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基于改进Chrip-Z变换的高精度频率估计算法

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电子科技大学学报 2024年第4期53卷 525-532页

作者：朱颖洁张武雄易辉跃许晖中国科学院上海微系统与信息技术研究所微系统技术实验室上海200050 中国科学院大学北京100049

为解决栅栏效应对频率估计精度的影响,提升频率估计的精度和抗噪性能,提出了一种基于改进Chrip-Z变换(CZT)的高精度频率估计算法。将频率估计的过程分成粗估计和细估计两个过程,使用FFT算法对信号进行频域分析,获得信号频率粗估计值,基... 详细信息

为解决栅栏效应对频率估计精度的影响,提升频率估计的精度和抗噪性能,提出了一种基于改进Chrip-Z变换(CZT)的高精度频率估计算法。将频率估计的过程分成粗估计和细估计两个过程,使用FFT算法对信号进行频域分析,获得信号频率粗估计值,基于信号频率的粗估计值确定频率的细化区间,使用CZT算法对该区间的频谱进行细化,使用细化后频谱最大谱线及其左右谱线的幅值对频率估计值进行修正,得到精确的频率估计值。仿真表明,该算法能够以较低的细化倍数,获得高精度频率估计值,且具有较好的抗噪性能。使用FMCW雷达进行测距实验,验证了该算法的实际应用效果优于现有算法。

关键词：频率估计 Chrip-Z变换 CRLB FMCW雷达 RMSE

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弦动的奥秘——音乐深处的灵魂

物理 2024年第3期53卷 194-199页

作者：鲍海飞中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

1前言音乐是什么?是吉他的细雨滴滴,还是钢琴的叮咚悠扬?是音符的穿透力?还是无尽的遐想和创造力?乐器的使用约有五、六万年的历史。在石器时代,生活于欧洲的尼安德特人就使用骨笛和口哨。在中国发现了迄今为止最古老的可演奏的笛子,距... 详细信息

1前言音乐是什么?是吉他的细雨滴滴,还是钢琴的叮咚悠扬?是音符的穿透力?还是无尽的遐想和创造力?乐器的使用约有五、六万年的历史。在石器时代,生活于欧洲的尼安德特人就使用骨笛和口哨。在中国发现了迄今为止最古老的可演奏的笛子,距今已有九千多年,而带指孔的笛子则表明,史前的“音乐人”对音程已经有了一定的概念[1]。

关键词：尼安德特人音程穿透力笛子创造力音乐石器时代

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深度学习在动物行为分析中的应用研究进展

计算机科学与探索 2024年第3期18卷 612-626页

作者：申通王硕李孟秦伦明上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

近年来动物行为分析已成为脑科学与人工智能等领域的重要研究手段之一,研究者基于深度学习的图像分析技术,构建了自动化、智能化的动物行为分析方法。相较于传统的动物行为分析方法,该类方法无需对动物进行特殊标记,可高效地对动物的姿... 详细信息

近年来动物行为分析已成为脑科学与人工智能等领域的重要研究手段之一,研究者基于深度学习的图像分析技术,构建了自动化、智能化的动物行为分析方法。相较于传统的动物行为分析方法,该类方法无需对动物进行特殊标记,可高效地对动物的姿态进行估计和跟踪,实验情景贴近自然情况,为复杂的动物行为实验提供了潜在可能性。对深度学习在动物行为分析中的应用研究进行综述,首先简要分析动物行为分析的任务及现状;然后重点介绍并比较现有的基于深度学习的动物行为分析工具,根据实验分析的行为维度,将该类工具分为二维的动物行为分析工具和三维的动物行为分析工具,并对工具的功能、性能以及适用范围进行论述;进而介绍了现有的动物数据集和评价指标,对现有的动物行为分析工具所利用的算法机制从优势、局限性、适用场景做出总结;最后,从数据集、实验范式和低延时性等方面对基于深度学习的动物行为分析工具做出展望。

