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面向目视解译的全极化SAR船只精细化特征表征方法

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雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 374-395页

作者：邓莎萨张帆尹嫱马飞袁新哲北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 国家卫星海洋应用中心北京100081

随着卫星技术的发展,极化合成孔径雷达(PolSAR)数据的分辨率和数据质量得到大幅提升,为人造目标的精细化目视解译提供了良好的数据条件。目前主要采用多分量分解的方法,但是易造成像素错分问题,为此,该文结合Yamaguchi极化分解和极化熵... 详细信息

随着卫星技术的发展,极化合成孔径雷达(PolSAR)数据的分辨率和数据质量得到大幅提升,为人造目标的精细化目视解译提供了良好的数据条件。目前主要采用多分量分解的方法,但是易造成像素错分问题,为此,该文结合Yamaguchi极化分解和极化熵提出了一种非固定阈值划分的方法用于实现全极化SAR图像船只结构精细化特征表征。Yamaguchi极化分解能够识别基本散射机制,其修正后的体散射模型更符合实测数据,可有效对人造目标进行表征。极化熵H在弱去极化状态下可以看成某一指定等效点的目标散射机制,能够有效突出船只主散射特征。因此,该文通过将Yamaguchi极化分解算法的非固定三分量与极化熵的低中高熵内嵌,将其分为非固定阈值的九分类成分,从而降低硬阈值处理在阈值边界处受噪声影响产生的类别随机性。并且将二次散射和单次散射均显著的区域称为混合散射(MSM),以更好匹配实验中船只典型结构的散射类型。在此基础上,利用广义相似性参数进一步缩短类内距离,采用改进后的GSP-Wishart分类器进行迭代聚类,旨在通过提高二次散射和混合散射机制以提高不同类型船只可区分度。最后,该文采用中国上海某港口的高分三号全极化SAR数据进行实验,为了验证每艘船只特征表征正确性,通过船舶自动识别系统(AIS)收集并筛选了该港口船只信息及光学数据,并与极化SAR数据中每艘船只进行匹配。实验结果表明该方法可有效区分散货船、集装箱船和油轮3种类型船只。

关键词：极化SAR 高分三号目视解译船只分类识别船只特征极化分解

高通量合成装置强化金属催化剂制备过程的研究进展

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化工进展 2024年第1期43卷 246-259页

作者：衡霖宇邓卓然程道建魏彬赵利强北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029 北京化工大学化学工程学院北京100029 北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

催化剂性能受制备过程多种因素影响,为优化催化剂制备配方与工艺条件,通常需要大量人工操作的实验试错过程,由此造成的低效率与低精度不可避免。在机械自动化控制水平不断发展的背景下,高通量合成装置的研发与投用将提升实验制备催化剂... 详细信息

催化剂性能受制备过程多种因素影响,为优化催化剂制备配方与工艺条件,通常需要大量人工操作的实验试错过程,由此造成的低效率与低精度不可避免。在机械自动化控制水平不断发展的背景下,高通量合成装置的研发与投用将提升实验制备催化剂过程的效率、精度与安全性。本综述从金属催化剂常用的合成方法(包括浸渍法、离子交换法、化学气相沉积法和沉淀沉积法)出发,阐述了薄膜沉积法、微流控技术、自动合成机器人、喷墨打印法等高通量合成装置如何协助强化催化材料制备过程和加速催化剂配方优化进程。本文将着重分析金属催化剂制备工艺的需求与高通量合成装置特征之间的一一对应关系。金属催化剂合成过程对高通量合成技术的需求日益增加,构建一种与合成工艺相适配、实用的金属催化剂高通量合成平台,可以为催化剂的研究带来巨大的推动力。

关键词：催化剂制备优化设计合成装置高通量

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蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的非对称温度控制

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 1-11页

作者：李一林黄克谨陈海胜张亮钱行苑杨王韶峰北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能,但也加剧了被控变量间的相互耦合,给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非... 详细信息

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能,但也加剧了被控变量间的相互耦合,给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非方相对增益矩阵对操纵与被控变量进行配对,并依据闭环响应分析给出了一种新颖的单温度分散控制系统。由于采用塔顶/侧线热泵压缩机分别控制侧线段/公共提馏段的灵敏板温度,不但加快了侧线产品的响应速度,而且降低了塔底产品的峰值偏差。鉴于高度内部耦合以及失真的温度与组分对应关系导致二者存在较大的稳态偏差,采用双温差结构进一步强化系统设计,由此给出了一种非对称温度控制系统,降低了系统内在非线性因素的影响,因而能够减小侧线和塔底产品的稳态偏差。闭环仿真结果显示了该非对称温度控制系统的优越性。研究表明,VRHP的引入虽然加重了VRHP-DWDC的内部耦合,但也提供了压缩机功率这一潜在操作变量,其较好的控制通道特性与双温差结构的有效应用能在一定程度上改善VRHP-DWDC的闭环操作。

