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双线阵推扫成像光学遥感卫星在轨动目标检测方法

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地球信息科学学报 2024年第4期26卷 1040-1056页

作者：杨灿坤李小娟李韦钟若飞李清扬杜鑫首都师范大学资源环境与旅游学院北京100028 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100028

动目标检测是从时序图像中获取时间维度动态变化信息的有效手段,通过快速获取、分析和利用卫星遥感数据中的现势信息,将遥感数据中时空域运动和变化信息表征为对象和知识,可以有效提升卫星数据的利用效率,实现“现势数据、即时传输”的... 详细信息

动目标检测是从时序图像中获取时间维度动态变化信息的有效手段,通过快速获取、分析和利用卫星遥感数据中的现势信息,将遥感数据中时空域运动和变化信息表征为对象和知识,可以有效提升卫星数据的利用效率,实现“现势数据、即时传输”的应用要求。现有的卫星视频和多光谱遥感图像用于动目标检测领域,无法满足大范围动目标发现、运动速度适应性以及硬件加速兼容性等应用需求。本文以利用光学遥感卫星实现大范围动目标快速感知为目标,通过双线阵推扫光学遥感相机采集包含时域动目标信息的双条带图像,以船舶目标为例,经过在轨处理形成动目标关键信息。相机原理样机已经搭载“泰景四号01星”于2022年2月27日成功发射,验证了大范围动目标检测的技术路线。本文在提出双线阵推扫成像方法以及动目标时空特性数学模型基础上,构建基于显著性区域建议的动目标检测方法,利用时空域变化信息表征和提取动目标显著性区域,基于深度学习目标检测技术实现动目标判别,获取动目标检测结果。利用在轨拍摄的双条带图像,验证了算法精度,对比传统算法,本文方法在单体目标分割方面提升明显,动目标分割结果较为完整、清晰,有效提升了动目标两个时刻间的匹配精度。结果表明,算法能够有效实现双条带图像中的动目标检测,具有以下2个方面的优势:(1)提出双条带推扫成像模式和方法,扩展图像时域信息,解决卫星无机动条件下大范围动目标观测问题;(2)提出基于显著性区域建议的动目标检测模型,解决了大范围双条带图像中复杂背景下动目标检测问题。通过获取动目标关键信息,大幅度减少遥感信息的对地传输带宽需求,可以为大规模对地观测系统数据在轨处理与地学应用提供新型的数据获取与处理思路。

关键词：双线阵推扫双条带影像动目标检测在轨智能处理时空域变化信息单体目标分割深度学习目标检测显著性区域建议

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深切V型峡谷物理驱动人工智能波动模拟

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1246-1253页

作者：栾绍凯陈苏丁毅金立国王巨科李小军北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 中国地震局地球物理研究所北京100081

高山峡谷区场地地震效应是地震工程领域研究热点。V形峡谷引起的圆柱形SH波散射和衍射波函数的级数解已较为成熟,并为众多河谷区重大工程提供了合理、科学的地震动输入。采用物理驱动深度学习方法结合与解析结果的对比分析,近一步明确了... 详细信息

高山峡谷区场地地震效应是地震工程领域研究热点。V形峡谷引起的圆柱形SH波散射和衍射波函数的级数解已较为成熟,并为众多河谷区重大工程提供了合理、科学的地震动输入。采用物理驱动深度学习方法结合与解析结果的对比分析,近一步明确了V型河谷地形地震反应特性及复杂波场空间分布。此方法主要关注稀疏样本及可诠释性人工智能,结合强形式自动微分和软约束边界条件嵌入,建立深度神经网络实现半无限域地震传播模型。采用时间域分解策略,实现不同给定波场工况下V型河谷高精度预测。通过与解析解对比,评估了所提出的物理驱动人工智能方法的精度和效率。结果表明,物理驱动人工智能方法可应用于地形效应分析,柱面SH波在V型峡谷底端发生显著衰减与振荡,边缘区呈现放大效应。

关键词：物理驱动深度学习河谷地震波动模拟科学人工智能

面向多元可控负荷调控的云边协同负荷资源分配策略

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电信科学 2024年

作者：李思维靳莉于龙杜立石岳靓张喜润智能电网教育部重点实验室(天津大学) 北京中电飞华通信有限公司

针对多元可控负荷资源进行可控负荷管理时需要占用大量计算资源，且无法实现自动功率精准控制问题，本文提出了一种面向多元可控负荷调控的云边协同负荷资源分配策略。首先，设计了云边协同调控架构，整合处理各种多元可控负荷资源数据... 详细信息

针对多元可控负荷资源进行可控负荷管理时需要占用大量计算资源，且无法实现自动功率精准控制问题，本文提出了一种面向多元可控负荷调控的云边协同负荷资源分配策略。首先，设计了云边协同调控架构，整合处理各种多元可控负荷资源数据；其次，考虑不同边缘节点计算任务的相似度，以所有计算任务的时间开销最小为优化目标，给出云端计算资源分配策略，合理分配计算资源；最后，通过基于自适应交叉-变异概率的遗传算法进行计算资源分配的求解。通过算例实验结果可以看出本文提出的算法在任务完成时间和执行成本上具有较为明显的优势，并且任务数量越多，计算资源越小的情况下优势越明显，可以显著提升计算效率，降低计算耗时。

