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结合注意力机制的多智能体深度强化学习的交通信号控制

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运筹与模糊学 2024年第2期14卷 373-387页

作者：徐晴晴上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海

智能交通信号控制方法被越来越多的应用在现实世界中,并且取得了不错的成果。其中,多智能体深度强化学习是一种非常有效的方法,但是,在多交叉口交通信号控制中,大规模的交通网络容易引起严重的维度灾难,而且对于道路环境的特征提取也存... 详细信息

智能交通信号控制方法被越来越多的应用在现实世界中,并且取得了不错的成果。其中,多智能体深度强化学习是一种非常有效的方法,但是,在多交叉口交通信号控制中,大规模的交通网络容易引起严重的维度灾难,而且对于道路环境的特征提取也存在不足。针对以上问题,提出了一种新的多智能体深度强化学习算法,该算法基于双决斗深度Q网络(Double Dueling Deep Q-Network,3DQN),消除了传统强化学习算法对Q值的高估问题。引入了平均场(Mean Field,MF)理论大大减少了状态和动作空间的维度,同时融合了注意力机制对道路环境全面观察,使得智能体获得更准确的环境信息。在城市交通模拟器(Simulation Of Urban Mobility,SUMO)中建模了一个交通网络,模拟真实世界中的交通流,对算法进行评估。实验结果表明,提出的算法在奖励方面相较于DQN、DDPG、MA2C分别增加了64.17%、36.40%、32.55%,证明了所提算法的正确性和优越性。

关键词：多智能体深度强化学习智能交通信号控制平均场理论机器学习

1GHz,48.8fs高重复频率掺镱光纤飞秒激光器研究

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光学技术 2024年第1期50卷 48-53页

作者：赵子陈陈俊宇于涵陈嘉宁沈嘉伟司璐曹彧之王志袁帅上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津3000350 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200062 华东师范大学重庆研究院精密光学重庆市重点实验室重庆401120

GHz基本重复频率光纤超短脉冲激光器由于具有宽光谱,窄脉宽等优势,在高速光刻,高端制造,天文探测,太赫兹检测,精密仪器等领域应用广泛。然而在实现1GHz以上基本重复频率锁模的前提下,如何输出脉冲宽度在50fs以下的超短脉冲是当前科学研... 详细信息

GHz基本重复频率光纤超短脉冲激光器由于具有宽光谱,窄脉宽等优势,在高速光刻,高端制造,天文探测,太赫兹检测,精密仪器等领域应用广泛。然而在实现1GHz以上基本重复频率锁模的前提下,如何输出脉冲宽度在50fs以下的超短脉冲是当前科学研究的难点。文章以实现更宽光谱,更窄脉宽的GHz重复频率光纤超短脉冲激光器为目标,通过非线性偏振旋转锁模(NPR)技术,利用波分复用光纤准直器(WDM-Collimator)缩短激光谐振腔长度,最终实现了48.8fs脉冲宽度的1GHz基本重复频率光纤激光器。该脉冲宽度是当前国际上1μm波段GHz基本重复频率光纤激光器的最窄直接输出脉冲宽度。最后对激光器集成形成样机,并有效降低制造成本,提升了系统稳定性。该激光样机可满足天文光梳、卫星导航等领域空间尺寸的需求,有望推动高重复频率光纤超短脉冲激光器工业化、商业化发展。

关键词：超快激光激光谐振腔光纤放大器和振荡器光纤激光器非线性光学光纤

基于CNN-Transformer-GRU-Att的车辆换道意图识别

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运筹与模糊学 2024年第1期14卷 806-822页

作者：韩天立徐晴晴胡林治上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海

在当前自动驾驶车辆与传统车辆并存的复杂交通环境中,快速准确地识别车辆换道意图能够帮助自动驾驶系统做出更加安全舒适的操作决策。本文首先采用扩展卡尔曼滤波方法对车辆轨迹数据进行筛选并平滑处理,再基于航向角的变化对车辆驾驶行... 详细信息

在当前自动驾驶车辆与传统车辆并存的复杂交通环境中,快速准确地识别车辆换道意图能够帮助自动驾驶系统做出更加安全舒适的操作决策。本文首先采用扩展卡尔曼滤波方法对车辆轨迹数据进行筛选并平滑处理,再基于航向角的变化对车辆驾驶行为分类并标注驾驶意图。然后,为了充分考虑车辆之间交互作用、高效提取换道过程的时序连续特征以及捕捉车辆行驶轨迹序列中局部和长期依赖性,本文构建了一种基于CNN-Transformer-GRU-Att的车辆换道意图识别模型,将目标车辆和周围车辆的行驶数据信息作为输入,实验结果表明,本文所提模型对车辆换道意图的准确率为91.38%,推理耗时为10.08 s,多种评价指标显著优于其他模型。此外消融实验证明引入的Transformer模块、GRU层和注意力机制能够分别提高3.19%,5.07%和1.08%的准确率。最后分析模型输入车辆历史行驶轨迹序列的不同长度下的意图识别结果,模型可在车辆换道前2 s内能以89%以上的准确率识别换道意图。

