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基于信息分形的行人轨迹预测方法

电子与信息学报 2024年第2期46卷 527-537页

作者：杨田王钢赖健汪洋哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院深圳518055 哈尔滨工业大学智能海洋工程研究院深圳518055

行人轨迹预测应用十分广泛,比如自动驾驶、机器人导航等。在轨迹预测中,一些不确定信息给轨迹预测任务带来了挑战,比如判别器中对轨迹信息判别的不确定,复杂的交互信息。在不确定信息处理科学领域,信息分形能有效处理不确定信息的不确... 详细信息

行人轨迹预测应用十分广泛,比如自动驾驶、机器人导航等。在轨迹预测中,一些不确定信息给轨迹预测任务带来了挑战,比如判别器中对轨迹信息判别的不确定,复杂的交互信息。在不确定信息处理科学领域,信息分形能有效处理不确定信息的不确定性和复杂性。受此启发,为了充分处理判别器中轨迹信息判别的不确定性,提升预测精度,该文提出了基于信息分形的轨迹预测方法。首先,场景信息和历史轨迹信息被特征提取模块提取。然后,通过注意力模块获取到场景-行人之间的交互信息与行人-行人之间的交互信息。最后基于生成对抗网络和信息分形生成合理的轨迹。在两个公共数据集ETH/UCY上实验表明,该方法能有效处理轨迹信息的不确定性,提高轨迹预测的精度。比如突然转弯、从后方超越前人、避让等行为的轨迹都能有效预测。在平均位移误差(ADE)和终点位移误差(FDE)上相比基准模型误差平均降低了11.11%和23.48%。

关键词：行人轨迹预测不确定信息处理信息分形生成对抗网络

利用离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1931-1939页

作者：李博王改芳杨洪娟茹雪菲张敬淳王钢哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院威海264209 哈尔滨工业大学通信技术研究所哈尔滨150001

针对传统的无人机编队路由算法无法有效利用拓扑变化的可提前预知特性、以发送探测包的方式获取链路的连接情况会导致开销大等问题,该文引入时变图模型,提出了基于离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议。首先,利用无人机编队网... 详细信息

针对传统的无人机编队路由算法无法有效利用拓扑变化的可提前预知特性、以发送探测包的方式获取链路的连接情况会导致开销大等问题,该文引入时变图模型,提出了基于离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议。首先,利用无人机编队网络的先验知识,如节点的运动轨迹以及网络拓扑变化情况,使用离散时间聚合图对网络的链路资源和拓扑进行表征。其次,基于该图模型设计路由决策算法,即在路由探索阶段将链路时延作为链路权重求解网络的源节点到目的节点的最短时延路由。最后,性能仿真结果表明,该路由协议与传统按需距离矢量路由协议相比提高了网络的分组投递率、降低了端到端时延和网络的控制开销。

关键词：无人机自组网无人机编队时变图模型最短时延路由

基于宽带声光调制的高保真相位敏感光时域反射计系统

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光学学报 2024年第1期44卷 316-324页

作者：雷艳阳姜桃飞马云宾夏猛汤晓惠隋景林杨芳杜学新董永康哈尔滨工业大学卓越工程师学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学郑州研究院河南郑州450018 国家管网集团科学技术研究院河北廊坊065000 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)系统通常用于振动监测中,具有响应速度快和检测灵敏度高的优势,但受相干衰落效应的影响,导致振幅较低位置提取的振动信号相位信息失真。为此,本文提出一种基于宽带声光调制的高保真Ф-OTDR传感方案,实现... 详细信息

相位敏感光时域反射计(Ф-OTDR)系统通常用于振动监测中,具有响应速度快和检测灵敏度高的优势,但受相干衰落效应的影响,导致振幅较低位置提取的振动信号相位信息失真。为此,本文提出一种基于宽带声光调制的高保真Ф-OTDR传感方案,实现对振动信号相位信息的高保真提取。该方案具有调制结构简单紧凑、相位延迟控制精确、频率分量灵活可控、不牺牲响应带宽和空间分辨率等优点。在验证实验中,灵活调制脉宽为100 ns,且同时将包含三个非等间距频率的多频探测光脉冲注入2 km的传感光纤,并以幅值评估的方式对多频拍频信号进行复用。结果表明,该方案中相干衰落的概率从17.541%降低到0.045%,并实现了对模拟振动信号相位信息的高保真重构。

