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基于微形变分析的电容式MEMS加速度计温漂误差精密估计方法

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系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2437-2445页

作者：齐兵程建华赵砚驰汪籽粒哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对传统的电容式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加速度计(capacitive MEMS accelerometers,CMA)温漂误差(temperature drift error,TDE)补偿方法存在非精准溯源TDE致使TDE估计精度低、反复尝试估计模型构型导致构建过程复杂繁琐的问题,提出基于微形变分析的CMA TDE精密补偿方法。首先,通过微形变分析内部结构精准溯源TDE,基于径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)构建改进型TDE精密估计模型;其次,基于专家经验和模糊理论提出Expert-Fuzzy辅助决策下TDE估计模型辨识方法,为改进模型提供有效的构型指导;然后,设计升温试验测试CMA,构建传统模型和改进模型并通过对比其输出偏置稳定性评估TDE估计性能。实验结果表明,改进模型构建过程大大简化,补偿后CMA偏置稳定性提升约35%。本方法能够更加精准地估计TDE,有效解耦硅基材料的温度依赖性并提升CMA的环境适应性。

关键词：微机电系统温漂误差估计微形变分析 Expert-Fuzzy辅助决策径向基函数神经网络

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穿浪双体船纵向减摇策略麻雀搜索优化

哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1367-1375页

作者：梁利华蔡鹏飞程权成哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了改善穿浪双体船恶劣工况下的纵向稳定性,本文基于T型水翼及尾板设计了综合姿态控制系统。同时,对该系统相关控制参数的优化策略进行研究,以更好地实现减摇目标。采用了线性二次调节器和混合麻雀算法相结合的策略来设计控制器,将一... 详细信息

为了改善穿浪双体船恶劣工况下的纵向稳定性,本文基于T型水翼及尾板设计了综合姿态控制系统。同时,对该系统相关控制参数的优化策略进行研究,以更好地实现减摇目标。采用了线性二次调节器和混合麻雀算法相结合的策略来设计控制器,将一种新型群智能算法(麻雀算法)及其改进算法应用于线性二次调节控制器权重矩阵寻优。通过两者对比,不仅验证了所设计姿态控制系统的有效性,也验证了该智能算法改进策略的高效性。结果表明:基于混合麻雀算法的控制器具有很好的自适应能力,且寻优过程收敛速度快,精度高,对工程实践具有一定的参考价值。

关键词：穿浪双体船纵向运动线性二次调节智能算法 T型水翼尾板混合麻雀搜索算法减摇

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水下推进电机的自适应降阶热模型

电机与控制学报 2024年第7期28卷 88-100页

作者：李睿烨程鹏兰海哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了提升水下推进电机的综合性能,提出自适应降阶模型来分析电机的动态多模态热场域性能特性,解决现有算法在处理高维复杂问题时资源耗费大和易陷入局部最优的问题。在时域中模型采用“无方程”的非侵入式动态模态分解方法,从时间序列... 详细信息

为了提升水下推进电机的综合性能,提出自适应降阶模型来分析电机的动态多模态热场域性能特性,解决现有算法在处理高维复杂问题时资源耗费大和易陷入局部最优的问题。在时域中模型采用“无方程”的非侵入式动态模态分解方法,从时间序列数据中提取主要动态模态,实现系统数据的降维和模态分解,精确描述系统行为和预测未来状态;在空间域中,结合基于改善期望的自适应策略和径向基函数进行参数化近似和降阶。通过评估设计空间中各候选点的预测不可信度,迭代提升模型质量,平衡空间全局探索与局部探究间的关系。多步骤协作建模框架能够从有限的大规模模拟数据集中进行精确的场域解预测。通过实验系统验证了模型在常规和异常状态下温度变化规律的有效性和可靠性,结果表现出高准确性和稳定性。

关键词：高速电机动态热特性降阶模型动态模态分解自适应采样径向基函数

姜黄素增强的纤维素光敏抗菌膜制备及其对鲜猪肉的保鲜性能

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食品科学 2024年第13期45卷 239-246页

作者：张宇婷陈岩智秀娟杜斌北京农学院食品科学与工程学院农业农村部农产品加工与品质控制重点实验室北京102206

本研究制备含有姜黄素且具有良好力学性能、耐水性、光敏抗菌性和高氧气阻隔性的纤维素薄膜(cellulose-curcumin-film,C-Cu_(x)-F)(x=0、0.1、0.5和1)。由于姜黄素与纤维素分子链的强相互作用,姜黄素可以显著提高纤维素薄膜的力学性能... 详细信息

