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基于不完美CSI的水声自适应功率分配算法

系统工程与电子技术 2023年第9期45卷 2941-2948页

作者：金志刚尹欢苏毅珊天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

水声信道面临带宽资源有限、环境复杂的问题,为提高水下通信速率,基于水声传感器网络的海洋应用提出自适应通信的需求。传统基于简单信噪比指标的自适应资源分配算法无法准确表述衰落信道的统计特征,利用强化学习和卷积神经网络预测信... 详细信息

水声信道面临带宽资源有限、环境复杂的问题,为提高水下通信速率,基于水声传感器网络的海洋应用提出自适应通信的需求。传统基于简单信噪比指标的自适应资源分配算法无法准确表述衰落信道的统计特征,利用强化学习和卷积神经网络预测信道的方法虽然可以提高一定信道状态信息(channel state information,CSI)的准确性,但这种方法需要长期的观测和大量的训练样本,不符合水声环境的实际情况。对比,构建了一种中继放大转发协作正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)通信的模型,解决了由于节点漂浮导致直接通信传输效率变低的问题,并提出一种在时延反馈CSI中基于OFDM的自适应功率比特分配算法,利用条件概率表征不完美的CSI,调整自适应通信参数,进行遍历容量最大化建模。仿真结果表明,该算法实现功率和比特的联合自适应分配,平均传输速率指标优于直接反馈CSI的功率分配算法,虽然略低于采用马尔可夫链预测信道的方法,但结合算法复杂度来看,所提算法更简单,更适合能量有限的水声传感器网络。

关键词：水声传感器网络中继协作正交频分复用通信系统不完美信道状态信息自适应功率比特分配

面向海洋监测的海空地协同边缘架构与拓扑控制

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西安交通大学学报 2023年第6期57卷 47-55页

作者：金志刚尹欢洪叶苏毅珊天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

针对现有海洋监测网受限于光缆技术可达深度及传统集中式处理的网络架构存在中心节点压力大的问题,提出了一种面向海洋监测的海空地协同边缘计算架构。在该架构中,水声传感器网络是海洋数据监测平台,协同边缘计算架构将复杂处理任务从... 详细信息

针对现有海洋监测网受限于光缆技术可达深度及传统集中式处理的网络架构存在中心节点压力大的问题,提出了一种面向海洋监测的海空地协同边缘计算架构。在该架构中,水声传感器网络是海洋数据监测平台,协同边缘计算架构将复杂处理任务从远程云中心分散至边缘端,将水下异常数据传达到边缘端进行预处理后,再上传到云数据中心,必要时发出预警。针对水下传感器容易出现能量不足、链路中断的问题,提出了水下滑翔机辅助拓扑控制算法。该算法中终端节点和边缘节点呈3∶1比例部署,通过节点的链路失效模型判断失效概率,当超出失效概率阈值时,便通知水下滑翔机利用改进的粒子群优化算法执行拓扑修复,并以覆盖率和连通性最大为优化目标求解最优修复位置。仿真结果表明:所提新架构端到端时延约为传统架构的1/3,能量效率得到明显提升;与传统深度调节方法对比,所提拓扑控制算法覆盖率与连通度提升至87.9%、9.3。

关键词：水声无线传感器网络海洋监测拓扑控制海空地一体架构边缘计算

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基于动态图卷积的图像情感分布预测

吉林大学学报（工学版） 2023年第9期53卷 2601-2610页

作者：苏育挺王骥赵玮井佩光天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

针对图像情感分布学习中,视觉特征与高阶情感语义之间存在语义鸿沟以及情感标签具有主观性和模糊性的问题,提出了一种情感语义动态图卷积网络模型。该模型通过情感激活模块自动定位情感语义区域,从而有效挖掘契合情感语义的内容表征;通... 详细信息

针对图像情感分布学习中,视觉特征与高阶情感语义之间存在语义鸿沟以及情感标签具有主观性和模糊性的问题,提出了一种情感语义动态图卷积网络模型。该模型通过情感激活模块自动定位情感语义区域,从而有效挖掘契合情感语义的内容表征;通过动态图卷积模块自适应地捕获图像情感标签之间的语义关联性;最终构建并行结构输出联合局部语义和标签相关性的情感预测分布。在3个公开情感数据集上的实验结果证明了本文算法在图像情感分布预测任务中的有效性。

关键词：信息处理技术视觉情感计算动态图卷积标签分布式学习

基于抛物面焦点麦克风预处理和迁移学习的语音增强方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第10期55卷 1053-1060页

