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基于虚像相位阵列的光谱检测中角色散均匀性的研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1827-1834页

作者：纪文杰谭中伟北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所北京100044

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,... 详细信息

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,虽然有较大的波长响应范围,但是通常只能提供nm量级的分辨率而无法满足当下的高光谱分辨率的要求。虚像相位阵列(VIPA)具有大角度色散特性,可以有效提高系统的光谱分辨率,因而近年来不断被用于精细光谱检测的研究。但其波长和色散角度对应关系存在非线性,而且同一波长易产生多个衍射级次的光斑,从而造成额外的光能损失。因此,本文主要基于VIPA的交叉色散光路就如何降低VIPA色散的非均匀性的问题进行了理论分析和实验验证。首先基于傍轴理论的色散定律展开理论分析探讨了入射光腰尺寸、入射角度等参数对于VIPA色散的非线性程度和衍射级次数量的影响。然后通过进行仿真记录了宽光谱光源在不同VIPA倾斜角度条件下各波长衍射级次的数量,以及各波长对应的光斑质心的坐标值。计算各情况下的质心坐标与拟合曲线之间的距离均差,比较了不同角度条件下线性度的好坏。最后根据理论分析和仿真实验的结果进行实验。实验中记录了VIPA的交叉色散光路在不同的VIPA倾斜条件下出现的衍射级次数量,并利用一个波长可变的激光器得到了不同波长的光源在VIPA倾斜2°的实验条件下各衍射级次光斑的质心坐标。同样通过计算不同衍射级次光斑的质心与拟合曲线之间的距离均差分析不同衍射级次的线性度好坏。实验证明通过控制入射光束参数,可以一定程度上降低VIPA色散的非均匀性。VIPA倾斜角度越大且越靠近探测器中央位置的衍射级次线性度越好。

关键词：虚像相位阵列光谱检测线性度衍射级次

基于自适应交互式多卡尔曼滤波模型的组合导航算法研究

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电子与信息学报 2024年

作者：陈光武王思琪司涌波周鑫兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃省高原交通信息工程及控制重点实验室

在组合导航系统中，信息融合和定位精度取决于惯性系统和传感器的特性，然而在实际应用中获取先验知识仍然具有挑战性。为解决车辆导航中卫星信号质量的变化及系统非线性降低组合导航系统性能的问题，该文提出一种基于多卡尔曼滤波器的... 详细信息

在组合导航系统中，信息融合和定位精度取决于惯性系统和传感器的特性，然而在实际应用中获取先验知识仍然具有挑战性。为解决车辆导航中卫星信号质量的变化及系统非线性降低组合导航系统性能的问题，该文提出一种基于多卡尔曼滤波器的模糊自适应交互式多模型算法(FAIMM-MKF)，将基于卫星信号质量的模糊控制器(Fuzzy Controller)与自适应交互多模型(AIMM)相结合，通过组合无迹卡尔曼滤波(UKF)、迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)和平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)3种不同的滤波器，适配车辆动力学模型，并通过车载半实物仿真实验验证该方法的性能。结果表明，在卫星信号质量发生改变的情况下，与传统的交互式多模型算法相比，该方法显著提高了车辆在复杂环境中的定位精度。

关键词：组合导航交互式多模型卡尔曼滤波器模糊控制器

利用A2C-ac的城轨车车通信资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1306-1313页

作者：王瑞峰张明黄子恒何涛兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 兰州交通大学自动控制研究所兰州730070

在城市轨道交通列车控制系统中,车车(T2T)通信作为新一代列车通信模式,利用列车间直接通信来降低通信时延,提高列车运行效率。在T2T通信与车地(T2G)通信并存场景下,针对复用T2G链路产生的干扰问题,在保证用户通信质量的前提下,该文提出... 详细信息

在城市轨道交通列车控制系统中,车车(T2T)通信作为新一代列车通信模式,利用列车间直接通信来降低通信时延,提高列车运行效率。在T2T通信与车地(T2G)通信并存场景下,针对复用T2G链路产生的干扰问题,在保证用户通信质量的前提下,该文提出一种基于多智能体深度强化学习(MADRL)的改进优势演员-评论家(A2C-ac)资源分配算法。首先以系统吞吐量为优化目标,以T2T通信发送端为智能体,策略网络采用分层输出结构指导智能体选择需复用的频谱资源和功率水平,然后智能体做出相应动作并与T2T通信环境交互,得到该时隙下T2G用户和T2T用户吞吐量,价值网络对两者分别评价,利用权重因子β为每个智能体定制化加权时序差分(TD)误差,以此来灵活优化神经网络参数。最后,智能体根据训练好的模型联合选出最佳的频谱资源和功率水平。仿真结果表明,该算法相较于A2C算法和深度Q网络(DQN)算法,在收敛速度、T2T成功接入率、吞吐量等方面均有明显提升。

