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基于迁移学习和降噪自编码器-长短时间记忆的锂离子电池剩余寿命预测

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电工技术学报 2024年第1期39卷 289-302页

作者：尹杰刘博孙国兵钱湘伟哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨150080 黑龙江大学电子工程学院哈尔滨150006

针对锂离子电池退化数据噪声大、数据量少以及不同生命时期的退化趋势不同而导致的模型预测精度低、泛化能力差等问题,从数据预处理、预测模型的构建与训练三方面展开研究:首先结合变分自编码器(VAE)和生成对抗网络模型(GAN)构建VAE-GA... 详细信息

针对锂离子电池退化数据噪声大、数据量少以及不同生命时期的退化趋势不同而导致的模型预测精度低、泛化能力差等问题,从数据预处理、预测模型的构建与训练三方面展开研究:首先结合变分自编码器(VAE)和生成对抗网络模型(GAN)构建VAE-GAN模型生成多组数据,实现电池的退化数据增强;然后结合降噪自编码器(DAE)和长短时记忆(LSTM)神经网络构建DAE-LSTM模型进行数据降噪和容量预测,为了降低模型参数,此过程中的数据降噪和预测共享同一个损失函数;最后先利用生成数据对DAE-LSTM模型进行预训练,再利用真实数据对其进行迁移训练。在CACLE和NASA公开数据集进行性能测试,实验结果表明该文所提方法精度高、鲁棒性强,能够有效提高锂离子电池剩余寿命的预测效果。

关键词：锂离子电池剩余寿命预测降噪自编码器长短时记忆神经网络迁移学习

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面向火电厂煤粉尘浓度的预测评估算法的研究

安全与环境学报 2024年第5期24卷 1768-1777页

作者：王博商宇航姚立超蒋永清哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨150080

火力发电的主要能源来自煤炭,而由于燃煤发电过程中产生的煤尘扩散是引起火电厂粉尘爆炸风险和尘肺职业病的主要根源之一,因此必须进行实时有效的检测和控制。当前粉尘检测方法仅使用单一的粉尘质量浓度指标来评估粉尘污染整体状况,缺... 详细信息

火力发电的主要能源来自煤炭,而由于燃煤发电过程中产生的煤尘扩散是引起火电厂粉尘爆炸风险和尘肺职业病的主要根源之一,因此必须进行实时有效的检测和控制。当前粉尘检测方法仅使用单一的粉尘质量浓度指标来评估粉尘污染整体状况,缺乏对多种复合因素影响的考量,依靠单一阈值设定进行报警,易出现误报、漏报等现象,以及忽略粉尘爆炸这一重要事故场景,不能建立粉尘污染全面客观的评价方法。研究建立了一种粉尘质量浓度预测模型,基于金豺优化算法对极限学习机的最优初始权重进行寻优,再使用极限学习机对样本数据进行训练学习,提高神经网络模型的精度,可较为准确地预测30 min以内任意时间间隔的粉尘质量浓度,并将现场数据及模拟仿真数据与建立的粉尘质量浓度预测模型进行对比分析。结果显示:建立的粉尘质量浓度预测模型准确度良好,与现场数据及模拟仿真数据对比误差分别为0.72%和2.1%,可加强对火电厂粉尘环境进行预测预警,从而及时采取合理的粉尘控制策略,确保火电厂的生产安全并降低粉尘对作业人员的职业危害。

关键词：安全工程粉尘防爆粉尘危害粉尘质量浓度在线检测工厂环境劳动者安全危险预知

基于双路径递归网络与Conv-TasNet的多头注意力机制视听语音分离

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 1005-1012页

作者：兰朝凤蒋朋威陈欢赵世龙郭小霞韩玉兰韩闯哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工大卫星技术有限公司哈尔滨150023 中国舰船研究设计中心武汉430064

目前的视听语音分离模型基本是将视频特征和音频特征进行简单拼接,没有充分考虑各个模态的相互关系,导致视觉信息未被充分利用,分离效果不理想。该文充分考虑视觉特征、音频特征之间的相互联系,采用多头注意力机制,结合卷积时域分离模型... 详细信息

