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基于拟牛顿法的深度强化学习在车联网边缘计算中的研究

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通信学报 2024年第5期45卷 90-100页

作者：章坚武芦泽韬章谦骅詹明杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 之江实验室天基计算研究中心浙江杭州311121 浙江大学信息与电子工程学院浙江杭州310027 台州学院电子与信息工程学院浙江台州318000

为了解决车联网中由于多任务和资源限制导致的任务卸载决策不理想的问题,提出了拟牛顿法的深度强化学习双阶段在线卸载(QNRLO)算法。该算法首先引入批归一化技术优化深度神经网络的训练过程,随后采用拟牛顿法进行优化,有效逼近最优解。... 详细信息

为了解决车联网中由于多任务和资源限制导致的任务卸载决策不理想的问题,提出了拟牛顿法的深度强化学习双阶段在线卸载(QNRLO)算法。该算法首先引入批归一化技术优化深度神经网络的训练过程,随后采用拟牛顿法进行优化,有效逼近最优解。通过此双阶段优化,算法显著提升了在多任务和动态无线信道条件下的性能,提高了计算效率。通过引入拉格朗日算子和重构的对偶函数,将非凸优化问题转化为对偶函数的凸优化问题,确保算法的全局最优性。此外,算法考虑了车联网模型中的系统传输时间分配,增强了模型的实用性。与现有算法相比,所提算法显著提高了任务卸载的收敛性和稳定性,并能有效处理车联网中的任务卸载问题,具有较高的实用性和可靠性。

关键词：车联网任务卸载深度强化学习拟牛顿法

混合可重构智能表面和人工噪声辅助的物理层安全通信

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3155-3164页

作者：邓志祥戴陈庆张志威河海大学江苏省输配电装备技术重点实验室常州213251 河海大学信息科学与工程学院常州213251

针对可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Reflecting Surface,RIS)辅助的物理层安全通信,该文设计了基于混合有源-无源RIS和人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的安全传输方案。考虑基站和RIS的功率约束以及RIS无源反射元件的... 详细信息

针对可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Reflecting Surface,RIS)辅助的物理层安全通信,该文设计了基于混合有源-无源RIS和人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的安全传输方案。考虑基站和RIS的功率约束以及RIS无源反射元件的反射系数恒模约束,以最大化系统安全传输速率为目标,构建基站发射波束成形、AN波束向量、RIS反射系数矩阵联合优化问题。使用交替优化(Alternating Optimization,AO)、权值最小均方误差(Weighted Minimum Mean Square Error,WMMSE)和半定松弛(Semi-definite Relaxation,SDR)算法,求解所构建的变量高度耦合的非凸优化问题。仿真结果表明,混合RIS辅助安全传输方案,能够有效提高系统的安全速率,与无源RIS相比,能够有效克服“双衰落”效应导致的安全速率降低,与有源RIS相比,具有更高的能量效率。

关键词：可重构智能表面混合有源-无源RIS 物理层安全人工噪声交替优化半定松弛

基于联合损伤补偿方法的超奈奎斯特模分复用无源光网络

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中国激光 2024年第5期51卷 76-87页

作者：张倩武詹书成刘博洋陈冠文李智宇欧阳远江曹炳尧李正璇吴雅婷上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室特种光纤与先进通信国际合作联合实验室上海200444

为了利用模分复用(MDM)和超奈奎斯特(FTN)传输技术提高无源光网络(PON)的传输容量和频谱效率,同时也为了保证系统具有良好的误码率性能,本文提出了基于矩阵分解预编码和MIMO预均衡器的联合损伤补偿方法,用于消除超奈奎斯特模分复用无源... 详细信息

为了利用模分复用(MDM)和超奈奎斯特(FTN)传输技术提高无源光网络(PON)的传输容量和频谱效率,同时也为了保证系统具有良好的误码率性能,本文提出了基于矩阵分解预编码和MIMO预均衡器的联合损伤补偿方法,用于消除超奈奎斯特模分复用无源光网络(FTN-MDM-PON)中存在的MDM信道损伤和FTN传输损伤。对于矩阵分解预编码技术,本文采用奇异值分解(SVD)预编码、带功率预分配的奇异值分解(SVD PA)预编码和Cholesky分解(Chol)预编码方式,分别将它们与MIMO预均衡器结合后对比三种联合方案降低FTN-MDM-PON系统误码率的效果。仿真实验结果表明:采用SVD PA预编码、Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合损伤补偿方法时,FTN-MDM-PON系统中的4个线偏振(LP)模式的FTN信号经过5 km少模光纤(FMF)传输后,接收端误码率能够低于7%硬判决-前向纠错(HD-FEC)门限3.8×10^(-3)。其中,Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合补偿方案降低误码率的效果最优,相比于表现较优的SVD PA预编码结合MIMO预均衡器方案,接收光灵敏度提升了1 dB~3 dB。

