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能量感知的点云视频流传输与边缘卸载联合优化

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通信学报 2024年第5期45卷 80-89页

作者：刘威朱雨乐付晨王希华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074

针对点云视频流媒体传输需要调度各类计算和传输资源,而现有工作较少考虑终端显示设备的计算任务带来的能耗问题,提出了一种移动边缘计算辅助的点云视频流传输方案,根据接入带宽和点云视频内容将部分计算任务从终端卸载到边缘完成。该... 详细信息

针对点云视频流媒体传输需要调度各类计算和传输资源,而现有工作较少考虑终端显示设备的计算任务带来的能耗问题,提出了一种移动边缘计算辅助的点云视频流传输方案,根据接入带宽和点云视频内容将部分计算任务从终端卸载到边缘完成。该方案建立了一个联合优化模型,在网络资源、终端和边缘算力资源的约束下,最大化用户观看体验收益并最小化终端设备能耗。实验表明,相比于对比方案,所提方案在不同条件下均可提升用户观看质量并降低终端设备能耗。

关键词：点云视频流能量感知移动边缘计算联合优化

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融合多尺度特征的蜗杆表面缺陷检测

光学精密工程 2024年第11期32卷 1746-1758页

作者：王蕾郭文平陈欣慰夏珉华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430070

为了改善蜗杆齿顶表面缺陷检测依赖人工检测,检测效率低下以及检测成本高昂的现状,对基于机器视觉的自动化检测方法展开研究。设计了蜗杆缺陷采集系统,针对不同缺陷发生率不同提出了数据增广策略。在YOLOv7的基础上改进算法,针对不同缺... 详细信息

为了改善蜗杆齿顶表面缺陷检测依赖人工检测,检测效率低下以及检测成本高昂的现状,对基于机器视觉的自动化检测方法展开研究。设计了蜗杆缺陷采集系统,针对不同缺陷发生率不同提出了数据增广策略。在YOLOv7的基础上改进算法,针对不同缺陷的尺寸分布差异,引入渐进特征金字塔重构颈部网络,提升模型的多尺度特征融合能力;为减少蜗杆非缺陷位置对检测结果的干扰,引入注意力机制进一步加强模型的缺陷关注能力;最后改进回归损失函数为SIOU,在网络训练中加入考虑标注框和预测框的方向,进一步提升网络的检测精度。通过对比消融实验证明了上述改进的有效性。在参数量下降20.7%的情况下,文本所提出的算法相较于YOLOv7算法精度提升了3.3%;和YOLOR,YOLOv5m等多种算法相比,本算法的检测性能最优,基本满足蜗杆表面缺陷自动化检测需求。

关键词：机器视觉表面缺陷 YOLOv7 特征金字塔

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基于随机几何分布的新能源蜂窝网碳排放优化研究

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中国科学：信息科学 2024年第4期54卷 788-802页

作者：李嘉宸李昆艾小猛钟祎葛晓虎华中科技大学电子信息与通信学院武汉430074 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

随着无线通信系统中用户数量和通信数据量的不断增加,通信系统所消耗的能源量也在急剧增长,为了实现可持续发展并达成绿色通信目标,将可再生能源与电网能源相结合,并采用多源供电方式为蜂窝通信系统供电,成为一种具有前景的解决方案.本... 详细信息

随着无线通信系统中用户数量和通信数据量的不断增加,通信系统所消耗的能源量也在急剧增长,为了实现可持续发展并达成绿色通信目标,将可再生能源与电网能源相结合,并采用多源供电方式为蜂窝通信系统供电,成为一种具有前景的解决方案.本论文旨在针对实际场景下的太阳能生产情况,基于随机几何理论,建立精确的基站能耗模型以及新能源捕获模型.进一步,提出了一种基于非平衡最优传输的启发式基站间新能源调度算法,以达到提高新能源利用率,降低网络碳排放率的效果.该算法有效降低了通信系统对电网能源的依赖,为新能源移动通信基站的节能减排探索提供了有益的参考.

关键词：蜂窝网络可再生能源随机过程非平衡最优运输能源共享

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百兆赫兹重频的轨道角动量模式飞秒光纤激光器

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物理学报 2024年第1期73卷 181-192页

作者：吴航陈燎李帅杜禺璠张驰张新亮华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家研究中心武汉430074

轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式激光器在大容量通信系统、激光加工、微粒子操作、量子光学领域研究有潜在应用价值.OAM模式飞秒光纤激光器具有结构简单、成本低、峰值功率高等优势而被重点研究.当前OAM模式飞秒光纤激光... 详细信息

轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式激光器在大容量通信系统、激光加工、微粒子操作、量子光学领域研究有潜在应用价值.OAM模式飞秒光纤激光器具有结构简单、成本低、峰值功率高等优势而被重点研究.当前OAM模式飞秒光纤激光器在重复频率、脉冲宽度、光谱宽度等关键参数上分别都有突破,但性能难以兼得,且重复频率目前在数十MHz.本文基于模式相位匹配原理,制作了大带宽的模式耦合器,结合非线性偏振旋转锁模机理,通过优化腔内的色散,搭建了百兆赫兹重复频率的OAM模式飞秒光纤激光器.实验结果表明,一阶OAM模式光纤激光器的重复频率可达113.6 MHz,脉冲半高全宽98 fs,10 d B带宽可达101 nm;二阶OAM模式光纤激光器的重复频率可达114.9 MHz,脉冲半高全宽60 fs,10 d B带宽可达100 nm.相对于已报道的方案,本文报道的方案在重复频率、脉宽和光谱宽度等关键参数上综合性能较好,有望更广泛地应用于OAM通信、粒子操控等研究领域.

关键词：光纤锁模激光器轨道角动量模式耦合器

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高比例新能源电网-分布式数据中心集群协同优化运行研究

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中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 119-135页

作者：李远征龙信鑫周纯杰杨凯赵勇曾志刚华中科技大学人工智能与自动化学院武汉430074 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

随着新能源并网比例的逐步提升,电网对不确定性新能源的消纳态势日趋严峻,导致弃风弃光频现.数据中心作为新兴的重要电力负荷,其运行能耗高,规模增长迅速,算力及数据资源可灵活调配,具备可挖掘的柔性调节潜力.据此,本文利用分布式数据... 详细信息

随着新能源并网比例的逐步提升,电网对不确定性新能源的消纳态势日趋严峻,导致弃风弃光频现.数据中心作为新兴的重要电力负荷,其运行能耗高,规模增长迅速,算力及数据资源可灵活调配,具备可挖掘的柔性调节潜力.据此,本文利用分布式数据中心集群增强电力系统柔性调节能力,助力新能源消纳.首先,根据数据中心服务器运行工作状态和制冷设备温控要求,建立单个数据中心的精细化电力负荷模型.然后,考虑数据任务处理的时空可调节性,建立分布式数据中心互联互通的协调模型.在此基础上,提出考虑不确定性的电网-分布式数据中心集群的协同运行框架,研究集群调节能力的统一表征,建立两者顺序决策的双层优化模型,提出双层非线性区间优化方法进行求解.最后,通过算例分析验证了协同运行框架的有效性,得到了不同偏好条件下帕累托解集和分布式数据中心集群响应的变化规律.

关键词：数据中心柔性调节新能源不确定性协同运行区间优化

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碳纳米管黏附材料研究进展

科学通报 2024年第16期69卷 2246-2264页

作者：夏侯幸子吴思佳叶宗麟周笛徐鸣华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074 深圳华中科技大学研究院深圳518000

干性黏附材料具有将两个界面通过表面相互作用力连接在一起的功能,是社会生活和生产中不可或缺的物质.干性黏附材料主要分为高分子黏附材料、水凝胶黏附材料以及碳纳米管黏附材料等几类.其中,碳纳米管具有超高的长径比,并且具备优越的... 详细信息

干性黏附材料具有将两个界面通过表面相互作用力连接在一起的功能,是社会生活和生产中不可或缺的物质.干性黏附材料主要分为高分子黏附材料、水凝胶黏附材料以及碳纳米管黏附材料等几类.其中,碳纳米管具有超高的长径比,并且具备优越的力学、热学和电学性能,已被证明是先进黏附材料的理想组成单元.经过长期努力,研究者已制备出具备高黏附强度的碳纳米管黏附材料,并展示了碳纳米管黏附在生物医学、电子器件等领域的应用潜力.明晰碳纳米管黏附机制、整理宏观集合体黏附性能研究进展与挑战,对于合理设计和制造碳纳米管黏附材料以及实现碳纳米管黏附实际应用具有至关重要的意义.本文首先历数碳纳米管黏附的发展历程,从微观结构探测及模拟计算出发,深入挖掘碳纳米管黏附机制.其次,归纳了碳纳米管宏观集合体的黏附性能研究手段,并列举了提升碳纳米管黏附性能的策略和方法.最后,详细对比了碳纳米管黏附材料、高分子黏附材料以及水凝胶黏附材料在制备方法、结构特征以及黏附性能等方面的差异,并对碳纳米管黏附的下一步研究方向进行了展望.

