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基于类脑脉冲神经网络的遥感图像检测算法

遥感学报 2024年第7期28卷 1713-1721页

作者：段德鑫路遥黄立威刘佩林文飞上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 北京市遥感信息研究所北京100192

与第二代人工神经网络(ANN)相比,第三代类脑脉冲神经网络(SNN)由于其高能效、高仿生、可解释等特点,在遥感影像智能处理的高能效、高精度、高可解译方面具有较大的潜在优势。针对现有脉冲神经网络算法延时较大的问题,本文提出一种基于... 详细信息

与第二代人工神经网络(ANN)相比,第三代类脑脉冲神经网络(SNN)由于其高能效、高仿生、可解释等特点,在遥感影像智能处理的高能效、高精度、高可解译方面具有较大的潜在优势。针对现有脉冲神经网络算法延时较大的问题,本文提出一种基于类脑脉冲神经网络的遥感图像检测算法。该算法首先搭建了一个带有动态裁剪阈值激活函数的目标检测神经网络作为源网络进行预训练,随后借助训练过程中得到的裁剪阈值,通过激活神经元与脉冲神经元的映射关系将源网络转换为类脑脉冲神经网络,在继承源网络较高精度的同时还具备了低延迟、高仿生的特点。在SSDD(SAR-Ship-Detection-Datasets)和RSOD两个公开遥感数据集上的实验结果表明,该方法能够以极低的损失将源网络转换至类脑脉冲神经网络,并能在低时间步下对遥感目标实现较高的检测识别精度。同时该方法能够在继承ANN网络易于训练的特性与精度优势的同时,充分展现SNN的高稀疏度的带来的巨大能效优势。

关键词： SAR 遥感图像光学遥感目标检测深度学习脉冲神经网络

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数据驱动的液体火箭发动机健康监测算法研究

西安交通大学学报 2024年第4期58卷 182-191页

作者：刘梓琰吴毅伟王冠李璨王姝淇陈海宝北京宇航系统工程研究所北京100076 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

针对火箭发动机氧涡轮转子轴盘根部断裂、轴盘接合处裂纹等故障难以识别定位的问题,基于某型液体火箭发动机测试数据,构建机器学习、数据分析等方法,绕过其内部复杂物理机理,从数据层面对氧涡轮泵进行故障检测与模式判别。对于故障检测... 详细信息

针对火箭发动机氧涡轮转子轴盘根部断裂、轴盘接合处裂纹等故障难以识别定位的问题,基于某型液体火箭发动机测试数据,构建机器学习、数据分析等方法,绕过其内部复杂物理机理,从数据层面对氧涡轮泵进行故障检测与模式判别。对于故障检测,提出了两种分别适用于速变数据与缓变数据的故障检测算法,两种算法能够处理多种工况下的火箭发动机数据,经检验,这两种算法都具有较高的准确率,分别为84.2%、94.9%。针对故障模式判别,给出了一种基于滑动窗口的聚类算法,可以实现不同故障模式的区分,其中针对两种故障模式的识别准确率分别达到了86.2%、95.5%,并且给出了两种故障模式对应的振动数据异常频率区间,这可为相关研究人员提供与故障有关的有用线索。

关键词：液体火箭发动机数据驱动故障检测健康监测

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基于多磁力计融合的电子罗盘研究

压电与声光 2024年第1期46卷 89-96页

作者：叶鑫赵忠华金昱冏罗忠渝上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

为了提高电子罗盘的航向角测量精度和可靠性,提出了一种多磁力计的电子罗盘架构,并利用地磁场和磁力计空间约束关系对基于递推最小二乘(RLS)法联合卡尔曼滤波(KF)的误差补偿与融合算法进行设计。首先,根据地磁场测量误差特性构建多磁力... 详细信息

为了提高电子罗盘的航向角测量精度和可靠性,提出了一种多磁力计的电子罗盘架构,并利用地磁场和磁力计空间约束关系对基于递推最小二乘(RLS)法联合卡尔曼滤波(KF)的误差补偿与融合算法进行设计。首先,根据地磁场测量误差特性构建多磁力计误差模型,并利用RLS进行椭球拟合,得到误差补偿参数。然后,根据噪声协方差矩阵对同构多传感器数据进行KF迭代融合。最后,仿真和实测实验验证了多磁力计模型与补偿融合算法的有效性,最终航向角测量精度在±0.5°以内,标准差小于0.2°,与单磁力计相比精度提升3倍左右。