本研究制备含有姜黄素且具有良好力学性能、耐水性、光敏抗菌性和高氧气阻隔性的纤维素薄膜(cellulose-curcumin-film,C-Cu_(x)-F)(x=0、0.1、0.5和1)。由于姜黄素与纤维素分子链的强相互作用,姜黄素可以显著提高纤维素薄膜的力学性能和抗水性。姜黄素掺杂含量显著影响纤维素薄膜的透氧性(P<0.05),随着姜黄素含量的增加,薄膜氧气透过率逐渐减小。在室温23℃条件下,当姜黄素质量分数分别为0%、0.1%、0.5%和1%时,纤维素膜的透氧率分别为(29.71±1.66)、(4.79±0.13)、(3.52±0.45)cm^(3)/(m^(2)·d)与(0.90±0.09)cm^(3)/(m^(2)·d)。在0%~0.5%范围内,由于分子间作用力的增强,姜黄素的加入可显著降低纤维素薄膜的透水率(P<0.05)。由于姜黄素的光敏作用产生单线态氧,纤维素薄膜对金黄色葡萄球菌具有良好的光敏抗菌作用,而且抗菌性能随着光照时间的延长而增强。在60 mW/cm^(2)的白光照射10 min后,薄膜C-Cu1-F对金黄色葡萄球菌的抑制率约为(61.00±1.73)%,照射20 min达到(91.67±1.53)%。在冷鲜猪肉的包装保鲜中,薄膜C-Cu1-F能显著抑制鲜猪肉总挥发性盐基氮的产生,降低菌落总数(P<0.05),对微生物和生物胺的产生有明显抑制作用。综上,该薄膜不仅具有优异的力学性能和抗菌性能,而且对鲜猪肉具有保鲜作用。

关键词：纤维素薄膜姜黄素光敏抗菌效果鲜肉保鲜

SML与侧窗滤波的Framelet域医学图像融合方法

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计算机工程与应用 2024年第13期60卷 237-245页

作者：孔韦韦西安培华学院智能科学与信息工程学院西安710125

针对医学融合图像中病灶信息不清晰的问题,提出了一种框架变换(framelet transform,FT)域的医学图像融合方法。针对待融合医学源图像进行FT变换,分别获得一幅低频子带图像和一系列高频子带图像;构建改进型拉普拉斯能量和模型,实现低频... 详细信息

针对医学融合图像中病灶信息不清晰的问题,提出了一种框架变换(framelet transform,FT)域的医学图像融合方法。针对待融合医学源图像进行FT变换,分别获得一幅低频子带图像和一系列高频子带图像;构建改进型拉普拉斯能量和模型,实现低频子带图像中主体信息的融合,并得到对应的低频子带融合图像;构建改进型侧窗滤波模型,实现高频子带图像中的细节和纹理信息的有效融合,并获得高频子带融合图像;针对低频子带融合图像和高频子带融合图像进行FT逆变换,从而获得最终融合结果图像。仿真实验结果表明,与近年的代表性方法相比,基于该方法生成的融合图像无论在主观视觉效果还是客观评价指标方面均具有显著的优势。

关键词：医学图像融合拉普拉斯能量和侧窗滤波框架变换

附加自适应短时高程变化率约束的PPP/INS紧组合增强模型

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测绘学报 2024年第09期 1761-1776页

作者：程建华陈思成臧楠程思翔赵国晶马子凡哈尔滨工程大学智能科学与工程学院

卫星信号在城市高遮挡环境下受复杂干扰引起的质量下降甚至中断问题，常引发精密单点定位/惯性导航系统(PPP/INS)紧组合导航误差发散。基于常值高程假设提出的传统高程约束模型虽可有效抑制平缓路面下惯性导航系统的误差累积，但因其无... 详细信息

卫星信号在城市高遮挡环境下受复杂干扰引起的质量下降甚至中断问题，常引发精密单点定位/惯性导航系统(PPP/INS)紧组合导航误差发散。基于常值高程假设提出的传统高程约束模型虽可有效抑制平缓路面下惯性导航系统的误差累积，但因其无法合理地适应路面高程变化而难以增强高遮挡环境下的PPP/INS紧组合模型。本文顾及载体运动中短时高程变化率相近的特性，提出一种自适应短时高程变化率的高程约束PPP/INS紧组合模型。采用模拟的遮挡环境和真实的城市环境下的车载试验验证本文模型有效性。在真实城市环境试验中，相比于无约束、顾及高程变化定权的高程常值约束、历元间高程常值约束3种PPP/INS紧组合模型，本文模型在高程方向上定位精度分别提升52.2%、49.2%、70.9%。