关键词：换道意图识别深度学习 Transformer模型门控神经单元网络注意力机制智能交通

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分层近似规则LDPC码的编码器设计

上海交通大学学报 2007年第6期41卷 919-923页

作者：王大伟徐余法罗汉文苏中义上海交通大学电子工程系上海200240 上海电机学院仪器科学与工程系上海200110

提出一种分层近似规则(LAR)LDPC码的构造方法及其编码器的设计方案.该方案在现有的RU算法的基础上,完全去掉了前向替换(FS)的步骤,并引入循环移位寄存器结构来处理密矩阵与向量的乘法,使其硬件复杂度从与密矩阵维数平方成正比,下降到只... 详细信息

提出一种分层近似规则(LAR)LDPC码的构造方法及其编码器的设计方案.该方案在现有的RU算法的基础上,完全去掉了前向替换(FS)的步骤,并引入循环移位寄存器结构来处理密矩阵与向量的乘法,使其硬件复杂度从与密矩阵维数平方成正比,下降到只与其维数成正比.与RU算法相比,新方案缩短了编码器的编码延时,提高了吞吐量,还对不同码长和码率的应用具有线上重构的灵活性.仿真结果表明,分层近似规则LDPC码具有与随机构造的规则码极其相近的纠错性能,具有很高的实用参考价值.

关键词：低密度奇偶校验码编码器分层结构扩展

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低密度校验码分层译码的密度演化算法

上海交通大学学报 2007年第6期41卷 903-906页

作者：吴俊徐余法罗汉文苏中义上海交通大学电子工程系上海200240 上海电机学院仪器科学与工程系上海200110

在对低密度校验码译码及密度演化算法研究的基础上,提出了分层译码的密度演化算法,对分层译码算法的噪声门限与收敛特性进行了仿真,并将分层译码与一般的置信传播及最小和算法做了性能比较.结果表明,分层译码算法具有快速译码收敛的优点... 详细信息

在对低密度校验码译码及密度演化算法研究的基础上,提出了分层译码的密度演化算法,对分层译码算法的噪声门限与收敛特性进行了仿真,并将分层译码与一般的置信传播及最小和算法做了性能比较.结果表明,分层译码算法具有快速译码收敛的优点,在不改变噪声门限的条件下,可使译码迭代次数减半.由于分层译码对降低译码器的复杂度起到了重要的作用,因此,文中提出的密度演化算法为实际应用提供了理论依据,能有效地估计低密度校验码分层译码的噪声门限和迭代次数.

关键词：低密度校验码分层置信传播分层最小和算法密度演化

具有活体检测功能的手背静脉身份识别方法研究

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光学学报 2021年第6期41卷 84-91页

作者：陈秀莲黄梅珍富雨超上海交通大学电子信息与电气工程学院仪器科学与工程系上海200240

针对身份识别容易被仿冒和造假的问题,提出了一种利用近红外相机捕获手背静脉同时具有活体检测功能的身份识别方法,手背静脉图像提供静脉特征作为身份识别的依据,与此同时获取的脉搏波的周期性特征作为活体检测的标志。利用自行搭建的... 详细信息

针对身份识别容易被仿冒和造假的问题,提出了一种利用近红外相机捕获手背静脉同时具有活体检测功能的身份识别方法,手背静脉图像提供静脉特征作为身份识别的依据,与此同时获取的脉搏波的周期性特征作为活体检测的标志。利用自行搭建的手背静脉和脉搏波捕获实验装置,研究了70个个体的手背静脉图像以及活体和假体的静脉图像特征,并提出了提高身份识别准确率的算法。采用主成分分析对活体静脉特征向量进行降维,降低分类算法的复杂度,结合马氏距离去除异常样本,以提高识别精度,再采用参数优化的随机森林算法和支持向量机算法实现了手背静脉的精准识别。结果表明:基于手背静脉特征结合随机森林算法和支持向量机算法可以对不同个体进行身份识别,识别准确率分别为99.28%和99.86%,识别时间分别为0.368 s和0.110 s。