关键词：城市轨道交通资源分配 T2T通信多智能体深度强化学习 A2C-ac算法

基于等效馈线的高压孤岛微电网多矢量MPC策略

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中国电机工程学报 2024年

作者：王雪伟张明锐同济大学电子与信息工程学院

高压孤岛微电网中，并联逆变器因输出阻抗不匹配而产生环流，影响系统传输效率和稳定性。本文基于等效馈线策略，结合外接电感和虚拟电感，合成自适应虚拟阻抗，用于动态调节输出阻抗匹配特性。为缓解传统PI控制响应速度慢的缺点，本文... 详细信息

高压孤岛微电网中，并联逆变器因输出阻抗不匹配而产生环流，影响系统传输效率和稳定性。本文基于等效馈线策略，结合外接电感和虚拟电感，合成自适应虚拟阻抗，用于动态调节输出阻抗匹配特性。为缓解传统PI控制响应速度慢的缺点，本文创新性提出了基于混合多矢量模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)的两步加速预测方法，在提高控制精度的同时降低实时计算量。最后通过负荷突变和负荷波动两种典型工况，对比分析传统电压电流双环控制与不同矢量MPC控制的环流和谐波抑制效果。结果表明基于等效馈线策略的混合多矢量MPC两步加速预测控制在保留环流抑制效果的同时提升谐波抑制能力，加快响应速度。

关键词：孤岛微电网等效馈线自适应虚拟阻抗混合多矢量MPC 加速预测

EmoRepLKNet：一种基于UniRepLKNet的面部情绪识别神经网络

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计算机工程 2024年

作者：肖志鹏何书峰田春岐同济大学电子与信息工程学院青岛海洋地质研究所

针对面部情绪识别过程中存在的特征提取难题，即难以捕获有效的特征信息，以及无法使识别情绪的关键面部信息占据更主要地位的问题，提出了一种创新的基于UniRepLKNet的面部情绪识别网络。为了更精确地提取面部情绪特征，设计了一个全... 详细信息

针对面部情绪识别过程中存在的特征提取难题，即难以捕获有效的特征信息，以及无法使识别情绪的关键面部信息占据更主要地位的问题，提出了一种创新的基于UniRepLKNet的面部情绪识别网络。为了更精确地提取面部情绪特征，设计了一个全新的模块-掩码极化自注意力模块，它结合了Unet的优势和极化自注意力机制。这一模块能够深入挖掘通道和空间之间的依赖关系，并通过多尺度特征融合策略，强化了人脸局部关键信息在情绪识别过程中的影响力。同时，对大核卷积神经网络感UniRepLKNet进行了优化，提出了EmoRepLKNet这一新的神经网络结构。在EmoRepLKNet中，利用掩码极化自注意力模块，专注于提取面部情绪识别的关键信息，并结合大核卷积神经网络感受野广的特点，实现了对面部情绪的更加精准和有效的识别。实验数据充分证明了我们的方法的有效性。在知名的面部情绪识别数据集FER2013上，该的方法达到了76.20%的准确率，不仅超越了现有的最佳模型，而且相较于UniRepLKNet，也显著提高了面部情绪识别的准确率。同时，也在RAF-DB数据集的单标签部分进行实验，得出结果为89.67%的准确率。

关键词：情绪识别深度学习大核卷积神经网络注意力机制 FER2013数据集 RAF-DB数据集

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集装箱海铁联运补贴优化研究

交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 35-45页

作者：吴云强解乔雅张戎同济大学城市交通研究院上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

补贴是一种被政府广泛采用且能够有效促进海铁联运发展的措施。本文研究包括3种运输方式和两个起运港的集装箱运输系统中的海铁联运协同补贴优化问题。首先,构建双层规划模型描述政府与托运人之间的博弈关系,上层模型从政府角度出发,以... 详细信息

补贴是一种被政府广泛采用且能够有效促进海铁联运发展的措施。本文研究包括3种运输方式和两个起运港的集装箱运输系统中的海铁联运协同补贴优化问题。首先,构建双层规划模型描述政府与托运人之间的博弈关系,上层模型从政府角度出发,以海铁联运运量最大为目标,确定海铁联运班列单个重箱补贴金额;下层模型基于熵最大化理论,构建能力约束型巢式Logit模型描述托运人对起运港和运输方式的选择行为。其次,通过Karush-Kuhn-Tucker条件将双层模型转化为单层模型,并利用松弛迭代算法求解。结果表明:补贴会促进海铁联运运量的增长,其增量主要来自公海联运转移的货运量,少部分来自水水联运转移;相比于不协同补贴,协同补贴不仅显著降低单箱补贴金额,还能提高海铁联运运量;货物时间价值对补贴效果产生影响,补贴具有中等时间价值货物的托运人将会获得最佳结果。

关键词：综合运输补贴双层规划模型海铁联运能力约束型巢式Logit模型

计及悬浮系统影响的高速磁浮直线同步电机建模方法

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西南交通大学学报 2024年第4期59卷 729-736页