关键词：负荷管理多元可控负荷资源分配云边协同

基于多源域自适应残差网络的滚动轴承故障诊断

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振动与冲击 2024年第7期43卷 290-299页

作者：高学金张震华高慧慧齐咏生北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 内蒙古工业大学电力学院呼和浩特010051

针对传统无监督领域自适应方法扩展到多工况滚动轴承故障诊断场景适用性较弱的问题,提出了一种多源域自适应残差网络(multi-source domain adaptive residual network,MDARN),通过对齐来自多个源域的相关子域,从而提高模型在多工况下的... 详细信息

针对传统无监督领域自适应方法扩展到多工况滚动轴承故障诊断场景适用性较弱的问题,提出了一种多源域自适应残差网络(multi-source domain adaptive residual network,MDARN),通过对齐来自多个源域的相关子域,从而提高模型在多工况下的故障诊断性能。首先,利用ResNeXt残差网络从源域和目标域充分提取可迁移特征;然后,引入局部最大平均差异(local maximum mean difference,LMMD)准则,以两个源域的子域为基础对齐目标域中相关子域,减少相关子域间和全局域间的分布差异;最后,利用美国凯斯西储大学轴承数据集和MFS机械综合故障试验台产生的真实的轴承振动数据集,对所提方法进行了试验验证。结果表明,该方法在多工况下的平均故障诊断精度高达99.76%。与现有代表性方法相比,所提方法具有更好的故障诊断效果。

关键词：滚动轴承故障诊断多源域自适应残差网络(MDARN) 领域自适应局部最大均值差异(LMMD)

基于障碍函数内点法的防御武器配系部署建模与智能优化

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工程科学学报 2024年第1期46卷 157-165页

作者：宋晓程李陟陈鹏飞张坤邹尧贺威北京电子工程总体研究所北京100854 中国航天科工防御技术研究院北京100854 北京航空航天大学宇航学院北京100191 北京科技大学智能科学与技术学院北京100083 北京科技大学智能仿生无人系统感知与控制教育部重点实验室北京100083

针对防空任务中我方多平台、多武器、多区域部署带来的防御武器配系难以建模和实时优化难的问题,在考虑敌我双方攻防武器对抗博弈的条件下,提出了一种基于障碍函数内点法的我方防御武器部署优化模型,并综合武器防御效能、防御成本、保... 详细信息

针对防空任务中我方多平台、多武器、多区域部署带来的防御武器配系难以建模和实时优化难的问题,在考虑敌我双方攻防武器对抗博弈的条件下,提出了一种基于障碍函数内点法的我方防御武器部署优化模型,并综合武器防御效能、防御成本、保卫目标的资产价值等指标对模型进行智能优化解算与分析.首先,建立我方部阵地、防御武器与保卫目标的参数化模型,并建立我方武器对于敌方武器拦截的概率函数与约束条件;然后,将防御武器优化部署问题转化为性能指标函数为凸函数的无约束优化问题;最后,引入障碍函数内点法对其进行快速求解,给出了防御阵地武器部署的最优配置方案.所提方法充分考虑了来袭目标的不同类型、异构特性以及大气层内外防御的多元化火力运用方式;能够在具有混合整数非线性、约束强耦合、变量规模大等特征的防御武器配系场景下快速给出最优配置结果.并且,通过数值仿真验证了在对抗博弈条件下所提部署建模与智能优化方法的有效性与优越性.

关键词：障碍函数内点法凸优化防空任务防御武器配系部署建模

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联合方面注意力交互的图文方面类情感识别

北京航空航天大学学报 2024年第2期50卷 569-578页

作者：赵一成王素格廖健何东欢山西大学计算机与信息技术学院太原030006 山西大学计算智能与中文信息处理教育部重点实验室太原030006

随着多媒体的快速发展,单纯采用文本的方面类情感分析,不能准确识别用户所表达的情感。而现有图文数据的方面类情感分析方法仅考虑图文模态间的交互,忽略图文数据的不一致性和相关性。因此,提出联合方面注意力交互网络(JAAIN)模型的图... 详细信息

随着多媒体的快速发展,单纯采用文本的方面类情感分析,不能准确识别用户所表达的情感。而现有图文数据的方面类情感分析方法仅考虑图文模态间的交互,忽略图文数据的不一致性和相关性。因此,提出联合方面注意力交互网络(JAAIN)模型的图文方面类情感识别方法。所提方法针对图文数据的不一致性与相关性,通过多层次融合方面信息和图文信息,去除与给定方面无关的文本和图像,增强给定方面的图文模态数据的情感表示,将文本数据情感表示、图像数据情感表示及方面类情感表示进行拼接融合与全连接,实现图文方面类情感判别。在数据集Multi-ZOL上进行实验,实验结果表明:所提模型能够提升图文方面类情感判别的性能。

