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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

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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基于复杂声传播环境的水下作战效能评估

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：兰朝凤郑智韦陈欢哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院中国舰船研究设计中心

针对反潜作战需要投入大量作战节点的问题，传统的有人平台普遍存在建造成本高、费效比低，无人集群的快速发展和应用将大幅度提升作战能力。但水下传播环境复杂，且尚未建立有效的适配无人集群的对抗效能评估方法，本文提出了基于复杂... 详细信息

针对反潜作战需要投入大量作战节点的问题，传统的有人平台普遍存在建造成本高、费效比低，无人集群的快速发展和应用将大幅度提升作战能力。但水下传播环境复杂，且尚未建立有效的适配无人集群的对抗效能评估方法，本文提出了基于复杂声传播环境的无人集群水下作战效能评估方法构建了无人机（unmanned aerial vehicle， UAV）外围巡逻方案和水面航行器（unmanned surface vehicle， USV）和无人潜航器（unmanned underwater vehicle， UUV）联合屏障两种对抗模型，利用历史环境数据对构建的两种对抗模型和效能评估方法进行了仿真验证，仿真结果表明：构建的2种对抗模型对潜对抗效能均高于90%，大大提升高价值水面平台存活概率，研究结果将为无人集群引入水下作战中反潜作战提供可靠参考依据。

关键词：无人集群海洋声学模型效能评估蒙特卡洛法

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 45-53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黑龙江哈尔滨150080 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黑龙江哈尔滨150080 大恒新纪元科技股份有限公司北京光电技术研究所北京100085

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... 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

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熵平均密度分段压缩感知反射光谱重建方法

光谱学与光谱分析 2024年第11期 3090-3094页

作者：赵首博广东海洋大学机械工程学院哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院

反射光谱作为物体表面重要特征被广泛用于远程遥感目标识别、物质成分的含量检测、农业作物成熟度检测、医学影像的疾病诊断等领域。为解决反射光谱数据冗余，实现全光谱数据稀疏表达和提高光谱重建精度，将压缩感知技术应用于光谱数据... 详细信息

反射光谱作为物体表面重要特征被广泛用于远程遥感目标识别、物质成分的含量检测、农业作物成熟度检测、医学影像的疾病诊断等领域。为解决反射光谱数据冗余，实现全光谱数据稀疏表达和提高光谱重建精度，将压缩感知技术应用于光谱数据分析和处理。针对全局光谱压缩感知重建方法中各波段数据稀疏度的差异性对采样率的限制条件不同，提出熵平均密度分段压缩感知反射光谱重建方法。首先定义熵平均密度作为光谱分段参考量来寻找光谱分段断点和判定各分段光谱的熵密度高低。而后依据有限等距约束条件重新分配各分段光谱的采样率，生成测量矩阵和稀疏矩阵完成各局部反射光谱稀疏感知。采用正交匹配追踪算法求最优解，分配各分段光谱的迭代次数，用感知矩阵中的列原子和稀疏信号进行迭代匹配重构各局部反射光谱，将各重构的局部反射光谱缝合为全局反射光谱。用全局光谱压缩感知方法和该方法对标准色块24Munsell ColorChecker的反射光谱进行对比实验。实验结果表明，较之于全局光谱压缩感知方法，该方法重建光谱曲线高熵密度区重建精度更高，低熵密度区压缩效率更高，在总压缩采样率不变的情况下，RMSE和MAPE统计数据得到改善，提升了整体曲线重建效果。

关键词：反射光谱函数压缩感知信息熵光谱分段

基于GA优化BP神经网络的小电流接地故障选线方法

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电测与仪表 2024年第1期61卷 183-188页

作者：徐思旸范剑英丁强哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150080 烟台东方威思顿电气有限公司山东烟台264000

将GA优化BP神经网络的算法引入到小电流接地故障选线方法中。文中基于MATLAB进行仿真试验,通过小波包法、五次谐波法、基波比幅比相法及零序有功功率法等传统选线方法,将零序电流信号的各种特征量进行提取,经过故障测度函数计算得到故... 详细信息

将GA优化BP神经网络的算法引入到小电流接地故障选线方法中。文中基于MATLAB进行仿真试验,通过小波包法、五次谐波法、基波比幅比相法及零序有功功率法等传统选线方法,将零序电流信号的各种特征量进行提取,经过故障测度函数计算得到故障测度数据,将数据分别输入到GA-BP神经网络与单一BP神经网络进行训练和测试,讨论GA-BP神经网络算法与单一BP神经网络算法选线性能的差异,输出故障选线结果并与基于各选线方法的故障测度数据进行对比。结果表明,综合多种传统选线方法的GA-BP神经网络准确率明显高于传统选线方法,且其选线速度与精度优于单一BP神经网络,能够更快速、有效地进行故障选线,满足配电网故障选线要求。

关键词：遗传算法故障选线 BP神经网络故障测度

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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动态约束下船舶固定时间非奇异滑模包容控制

电机与控制学报 2024年第4期28卷 167-176页

作者：马俊达孙鹤方谭冲辛华健刘可哈尔滨理工大学自动化学院黑龙江哈尔滨150080 黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室黑龙江哈尔滨150000 广西工业职业技术学院智能制造学院广西南宁530200 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

为了解决动态约束下的无人船鲁棒包容控制问题,以固定时间稳定性理论为基础,结合预设性能函数和滑模控制技术,提出一种固定时间非奇异滑模鲁棒包容控制律。首先,设计固定时间扩张观测器,对速度不可测以及集总不变项进行估计。然后,通过... 详细信息

为了解决动态约束下的无人船鲁棒包容控制问题,以固定时间稳定性理论为基础,结合预设性能函数和滑模控制技术,提出一种固定时间非奇异滑模鲁棒包容控制律。首先,设计固定时间扩张观测器,对速度不可测以及集总不变项进行估计。然后,通过设计性能函数实现对包容跟踪偏差的约束,结合转换函数转换成无约束问题对包容控制偏差进行约束控制。进一步,构造非奇异滑模面并设计固定时间趋近律,实现跟随船在固定时间内收敛至虚拟领导船张成的凸包内。最后,利用固定时间稳定性理论证明系统误差在固定时间内收敛于平衡点。仿真结果说明,所提控制律可以使多无人船在固定时间内形成高精度且稳定的编队形式并且在设置的预设性能下实现包容控制偏差的收敛。

关键词：多船编队包容控制固定时间控制扩张观测器非奇异滑模动态约束

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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