关键词：多磁力计电子罗盘航向测量数据融合误差补偿椭球拟合

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良构图类上的模型检测问题

软件学报 2024年

作者：刘国航陈翌佳上海交通大学电子信息与电气工程学院

图上的诸多计算问题都是NP难问题,因此研究中经常尝试将问题限定在一些具有良好结构的特定图类上.这类研究在过去的几十年间收获了大量自然图类上的高效算法,其中很大一部分都能统一到算法元定理框架下.算法元定理是一类通用的结论,主... 详细信息

图上的诸多计算问题都是NP难问题,因此研究中经常尝试将问题限定在一些具有良好结构的特定图类上.这类研究在过去的几十年间收获了大量自然图类上的高效算法,其中很大一部分都能统一到算法元定理框架下.算法元定理是一类通用的结论,主要研究模型检测问题,即在特定结构上判定特定逻辑框架下任意公式的满足性.现有的算法元定理大多借助结构图论工具研究图的性质,并且考虑参数复杂性意义下的高效性.在许多良构的图类上,一些常见逻辑的模型检测问题具有参数复杂性意义下的高效算法,即是固定参数易解的.由于不同逻辑的表达能力不同,对应的模型检测问题的易解范围也有显著的区别,探索这些易解范围也是算法元定理研究的重要课题.研究发现,一阶逻辑模型检测的易解性与图的稀疏性密切关联.目前学界对于稀疏图类的认识已经较为成熟,近年的研究重心逐渐转向一些良构的稠密图类,研究面临着更多的挑战.研究表明,在许多复杂的稠密图类上,模型检测问题仍有可能是易解的.对易解范围的探索至今仍在继续,该领域中仍存在大量的未解问题.本文将全局性地介绍算法元定理的研究,旨在为国内的相关研究提供一些线索和助力.

关键词：模型检测算法元定理稀疏性结构图论参数复杂性

基于电压矩阵的跟网变流器无锁相环控制的本质特征与提升策略

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电力系统自动化 2024年

作者：吴超赵统王尽颢王勇上海交通大学电子信息与电气工程学院

弱电网下跟网变流器由于锁相环引起的负阻特性容易造成振荡现象，针对锁相环的提升策略已有较多研究，其中，基于电压矩阵的同步控制策略因其不存在锁相环受到广泛关注，但关于其稳定性缺乏严格的理论证明。文中分析表明基于电压矩阵的... 详细信息

弱电网下跟网变流器由于锁相环引起的负阻特性容易造成振荡现象，针对锁相环的提升策略已有较多研究，其中，基于电压矩阵的同步控制策略因其不存在锁相环受到广泛关注，但关于其稳定性缺乏严格的理论证明。文中分析表明基于电压矩阵的无锁相环控制策略本质上是基于并网点电压反正切计算的开环定向方式，虽然去除锁相环但不能提高稳定性。因为该策略并没有降低电压扰动给电流控制带来的负阻特性，所以如何降低并网点电压扰动对于电流控制的影响是提升弱电网下跟网变流器稳定性的关键。因此，提出自适应二阶带通滤波器来降低同步环节的带宽，从而提升跟网变流器在弱电网下的稳定性。最后，通过阻抗模型和实验结果验证了理论分析的正确性和所提策略的有效性。

关键词：并网变流器小干扰稳定宽频振荡无锁相环电压矩阵阻抗模型

基于多点振动检测和改进MobileNet的变压器工况识别方法

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电网技术 2024年

作者：王泓江李喆上海交通大学电子信息与电气工程学院

为了提高振动监测诊断算法在变压器振动监测点发生偏移以及低信噪比环境下的识别精度，提出了一种基于多点振动检测和改进MobileNet的变压器工况识别方法。分析了变压器箱体侧壁不同测点的振动特性，研究常规人工智能算法在测量点发生... 详细信息