目前的视听语音分离模型基本是将视频特征和音频特征进行简单拼接,没有充分考虑各个模态的相互关系,导致视觉信息未被充分利用,分离效果不理想。该文充分考虑视觉特征、音频特征之间的相互联系,采用多头注意力机制,结合卷积时域分离模型(Conv-TasNet)和双路径递归神经网络(DPRNN),提出多头注意力机制时域视听语音分离(MHATD-AVSS)模型。通过音频编码器与视觉编码器获得音频特征与视频的唇部特征,并采用多头注意力机制将音频特征与视觉特征进行跨模态融合,得到融合视听特征,将其经DPRNN分离网络,获得不同说话者的分离语音。利用客观语音质量评估(PESQ)、短时客观可懂度(STOI)及信噪比(SNR)评价指标,在VoxCeleb2数据集进行实验测试。研究表明,当分离两位、3位或4位说话者的混合语音时,该文方法与传统分离网络相比,SDR提高量均在1.87 dB以上,最高可达2.29 dB。由此可见,该文方法能考虑音频信号的相位信息,更好地利用视觉信息与音频信息的相关性,提取更为准确的音视频特性,获得更好的分离效果。

关键词：语音分离视听融合跨模态注意力双路径递归网络 Conv-TasNet

二值编码相位掩模交替迭代优化的无干涉非相干全息术

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光学学报 2024年第9期44卷 53-61页

作者：潘立辉于雪莲程绪坤孙彦乾李秀芳哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江省量子调控重点实验室哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江省激光光谱技术及应用重点实验室大恒新纪元科技股份有限公司北京光电技术研究所

提出基于交替策略的随机轨迹直接二进制搜索法。数值仿真结果表明，该方法有效抑制了迭代过程中直流偏置的增加并提高迭代速度。实验结果证明，在同样的迭代次数下，该方法显著降低了重建图像的相关重建噪声。该方法推动了无干涉编码孔... 详细信息

提出基于交替策略的随机轨迹直接二进制搜索法。数值仿真结果表明，该方法有效抑制了迭代过程中直流偏置的增加并提高迭代速度。实验结果证明，在同样的迭代次数下，该方法显著降低了重建图像的相关重建噪声。该方法推动了无干涉编码孔径相关全息术（I-COACH）系统在可见光范围外成像的应用。

关键词：图像处理非相干全息术无干涉编码孔径相关全息术二值编码相位掩模直接二进制搜索法

考虑物性变化及壳体传热的新型板壳式换热器板程流动传热数值模拟

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化工进展 2024年第4期43卷 1676-1689页

作者：孙超艾诗钦刘月婵哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工程大学动力工程及工程热物理博士后科研流动站黑龙江哈尔滨150001

板壳式换热器以优越的换热性能和耐温耐压性在化工生产等领域有着广阔的应用前景。本文采用可实现k⁃ε湍流模型结合增强壁面函数,对一种新型板壳式换热器板程流动与传热特性进行数值模拟研究,讨论了介质物性变化及壳体传热的影响,并与... 详细信息

板壳式换热器以优越的换热性能和耐温耐压性在化工生产等领域有着广阔的应用前景。本文采用可实现k⁃ε湍流模型结合增强壁面函数,对一种新型板壳式换热器板程流动与传热特性进行数值模拟研究,讨论了介质物性变化及壳体传热的影响,并与已有实验进行验证。重点分析了不同波纹高度在不同入口流速下的流动传热特性,基于场协同理论揭示了速度场与温度场及压强场协同分布规律。结果表明:流动传热计算不能忽略流体介质物性变化及壳体传热的影响;增大波纹高度流态由曲折流向十字交叉流转变,板间流体分布趋于均匀,换热性能增大;沿沟槽形成连续的涡结构,在触点周围形成具有周期性和中心对称的高剪切涡量集中区,垂直于流动方向场协同呈现周期性变化,波纹高度越高周期性越明显;在波纹核心流域内因流动与热流相似,其协同程度变差。

关键词：板壳式换热器波纹高度三场协同流动传热数值模拟

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基于相位变化率的体目标与点源合成目标回波分辨

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哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 432-440页

作者：雍锦涛莫世奇陈云飞王振山贾兵李桂娟张阳哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001 水下测控技术重点实验室辽宁大连116013 大连理工大学信息与通信工程学院辽宁大连116024

针对水下体目标与多点源合成回波信号的分辨问题,本文基于体目标与多点源合成回波信号的形成机理差异,表征分析了影响水下目标回波相位形成的关键因素及水下体目标与多点源合成回波相位形成的差异性,基于2类回波信号相位变化率的特征差... 详细信息

针对水下体目标与多点源合成回波信号的分辨问题,本文基于体目标与多点源合成回波信号的形成机理差异,表征分析了影响水下目标回波相位形成的关键因素及水下体目标与多点源合成回波相位形成的差异性,基于2类回波信号相位变化率的特征差异,提出并建立了基于相位变化率的体目标回波与多点源合成回波的分辨方法。通过Benchmark基准潜艇缩比模型和多点源合成目标模型的特性仿真和湖上对比测试对2类回波信号的分辨方法进行了验证,仿真和测试数据分析结果表明:通过对比同方位角度范围内的回波相位变化率,可以对体目标回波与多点源合成回波进行分辨,验证了基于相位变化率的水下体目标与多点源合成回波分辨方法的可行性。

