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面向无人机目标的检测与实时跟随

计算机工程与应用 2024年第11期60卷 319-327页

作者：刘瑢琦王红雨韩佼志上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

随着无人机在各个领域的应用越来越广泛,目前对于无人机的管制需求也逐步上升,同时由于无人机平台算力、能源有限,有效的检测与跟随算法显得尤为重要。基于深度学习的方法对于目标检测十分有效,但其直接应用于空中目标跟随这一任务还存... 详细信息

随着无人机在各个领域的应用越来越广泛,目前对于无人机的管制需求也逐步上升,同时由于无人机平台算力、能源有限,有效的检测与跟随算法显得尤为重要。基于深度学习的方法对于目标检测十分有效,但其直接应用于空中目标跟随这一任务还存在稳定性与安全性不足以及目标阴影的干扰这些问题。针对目标检测时阴影干扰问题,提出了基于HSV色彩空间的阴影识别算法,能够对检测对象阴影区域进行分割识别,从而排除阴影对目标检测的干扰;为了得到了更精准的目标无人机三维位置,设计了二次定位算法,将纯检测框中心点与目标无人机结构上相对固定中心点进行了加权融合,减少了目标框大小浮动对目标位置估计的影响;在避障策略中融合了无人机相关约束以此避免了无人机跟随时的过度震荡,并利用动态环境下的自定位算法对追踪无人机的控制结果进行检测与实时修正,提升整个动态跟随过程中的鲁棒性。所提算法经虚幻4平台下的仿真与实物实验中得到验证,能够将无人机跟随任务的跟随精度控制在0.1 m级。

关键词：无人机跟随目标检测阴影辨识中心定位动态自定位

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从图卷积网络到图散射网络:回顾与展望

中国图象图形学报 2024年第1期29卷 45-64页

作者：柳世禹戴文睿李成林熊红凯上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

在图像与图形处理中,非欧氏空间数据与传统欧氏空间数据共同构成了数据的不同表达形式。随着面向图像、音频等传统信号的处理技术已经发展了数十年并趋于成熟,诸如图等非欧氏空间数据的兴起,对非欧氏空间的数据处理提取提出了更高的要... 详细信息

在图像与图形处理中,非欧氏空间数据与传统欧氏空间数据共同构成了数据的不同表达形式。随着面向图像、音频等传统信号的处理技术已经发展了数十年并趋于成熟,诸如图等非欧氏空间数据的兴起,对非欧氏空间的数据处理提取提出了更高的要求。图卷积网络的出现将面向传统信号的深度学习网络模型和卷积操作拓展到了图上,在一定程度上解决了学术界和工业界对图信号处理的需求。然而,空域特征聚合的图卷积网络容易产生过平滑问题。本文回顾了从图卷积网络到图散射网络的发展进程,分别梳理空域图卷积网络和谱域图卷积网络;并以图卷积网络为桥梁引出了图散射网络,比较和总结了图散射网络的前沿的理论和方法。传统的谱域图卷积网络虽然可以通过滤波器设计避免过平滑问题,但由于可训练参数较少、输出特征比较单一,往往存在表达能力不足的问题。图散射网络的提出很好地解决了图卷积网络中存在的问题。一方面,图散射变换将面向传统信号的散射变换操作拓展到图信号处理上,通过多尺度小波分解提取图信号的多分辨率特征,在保证网络稳定性的前提下解决了空域图卷积网络的特征过平滑问题;另一方面,相较于传统的谱域图卷积网络,图散射网络输出能够提取多尺度带通特征,增强模型的表达能力,提高了图分类等任务的结果。最后分析了现有图散射技术和理论的局限性,并提出了未来图散射网络可能的研究方向。

关键词：深度学习图卷积网络(GCN) 图散射网络(GSN) 表征学习稳定性信号扰动拓扑扰动

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基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法

铁道学报 2024年第9期46卷 85-93页

作者：陈永陶瑄张娜兰州交通大学电子与信息工程学院

5G-R作为下一代高速铁路时间同步无线通信系统，保持时间同步对高速铁路行车安全至关重要。针对现有时间同步方法未考虑5G-R快速时变信道的影响，导致主从时钟偏移估计不准确的问题，提出一种基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法。构建5... 详细信息

5G-R作为下一代高速铁路时间同步无线通信系统，保持时间同步对高速铁路行车安全至关重要。针对现有时间同步方法未考虑5G-R快速时变信道的影响，导致主从时钟偏移估计不准确的问题，提出一种基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法。构建5G-R主从时钟的相位及频率偏移的状态转移方程；采用粒子滤波算法得到时钟偏移最优估计值；完成对5G-R时间同步误差的补偿；通过试验仿真，实现多普勒频移对5G-R时间同步的影响分析，得到对高速铁路不同典型场景下时间同步性能的定量分析。结果表明：提出的方法能够有效降低5G-R无线信道时钟偏差，较其他方法具有更好的稳定性和同步性能。

