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STAR-RIS辅助的NOMA系统物理层安全性能优化

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通信学报 2024年第5期45卷 214-225页

作者：李美玲王玉旻王思敬张海君太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

针对实际通信场景中非理想信道状态信息以及非理想串行干扰删除等非理想因素的强耦合特性使可同时反射和透射的可重构智能超表面(STAR-RIS)辅助的非正交多址接入(NOMA)传输系统安全性能无法准确衡量的问题,提出了基于惩罚对偶分解(PDD)... 详细信息

针对实际通信场景中非理想信道状态信息以及非理想串行干扰删除等非理想因素的强耦合特性使可同时反射和透射的可重构智能超表面(STAR-RIS)辅助的非正交多址接入(NOMA)传输系统安全性能无法准确衡量的问题,提出了基于惩罚对偶分解(PDD)和块坐标下降(BCD)的融合算法,联合优化基站的波束成形矢量和STAR-RIS相移系数,实现系统最低安全传输速率的最大化。结果表明,所提融合算法相比BCD算法可以明显增加最低安全传输速率,性能至少提升10%。

关键词：可同时反射和透射的可重构智能超表面非正交多址接入物理层安全块坐标下降惩罚对偶分解

融合多传感器数据的系统相对密度高维核估计剩余寿命预测

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计算机集成制造系统 2024年

作者：卫少萌张江民石慧吴斌太原科技大学电子信息工程学院

在工业大数据的时代背景下，利用复杂系统中部署的多种传感器获取状态监测数据进行剩余寿命预测，对于保证系统的可靠性与安全性有着重要意义。为了更有效地融合多传感器监测数据，提出一种基于传感器数据融合的相对密度高维核估计剩余... 详细信息

在工业大数据的时代背景下，利用复杂系统中部署的多种传感器获取状态监测数据进行剩余寿命预测，对于保证系统的可靠性与安全性有着重要意义。为了更有效地融合多传感器监测数据，提出一种基于传感器数据融合的相对密度高维核估计剩余寿命预测方法。首先，建立基于多传感器数据融合的非参数高维核估计特征融合模型，并将k近邻相对密度的思想引入高维核估计窗宽的选择中，可以根据数据的稀疏性自适应地选择更合理的窗宽；其次，在剩余寿命预测模型上利用空间映射的方法建立自适应相对密度高维核微分同胚变换方法以解决高维核估计在预测中的边界偏移问题，从而提高剩余寿命预测结果的准确性。最后，分别对航空发动机数据集和齿轮箱数据集进行了实验分析来验证所提方法的准确性和有效性。

关键词：剩余寿命预测高维核估计特征融合相对密度核微分同胚变换

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考虑环境改变的部件核密度剩余寿命预测

振动与冲击 2024年第8期43卷 145-154页

作者：赵彬李佳娟石慧任谦力康辉太原科技大学电子信息工程学院太原030024

针对风机关键部件运行过程中剩余寿命预测精度受环境变化影响的问题,提出一种考虑环境冲击影响的核密度估计剩余寿命预测模型。首先采用自适应核密度的非参数估计方法对部件的连续自然退化过程建模;其次假设恶劣环境对部件的影响为部件... 详细信息

针对风机关键部件运行过程中剩余寿命预测精度受环境变化影响的问题,提出一种考虑环境冲击影响的核密度估计剩余寿命预测模型。首先采用自适应核密度的非参数估计方法对部件的连续自然退化过程建模;其次假设恶劣环境对部件的影响为部件受到的随机冲击,在考虑改变运行环境条件下建立其部件所受冲击与连续退化随机相关的剩余寿命预测模型,并分析其可靠性,最后通过风电机组退化数据及齿轮箱磨损实测数据进行了试验分析,验证了所提模型的准确性和有效性。

关键词：核密度估计环境改变随机相关剩余寿命预测

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融合视觉特征的光伏组件语义分割模型研究

太阳能学报 2024年第4期45卷 500-511页

作者：王银沈灵鑫李茂环王健安李小松太原科技大学电子信息工程学院太原030024 南京迪锐科技有限公司南京211500

针对光伏组件红外图像的分割问题,使用MobileNetv2作为DeepLabv3+的主干特征提取网络并使用位置通道注意力模块减少背景干扰,引入混合条带池化对ASPP模块进行优化,帮助模型进一步捕获全局和上下文信息。针对检测困难的屋顶光伏组件设计D... 详细信息