关键词：体目标多点源合成目标模拟回波相位变化率分辨方法特性仿真实验验证回波分辨

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一种具有尺度不变性的人体姿态估计算法

哈尔滨理工大学学报 2024年

作者：孙瑞阳杨慧馨赵蓝飞哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨体育学院民族传统体育学院

针对现有的人体姿态估计算法无法准确检测小尺寸、大尺寸人体关键点和精确度较低的问题，提出一种具有尺度不变性的卷积神经网络用于估计人体姿态。首先设计图像缩放网络将输入图像缩放到标准尺寸。该网络能够抑制由插值引起的特征丢失... 详细信息

针对现有的人体姿态估计算法无法准确检测小尺寸、大尺寸人体关键点和精确度较低的问题，提出一种具有尺度不变性的卷积神经网络用于估计人体姿态。首先设计图像缩放网络将输入图像缩放到标准尺寸。该网络能够抑制由插值引起的特征丢失。其次引入非局部卷积，增加网络的感受野。再次为多分辨率特征融合引入分辨率注意力机制，提高网络的尺度不变性。最后设计优化网络，抑制由采样引起的量化误差。在COCO数据集进行实验的结果表明，所提算法的平均精度均值达到79.2%高于其他算法，因此所提算法的尺度不变性和准确度优于现有人体姿态估计算法。

关键词：人体姿态估计卷积神经网络尺度不变性人体关键点检测非局部卷积量化误差

基于多尺度残差收缩U-Net的胎儿心电信号提取

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生物医学工程学杂志 2024年第3期41卷 494-502页

作者：王乾张正旭宋丹洋王玉静宋立新哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨150080 黑龙江中医药大学附属第二医院哈尔滨150001

针对在胎儿心电信号提取中,U-Net同级卷积编码器尺度的单一性忽略了母亲和胎儿心电特征波的大小和形态差异,且当残差收缩模块作为编码器的阈值学习过程中缺少对心电信号时间信息利用的问题,本文提出一种基于多尺度残差收缩U-Net模型的... 详细信息

针对在胎儿心电信号提取中,U-Net同级卷积编码器尺度的单一性忽略了母亲和胎儿心电特征波的大小和形态差异,且当残差收缩模块作为编码器的阈值学习过程中缺少对心电信号时间信息利用的问题,本文提出一种基于多尺度残差收缩U-Net模型的胎儿心电信号提取方法。首先在残差收缩模块中引入Inception和时间域注意力,增强同级卷积编码器的胎儿心电信号多尺度特征提取能力和时间域信息的利用;为了保持更多的心电波形局部细节特征,将U-Net中的最大池化替换为Softpool;最后,由残差模块和上采样构成的解码器逐步生成胎儿心电信号。本文应用临床心电信号进行实验,最终结果表明:与其他胎儿心电提取算法相比,本文方法可以提取更为清晰的胎儿心电信号,在2013年竞赛数据集上灵敏度、阳性预测值和F1分数分别达到93.33%、99.36%、96.09%。因此本文方法可以有效提取胎儿心电信号,为围产期胎儿健康监护提供了一种具有应用价值的方法。

关键词：深度学习胎儿心电信号提取深度残差收缩网络软池化

基于泵浦空间复振幅调控的目标边缘增强上转换探测

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光学学报 2024年第3期44卷 191-197页

作者：姜嘉琪姚秀李春宇赵波史保森朱智涵哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院大珩量子调控协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026

目标边缘增强上转换探测是一种通过非线性光学手段将红外(或太赫兹等)长波目标图像“上转换”到可见光波段的同时,强化目标图像几何边缘特征的新型上转换探测技术。基于准相位匹配的近红外上转换系统,理论结合实验进一步深入研究了泵浦... 详细信息

目标边缘增强上转换探测是一种通过非线性光学手段将红外(或太赫兹等)长波目标图像“上转换”到可见光波段的同时,强化目标图像几何边缘特征的新型上转换探测技术。基于准相位匹配的近红外上转换系统,理论结合实验进一步深入研究了泵浦空间复振幅结构对上转换目标图像特征的影响。通过比对研究定量分析了振幅带通滤波与螺旋相衬对目标图像边缘特征的增强效果,以及各自量子效率的差异。基于研究结论,针对几种典型场景给出了若干可实施的应用建议。

关键词：非线性光学边缘增强空间复振幅调制上转换探测傅里叶光学平顶涡旋光束