关键词：时间同步 5G-R 快速时变粒子滤波时间补偿

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面向低轨卫星的星地信道模型综述

电子与信息学报 2024年第5期46卷 1684-1702页

作者：苏昭阳刘留艾渤周涛韩紫杰段相龙张嘉驰北京交通大学电子信息工程学院北京100044 山东交通学院轨道交通学院济南250357

低轨卫星(LEO)具备通信时延低、部署成本低、覆盖范围广的特点,已经成为了建设未来空天地一体化网络的重要组成部分。然而卫星通信中端到端传播距离长、经历衰落复杂、终端移动速度快,其信道特性与地面蜂窝网络信道具有很大差异。基于此... 详细信息

低轨卫星(LEO)具备通信时延低、部署成本低、覆盖范围广的特点,已经成为了建设未来空天地一体化网络的重要组成部分。然而卫星通信中端到端传播距离长、经历衰落复杂、终端移动速度快,其信道特性与地面蜂窝网络信道具有很大差异。基于此,为了对低轨卫星星地信道特性以及信道模型有较为全面的认识,该文总结了目前国际标准组织对星地信道的标准化进展,讨论了星地信道在不同传播位置处的衰落特性,根据建模方法对已有的重要信道模型进行了划分与阐述,最后对未来的工作提出了展望。

关键词：低轨卫星无线信道信道建模信道测量

城轨直流牵引供电多回流路径耦合建模及回流安全参数动态分布

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4630-4642页

作者：郑鑫杜贵府李巧月江星星黄伟国苏州大学轨道交通学院苏州215131 苏州城市学院光学与电子信息学院苏州215104

当前,城轨直流牵引供电系统回流安全已成为影响线路安全运行的关键问题之一。为研究多回流路径耦合对回流安全参数及周边关键金属工程的影响,该文提出多回流路径耦合情况下直流牵引供电系统动态仿真模型,构建多回流路径耦合矩阵,建立多... 详细信息

当前,城轨直流牵引供电系统回流安全已成为影响线路安全运行的关键问题之一。为研究多回流路径耦合对回流安全参数及周边关键金属工程的影响,该文提出多回流路径耦合情况下直流牵引供电系统动态仿真模型,构建多回流路径耦合矩阵,建立多回流路径耦合情况下多区间回流安全参数动态分布计算方法,实现回流安全参数动态分布规律分析。基于实际线路参数,分析了不同类型多回流路径耦合时钢轨电位和杂散电流分布规律。研究结果表明,该文所提出的方法可有效模拟多回流路径耦合情况下回流安全参数动态分布及对周边关键金属工程的影响;针对走行轨回流不畅及多回流路径耦合,分别提出并联电缆及单向导通控制的治理方法,并基于该文所建立的模型进行仿真分析,验证了其有效性。

关键词：城市轨道交通直流牵引供电系统多回流路径耦合钢轨电位杂散电流

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网联车混入条件下混合交通流跟驰稳定性

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 419-426页

作者：宋成举贾洪飞秦昊溥吉林大学交通学院长春130022 东北林业大学土木与交通学院哈尔滨150040 大连交通大学交通运输工程学院大连116028

为描述智能网联车混入下的混合交通流跟驰稳定性,揭示混合交通流稳定性变化过程,解析HDV和CACC交通流稳定性,引入CACC混入率,构建混合交通流跟驰模型,推导混合交通流稳定性判别条件,分析速度、混入率在单一条件和组合条件下对混合交通... 详细信息

为描述智能网联车混入下的混合交通流跟驰稳定性,揭示混合交通流稳定性变化过程,解析HDV和CACC交通流稳定性,引入CACC混入率,构建混合交通流跟驰模型,推导混合交通流稳定性判别条件,分析速度、混入率在单一条件和组合条件下对混合交通流稳定性变化规律的影响。研究结果表明:混合交通流的稳定性取决于单一交通流的稳定性和混合流组成,HDV和CACC单一交通流跟驰稳定性的速度临界值分别为19.65 km/h和18.01 km/h,且速度与混合交通流稳定性正相关,混入率对混合交通流稳定性的影响效果与速度条件有关,在两因素共同作用下,混合交通流稳定性变化趋势表现多样化。