关键词：图像处理模式识别近红外成像手背静脉活体检测主成分分析马氏距离

基于数字全息和数字图像相关方法的面内位移测量

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光子学报 2022年第4期51卷 116-125页

作者：陈梁友闫浩上海交通大学电子信息与电气工程学院仪器科学与工程系上海200240

针对一套数字全息装置只能测量离面位移这一个维度位移的局限性问题,将数字全息与数字图像相关方法相结合,利用数字全息重建的强度图像,实现了面内另外两个维度位移的测量,拓宽了一套数字全息装置的测量能力。该方法对待测物体位移前后... 详细信息

针对一套数字全息装置只能测量离面位移这一个维度位移的局限性问题,将数字全息与数字图像相关方法相结合,利用数字全息重建的强度图像,实现了面内另外两个维度位移的测量,拓宽了一套数字全息装置的测量能力。该方法对待测物体位移前后的全息图数值重建得到两幅强度图,然后对变形前后的强度图应用数字图像相关方法得到面内两个维度位移的测量结果。该方法中采用的数字全息的强度图本质上是激光散斑图,而不是传统数字图像相关使用的白光下或自然光下的表面喷涂散斑或者物体自然纹理,因此是对数字图像相关方法应用于激光散斑图像的有益探索。最后通过二维位移装置对平面施加面内方向位移的实验验证了数字图像相关方法对于数字全息重建的激光散斑图在面内位移测量的有效性。最后,讨论了基于数字全息对曲面物体利用数字图像相关进行面内位移测量的可行性。传统的二维数字图像相关方法由于有限焦深导致散斑退相关现象,因而无法对曲面物体进行面内位移测量。但是,借助数字全息技术在一幅全息图中能将物体聚焦到不同深度的能力,可以将曲面物体分割为不同深度部分开展二维数字图像相关测量。本文从理论上讨论了该方法的可行性,并在实验上遍历了不同深度的DH重建对曲面物体面内位移的测量准确性的影响,为数字图像相关方法借助数字全息技术的辅助对曲面物体面内位移的测量进行了有益探索。

关键词：数字全息数字图像相关面内位移测量曲面物体激光散斑

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肠道微机器人柔性运动系统

光学精密工程 2012年第3期20卷 541-549页

作者：高鹏颜国正王志武姜萍萍刘华上海交通大学电子信息与电气工程学院仪器科学与技术系上海200240

提出一种适用于肠道微机器人的柔性运动系统来提高肠道机器人微创诊断的主动运动能力。柔性运动系统采用尺蠖型运动方式,由柔性运动机构和柔性驱动机构组成。柔性运动机构包括径向气囊软足和轴向伸缩推杆,并用万向节连接微机器人前后腔... 详细信息

提出一种适用于肠道微机器人的柔性运动系统来提高肠道机器人微创诊断的主动运动能力。柔性运动系统采用尺蠖型运动方式,由柔性运动机构和柔性驱动机构组成。柔性运动机构包括径向气囊软足和轴向伸缩推杆,并用万向节连接微机器人前后腔体从而提高运动柔性;柔性驱动机构利用尼龙线绳牵引波纹管泵驱动气囊软足和伸缩推杆激励微机器人伸缩。微机器人样机直径为12.2mm,长度为78mm,质量为14.8g,最大径向钳位外径为20.2mm,最大轴向行程为16.4mm。实验结果表明,柔性驱动机构可以为波纹管泵和伸缩推杆分别提供最大为0.67N和0.65N的驱动力;微机器人样机能够在不同倾斜角度的刚性有机玻璃管中运动,在水平和竖直管道中的平均运行速度为0.38mm/s和0.25mm/s;能通过最小曲率半径为49.3mm的塑料软管,在离体肠道中也能实现有效运动。本柔性运动系统为肠道微机器人提供了一种安全有效的自主运动方案。

关键词：肠道微机器人柔性运动软线牵引胃肠道诊断

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多电极锋电位信号检测与分类方法研究

仪器仪表学报 2006年第12期27卷 1636-1640页

作者：丁伟东袁景淇梁培基上海交通大学自动化系上海200240 上海交通大学生命技术学院上海200240

神经元锋电位活动的检测和分类是对大脑功能多方面研究的前提,由于大量的背景噪声和叠加锋电位信号的存在,使得精确检测和辨别这些神经元锋电位活动非常困难,因此需要深入的研究。本文归纳和总结了现有各种多电极锋电位信号检测与分类... 详细信息

神经元锋电位活动的检测和分类是对大脑功能多方面研究的前提,由于大量的背景噪声和叠加锋电位信号的存在,使得精确检测和辨别这些神经元锋电位活动非常困难,因此需要深入的研究。本文归纳和总结了现有各种多电极锋电位信号检测与分类方法以及存在的问题,在分析其优缺点的基础上,探讨了锋电位信号分类方法中值得进一步研究的问题和发展方向。

关键词：锋电位检测分类多电极聚类分析模板匹配