针对光伏组件红外图像的分割问题,使用MobileNetv2作为DeepLabv3+的主干特征提取网络并使用位置通道注意力模块减少背景干扰,引入混合条带池化对ASPP模块进行优化,帮助模型进一步捕获全局和上下文信息。针对检测困难的屋顶光伏组件设计DeepLabv3-T网络,在上述改进的基础上融入纹理信息进行选择性背景抑制,实现光伏组件的精确分割。在PV_large和PV_roof数据集上进行实验证明该文方法优于现有技术,DeepLabv3-T相较于DeepLabv3+,mIoU值分别提高了2.74%和10.53%。此外,设计消融实验表明各个改进模块的有效性。

关键词：光伏组件语义分割深度学习图像纹理 deeplab 注意力机制

基于最小二乘的D-S证据理论和Kalman滤波融合的塔机负载定位研究

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控制工程 2024年

作者：温家凯陈志梅邵雪卷张井岗太原科技大学电子信息工程学院

在塔机定位系统中，负载进行三维运动，其运动系统比较复杂，定位也较为困难。因为机身振动过大，将传感器设置在机身是不理想的，故直接检测十分困难；非线性定位系统由于在线性化过程中略去了高阶非线性信息，是一种次优估计，降低了... 详细信息

在塔机定位系统中，负载进行三维运动，其运动系统比较复杂，定位也较为困难。因为机身振动过大，将传感器设置在机身是不理想的，故直接检测十分困难；非线性定位系统由于在线性化过程中略去了高阶非线性信息，是一种次优估计，降低了滤波精度，因此也不适用于负载定位。针对塔机负载的定位，建立了应用双层最小二乘法和D-S证据理论与卡尔曼滤波相结合的塔机负载定位算法。首先，引入最小二乘法，进行负载在固定三维空间内的坐标定位，并改进最小二乘法为双层最小二乘法，对负载的三维坐标进行粗略估计，然后将估计信息应用D-S证据理论进行数据融合，得出估计信息对应的权值，最后将融合后的数据传入卡尔曼滤波算法，进行更高层次的最优估计，从而实现对塔机负载的精确定位。

关键词：塔式起重机最小二乘法 D-S证据理论卡尔曼滤波信息融合

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互补滑模PD控制在桥式起重机中的应用

控制工程 2024年

作者：邵雪卷吕恩智陈志梅赵志诚太原科技大学电子信息工程学院

针对欠驱动桥式起重机系统的定位防摆问题，提出了互补滑模（Complementary sliding mode control， CSMC）PD控制策略。在小车位移、负载摆角及各自一阶微分的状态误差作为变量所组成线性滑模面的基础上，引入位移与摆角的误差积分形... 详细信息

针对欠驱动桥式起重机系统的定位防摆问题，提出了互补滑模（Complementary sliding mode control， CSMC）PD控制策略。在小车位移、负载摆角及各自一阶微分的状态误差作为变量所组成线性滑模面的基础上，引入位移与摆角的误差积分形成积分滑模面，并对应设计一个补充滑模面形成互补滑模控制，使得系统变量运行空间限制在滑模面相交处，缩短变量到滑模面的距离，进而提升系统的快速性。同时，引入对负载摆角的PD补偿控制，增强对负载摆角的抑制能力，使小车的运行更加平稳，并构造Lyapunov 函数证明了系统的稳定性。仿真和实验结果验证了该控制策略对定位和防摆的有效性。

关键词：桥式吊车互补滑模 PD补偿定位防摆 Lyapunov函数

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改进YOLOv8的安检违禁物品检测

控制工程 2024年

作者：王银王晨晨赵志诚胡啸太原科技大学电子信息工程学院

为降低一线安检人员因注意力不集中而引发的公共安全风险，提出一种改进YOLOv8的安检违禁物品检测算法。该算法平衡了模型检测精度和尺寸。首先，采用Ghost Bottleneck模块替换主干网络中部分卷积层，用于降低模型参数量，提升对违禁物... 详细信息