关键词：相位敏感光时域反射计相干衰落效应相位信息多频脉冲调制

不完全信息Epsilon纳什均衡的航天器末端追逃博弈策略

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宇航学报 2024年第1期45卷 63-73页

作者：汤旭叶东肖岩孙兆伟哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对不完全信息下的航天器末端追逃问题,提出了一种满足Epsilon纳什均衡的微分博弈控制策略。首先,建立了完全信息下的有限时间追逃纳什均衡策略对,并将其作为目标航天器实际采取的控制策略,使目标航天器掌握博弈进程的完全信息,进而获... 详细信息

针对不完全信息下的航天器末端追逃问题,提出了一种满足Epsilon纳什均衡的微分博弈控制策略。首先,建立了完全信息下的有限时间追逃纳什均衡策略对,并将其作为目标航天器实际采取的控制策略,使目标航天器掌握博弈进程的完全信息,进而获得更好的逃逸性能。在此基础上,考虑拦截航天器不能获取目标控制矩阵信息的态势,设计了基于广义卡尔曼滤波的行为学习信息估计算法,使拦截器能够对目标的不完全信息进行估计,并提出了不完全信息下的末端追逃博弈控制策略。经过理论分析,证明了所设计的不完全信息下微分博弈策略对满足Epsilon纳什均衡。最后,仿真结果表明该算法可以有效估计目标的不完全信息,确保拦截器能够在有限时间内快速拦截目标。

关键词：航天器追逃追逃博弈策略 Epsilon纳什均衡不完全信息估计

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新一代Wi-Fi的新型感知信息压缩方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 12-18页

作者：赵彬徐骏张云朱翔哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

通信设备由于和雷达设备的工作存在重叠,也可以实现目标检测。但是传统的通信协议采用显式反馈传输信息,导致采用通信设备检测无法保留感知信息,因此可以对显式反馈的分解流程进行改进,从而在通信的间隙实现对环境目标的感知。在MIMO系... 详细信息

通信设备由于和雷达设备的工作存在重叠,也可以实现目标检测。但是传统的通信协议采用显式反馈传输信息,导致采用通信设备检测无法保留感知信息,因此可以对显式反馈的分解流程进行改进,从而在通信的间隙实现对环境目标的感知。在MIMO系统中,波束成型是发射端利用MIMO信道状态信息生成导向矩阵,从而提升接收端接收性能的一种技术。目前显式反馈波束成型是通信中波束成型的主流方式,接收端会对接收到的信道矩阵进行奇异值分解后转换成一系列角度值传回发射端。虽然采用传统的矩阵分解流程获得反馈矩阵可以有效降低反馈的冗余信息量,但是通常会丢失掉通信设备在感知过程中获得的大部分重要信息,从而导致利用Wi-Fi信号进行目标探测的功能受到限制。研究发现对于接收到的信道矩阵利用传统的分解方式获得的反馈矩阵特征向量无法保留目标的距离,速度信息。本文提出了一种新型的分解方式,基于信道矩阵的协方差矩阵,先求解左奇异矩阵,再利用左右两个酉矩阵正交向量的对应关系,进一步求解从而获得改进的右奇异矩阵,所提改进方法保留了目标的距离、速度以及角度信息,极大地提升了有效反馈信息量。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。

关键词： MIMO 波束成型显式反馈奇异值分解

微波波段涡旋波束的多模式集成与动态调控研究进展

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1865-1873页

作者：袁乐眙杨德生刘云飞张狂哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

该文回顾并总结了近期关于涡旋波束多模式集成与动态调控的研究成果与进展。首先从无源超表面透镜出发,利用传播相位与几何相位的综合调控作用,在单一超表面平台上实现了分数模涡旋波束的高纯度激发。更进一步,基于无源式超表面的多模... 详细信息

该文回顾并总结了近期关于涡旋波束多模式集成与动态调控的研究成果与进展。首先从无源超表面透镜出发,利用传播相位与几何相位的综合调控作用,在单一超表面平台上实现了分数模涡旋波束的高纯度激发。更进一步,基于无源式超表面的多模式涡旋集成理论及方法,通过在超表面单元结构中加载变容二极管等有源可调谐式器件,实现涡旋波束的动态切换与人工调控。并在此基础上,对基于超表面的涡旋通信系统实现信道建模,并对涡旋通信系统的性能做出了理论分析与评估,为提高现代通信系统信道容量及信息传输速率打下理论基础。

关键词：微波超表面涡旋波束多模式OAM集成可重构调控 OAM通信

基于对比序列重构的卫星遥测数据异常检测方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 17-26页

作者：李桢煜宋宇晨彭喜元刘大同哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150080

基于遥测数据的异常检测是卫星在轨运维管理的关键技术。但现有方法大多仅采用正常样本建立模型,异常检测结果对判读阈值敏感、虚警率较高。对此本文提出基于对比序列重构的卫星遥测数据异常检测方法,充分利用有限异常先验增强异常检测... 详细信息

