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结合二值化神经网络与知识蒸馏的轻量型水声目标识别算法

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控制与决策 2025年第1期40卷 128-136页

作者：崔翰林褚晓晖徐立军祁兵兵胡润泽北京理工大学信息与电子学院北京100081

基于深度学习的水下声学目标识别算法在水下平台部署时,通常面临计算资源短缺和水下声学环境复杂多变的挑战,提出一种结合二值化神经网络与知识蒸馏的轻量型水声目标识别算法(DSBNN_KD),旨在通过深度可分离卷积和权重参数二值化等手段... 详细信息

基于深度学习的水下声学目标识别算法在水下平台部署时,通常面临计算资源短缺和水下声学环境复杂多变的挑战,提出一种结合二值化神经网络与知识蒸馏的轻量型水声目标识别算法(DSBNN_KD),旨在通过深度可分离卷积和权重参数二值化等手段实现模型的压缩和优化加速.同时,利用知识蒸馏技术将高性能高复杂度的教师模型的知识转移到轻量级学生模型上,从而缓解极端量化带来的性能损失,并确保模型的泛化性能.对DSBNN_KD的表现在两个实测水声数据集上进行全面评估,实验结果表明,相比当前主流的全精度轻量化模型,所提出DSBNN_KD在模型参数量、模型部署尺寸和计算量等方面均展现出显著的优势,同时在知识蒸馏技术的辅助下,量化后的模型依然可以保持与全精度模型接近的性能.

关键词：水声目标识别知识蒸馏二值神经网络轻量型模型深度学习

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基于模态分解的地基雷达慢速弱目标检测方法

系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 70-80页

作者：任晓昱林瑞奇邓云开田卫明胡程北京理工大学信息与电子学院雷达技术研究院北京100081 嵌入式实时信息处理技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120 北京理工大学前沿科技研究院山东济南250300

在复杂地物场景中使用地基雷达探测地面动目标时,慢速弱目标与地杂波的频谱通常难以区分,传统的目标检测手段性能受限。针对此问题,提出一种基于模态分解的地基雷达慢速弱目标检测方法。首先设置较低的门限进行单元平均-恒虚警率(cell a... 详细信息

在复杂地物场景中使用地基雷达探测地面动目标时,慢速弱目标与地杂波的频谱通常难以区分,传统的目标检测手段性能受限。针对此问题,提出一种基于模态分解的地基雷达慢速弱目标检测方法。首先设置较低的门限进行单元平均-恒虚警率(cell average-constant false alarm rate,CA-CFAR)检测,初步筛选目标;接着对慢时间信号进行复经验模态分解(complex empirical mode decomposition,CEMD),分离地杂波和动目标;最后利用地杂波和动目标多普勒频谱的对称性差异检测目标。将该检测方法分别与CA-CFAR和正交投影-奇异值分解-恒虚警率(orthogonal projection-singular value decomposition-constant false alarm rate,OP-SVD-CFAR)检测的性能进行比较,并通过仿真数据和两组不同目标的实测数据进行验证。结果表明,所提方法能够提升目标的信杂噪比;在检测概率相同的条件下,其虚警率比CA-CFAR显著降低;在检测概率相同且较高的情况下,所提方法比OP-SVD-CFAR的虚警率也更低,证明了所提方法的有效性。

关键词：地基雷达慢速弱目标检测模态分解过门限处理

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空间非合作目标非接触式电磁消旋方法综述

系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 254-267页

作者：杜磊陈振户恒在张强刘向东张可墨北京理工大学自动化学院北京100081 北京控制工程研究所北京100094

太空中大量残留的空间非合作目标危及在轨运行卫星的安全,为规避潜在碰撞风险,采取消旋后再捕获变得尤为重要。针对如何衰减目标的旋转速度,系统调研国内外非接触式电磁消旋方法。首先,介绍电磁消旋原理与旋转非合作目标中两种典型的运... 详细信息

