结构有限测点的动态响应同时识别结构物理参数和未知输入,具备实现测试信息非完备条件下结构损伤检测与荷载反演的潜力。然而,测试响应的非零初始条件及测试噪声两个客观存在的不确定因素严重限制了同步识别算法的适用范围。基于此,本论文针对以上两个问题进行了一系列的研究,主要内容如下:(1)在传统Tikhonov正则化方法的基础上,尝试引入约束正则化、迭代正则化及自适应正则化三种方法对同步识别方法进行改进,并比较各类方法的识别精度与效率,选取最适合同步识别方法的病态方程求解方法。(2)系统地研究了非零初始条件对同步识别算法的影响,提出通过略去初始时段少数测点的方法去除非零初始条件对同步识别算法影响,并分别从仅识别物理参数、仅识别激励及变换未知输入正交展开基函数等角度探明非零初始条件对同步识别算法的影响机理。(3)以去除非零初始条件影响的同步算法为基础,提出一种基于概率可靠度理论、适用输入未知条件下的不确定性结构的损伤概率诊断方法。系统研究了数据测点数、数据窗长度及数据窗移动步长对去除非零初始条件的同步识别算法的影响,并在普通概率方法的基础上引入了统计控制图方法作后处理提高算法识别精度,利用数值模拟验证了算法的有效性。(4)利用LANL的八自由度的质量弹簧Benchmark模型试验验证所提出的基于同步识别算法的不确定性概率诊断方法的有效性。通过数值模拟确定了识别算法中主要计算参数的取值,并以此为基础利用完好结构和损伤结构的测试加速度数据实现了试验模型的损伤概率诊断。

关键词：有限测点同步识别灵敏度未知输入概率诊断