关键词：动物行为分析方法深度学习动物姿态估计

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Linux虚拟文件系统层的路径检索加速

国防科技大学学报 2024年第2期46卷 215-223页

作者：邹彦良殷树上海科技大学信息科学与技术学院上海201210 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 中国科学院大学北京100049

为解决Linux内核传统路径检索日益凸显的开销问题,提出Staged Lookup以加速路径检索,通过动态缓存热目录来减少文件访问的时延。Staged Lookup的核心在于缓存频繁使用的目录项,从而避免从根节点重复遍历路径。不同于从根结点开始的检索... 详细信息

为解决Linux内核传统路径检索日益凸显的开销问题,提出Staged Lookup以加速路径检索,通过动态缓存热目录来减少文件访问的时延。Staged Lookup的核心在于缓存频繁使用的目录项,从而避免从根节点重复遍历路径。不同于从根结点开始的检索操作,Staged Lookup扩展了搜索策略,允许从最近缓存的目录项向后或向前进行路径检索。在Linux内核版本3.14和5.4上部署Staged Lookup的原型,并开展实际系统测试。实验数据显示,相比于传统的路径检索方式,Staged Lookup能实现高达46.9%的性能提升。

关键词：路径检索虚拟文件系统内核目录缓存性能

银粉对硅异质结太阳电池用低温银浆的影响综述

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太阳能学报 2024年第2期45卷 489-498页

作者：王光远韩安军刘文柱赵文婕王栋良敖毅伟冈本珍范孟凡英刘正新中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源技术中心上海200050 常州聚和新材料股份有限公司常州213000

银浆是硅异质结太阳电池的重要材料,更低的体积电阻率和接触电阻、良好的附着力、优良的细线印刷性能及组件栅线抗腐蚀老化是其不断改进的方向。作为导电相,银粉的性能和含量对银浆有着至关重要的影响。该文基于低温固化银浆导电机理以... 详细信息

银浆是硅异质结太阳电池的重要材料,更低的体积电阻率和接触电阻、良好的附着力、优良的细线印刷性能及组件栅线抗腐蚀老化是其不断改进的方向。作为导电相,银粉的性能和含量对银浆有着至关重要的影响。该文基于低温固化银浆导电机理以及SHJ电池对银浆性能的追求,综述了银粉的振实密度、形貌、粒径、表面处理剂及其与有机物的适配。进一步探讨了纳米银粉和银包铜粉在SHJ太阳电池用低温银浆中的应用。

关键词：硅异质结太阳电池低温银浆银粉表面处理振实密度银包铜

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基于Light-Resnet卷积神经网络的电力设备监测数值识别算法

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中国电力 2024年第8期57卷 206-213页

作者：孔志恒谭冲唐培耀胡成博郑敏中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

在智能电网中,精确监测输电、配电及供电关键设备的运行状态对在线运维至关重要。面对人工抄录和巡检的低效,以及监测装置数字化升级的复杂安装、高成本和长周期等挑战,结合图像采集装置与图像处理技术,根据计算资源合理分配任务,开发... 详细信息

在智能电网中,精确监测输电、配电及供电关键设备的运行状态对在线运维至关重要。面对人工抄录和巡检的低效,以及监测装置数字化升级的复杂安装、高成本和长周期等挑战,结合图像采集装置与图像处理技术,根据计算资源合理分配任务,开发了一种基于Light-Resnet数值识别算法,该算法通过D-Add损失函数优化网络训练过程,实现电力设备监测数据的远程读取。实验表明:Light-Resnet以6090的参数量在MNIST数据集获得了98.8%的严格准确率,结合边端协同机制,终端侧能耗降低了20.73%。这一算法不仅证明了自身在资源受限环境下的适应性和高效性,同时D-Add损失函数的设计也显著提升了网络的准确度。

关键词： light-resnet D-add 边端协同机制数值识别智能电网

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基于BBO优化K-means算法的WSN分簇路由算法

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中国科学院大学学报（中英文） 2024年第3期41卷 357-364页