关键词：方面类情感分析注意力机制多模态情感分析情感表示多模态融合

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煤炭掺氨燃烧基础研究与技术应用研究进展

煤炭学报 2024年第6期49卷 2876-2886页

作者：司桐黄骞杨远平马鹏雷小洋李水清清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 北京石油化工学院机械工程学院北京102617

能源安全和“双碳”目标影响着全球能源产业链供应链,对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求。为保障能源安全,煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑。为实现碳中和,能源... 详细信息

能源安全和“双碳”目标影响着全球能源产业链供应链,对我国能源电力系统的安全高效和绿色低碳转型提出了迫切的要求。为保障能源安全,煤电在未来相当长一段时间内仍是我国电力供应安全及可再生能源消纳的重要支撑。为实现碳中和,能源系统逐渐从主要依赖化石能源转向以可再生能源为主,但可再生能源的间歇性、随机性、波动性特点使得电力系统调节更加困难,系统平衡和安全问题更加突出。在这种情况下,以氨为代表等零碳燃料在处理可再生能源的间歇性方面发挥着不可或缺的作用,其既可作为长时大规模储能的载体来实现可再生能源大规模消纳,又可灵活地用在锅炉等动力设备中直接替代燃用。然而,由于零碳燃料与化石燃料在理化性质上的差异,导致零碳燃料在燃用过程中存在如火焰稳定性差、易生成氮氧化物等问题,给氨燃料的大规模利用带来了挑战。为此,从煤炭掺氨燃烧的可行性、经济性和必要性出发,对氨煤共燃的化学反应动力学、燃烧特性(着火、稳燃)和污染物生成特性(NO_(x)、飞灰颗粒物和碳烟生成)进行了全面综述,并讨论了以无量纲准则数为基础的燃烧器模化放大准则,详细探讨了现有工业级氨煤燃烧器高效稳定燃烧控制策略,C—N燃料分级、空气分级及其联合控制均有效降低NO_(x)的排放,未来融合人工智能、大数据及数字孪生等信息化技术,有望从源头为下一代面向双碳战略的新型绿色动力发电系统的研发提供科学支撑和路径参考。

关键词：氨煤共燃低碳 NO_(x) 分级燃烧模化放大人工智能

基于UNet++卷积神经网络的重力异常三维密度反演

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地球物理学报 2024年第2期67卷 752-767页

作者：李柏森鲁宝亮安国强巨鹏朱武苏子旺长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室西安710054

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参... 详细信息

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参数难以确定;深度学习可以不依赖先验信息,也不需要计算及存储系数矩阵,使得计算效率大大提高.基于此,本文提出了一种基于UNet++网络的重力异常反演方法.首先将UNet++网络中部分参数进行更改:选择在输入数据绝对值较大时梯度更稳定的LeakyReLU作为激活函数;加入了Batch Normalization层,增强了网络的收敛速度及稳定性.然后为了提高网络的全局最优化能力,引入了基于余弦退火的学习率更新策略,使用梯度的一阶以及二阶矩估计的Adam最优化算法,利用数据集与标签集进行网络训练,实现了重力异常的三维密度反演.通过实验验证了UNet++、LeakyReLU更快速稳定的收敛能力,而余弦退火学习率更新策略具有更强的全局寻优能力.含噪模型实验及实际数据反演结果进一步证明该方法的正确性和有效性,及其良好的泛化能力与抗噪能力.

关键词：密度反演重力异常 UNet++ 余弦退火深度学习

面向连续变量量子随机数产生的宽带高平坦度平衡零拍探测器

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 192-201页

作者：邓娟郭龑强林鸿林杰弘郭晓敏新型传感器与智能控制教育部重点实验室太原理工大学物理学院山西太原030024 密码科学技术国家重点实验室北京100878

面向连续变量量子随机数产生的应用场景,基于级联放大的方式构建宽带高增益平衡零拍探测器,首次将分布参数电路分析法、优化仿真法引入到平衡零拍探测器的电路设计中,针对性地改善该特高频电路的传输特性,并以系统稳定性指标为指导,寻... 详细信息

面向连续变量量子随机数产生的应用场景,基于级联放大的方式构建宽带高增益平衡零拍探测器,首次将分布参数电路分析法、优化仿真法引入到平衡零拍探测器的电路设计中,针对性地改善该特高频电路的传输特性,并以系统稳定性指标为指导,寻求电路设计及关键元器件参数的最优解,完成电路设计。最终制作出带宽高于1.65 GHz、在0.2~930 MHz范围内增益平坦度达到±2 dB的平衡零拍探测器。该研究为宽带平衡零拍探测器提供了一种新的设计思路,实验所得探测器的性能有利于更高效地提取连续变量量子态随机熵源,将有效促进连续变量量子随机数发生器的速率提高和实用化发展。

关键词：量子光学量子随机数发生器平衡零拍探测器高带宽及高平坦度分布参数电路分析法