太空中大量残留的空间非合作目标危及在轨运行卫星的安全,为规避潜在碰撞风险,采取消旋后再捕获变得尤为重要。针对如何衰减目标的旋转速度,系统调研国内外非接触式电磁消旋方法。首先,介绍电磁消旋原理与旋转非合作目标中两种典型的运动形式。其次,定性地对电磁消旋方法的优势及可行性进行分析。然后,对非接触式电磁消旋方法进行分类,从非均匀/均匀静止磁场、机械式/电磁式旋转磁场方面入手,详细分析最新消旋方法及关键技术。接着,对消旋转矩的计算方法及相关控制技术进行总结归纳。最后,展望电磁消旋方法的未来发展方向。

关键词：空间非合作目标非接触式电磁消旋方法消旋转矩

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摩擦起电机理、调控与应用研究的现状及展望

机械工程学报 2025年

作者：林世权张弛刘检华北京理工大学机械与车辆学院北京理工大学唐山研究院中国科学院北京纳米能源与系统研究所中国科学院大学纳米科学与技术学院

摩擦起电现象是一个常见却又神秘的物理效应，具有普遍性、高敏感性，能够产生高电场和强静电力等特点，其应用前景广阔。阐述了摩擦起电的研究体系特点，详细介绍了金属-金属、绝缘体摩擦界面电子和离子转移模型，描述了半导体摩擦界... 详细信息

摩擦起电现象是一个常见却又神秘的物理效应，具有普遍性、高敏感性，能够产生高电场和强静电力等特点，其应用前景广阔。阐述了摩擦起电的研究体系特点，详细介绍了金属-金属、绝缘体摩擦界面电子和离子转移模型，描述了半导体摩擦界面的摩擦伏特效应，总结了一系列摩擦界面电荷转移量调控手段，并论述了包括摩擦纳米发电机、摩擦电智能传感技术在内的几种摩擦起电应用的原理。最后指出了摩擦起电未来研究将以电荷调控方法为核心、以表界面设计为基础，并呈现出机理研究量子化、调控方法多维化/极端化、器件设计多功能一体化等研究趋势。

关键词：摩擦起电载流子电荷转移表界面改性摩擦纳米发电机

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中国数据中心综合能耗及其灵活性预测

北京理工大学学报(社会科学版) 2025年

作者：王永真唐豪魏一鸣韩恺韩特林嘉瑜韩艺博北京理工大学机械与车辆学院北京理工大学碳中和系统工程北京实验室北京理工大学管理学院

为厘清在双碳愿景下数据中心的综合能耗及灵活性资源大小，构建全国数据中心综合能耗及其灵活性的预测模型，通过综合考量算力增长、技术进步等多元因素，模拟预测了2023—2030年全国数据中心的综合能耗及灵活性需求。研究表明预计到203... 详细信息

为厘清在双碳愿景下数据中心的综合能耗及灵活性资源大小，构建全国数据中心综合能耗及其灵活性的预测模型，通过综合考量算力增长、技术进步等多元因素，模拟预测了2023—2030年全国数据中心的综合能耗及灵活性需求。研究表明预计到2030年，中国数据中心的电力负荷、耗电量、耗水量、碳排放量分别将分别达到1.1亿千瓦、5 257.6亿千瓦时，2 628.8亿升、3.1亿吨。同时，数据中心内部的算力、电力和热力灵活性资源能够显著削减碳排放、能耗和运行成本，2030年中国数据中心的总灵活性资源在2.3万～4.0万兆瓦之间。基于此，提出加强数据中心能耗单列、促进算力与电力的双向协同及其相关标准规范、工程示范以及市场机制等建议。