基于遥测数据的异常检测是卫星在轨运维管理的关键技术。但现有方法大多仅采用正常样本建立模型,异常检测结果对判读阈值敏感、虚警率较高。对此本文提出基于对比序列重构的卫星遥测数据异常检测方法,充分利用有限异常先验增强异常检测中正常、异常样本差异。先基于变分自编码器提取遥测数据时序演化特征,引入对比学习方法建立对异常、正常数据差异化输出的编码器,再用大量正常数据进一步训练整个模型实现对正常数据的精准重构形成对异常数据敏感的时序数据重构模型,再基于核密度估计方法学习异常判读阈值进一步提升异常检出率。在真实卫星遥测数据上验证表明所提方法能有效降低异常检测的虚警率(均低于0.002)并保持较高的检出率具备良好的实际应用水平。

关键词：卫星遥测数据异常检测对比学习变分自编码器

基于5 kHz平面激光诱导荧光的射流火焰局部熄火时空特性分析

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光学精密工程 2024年第9期32卷 1307-1319页

作者：高龙彭江波于欣杨超博曹振袁勋刘文备哈尔滨工业大学航天学院光电子技术研究所黑龙江哈尔滨150006

基于高频光学测量手段研究射流火焰局部熄火的分布特性,对于分析燃烧场不稳定性机理有重要意义。建立5 kHz的平面激光诱导荧光测量系统,对高速射流火焰开展实验研究,并获得火焰结构的动态发展过程;将双边滤波、竖直滑窗局部自适应阈值... 详细信息

基于高频光学测量手段研究射流火焰局部熄火的分布特性,对于分析燃烧场不稳定性机理有重要意义。建立5 kHz的平面激光诱导荧光测量系统,对高速射流火焰开展实验研究,并获得火焰结构的动态发展过程;将双边滤波、竖直滑窗局部自适应阈值等图像处理方法引入平面激光诱导荧光图像的预处理,在局部断裂结构数量特征的基础上,提取局部断裂结构长度和空间位置等特征;基于上述特征深入解析局部熄火的时空分布特性,进一步完善高频平面激光诱导荧光诊断与分析方法。研究表明:双边滤波算法处理后,图像峰值信噪比为34.3 dB,结构相似度为0.93,噪声水平显著降低,获得了较好的去噪效果;使用竖直滑窗局部自适应方法进行图像分割的F1分数达到93.30%;断裂结构累计数量随时间线性增加,当射流马赫数由0.5增至1.6时,单侧图像断裂结构的每秒累计数量从790.7增至9 217.2,并且局部熄火频率与射流马赫数呈指数关系;断裂结构主要分布区域为火焰臂及上侧中央燃料区。本研究进一步拓展了高频平面激光诱导荧光技术的应用能力,证明了高频平面激光诱导荧光技术用于局部熄火时空分布特性研究的可行性。

关键词：激光诱导荧光光谱诊断高速射流火焰 OH基局部熄火图像特征

基于信息融合子域适应的不同工况下谐波减速器故障诊断方法

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 60-71页

作者：康守强章炜东王玉静刘连胜孙宇林哈尔滨理工大学模式识别与信息感知黑龙江省重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450000

针对工业机器人谐波减速器不同工况数据分布差异大,部分工况数据标签缺失以及单一传感器获取信息不全面,导致诊断准确率不高的问题,提出一种信息融合子域适应的不同工况下谐波减速器故障诊断方法。该方法将源域和目标域一维振动数据利... 详细信息

针对工业机器人谐波减速器不同工况数据分布差异大,部分工况数据标签缺失以及单一传感器获取信息不全面,导致诊断准确率不高的问题,提出一种信息融合子域适应的不同工况下谐波减速器故障诊断方法。该方法将源域和目标域一维振动数据利用小波变换构建时频图;使用基于小波变换的图像融合方法整合多个传感器的时频信息并构建融合图像;提出多表示特征提取结构的改进残差网络以充分挖掘融合样本多表示特征,同时,在无监督场景下将源域和目标域融合样本的多表示特征进行子域适应处理,减小两域的各个子域间的分布差异,从而将知识从标签丰富的源域迁移到标签缺失的目标域,最终实现不同工况下谐波减速器的故障诊断。通过搭建工业机器人谐波减速器故障实验台并进行实测,所提方法在所有迁移任务中平均准确率可达98.8%,能够有效实现无监督场景中不同工况下谐波减速器的故障诊断。

关键词：信息融合不同工况域适应谐波减速器故障诊断