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基于改进的UKF智能电网虚假数据攻击检测

系统仿真学报 2023年第7期35卷 1508-1516页

作者：魏利胜张倩安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

由于虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)对电力信息物理系统(grid cyberphysical systems,GCPS)的破坏性较强,且威胁性较大,针对其难以被有效检测难题,提出一种基于加权最小二乘法(weighted least squares,WLS)和改进的无迹卡尔曼(unscented Kalman filter,UKF)的电网虚假数据检测方法。对FDIA进行了数学建模,并通过对残差进行分析以说明FDIA的难以检测性,在有攻击向量的情况下,将改进的UKF用于系统的状态估计,同时利用WLS对系统迅速响应的优势,也对系统进行状态估计,采用一致性检验对2种方法的估计结果进行检测,最终判断是否存在FDIA。在IEEE14节点和IEEE57节点上进行实验分析并与支持向量机的检测方法进行检测成功率的对比,仿真结果表明,FDIA可被准确检测,从而验证了本文方法的可行性及有效性。

关键词：智能电网虚假数据注入攻击改进的无迹卡尔曼状态估计攻击检测

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基于新型BBO算法的微电网优化调度研究

系统仿真学报 2023年第5期35卷 1075-1085页

作者：魏利胜杨奔奔孙瑞霞安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

针对含微型燃气轮机的微电网经济性与环保性协同优化问题,引入具有弃风弃光消纳和碳捕获能力的电转气(pow to gas,P2G)系统,提出了一种基于新型生物地理学优化算法(novel biogeography-based optimization,NBBO)的含P2G系统的微电网优... 详细信息

针对含微型燃气轮机的微电网经济性与环保性协同优化问题,引入具有弃风弃光消纳和碳捕获能力的电转气(pow to gas,P2G)系统,提出了一种基于新型生物地理学优化算法(novel biogeography-based optimization,NBBO)的含P2G系统的微电网优化调度模型。构建含P2G系统的微电网模型,并分析主要设备的工作原理;引入风机备用容量以降低风力发电随机性的影响;建立微电网运行成本最小的目标函数,运用提出的NBBO算法求解该目标函数。通过分析可知,含P2G系统的微电网可减少9.02%的发电成本,降低25.9%的含碳氧化物排放,验证了所提含P2G系统的微电网模型的可行性及改进算法的适用性和优越性。

关键词：微电网生物地理学优化算法电转气低碳化策略研究

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基于深度学习的脸部年龄预测算法

计算机工程 2021年第5期47卷 267-272页

作者：张亮亮张明艳程凡永周鹏安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000

为提高脸部年龄预测的准确性,在深度学习的基础上提出一种可有效预测脸部年龄的算法。通过对人脸图像进行预处理,获取左眼、右眼、鼻子和嘴巴四个部分的局部图像,利用迁移TensorFlow深度学习库中的Inception V4模型,提取脸部图像四个部... 详细信息

为提高脸部年龄预测的准确性,在深度学习的基础上提出一种可有效预测脸部年龄的算法。通过对人脸图像进行预处理,获取左眼、右眼、鼻子和嘴巴四个部分的局部图像,利用迁移TensorFlow深度学习库中的Inception V4模型,提取脸部图像四个部分的多尺度局部特征,并将提取的局部特征使用串联方式相连接以得到融合特征,再将不同年龄的融合特征输入双向长短期记忆中,以学习不同年龄融合特征间的相关性,进而完成年龄预测。在公开数据集FG-NET和MORPH上的实验结果表明,该算法通过利用脸部多尺度融合特征和不同年龄融合特征间的相关性,能够显著提高年龄预测的准确性和鲁棒性。

关键词：深度学习卷积神经网络递归神经网络脸部图像年龄预测

基于注意力残差U-Net的皮肤镜图像分割方法

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智能系统学报 2023年第4期18卷 699-707页

作者：沈鑫魏利胜安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000

针对皮肤镜图像类内差异性、类间相似性、数据集不平衡等问题,本文提出了一种基于注意力残差U-Net(attention residual block-UNet,ARB-UNet)的皮肤镜图像分割方法。将卷积块注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM... 详细信息

针对皮肤镜图像类内差异性、类间相似性、数据集不平衡等问题,本文提出了一种基于注意力残差U-Net(attention residual block-UNet,ARB-UNet)的皮肤镜图像分割方法。将卷积块注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM)引入到U-Net模型的“跳过连接”中;同时将CBAM模块集成到残差模块DRB(dilated residual networks)中得到注意力残差结构(attention residual block,ARB);且选取Focal Tversky Loss作为该模型的损失函数;在ISIC2016数据集上对所提ARB-UNet模型进行训练和测试,并与传统方法和UNet等经典方法进行了对比实验,实验结果中灵敏度(sensitivity,SE)达到了92.9%,特异性(specificity,SP)达到了94.1%,Dice相似指数(dice similarity cofficient,DSC)达到了92.1%,整体上均优于其他对比方法,从而验证了本文方法是有效的和可行的。