关键词：光通信无源光网络模分复用多输入多输出超奈奎斯特预编码预均衡

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基于隐式对手建模的策略重构抗智能干扰方法

系统工程与电子技术 2024年

作者：马鹏蒋睿王斌徐盟飞侯长波哈尔滨工程大学信息与通信工程学院

随着人工智能技术的不断进步，智能干扰严重威胁了无线信号的传输，传统抗干扰算法应对能力不足。基于上述问题，本文以强化学习算法为基础，引入隐式对手建模技术，将干扰智能体策略隐式编码于神经网络输入中，经神经网络决策通信频点... 详细信息

随着人工智能技术的不断进步，智能干扰严重威胁了无线信号的传输，传统抗干扰算法应对能力不足。基于上述问题，本文以强化学习算法为基础，引入隐式对手建模技术，将干扰智能体策略隐式编码于神经网络输入中，经神经网络决策通信频点。针对智能干扰策略的非平稳特性，监测收益趋势识别干扰策略是否切换，并提出策略重构技术，利用多尺度窗口检测经验失效起始点，摒弃失效经验，同时重置学习率以加速神经网络的收敛速度。实验结果表明，在相对收敛阶段，本方法的传输成功率相比于深度Q网络抗干扰方法提高25%以上。

关键词：抗干扰智能干扰深度强化学习趋势检测隐式对手建模

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水产养殖中水质与鱼类行为双向映射模型构建

农业机械学报 2024年

作者：魏天娇胡祝华范习禹海南大学信息与通信工程学院

在水产养殖中，水质参数与鱼类活动之间有着密不可分的相互映射关系。过去的监测更多偏向于单向映射，一般都是通过鱼类的行为表明水质的情况。针对仅仅通过鱼类行为去反映水质情况会产生误判和滞后的问题，本文构建一种基于随机森林的... 详细信息

在水产养殖中，水质参数与鱼类活动之间有着密不可分的相互映射关系。过去的监测更多偏向于单向映射，一般都是通过鱼类的行为表明水质的情况。针对仅仅通过鱼类行为去反映水质情况会产生误判和滞后的问题，本文构建一种基于随机森林的鱼类行为与水质情况双向映射的模型。双向映射模型不仅可以提供更多的信息从而提高预测的准确性，而且也可以通过相互验证提高模型的可靠性。首先，通过引入可变形卷积模块对YOLO v7进行改进，利用改进模型检测出视频中鱼类的位置再通过前后帧的坐标量化出鱼的游动参数。随后，将采集到的鱼类游动参数及对应的水质参数作为输入，使用随机森林模型进行分类、回归，分别完成鱼类游动参数和水质参数具体数值的预测以及指标异常级别的预测从而得到双向映射关系。为了表明模型的泛化能力，分别在黎安港和新村港渔场2个数据集下进行实验。实验结果表明：提出的方法可以较好地实现鱼类行为与水质关系的双向映射。其中，分类实验的平均准确率可以达到90.947%，回归实验决定系数R2的平均值可以达到0.801。

关键词：智慧养殖鱼类行为水质深度学习随机森林双向映射

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香蕉秸秆粉碎抛撒还田机仿生刀片设计与试验

农业机械学报 2024年第8期55卷 138-151,160页

作者：张喜瑞倪世雷刘俊孝胡旭航张志富符少华海南大学机电工程学院海口570228 海南大学信息与通信工程学院海口570228

为解决海南省香蕉秸秆粉碎机作业过程中粉碎效果差和抛撒不均匀等问题,设计了一款具有良好秸秆粉碎性能的仿生锯齿粉碎尖刀还田机。将仿生学原理应用到粉碎刀片设计中,仿蓝鲨牙齿锯齿轮廓设计了一款仿生锯齿粉碎尖刀,通过仿真验证了仿... 详细信息