关键词：碳纳米管碳纳米管阵列干性黏附黏附机理多功能材料

基于负序量排序及5G通信的主动配电网有界面保护原理

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电力系统保护与控制 2024年第18期52卷 12-23页

作者：顾本硕林湘宁李正天贺玮杰柏淳瀚杨文豪华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430000

针对大量分布式电源(distributed generation, DG)接入配电网对传统保护带来的新挑战,提出了一种基于负序量排序与5G通信相结合的配电网有界面保护原理。为实现保护范围的有界及灵活配置,并应对极端工况下的主判据失效问题,设计了一种... 详细信息

针对大量分布式电源(distributed generation, DG)接入配电网对传统保护带来的新挑战,提出了一种基于负序量排序与5G通信相结合的配电网有界面保护原理。为实现保护范围的有界及灵活配置,并应对极端工况下的主判据失效问题,设计了一种免整定的实测-补偿电压幅值比较判据。在信息交互方面,结合配电网通信特点,提出了带时标的5G通信方式,进一步降低了所提保护对同步通信的要求。仿真结果表明,对于带不可测分支的线路,所提判据均可成功应用,并且不依赖于数据同步通信。相较于传统三段式电流保护,保护新方案能够大大提升配电网的故障切除速度,保证故障极限响应时间均在90 ms以内。在数十欧姆的相间弧光过渡电阻和接地电阻的情形下,该方案仍能具有良好的故障辨识能力。相比于幅值差动保护,所提保护具有对不可测分支更强的适应性和动作稳定性。

关键词：主动配电网有界面保护负序电压/电流排序实测-补偿电压幅值比较 5G通信

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三维电镀陶瓷基板激光封焊技术

发光学报 2024年第3期45卷 506-515页

作者：罗霖丁勇杰苏鹏飞赵九洲彭洋陈明祥华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 华中科技大学航空航天学院湖北武汉430074

气密封装是推动电子器件高可靠发展的一项重要技术,传统气密封装技术存在焊接温度高、热冲击大、应用范围窄等问题,无法满足三维电镀陶瓷基板气密封装要求。本文结合脉冲激光焊接的技术优势,研究了脉冲激光焊接三维电镀陶瓷基板实现气... 详细信息

气密封装是推动电子器件高可靠发展的一项重要技术,传统气密封装技术存在焊接温度高、热冲击大、应用范围窄等问题,无法满足三维电镀陶瓷基板气密封装要求。本文结合脉冲激光焊接的技术优势,研究了脉冲激光焊接三维电镀陶瓷基板实现气密封装,重点探讨了焊接过程中脉冲激光与材料相互作用模式,分析了焊接样品界面微观形貌、气密性、力学性能等。研究表明,焊接金属区裂纹的出现与基底金属铜向可伐侧的扩散密切相关;焊接过程稳定、焊接熔深小的热传导模式和过渡模式可以避免焊接裂纹出现。通过试验优化了焊接工艺参数,当激光峰值功率为120 W、脉冲宽度为1 ms、重叠率为80%时,三维陶瓷基板腔体结构获得了最佳高气密性,泄漏率为5.2×10^(-10)Pa·m^(3)/s,接头剪切强度为278.06 MPa,满足第三代半导体器件高可靠气密封装需求。

关键词：脉冲激光焊接模式气密封装三维电镀铜陶瓷基板(3-D DPC)

图像跨尺度特征融合与数据增强的公交客流检测模型

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第5期49卷 700-708页

作者：黄丽龚志鹏刘凡凡程起敏中南民族大学电子信息工程学院湖北武汉430074 华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074

针对目前公交客流目标检测中由于前后排乘客图像尺寸差距大、遮挡严重而难以检测的问题,提出一种改进的目标检测模型YOLOv5s_P。该模型基于YOLOv5基本架构,针对乘客图像尺寸差距大的问题,使用重复加权双向特征金字塔网络结构替换YOLOv5... 详细信息

针对目前公交客流目标检测中由于前后排乘客图像尺寸差距大、遮挡严重而难以检测的问题,提出一种改进的目标检测模型YOLOv5s_P。该模型基于YOLOv5基本架构,针对乘客图像尺寸差距大的问题,使用重复加权双向特征金字塔网络结构替换YOLOv5中的路径聚合网络结构,引入权重机制双向跨尺度融合不同特征,增强提取复杂目标特征的能力;同时针对遮挡问题,结合Mixup数据增强方法,扩充遮挡和重叠图像的训练样本,提高模型泛化能力,减少客流图像残缺导致的漏检。为了验证YOLOv5s_P模型性能,将其应用于实际公交场景,并与Faster R-CNN、SSD300、RetinaNet、YOLOv5s 4种模型进行对比测试。实验结果表明,YOLOv5s_P模型在不影响检测速度的情况下,平均精度均值达到96.9%,平均漏检率较YOLOv5s模型降低了3.43%,提高了公交客流的检测精度。

关键词：深度学习 YOLOv5s_P 公交客流目标检测特征融合数据增强