作者：张涛王泽宇胡梦雪赵鑫刘赣俊耿彦章天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

背景噪声会严重影响语音的质量和可懂度,从一段带噪语音中分离出目标语音,尽可能地降低背景噪声对目标语音的影响,是语音增强技术的目标.语音增强技术在自动语音识别、电话通信等领域有着广泛的应用,近年来,该技术也受到了学者的关注.... 详细信息

背景噪声会严重影响语音的质量和可懂度,从一段带噪语音中分离出目标语音,尽可能地降低背景噪声对目标语音的影响,是语音增强技术的目标.语音增强技术在自动语音识别、电话通信等领域有着广泛的应用,近年来,该技术也受到了学者的关注.在真实噪声环境中,带噪语音的背景噪声往往十分复杂,传统的语音增强方式无法很好地适应各类噪声场景.针对复杂的非线性问题,基于深度学习的语音增强方法具有很强的适应能力.然而,对于真实噪声环境,模型的增强性能往往因为泛化性不足而下降.为了进一步提升语音增强模型在真实噪声环境下的增强性能,提出了一种基于抛物面焦点麦克风预处理和迁移学习的语音增强方法.该方法利用抛物面焦点麦克风采集带噪语音和噪声,通过物理汇聚增强的方式,对带噪语音进行预处理.再利用迁移学习方法,小样本微调训练LSTM-convolutional-BLSTM编解码(LSTM-convolutional-BLSTM encoder-decoder,LCLED)网络的编码器和输出层,冻结解码器,通过算法模型,适应真实噪声环境特性,进一步增强语音.所提出的方法通过物理途径和算法途径两个方面,构建了一整套端到端的语音增强系统,提升了整个系统的语音增强性能,降低了深度神经网络算法模型的复杂度.实验结果表明,所提出的方法可以有效地增强真实噪声环境下的带噪语音.

关键词：迁移学习神经网络语音增强真实噪声场景抛物面焦点麦克风

基于单一电力线路的公共建筑暖通设备运行策略识别研究

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建筑科学 2023年第8期39卷 264-271页

作者：刘魁星黄一凯张拓迷天津大学建筑学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

当前建筑分项电力监控平台最小监控范围为某一线路设备组能耗,普遍无法明确掌握各设备用能状态,造成能源浪费问题,迫切需要高效的用能设备识别方法促进运维工作的开展。并且现阶段针对单一电力线路多设备识别的工作大多集中于住宅定频... 详细信息

当前建筑分项电力监控平台最小监控范围为某一线路设备组能耗,普遍无法明确掌握各设备用能状态,造成能源浪费问题,迫切需要高效的用能设备识别方法促进运维工作的开展。并且现阶段针对单一电力线路多设备识别的工作大多集中于住宅定频家电设备,对公共建筑各类定变频暖通设备运行情况研究较少。对此本文提出了1种给定单一电力线路能耗数据情况下的暖通设备组合运行策略的辨识方法。该方法包括设备功率模型设计、设备运行策略辨识、辨识参数自校正3个步骤,为上述问题提供了解决方案。将其应用于北京某公共建筑,利用电力能耗监控平台的给定线路能耗数据及设备基本参数进行实际运行情况的辨识,发现各设备辨识结果与实际运行情况相同。研究结果验证了该方法快速、准确辨识某一线路设备组运行策略的潜力,为建筑节能降耗提供有效的数据支撑。

关键词：暖通设备运行策略辨识自校正

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赣中地区既有村镇住宅人居物理环境研究

建筑科学 2023年第6期39卷 59-68页

作者：郭娟利李铭晨李美玲王志刚周扬空天津大学建筑学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

赣中地区现有村镇住宅种类多样,受限制于经济、认知等原因,对室内人居物理环境的关注较少。本研究通过调研提取出赣中地区现存的3种村镇住宅典型模型。然后采用了实地测试及调查问卷相结合的方法,在冬季典型日分别从热环境、光环境、室... 详细信息

赣中地区现有村镇住宅种类多样,受限制于经济、认知等原因,对室内人居物理环境的关注较少。本研究通过调研提取出赣中地区现存的3种村镇住宅典型模型。然后采用了实地测试及调查问卷相结合的方法,在冬季典型日分别从热环境、光环境、室内空气质量3个方面对典型村镇住宅进行了主客观结合的分析评价。研究结果显示,传统民居整体的室内人居物理环境表现较差,预计平均投票(PMV)指数长期位于-1.0以下;室内主要使用区域照度最大均值为堂屋的289.73 lx,低于300 lx使用需要;PM_(2.5)和CO_(2)也分别位于50μg/m^(3)和600 ppm附近。自建和统建村镇住宅表现整体较优秀,受益于良好的前期设计、建造质量和选材,统建住宅在热环境和室内空气质量表现优于自建住宅。