关键词：隔离壁蒸馏塔过程强化蒸汽再压缩热泵温度控制温差控制

HeOH与BuAc酯交换反应共强化系统的评价

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 40-48页

作者：李浩韩帅帅范晨阳陈海胜黄克谨北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

鉴于己醇(HeOH)与乙酸正丁酯(BuAc)酯交换反应的不利动力学和热力学特性,采用基于过程强化的反应蒸馏装置是一条有利的途径。常规反应蒸馏塔(CRDC)虽然考虑了反应-分离操作之间的相互耦合,但却完全忽略了分离操作之间的相互耦合,必然导... 详细信息

鉴于己醇(HeOH)与乙酸正丁酯(BuAc)酯交换反应的不利动力学和热力学特性,采用基于过程强化的反应蒸馏装置是一条有利的途径。常规反应蒸馏塔(CRDC)虽然考虑了反应-分离操作之间的相互耦合,但却完全忽略了分离操作之间的相互耦合,必然导致过大的不可逆性同时可进一步降低系统的稳态性能。单隔离壁反应蒸馏塔(R-SDWDC)的确在一定程度上考虑了分离操作之间的相互耦合,但其外部限定耦合方式致使仍然无法有效降低分离操作的不可逆性。本文基于本课题组最近提出的共强化原理给出了两种双隔离壁反应蒸馏塔(R-DDWDC)的拓扑结构,并将其与CRDC和R-SDWDC进行了深入系统的比较与分析。结果表明,R-DDWDC明显优于CRDC和R-SDWDC,是实施HeOH与BuAc酯交换反应的最佳拓扑结构。得出这一结论的根本原因在于R-DDWDC既能充分考虑分离操作之间的相互耦合,又能有效协调R-DDWDC与反应-分离操作耦合子系统的相互作用。虽然上述结论是通过具有最有利相对挥发度排序的HeOH与BuAc酯交换反应所得到的,但对于任何具有不利动力学与热力学特性的该类反应物系均具有普遍性的指导意义。

关键词：过程强化共强化原理单隔离壁反应蒸馏塔双隔离壁反应蒸馏塔过程设计

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基于无损压缩和量化感知的SAR舰船检测网络边缘部署

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信号处理 2024年第9期 1674-1684页

作者：胡卫杰刘颖冰马飞张帆北京化工大学信息科学与技术学院

基于深度神经网络的方法在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像舰船目标检测任务上展现出巨大优势，但是庞大的参数量和算力需求导致其难以在资源受限的边缘环境下部署。针对该问题，本文从网络轻量化和模型部署优化两个... 详细信息

基于深度神经网络的方法在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像舰船目标检测任务上展现出巨大优势，但是庞大的参数量和算力需求导致其难以在资源受限的边缘环境下部署。针对该问题，本文从网络轻量化和模型部署优化两个层面对单阶段目标检测网络YOLO(You Only Look Once)v5s进行改进，提出了面向边缘环境的SAR图像舰船目标检测网络部署方法。在网络轻量化层面，本文联合基于批归一化层缩放因子的通道级网络剪枝和基于特征响应的细粒度知识蒸馏实现了舰船检测网络的无损压缩。轻量化模型的参数量和计算量相较于基线分别下降了80.3%和51.3%，并且没有引起检测精度的损失，在SAR图像舰船检测数据集（SAR Ship Detection Dataset,SSDD）上的平均准确率为0.979（基线为0.980）。在模型部署优化层面，本文基于嵌入式GPU(Graphic Process Unit)提出了量化感知训练指导的混合精度TensorRT(Tensor Real-Time)推理引擎，大幅提升模型推理速度的同时降低了设备的运行功耗。轻量化推理引擎在尺寸为640×640 pixels的SAR图像上的推理速度为208帧每秒，达到了基线的3.41倍，同时设备的推理功耗仅6.2 W，相比基线下降了61.0%。另外，得益于量化感知训练，混合精度TensorRT推理引擎在取得与8位整型精度TensorRT推理引擎相似的推理速度和功耗的同时，平均准确率提升了44.1%，仅比基线下降了0.9%。试验数据证明，本文所提方法能够很好地兼顾边缘环境下SAR图像舰船目标检测的实时性、精准性和低功耗特性等要求。

关键词：合成孔径雷达图像舰船目标检测模型压缩嵌入式GPU

光伏新能源电能信号游程域模态分解理论与特征提取

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电力自动化设备 2024年

作者：王学伟杨江宁北京化工大学信息科学与技术学院

高比例光伏新能源接入下的电能信号呈现出强随机、快时变与大波动特性，常导致电能表电能计量严重超差，影响电能交易公正合理。针对新能源电能信号敏感特征不清楚、对电能表电能计量影响不明确的问题，首先，建立了游程域映射理论，解... 详细信息