为了提高振动监测诊断算法在变压器振动监测点发生偏移以及低信噪比环境下的识别精度，提出了一种基于多点振动检测和改进MobileNet的变压器工况识别方法。分析了变压器箱体侧壁不同测点的振动特性，研究常规人工智能算法在测量点发生偏移和低信噪比环境下的分类效果。提出了适配多点检测的改进MobileNet算法：对多测点振动信号进行预处理生成三维数据结构；一级算法使用逐点卷积-深度卷积-逐点卷积架构搭配空洞卷积核，对数据流进行多尺度特征提取；二级算法使用全连接网络，对样本进行识别。研究结果表明：与常规算法相比，多点检测方案下改进的MobileNet算法性能表现优异，当测点偏移小于0.3m时，识别准确率下降小于2%；当信噪比为10dB时，识别准确率稳定在97%。此外，该算法具有更小的模型占用内存和更短的识别预测时间，部署到树莓派等移动端设备能够大幅提升运算速度，降低运行功耗。

关键词：变压器工况识别多点振动检测测点偏移低信噪比改进MoblieNet

CrCl_(3)隧穿磁阻的界面效应与多场效应调控

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物理学报 2024年第13期73卷 277-285页

作者：樊译颉张阮陈宇蔡星汉上海交通大学微米纳米加工技术全国重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系上海200240

磁隧道结是研究磁性材料自旋结构、输运特性、磁相变和磁各向异性的重要实验平台.本研究基于干法转移技术制备了以机械剥离的少层范德瓦耳斯反铁磁绝缘体三氯化铬(CrCl_(3))为势垒层、少层石墨烯为电极的磁隧道结原型器件结构,并进行了... 详细信息

磁隧道结是研究磁性材料自旋结构、输运特性、磁相变和磁各向异性的重要实验平台.本研究基于干法转移技术制备了以机械剥离的少层范德瓦耳斯反铁磁绝缘体三氯化铬(CrCl_(3))为势垒层、少层石墨烯为电极的磁隧道结原型器件结构,并进行了低温电磁输运测量,除观测到自旋过滤效应引起的隧穿磁阻外,还发现多种由非传统效应引起的磁阻变化.基于对隧道结自旋结构和能带结构的分析,本文将之归因于由磁近邻效应引起的隧穿机制改变,以及石墨烯电极态密度在高磁场下出现的量子振荡行为.本文报道了在二维磁隧道结中与隧穿磁阻相关且此前未被广泛关注的物理现象,加深了对此类二维异质结构中载流子输运特性的理解,为二维磁性材料的物理性质研究及其自旋电子学应用拓展了新的途径.

关键词：磁隧道结 CrCl_(3) 负隧穿磁阻栅极可调性

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光伏系统串联型直流电弧检测技术研究

太阳能学报 2024年第6期45卷 285-295页

作者：王煊原龚春阳陈辉王志新上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 上海电力大学自动化工程学院上海200090

搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状... 详细信息

搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状态与正常状态的区分度达到98.49%。研究逆变器启动、太阳辐照度变化及不同环境对特征的影响,分析10~30 kHz频谱能量在光伏系统中的抗扰能力。制作串联型电弧检测装置并提出其阈值的设定及推广方法,装置在多次实验中均可准确检测并迅速熄灭电弧,且在抗扰性实验中未发生误动作,动作时间可达到41 ms。

关键词：光伏系统串联电弧电弧检测特征提取抗扰性分析装置研制

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血管化类器官芯片构建的研究进展

中华创伤杂志 2024年第1期40卷 48-56页

作者：李彰杰周晨阳王晓林上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系上海200240 上海交通大学医疗机器人研究院上海200240

近年来,微加工技术和组织工程学的进展推动了一种新型药物筛选和疾病建模平台的发展,即类器官芯片。这一平台结合类器官和器官芯片技术,成为人体器官体外建模的有潜力的方案。类器官芯片利用微流体装置模拟特定器官的生理环境,提供更动... 详细信息

近年来,微加工技术和组织工程学的进展推动了一种新型药物筛选和疾病建模平台的发展,即类器官芯片。这一平台结合类器官和器官芯片技术,成为人体器官体外建模的有潜力的方案。类器官芯片利用微流体装置模拟特定器官的生理环境,提供更动态和灵活的微环境,可模拟更完整的人体生物学。然而,缺乏功能性血管一直是该技术面临的主要挑战之一。血管化对于类器官的长期培养和体外建模至关重要,对于药物研发和个性化医疗方案也具有重要意义。笔者从体外构建血管化模型方法和类器官血管化的策略两方面就血管化类器官芯片构建的研究进展进行综述,为构建功能完善的血管化类器官芯片提供参考。

关键词：类器官新生血管化,生理性多能干细胞微流控芯片