作者：康劲松丁浩倪菲汪凤翔同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 同济大学磁浮技术铁路行业重点实验室上海201804 同济大学电子与信息工程学院上海201804 同济大学国家磁浮交通工程技术研究中心上海201804 中国科学院海西研究院电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心福建泉州362200

为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能... 详细信息

为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合构建磁共能的解析模型;其次,根据磁共能解析模型推导电磁铁模块的磁链、电压和推力方程;然后,根据列车编组数量和电磁铁模块数量分别建立左右两侧直线同步电机的数学模型,并通过运动学方程计算高速磁浮列车位置和速度;最后,通过硬件在环仿真系统进行实验验证.试验结果表明:本文所提建模方法与传统建模方法相比,推力波动幅值增加超过6.8%;并且所提方法可以准确表征悬浮系统对牵引控制的影响,当励磁电流谐波幅值增加0.5、1.0、2.0 A时,推力波动幅值分别最大增加54.3%、26.2%、83.7%;当励磁电流谐波频率为5、10、20 Hz时,推力的谐波频率最大达到5.14%,21.75%和14.17%.

关键词：磁悬浮直线电机牵引控制悬浮系统建模方法

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城市道路交通体检关键问题及研究进展

中国公路学报 2024年第5期37卷 314-342页

作者：杨晓光刘麟玮同济大学城市交通研究院上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

拥堵、事故、排放与能耗等“交通病”日趋凸显,提升城市交通治理能力及现代化水平是防治交通病的重要策略。城市道路交通体检(Urban Road Traffic Examination, URTE)旨在城市体检的基础上聚焦城市道路交通,定期监测城市道路交通健康状... 详细信息

拥堵、事故、排放与能耗等“交通病”日趋凸显,提升城市交通治理能力及现代化水平是防治交通病的重要策略。城市道路交通体检(Urban Road Traffic Examination, URTE)旨在城市体检的基础上聚焦城市道路交通,定期监测城市道路交通健康状态,以及时、精准地发现交通病并诊断致因,是交通治理的关键基础和有效环节。数字化、信息化与智能化的快速发展推动着交通体检数据获取和分析技术的变革,城市道路交通体检已成研究热点,但尚处起步阶段。通过梳理和分析城市交通体检的内涵、外延及理论基础,提出城市道路交通体检概念及体系架构,包括研究体系和应用体系。针对研究体系,特别综述了城市道路交通体检相关的基础理论和关键技术。首先总结了相关数据的基本特征及应用价值,归纳了基于模型和数据驱动的交通状态参数计算方法;随后,进一步梳理了全息城市道路交通特征、交通病识别和特征分析及体检指标构建方法;最后,从交通规划、设计、管理和控制层面,依次分析城市道路交通病(问题)致因。综述研究表明:虽然城市道路交通体检研究已初具基础,但关于交通体检指标体系及方法体系构建、交通健康状况诊断和交通病致因解析等关键问题仍是亟待解决的难题;因此,展望并针对性地提出了未来的研究方向,为城市道路交通体检研究提供参考。

关键词：交通工程交通体检综述城市道路交通健康诊断致因分析

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后端设置扰流板对圆柱流场与气动噪声影响

机械工程学报 2024年第12期60卷 287-300页

作者：朱剑月袁咏祎陈羽徐俊起同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 同济大学汽车学院上海201804 同济大学磁浮交通工程技术研究中心上海201804

采用延迟分离涡模型进行数值模拟,基于涡声理论和声类比方法,计算分析雷诺数Re=6×104下后端设置不同长度扰流板(不大于圆柱直径)的圆柱杆件周围流场与气动噪声特性,并与具有相同特征长度的普通圆柱杆件工况进行对比。圆柱杆件远场气动... 详细信息

采用延迟分离涡模型进行数值模拟,基于涡声理论和声类比方法,计算分析雷诺数Re=6×104下后端设置不同长度扰流板(不大于圆柱直径)的圆柱杆件周围流场与气动噪声特性,并与具有相同特征长度的普通圆柱杆件工况进行对比。圆柱杆件远场气动噪声计算值与声学风洞测试结果的频谱曲线吻合良好,验证数值模拟的准确性。结果表明,圆柱后端加设扰流板后,流动分离形成的涡脱落发展被限制在扰流板两侧,使得类圆柱杆件尾迹内分离剪切层长度增加,涡运动耗散增强,近壁面涡旋波动强度和尾迹内规则涡脱落强度减弱,降低几何体周围近场四极子气动噪声源强度,同时减小类圆柱杆件气动力脉动和阻力平均值,降低涡脱落诱发气动噪声的谐频峰值,有效降低远场偶极子噪声的声压级幅值,取得较好的气动噪声降噪效果。

关键词：圆柱扰流板气动噪声流场特性噪声控制