关键词：赣中地区村镇住宅人居物理环境实地测试

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基于特征缩减与自注意力机制的入侵检测方法

哈尔滨工业大学学报 2023年

作者：金志刚周峻毅武晓栋天津大学电气自动化与信息工程学院天津大学国际工程师学院

针对现代网络环境下流量数据特征高维化导致入侵检测时空复杂度较高的问题与传统入侵检测方法对流量数据之间相关性感知能力不足导致分类准确率不高的问题，以入侵检测高效性与准确性为目标，提出了基于特征缩减和改进的自注意力机制的... 详细信息

针对现代网络环境下流量数据特征高维化导致入侵检测时空复杂度较高的问题与传统入侵检测方法对流量数据之间相关性感知能力不足导致分类准确率不高的问题，以入侵检测高效性与准确性为目标，提出了基于特征缩减和改进的自注意力机制的入侵检测方法。首先，针对数据高维化问题，使用具备非线性特征提取能力的自编码器来进行特征抽取，降低数据冗余度的同时保证分类器的性能基本不变，确保入侵检测方法高效识别攻击行为。其次，针对传统入侵检测方法忽视流量数据相关性的问题，在入侵检测分类过程中引入自注意力机制来学习一段时间内网络数据的相关性，并在原有的自注意力机制中引入因果卷积计算数据间的相关性分数，综合当前流量数据的局部位置信息和关注域内各流量数据之间的相关性综合分析当前流量行为并完成精准分类。在UNSW-NB15数据集上的实验表明，所提入侵检测方法在二分类任务中准确率达98.32%，在多分类任务中表现也同样优于传统入侵检测方法，在现代网络环境中有着较好的应用前景。

关键词：入侵检测深度学习自编码器自注意力机制因果卷积

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基于图网络模型的中央空调系统节能诊断研究

建筑科学 2022年第10期38卷 206-215页

作者：刘魁星王志远王进宇天津大学建筑学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

建筑不仅是能源密集型的,也是信息密集型的。当前建筑运维工作中普遍存在能源浪费问题,迫切需要先进的数据分析方法来促进建筑运维工作高效开展。目前,建筑数据诊断聚焦于某个、某类单独的设备/设备群,较少关注建筑全性能数据综合分析... 详细信息

建筑不仅是能源密集型的,也是信息密集型的。当前建筑运维工作中普遍存在能源浪费问题,迫切需要先进的数据分析方法来促进建筑运维工作高效开展。目前,建筑数据诊断聚焦于某个、某类单独的设备/设备群,较少关注建筑全性能数据综合分析。大部分研究难以可视化分析诊断结果。本文提出了1种新的基于图网络模型的中央空调系统节能诊断方法。该方法包括关联规则获取、图网络建模、分析与诊断3个步骤,为上述问题提供了解决方案。将其应用于北京某公共建筑,利用楼宇自控系统存储的系统运行数据进行实际运行情况的分析诊断,发现了现场运维人员多处不合理操作。研究结果验证了该方法描述建筑全局运行模式和识别异常操作环节的潜力。

关键词：中央空调数据挖掘图网络频繁图挖掘

方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力计算方法研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2019年第A02期52卷 67-74页

作者：周婷邸超阳胡建军天津大学建筑学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072

钢管混凝土结构计算方法较多,不同的规范规程之间计算公式均不相同,而且均没有针对方钢管混凝土组合异形柱的计算方法.因此本文首先总结近10年的14组方钢管混凝土组合异形柱轴压试验数据,依据ANSI/AISC360-05、GB50936、CECS159和DB29... 详细信息

钢管混凝土结构计算方法较多,不同的规范规程之间计算公式均不相同,而且均没有针对方钢管混凝土组合异形柱的计算方法.因此本文首先总结近10年的14组方钢管混凝土组合异形柱轴压试验数据,依据ANSI/AISC360-05、GB50936、CECS159和DB29的计算方法分别推导了针对异形柱的计算公式,并在DB29叠加理论的基础上,提出了基于单肢失稳的叠加承载力计算方法ADVANCED.通过不同计算方法得到的极限承载力值与试验值进行比较,发现本文基于不同规范推导的承载力计算公式得到的计算结果与试验结果吻合良好;GB50936和DB29计算得到的数值均比试验值小,偏于安全,但是误差偏大;LRFD和CECS159的误差较小,但是试验承载力值小于计算值,因此偏于不安全;ADVANCED计算方法误差较小,且大部分计算值低于试验值,结果偏于安全,而且计算简单易行,推荐采用.

关键词：方钢管混凝土组合异形柱计算方法轴压承载力