关键词：数据中心综合能耗灵活性预测算力与电力协同碳中和

基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法

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电工技术学报 2025年第2期40卷 452-462页

作者：胡震崔曼吴晓华施涛南京邮电大学自动化学院南京210042 苏州帝奥电梯有限公司苏州215200 北京理工大学信息与电子学院北京100081

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGB... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGBT模块健康状态的在线监测是提升功率器件可靠性、实现能量转换系统安全高效运行的重要保障。该文提出一种基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法,实现IGBT键合线和焊料层热疲劳损伤的在线监测和诊断,避免IGBT模块因热损伤累积超过安全阈值而突发失效,提升能量转换系统的可靠性。首先,考虑焊料层老化对模块内部热流路径的影响而引起基板空间多点位温度分布的改变,建立基于基板多点位温度差异度(T_(P))的焊料层疲劳老化在线监测模型,通过离线加速老化测试方法建立▽T_(P)和芯片至基板热阻抗(Z_(JC))的数据库,在应用中通过▽T_(P)调用(Z_(JC))实现焊料层健康状态的在线诊断;其次,建立IGBT混合老化模式下器件通态功率损耗的计算模型,提出基于通态损耗的集-射通态电压(V_(ce-on))的逆向计算方法,基于更新的Z_(JC)值计算芯片结温(T_(J)),将集电极电流I_(C)和T_(J)输入健康IGBT模块的I_(C)-T_(J)-V_(ce-on)数据库中调用当前结温下的V_(ce-on,data),消除焊料层老化引起的结温上升对V_(ce-on)的影响,基于V_(ce-on)和V_(ce-on,data)的偏差对键合线老化状态做出诊断。仿真和实验结果表明所提方法的有效性,在实验环境下诊断误差约为3%。

关键词：绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 在线监测可靠性能健康状态

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横向联邦学习:研究现状、系统应用与挑战

计算机学报 2025年第1期48卷 35-67页

作者：吴文泰吴应良林伟伟左文明暨南大学信息科学技术学院广州510632 华南理工大学电子商务系广州510006 华南理工大学计算机科学与工程学院广州510006 人工智能与数字经济广东省实验室(广州) 广州510335

随着数据和算力向网络边缘下沉,人工智能应用的研发愈加依赖隐私敏感的用户数据。在这一趋势的推动下,联邦学习因其强调隐私保护的特性而逐渐成为一个广泛应用的分布式机器学习框架。作为联邦学习的原始范式,横向联邦学习(Horizontal Fe... 详细信息

随着数据和算力向网络边缘下沉,人工智能应用的研发愈加依赖隐私敏感的用户数据。在这一趋势的推动下,联邦学习因其强调隐私保护的特性而逐渐成为一个广泛应用的分布式机器学习框架。作为联邦学习的原始范式,横向联邦学习(Horizontal Federated Learning,HFL)具有扩展能力强和使用场景广泛等特点,因此是近年来该领域的研究重心,同时在产业界相关需求的驱动下有着十分广泛的应用前景。横向联邦学习的研究涉及机器学习、分布式系统、无线通信和信息安全等多个学术领域,从研究动机到技术方法都呈现多样化,但现有文献未能展现相关研究现状的全貌。此外,横向联邦学习相关技术的发展催化出了一系列开源系统框架、公开数据集以及多种场景下的应用,对进一步研究与实践都具有参考价值。为此,本文对横向联邦学习的研究现状和系统应用进行综合性调研:首先,对相关文献按照研究目标和技术角度进行全面地分类梳理,从多领域视角分析了各分支的研究现状;其次,从应用实践的视角,对比分析了面向横向联邦学习的主流系统框架与代码库、描述了数据准备方法以及典型的应用场景。在此基础上,阐明了横向联邦学习算法研究和系统应用面临的6个关键挑战,为如何缩小相关研究与系统实践之间的鸿沟提供了新的参考。