关键词：交通信息工程及控制混合交通流稳定性混入率速度

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面向战场低空目标的轻量化识别方法

兵工学报 2024年

作者：徐图南高昂陈昱成闫守成邓斌西北工业大学电子信息学院西安交通大学电子与信息学部近地面探测技术重点实验室

在智能雷探测目标的过程中，通过边缘设备对目标进行实时识别尤为重要，而考虑到嵌入式设备存在资源受限等多方面的问题，对于目标识别网络轻量化的需求逐渐凸显。针对战场目标图像较少、对比度低等问题，提出一种名为YOLOF的战场低空... 详细信息

在智能雷探测目标的过程中，通过边缘设备对目标进行实时识别尤为重要，而考虑到嵌入式设备存在资源受限等多方面的问题，对于目标识别网络轻量化的需求逐渐凸显。针对战场目标图像较少、对比度低等问题，提出一种名为YOLOF的战场低空目标识别算法。该算法基于YOLOv5s网络模型，使用循环对抗网络应用于图像增强；通过融合RepVGG模块和SiLU激活函数，依靠结构重参数化和更高效的激活函数，提升了模型的特征提取能力和推理速度；再以基于滤波器重要性的剪枝算法，精确评估和删除权重影响较低的滤波器，优化了模型的结构，提升了计算和存储效率；而后通过基于特征层次的知识蒸馏方法，使教师模型向学生模型的特征层进行知识传递，保持了剪枝后模型的高性能。实验结果表明，所提的YOLOF算法相较初始YOLOv5s算法，可以在保证高精度目标识别的同时，实现网络结构的轻量化，即参数量仅有3.6×106，平均精度均值在自制数据集中达到86.3％，以满足战场低空目标的识别要求。

关键词：目标识别 YOLOv5s网络剪枝网络轻量化:知识蒸馏

CrCl_(3)隧穿磁阻的界面效应与多场效应调控

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物理学报 2024年第13期73卷 277-285页

作者：樊译颉张阮陈宇蔡星汉上海交通大学微米纳米加工技术全国重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系上海200240

磁隧道结是研究磁性材料自旋结构、输运特性、磁相变和磁各向异性的重要实验平台.本研究基于干法转移技术制备了以机械剥离的少层范德瓦耳斯反铁磁绝缘体三氯化铬(CrCl_(3))为势垒层、少层石墨烯为电极的磁隧道结原型器件结构,并进行了... 详细信息

磁隧道结是研究磁性材料自旋结构、输运特性、磁相变和磁各向异性的重要实验平台.本研究基于干法转移技术制备了以机械剥离的少层范德瓦耳斯反铁磁绝缘体三氯化铬(CrCl_(3))为势垒层、少层石墨烯为电极的磁隧道结原型器件结构,并进行了低温电磁输运测量,除观测到自旋过滤效应引起的隧穿磁阻外,还发现多种由非传统效应引起的磁阻变化.基于对隧道结自旋结构和能带结构的分析,本文将之归因于由磁近邻效应引起的隧穿机制改变,以及石墨烯电极态密度在高磁场下出现的量子振荡行为.本文报道了在二维磁隧道结中与隧穿磁阻相关且此前未被广泛关注的物理现象,加深了对此类二维异质结构中载流子输运特性的理解,为二维磁性材料的物理性质研究及其自旋电子学应用拓展了新的途径.

关键词：磁隧道结 CrCl_(3) 负隧穿磁阻栅极可调性

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基于自注意力机制的高分遥感影像语义分割

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：杨军张金影康玥兰州交通大学电子与信息工程学院兰州交通大学测绘与地理信息学院

针对遥感影像多尺度特征提取困难、上下文信息利用不足的问题，结合自注意力机制和深度可分离卷积提出一种线性多头自注意力网络模型，适用于高分辨率遥感影像语义分割。首先在自注意力模块之前引入深度可分离卷积，减少计算量的同时有... 详细信息

针对遥感影像多尺度特征提取困难、上下文信息利用不足的问题，结合自注意力机制和深度可分离卷积提出一种线性多头自注意力网络模型，适用于高分辨率遥感影像语义分割。首先在自注意力模块之前引入深度可分离卷积，减少计算量的同时有助于捕获局部特征；然后在编码器分支中提出线性的多头自注意力模块以降低模型的计算复杂度；最后设计一个解码器来恢复特征图分辨率，通过级联操作整合各层级的特征并生成高分辨率的语义分割结果。所提算法在ISPRS Vaihingen和Potsdam数据集上的分割结果的mF1分别达到了90.77%和92.36%，与目前主流算法相比，不透水表面、建筑、低矮植物、树木类的分割准确率及总体分割准确率均有提高。所提算法构建的线性多头自注意力网络是一种高效的高分辨率遥感影像语义分割模型。

关键词：高分辨率遥感影像多头自注意力深度可分离卷积语义分割特征提取卷积神经网络编码器解码器