关键词： PPP/INS 顾及短时高程变化率约束高程约束随机模型卫星信号中断

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面向道路交通场景的高效3D目标检测

智能系统学报 2024年

作者：陆军鲁林超翟晓阳刘霜哈尔滨工程大学智能科学与工程学院

针对当前两阶段的点云目标检测算法PointRCNN(point RCNN: 3D object proposal generation and detection from point cloud)在点云降采样阶段时间开销大以及低效性的问题，本研究基于PointRCNN网络提出RandLA-RCNN架构。首先，利用随... 详细信息

针对当前两阶段的点云目标检测算法PointRCNN(point RCNN: 3D object proposal generation and detection from point cloud)在点云降采样阶段时间开销大以及低效性的问题，本研究基于PointRCNN网络提出RandLA-RCNN架构。首先，利用随机采样方法在处理庞大点云数据时的高效性，对大场景点云数据进行下采样；然后，通过对输入点云的每个近邻点的空间位置编码，有效提高从每个点的邻域提取局部特征的能力，并利用基于注意力机制的池化规则聚合局部特征向量，获取全局特征；最后使用由多个局部空间编码单元和注意力池化单元叠加形成的扩展残差模块，来进一步增强每个点的全局特征，避免关键点信息丢失。实验结果表明，该检测算法在保留PointRCNN网络对3D目标的检测优势的同时，相比PointRCNN检测速度提升近两倍，达到16 f/s的推理速度。

关键词：深度学习 3D目标检测点云随机采样局部特征聚合注意力机制自动驾驶

基于SCI-CA模型的船舶纵摇多维多步预测方法

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控制与决策 2024年

作者：王宇超赵洵杨周琦傅荟璇哈尔滨工程大学智能科学与工程学院

海洋环境复杂多变，船舶航行容易受到风浪、洋流等因素的干扰，船舶运动具有非线性、耦合性等特点。针对传统的船舶运动姿态预测方法对时序数据的提取效率尚有不足，难以达到高精度预测效果的问题，本文提出了样本卷积交互-通道注意力(S... 详细信息

海洋环境复杂多变，船舶航行容易受到风浪、洋流等因素的干扰，船舶运动具有非线性、耦合性等特点。针对传统的船舶运动姿态预测方法对时序数据的提取效率尚有不足，难以达到高精度预测效果的问题，本文提出了样本卷积交互-通道注意力(SCI-CA, Sample Convolution and Interaction-Channel Attention)神经网络船舶纵摇运动预测模型。该模型采用多类别船舶运动姿态数据作为输入，将输入拆分为两个子序列，利用样本卷积交互网络(SCI)的递归下采样卷积交互结构，结合多分辨率聚合而成的丰富特征，提高船舶运动数据深层特征的利用率。再通过通道注意力机制(CA,Channel Attention)提高有效通道的权重比例，并以残差结构输入到全连接层，得到最后的预测结果。实船数据验证结果表明，SCI-CA组合模型预测结果较其他模型预测精度高，其平均绝对百分比误差(MAPE,Mean Absolute Percentage Error)、均方根误差(RMSE, Root Mean Square Error)均有明显降低，验证了SCI-CA模型预测船舶运动的有效性。

关键词：船舶纵摇 SCI-Net 通道注意力交互学习结构组合模型多步预测

UUV攻防博弈的自适应攻击占位机动决策研究

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控制与决策 2024年

作者：王钊王宏健张宏瀚于丹任镜霏哈尔滨工程大学智能科学与工程学院

针对攻防博弈中无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)的占位机动决策问题,本文分析发现现有方法存在研究不充分、不全面,无法解决实际占位攻击决策的问题,通过研究并建立攻击占位机动的数学模型,提出采用向量法分析UUV限射程圆... 详细信息

针对攻防博弈中无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)的占位机动决策问题,本文分析发现现有方法存在研究不充分、不全面,无法解决实际占位攻击决策的问题,通过研究并建立攻击占位机动的数学模型,提出采用向量法分析UUV限射程圆和UUV可攻区域,并首次给出了占位可攻判定规则,并全面分析了不同速度条件下,有无障碍物条件下的最短时间攻击占位机动决策求解方法.针对UUV占位机动决策中目标运动状态变化的问题,提出了一种参数自适应的攻击占位机动决策方法,该决策方法能够自适应目标位置、艏向、速度参数的变化,自主选择最近可达阵位点,并求解到达该最近可达阵位点的机动参数.仿真验证了占位可攻判断规则以及占位机动决策求解方法的有效性、高效性,并验证了本文方法在动态攻防博弈下的参数自适应性.

关键词：无人航行器攻防博弈攻击占位可攻区域机动决策