关键词：横向联邦学习数据隐私分布式系统机器学习人工神经网络

混合智能反射面辅助感通算一体化车联网的联合功率时间分配方法

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电子与信息学报 2025年

作者：束锋张钧豪张旗姚誉卞弘艺王咸鹏海南大学信息与通信工程学院南京理工大学电子工程与光电技术学院

当前车联网(V2X)环境普遍存在频谱资源紧缺和数据传输效率低的问题。该文通过集成感知、通信和计算车联网系统(ISCC-V2X)以提升车辆用户的数据传输能力。ISCC-V2X中采用雷达感知技术帮助次用户接入主用户频谱空洞进行车联网通信，在车... 详细信息

当前车联网(V2X)环境普遍存在频谱资源紧缺和数据传输效率低的问题。该文通过集成感知、通信和计算车联网系统(ISCC-V2X)以提升车辆用户的数据传输能力。ISCC-V2X中采用雷达感知技术帮助次用户接入主用户频谱空洞进行车联网通信，在车辆用户中加入计算单元提升数据传输卸载能力，为了更好地提升车联网通信和计算性能并同时降低系统功耗，在ISCC-V2X中引入混合智能反射面(H-RIS)。该研究从时间和功率资源分配的角度出发，对H-RIS辅助的ISCC-V2X技术进行了深入探讨。该文采用了一种两阶段的优化方法，对功率分配、时间分配和反射元件进行交替优化求解，以找到最佳的优化方案，并通过定义联合吞吐量(JTC)的性能指标来表征次用户的数据传输能力和计算性能。通过仿真实验分析表明，在H-RIS辅助ISCC-V2X场景中存在一种时间功率联合分配的最优策略，能够显著提升次用户的联合吞吐量。

关键词：车联网感知通信计算一体化混合智能反射面联合吞吐量资源分配

microRNA在模拟空间辐射环境诱导星形胶质细胞促增殖旁效应中的作用研究

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原子能科学技术 2025年第1期59卷 247-256页

作者：秦昱汉张子寅严立本郜雅楠王爱璐尔天漪刘梦瑾李诺敏王巧娟隋丽马宏北京理工大学医学技术学院北京100081 中国原子能科学研究院北京102413

星形胶质细胞是中枢神经系统中最常见的细胞类型,也是辐射敏感的细胞类型之一。辐射不仅会影响星形胶质细胞自身的生长,还会通过细胞旁效应影响周围的神经细胞,进而诱导中枢神经系统的损伤。本研究利用^(60)Co产生的γ射线和_(12)C^(6+... 详细信息

星形胶质细胞是中枢神经系统中最常见的细胞类型,也是辐射敏感的细胞类型之一。辐射不仅会影响星形胶质细胞自身的生长,还会通过细胞旁效应影响周围的神经细胞,进而诱导中枢神经系统的损伤。本研究利用^(60)Co产生的γ射线和_(12)C^(6+)产生的重离子射线,分别以耐受剂量(2 Gy的γ射线和0.2 Gy的重离子射线)和半致死剂量(10 Gy的γ射线和2 Gy的重离子射线)辐照人脑星形胶质母细胞瘤细胞(U-87细胞),比较两种射线对细胞存活率和旁细胞的影响。结果表明,γ射线和重离子射线在两种剂量下对细胞存活率和旁细胞增殖的影响有显著差异,其中γ射线诱导星形胶质细胞促增殖的旁效应,而重离子射线诱导抑制增殖的旁效应。进一步使用RNA高通量测序技术和生物信息学分析辐照前后细胞外培养基中外泌体内microRNA的表达差异情况,发现3种与细胞增殖相关的microRNA,分别是miR-24-1-5p、miR-100-5p和miR-7704,它们能够通过不同的机制共同调节旁细胞的增殖。此外,还检测了γ射线和重离子射线对这3种microRNA在细胞内外分布的影响,发现γ射线和重离子射线在不同剂量下对3种microRNA的表达影响不同。本研究发现的这3种microRNA可能是辐射诱导的星形胶质细胞促增殖旁效应的一个重要靶点,能够为揭示辐射诱导的神经致炎性细胞损伤旁效应的分子作用机制提供新的线索和思路。

关键词：星形胶质细胞空间辐射外泌体 microRNA

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