为降低一线安检人员因注意力不集中而引发的公共安全风险，提出一种改进YOLOv8的安检违禁物品检测算法。该算法平衡了模型检测精度和尺寸。首先，采用Ghost Bottleneck模块替换主干网络中部分卷积层，用于降低模型参数量，提升对违禁物品特征信息的提取能力，并且使模型对待测物品的定位更加精准。其次，设计了坐标注意力（Coordinate attention，CA）与卷积（Conv）相结合的新模块CAConv来补偿深层网络对待检测物品定位能力的不足。最后，将原回归损失CIOU更换为Focal-EIOU，有效提升算法的回归性能。实验表明，改进后模型在PIDray数据集hidden验证集上mAP50达到79.0%，同时减少了模型尺寸。所设计模型性能明显优于目前其他主流检测算法，并能够有效检测出乘客故意在行李中隐藏的各类违禁物品。

关键词： YOLOv8 注意力机制 Focal-EIOU 违禁品检测

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空中智能反射面辅助毫米波通信系统能效优化

电讯技术 2024年

作者：席云光李素月太原科技大学电子信息工程学院

在复杂无线环境下，针对空中智能反射面（Aerial Reconfigurable Intelligent Surface， ARIS）辅助毫米波通信系统的能效优化问题，考虑加入对ARIS的朝向设计，利用深度强化学习方法对ARIS轨迹、朝向及其相移进行联合优化。在建立的系... 详细信息

在复杂无线环境下，针对空中智能反射面（Aerial Reconfigurable Intelligent Surface， ARIS）辅助毫米波通信系统的能效优化问题，考虑加入对ARIS的朝向设计，利用深度强化学习方法对ARIS轨迹、朝向及其相移进行联合优化。在建立的系统和信道模型基础上，将ARIS辅助通信任务建模为马尔可夫决策过程，对其状态和动作空间及奖励函数进行设计，分别应用竞争双深度Q网络（Dueling Double Deep Q Network， D3QN）和近端策略优化（Proximal Policy Optimization， PPO）两种算法优化系统能效。仿真结果显示，优化ARIS朝向有效提高了系统能效，且D3QN相较于PPO算法得到的单位时间能效高出约830((bit/J)/s)，表明基于D3QN的能效优化算法性能更优。

关键词：毫米波通信智能反射面无人机深度强化学习能量效率

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仿生偏振光罗盘太阳位置检测方法

中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 548-559页

作者：杨江涛王明凯刘思拓梁磊刘志郭越太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 太原科技大学先进控制与装备智能化山西省重点实验室山西太原030024

针对偏振光导航对天空中特征点精确位置信息的需求,提出一种基于全天域偏振模式成像系统对太阳位置进行精确检测的方法。与传统的基于光斑的太阳位置检测方法相比,该方法利用大气中固有的偏振信息完成对太阳位置的精确测量,具有检测方... 详细信息

针对偏振光导航对天空中特征点精确位置信息的需求,提出一种基于全天域偏振模式成像系统对太阳位置进行精确检测的方法。与传统的基于光斑的太阳位置检测方法相比,该方法利用大气中固有的偏振信息完成对太阳位置的精确测量,具有检测方法简单、精度高且适用范围广等特点。搭建的光学采集系统由三个微小型的大视场摄像头模组和偏振片构成,使得结构更加紧凑,体积更小,高度更低。从原理出发,仿真分析太阳位置求解算法,采用搭建的光学采集系统对本算法在3种天气(晴天、遮挡、气溶胶)环境下进行验证。结果显示:当天气晴朗时,在同一天不同时刻,测量的太阳高度角和方位角的精度分别为0.024°和0.03°;当太阳被高层建筑物遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为0.08°和0.05°;当太阳被树木的枝叶遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为0.3°和0.1°。研究发现当气溶胶的浓度超过一定量时就会破坏偏振光的Rayleigh分布模式,进而会影响太阳位置的检测精度。实验结果表明,这种新型的检测方法不仅能够满足偏振光导航对太阳位置精确信息的需求,还能为喜欢探索宇宙奥秘的爱好者提供一种新的探索思路。

关键词：大气光学大气偏振模式太阳空间位置光学CCD

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