为解决海南省香蕉秸秆粉碎机作业过程中粉碎效果差和抛撒不均匀等问题,设计了一款具有良好秸秆粉碎性能的仿生锯齿粉碎尖刀还田机。将仿生学原理应用到粉碎刀片设计中,仿蓝鲨牙齿锯齿轮廓设计了一款仿生锯齿粉碎尖刀,通过仿真验证了仿生锯齿尖刀对香蕉秸秆的切割能力,并设计了仿生锯齿尖刀与传统粉碎刀混合使用,制定了试验方案并进行整机仿真与田间试验。利用Fluent软件研究了香蕉秸秆粉碎还田机作业过程中粉碎刀轴转速、粉碎室离地高度和粉碎刀刀尖与机壳距离等参数对粉碎室内不同位置的压力场、速度场的影响。仿真结果表明,当刀轴转速为2000 r/min时,粉碎室喂入特性最佳;粉碎室离地高度越大,秸秆喂入特性越好,但过高或过低的离地高度会导致粉碎室内秸秆流动性降低;增加粉碎刀刀尖与机壳间隙会导致秸秆抛撒情况产生不良影响。仿真试验和田间试验结果表明,仿生锯齿尖刀与传统粉碎刀混合使用,可在保证秸秆捡拾能力同时,提高整机粉碎合格率和抛撒均匀度。

关键词：香蕉秸秆粉碎还田仿生刀片流场特性

时变多辐射源跟踪任务的时频扫描方案评估方法

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系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 219-226页

作者：杨益川曹旭源史小伟余晨张伟张天贤电子信息控制重点实验室四川成都610036 电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731

多辐射源跟踪任务受辐射源天线扫描方式、工作参数变化等因素影响,在目标种类、数量等方面存在一定的时变特征。对该特征的适应能力是评估电子支援措施(electronic support measures,ESM)辐射源跟踪能力的一项重要指标。据此,首先建立... 详细信息

多辐射源跟踪任务受辐射源天线扫描方式、工作参数变化等因素影响,在目标种类、数量等方面存在一定的时变特征。对该特征的适应能力是评估电子支援措施(electronic support measures,ESM)辐射源跟踪能力的一项重要指标。据此,首先建立了一种迭代式时频扫描方案优化模型。然后,以评估ESM对多辐射源跟踪任务时变特性的适应能力为目标,提出了一种基于可行域的性能评估方法。仿真实验结果表明,在不同类型目标数量动态变化过程中,所提方法给出的评估结果都能与扫描方案实际性能保持一致,具备准确的动态评估能力。

关键词：电子支援措施时频扫描方案性能评估可行域

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高效高精度隧洞岩体超前速度建模及成像

岩土工程学报 2024年第2期46卷 452-458页

作者：董士琦周黎明付代光张杨董新桐钟铁长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 吉林大学仪器科学与电气工程学院吉林长春130061 东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012

准确提取隧洞掌子面前方岩体的纵波速度信息并对异常地质体构造进行准确成像是提高地震波法超前地质预报精度的关键。时间域全波形反演(full waveform inversion, FWI)技术可以实现对掌子面前方岩体纵波速度的高精度建模;将FWI结合互相... 详细信息

准确提取隧洞掌子面前方岩体的纵波速度信息并对异常地质体构造进行准确成像是提高地震波法超前地质预报精度的关键。时间域全波形反演(full waveform inversion, FWI)技术可以实现对掌子面前方岩体纵波速度的高精度建模;将FWI结合互相关目标函数,可以解决隧洞中不同炮孔能量不均对反演结果的影响,并提高反演算法的抗噪性;结合隧洞地震数据混合震源编码策略,可以显著提高FWI计算效率;利用FWI提供的准确速度模型,进行基于双向照明补偿互相关成像条件的逆时偏移(reverse time migration, RTM),可以实现对异常地质构造的精准成像。通过多种隧洞常见地质体模型的数值试验验证了高效高精度隧洞岩体超前速度建模及成像方法的有效性,并为实际隧洞工程应用提供了理论支撑。

关键词：隧洞超前地质预报全波形反演混合震源编码互相关目标函数逆时偏移成像

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多域网络中单节点失效的虚拟网络恢复策略

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 72-77页

作者：凌申武穆清赵敏北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876

目前针对节点失效的虚拟网络恢复问题研究都是针对单域物理网络,而现实网络都是多域分布的。因此,提出了针对多域网络中的单节点失效(SNFMDN)问题的虚拟网络恢复策略。以最大化恢复率和最小化恢复成本为目标,建立了SNFMDN问题的整数规... 详细信息

目前针对节点失效的虚拟网络恢复问题研究都是针对单域物理网络,而现实网络都是多域分布的。因此,提出了针对多域网络中的单节点失效(SNFMDN)问题的虚拟网络恢复策略。以最大化恢复率和最小化恢复成本为目标,建立了SNFMDN问题的整数规划模型;为快速求解该问题,提出了2种基于带宽消耗的虚拟网络恢复算法。实验结果表明,所提出的恢复策略可以有效地恢复受影响的虚拟网络,且恢复成本也相对较低。

关键词：网络虚拟化多域网络虚拟网络恢复节点失效虚拟网络映射