高比例光伏新能源接入下的电能信号呈现出强随机、快时变与大波动特性，常导致电能表电能计量严重超差，影响电能交易公正合理。针对新能源电能信号敏感特征不清楚、对电能表电能计量影响不明确的问题，首先，建立了游程域映射理论，解决了电能信号在游程域的表征问题；其次，提出了游程域模态分解（R-EMD）方法，基于游程完成电流幅度在长持续时间下局部区间的自适应模态分解，得出光伏新能源电能信号的2个全局重要特征；然后，构建了游程域特征参量与特征函数，并提取得到光伏新能源电能信号的4个游程域敏感特征；最后，通过实验验证了游程域敏感特征对电能计量的影响。

关键词：光伏新能源电能计量电能表误差模态分解特征提取

化工背景自动化专业实践类课程智能化教学方法研究与实践

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高等工程教育研究 2024年第2期 97-103页

作者：高东吴重光李大字马昕北京化工大学信息科学与技术学院

实现自主学习、高质量学习、教育公平是中国教育教学数字化转型的重要目标。然而受限于教学方法、智能教学环境限制,距离教学智能化依然有较大差距。为解决上述问题,针对化工背景自动化专业实践类课程的特点,提出了基于探究式学习与知... 详细信息

实现自主学习、高质量学习、教育公平是中国教育教学数字化转型的重要目标。然而受限于教学方法、智能教学环境限制,距离教学智能化依然有较大差距。为解决上述问题,针对化工背景自动化专业实践类课程的特点,提出了基于探究式学习与知识剧情的教学方法,设计开发了智能化教学系统。引导学生主动思考、解决问题,充分调动学生的学习积极性、主动性,并对学习过程全流程自动分析、精准辅导以及评分。基于“化工过程与控制仿真实习”课程进行了实践,为实现自主学习、主动学习,提升教学学习质量,实现教育公平提供了很好的解决思路。

关键词：教育数字化教学智能化自动化探究式学习人工智能知识剧情

采用社会约束自适应动态窗口法的服务机器人路径规划

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西安交通大学学报 2024年第5期58卷 42-51页

作者：何丽宁子豪袁亮刘志强新疆大学智能制造现代产业学院乌鲁木齐830047 北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

针对传统动态窗口法在行人密集环境下动态路径规划存在灵活性差、效率低、安全性缺乏等问题,提出一种社会交互空间下基于社会约束自适应动态窗口法(social_DWA),并采用其解决服务机器人局部路径规划问题。首先,采用非对称高斯公式对单... 详细信息

针对传统动态窗口法在行人密集环境下动态路径规划存在灵活性差、效率低、安全性缺乏等问题,提出一种社会交互空间下基于社会约束自适应动态窗口法(social_DWA),并采用其解决服务机器人局部路径规划问题。首先,采用非对称高斯公式对单行人以及多人群组交互空间进行模型化描述;其次,在传统动态窗口法的基础上,采用动态行人方位角约束对动态行人进行避让;改进距离评价函数,分类决策与行人、多人群组、一般障碍物的安全距离;最后,提出速度权重自适应调整策略,优化服务机器人在途经不同密集度社会交互区域时的移动速度。为验证算法有效性,在两种模拟社会场景下,先后开展了social_DWA算法与传统DWA算法、FIDWA算法的路径规划仿真对比实验。结果表明:采用social_DWA算法所消耗的运动时间在场景1中较传统DWA和FIDWA算法分别缩短了1.53、0.43 s,在场景2中较传统DWA和FIDWA算法分别缩短了26.3、2.86 s;相较于传统DWA算法和FIDWA算法,social_DWA算法能保持有效的行人安全距离,并使运行轨迹更加合理。social_DWA算法在行人避让、环境适应能力等方面具有一定的优越性。

关键词：服务机器人路径规划动态窗口法参数自适应人性化

复杂电能信号谐波时频域特征分析及其对电能计量影响

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电力自动化设备 2024年第5期44卷 191-198页

作者：王学伟田福利袁瑞铭李文文王国兴北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 国网冀北电力有限公司计量中心北京100045

为准确分析复杂电能信号谐波时频域特性对电能计量的影响,提出了一种零值搜索-短时傅里叶变换时频域电压、电流信号幅度和相位分析算法,利用信号波形过零特征,自适应调整短窗傅里叶变换的时域窗宽,解决了电网频率波动导致的相位累积效... 详细信息

为准确分析复杂电能信号谐波时频域特性对电能计量的影响,提出了一种零值搜索-短时傅里叶变换时频域电压、电流信号幅度和相位分析算法,利用信号波形过零特征,自适应调整短窗傅里叶变换的时域窗宽,解决了电网频率波动导致的相位累积效应对相位分析的影响,算法的幅值分析误差为10-3、相位分析误差小于1°;建立了复杂电能信号时频域数据表征模型和4类时频域全局化特征矩阵提取算法,解决了时频域特性表征与提取的问题;以典型非线性动态负荷中频炉为分析案例,分析给出了其4类时频域全局化特征,并建立了畸变波形动态电能测试信号特征模型,通过辅助实验验证了4个时频域全局化特征对电能表动态超差的影响,提出了对国际和国内标准修改的建议。

关键词：复杂动态负荷电能计量信号时频域特性分析全局化特征畸变波形动态测试信号