作者：彭程谭冲刘洪郑敏中国科学院大学北京100049 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限、网络生存期短的问题,提出一种基于生物地理学算法优化K-means的无线传感器网络分簇路由算法BBOK-GA。成簇阶段,通过生物地理学优化算法改进K-means算法,避免求解时陷入局部最优。根据能量因子... 详细信息

针对无线传感器网络中传感器节点能量有限、网络生存期短的问题,提出一种基于生物地理学算法优化K-means的无线传感器网络分簇路由算法BBOK-GA。成簇阶段,通过生物地理学优化算法改进K-means算法,避免求解时陷入局部最优。根据能量因子和距离因子设计了新的适应度函数选举最优簇首,完成分簇任务。数据传输阶段,则利用遗传算法为簇首节点搜寻到基站的最佳数据传输路径。仿真结果表明,相较于LEACH、LEACH-C、K-GA等算法,BBOK-GA降低了网络能耗,提高了网络吞吐量,延长了网络生存周期。

关键词：无线传感器网络生物地理学优化算法遗传算法 K-means算法分簇路由

基于FPGA的卷积神经网络和视觉Transformer通用加速器

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2663-2672页

作者：李天阳张帆王松曹伟陈立信息工程大学信息技术研究所郑州450002 空军95072部队南宁530000 复旦大学大数据研究院上海200433

针对计算机视觉领域中基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的传统卷积神经网(CNN)络加速器不适配视觉Transformer网络的问题,该文提出一种面向卷积神经网络和Transformer的通用FPGA加速器。首先,根据卷积和注意力机制的计算特征,提出一种面... 详细信息

针对计算机视觉领域中基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的传统卷积神经网(CNN)络加速器不适配视觉Transformer网络的问题,该文提出一种面向卷积神经网络和Transformer的通用FPGA加速器。首先,根据卷积和注意力机制的计算特征,提出一种面向FPGA的通用计算映射方法;其次,提出一种非线性与归一化加速单元,为计算机视觉神经网络模型中的多种非线性和归一化操作提供加速支持;然后,在Xilinx XCVU37P FPGA上实现了加速器设计。实验结果表明,所提出的非线性与归一化加速单元在提高吞吐量的同时仅造成很小的精度损失,ResNet-50和ViT-B/16在所提FPGA加速器上的性能分别达到了589.94 GOPS和564.76 GOPS。与GPU实现相比,能效比分别提高了5.19倍和7.17倍;与其他基于FPGA的大规模加速器设计相比,能效比有明显提高,同时计算效率较对比FPGA加速器提高了8.02%~177.53%。

关键词：计算机视觉卷积神经网络 Transformer FPGA 硬件加速器

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深度过冷循环低温推进剂贮箱温场特性分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 137-144页

作者：张亮汪彬李杨李超沙赵明罗云王文上海航天技术研究院上海宇航系统工程研究所上海201109 上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

以某型号火箭液氧贮箱为例,对液氧在深度过冷循环过程中贮箱的降温特性进行仿真计算。以液氮为模拟工质,搭建低温推进剂过冷循环原理性缩比试验系统,通过实验数据验证数值模型的准确性。仿真分析了过冷循环流量及回流形式对贮箱降温速... 详细信息

以某型号火箭液氧贮箱为例,对液氧在深度过冷循环过程中贮箱的降温特性进行仿真计算。以液氮为模拟工质,搭建低温推进剂过冷循环原理性缩比试验系统,通过实验数据验证数值模型的准确性。仿真分析了过冷循环流量及回流形式对贮箱降温速率及热分层特性的影响。研究表明:由于一级液氧贮箱筒段较长,贮箱内流体混合更加充分,液体温度均匀性良好;对于二级贮箱,由于其轴向长度较短,从输送管回流的部分深度过冷液氧直接通过贮箱上部抽液口被吸出,发生循环短路,导致贮箱温度始终无法降至70 K,贮箱内温度分层明显,温度均匀性较差,在对贮箱结构进行优化后,贮箱降温速率和温度均匀性提升明显。

关键词：低温推进剂贮箱深度过冷外部循环降温特性