关键词：图像分割皮肤镜卷积神经网络注意力残差U-Net 注意力机制卷积块注意力机制模块深度学习残差网络

融合安全A*算法与动态窗口法的机器人路径规划

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计算机工程 2022年第9期48卷 105-112,120页

作者：詹京吴黄宜庆安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000

A*算法通过启发信息指引搜索方向,被广泛应用于移动机器人的路径规划,但其规划出的搜索路径存在冗余节点且与障碍物相近,无法满足动态避障需求。对标准A*算法进行改进,设计安全A*算法并融合动态窗口法进行路径规划。定义安全距离因子引... 详细信息

A*算法通过启发信息指引搜索方向,被广泛应用于移动机器人的路径规划,但其规划出的搜索路径存在冗余节点且与障碍物相近,无法满足动态避障需求。对标准A*算法进行改进,设计安全A*算法并融合动态窗口法进行路径规划。定义安全距离因子引入A*算法的启发函数中,提高算法规划路径的安全性,同时采用平面结构法对算法规划得到的路径进行优化,根据相邻节点与障碍物之间的位置关系判断该相邻节点间是否存在障碍物,由此减少路径拐点数,提高路径平滑度。由于当移动机器人处于未知环境时,仅靠A*算法不能避开障碍物到达目标点,因此借助动态窗口法的局部避障功能。通过安全A*算法规划全局最优路径节点坐标,设计融合子函数改进动态窗口法的评价函数,解决动态窗口法易陷入局部最优的问题。实验结果表明,在复杂环境中,该方法通过融合安全A*算法和动态窗口法,能够确保在安全路径基础上实时随机避障,使机器人安全到达终点。

关键词： A*算法安全距离因子平面结构法动态窗口法路径规划

改进Canny边缘算子和高斯混合模型的运动目标检测

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电子测量与仪器学报 2019年第10期31卷 142-147页

作者：陆华才贺华展黄宜庆高文根安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室

在对视频中运动目标的检测,高斯混合模型能够达到较好的效果,但是容易受到光照突变和环境噪声的影响,并且运动目标完整的轮廓难以提取,在对Canny边缘检测算法进行改进,用中值滤波器和双边滤波器构成的混合滤波器代替边缘检测算法中固有... 详细信息

在对视频中运动目标的检测,高斯混合模型能够达到较好的效果,但是容易受到光照突变和环境噪声的影响,并且运动目标完整的轮廓难以提取,在对Canny边缘检测算法进行改进,用中值滤波器和双边滤波器构成的混合滤波器代替边缘检测算法中固有滤波器,并且使用Otsu算法取代人工设置双阈值,避免丢失真实边缘,保证边缘信息的完整性,并且用隔帧处理的四帧差分法的到差分图像,获得运动目标区域,再利用高斯混合模型提取前景图像,结合两种算法的前景图像能够获得较完整的运动目标轮廓。根据实验结果分析,和传统的高斯混合模型相比,该算法能够避免一定的光照突变的影响,解决了目标图像出现空洞及漏检造成边缘信息丢失的问题,具有更强的鲁棒性。

关键词：高斯混合模型边缘检测空洞 Otsu算法

音频感知哈希闭环检测的无人机仿生声呐SLAM算法研究

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智能系统学报 2019年第2期14卷 338-345页

作者：胡文超孙新柱陈孟元安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000

针对基于SLAM技术无人机在特定高度下构建二维经历图的优化问题,在RatSLAM的基础上,采用仿生声呐系统代替视觉传感器的BatSLAM模型和音频感知哈希闭环检测,实现在暗光条件下的二维经历图优化。BatSLAM模型通过绝对差值和(SAD)图像处理... 详细信息

针对基于SLAM技术无人机在特定高度下构建二维经历图的优化问题,在RatSLAM的基础上,采用仿生声呐系统代替视觉传感器的BatSLAM模型和音频感知哈希闭环检测,实现在暗光条件下的二维经历图优化。BatSLAM模型通过绝对差值和(SAD)图像处理方法来进行仿生声纳模板的更新,此方法仅仅判断二幅耳蜗图外观是否一致,不存在几何处理和特征提取。由于耳蜗图在获取和传输过程中会产生各类噪音,相同位置获得的耳蜗图具有一定的差异,会导致构建的经历图失真。本文在BatSLAM的基础上,使用音频感知哈希算法对耳蜗图进行特征提取,并进行闭环检测。改进后的算法不仅考虑到外观,而且考虑到相邻频带间的能量差异,通过提高闭环检测准确率,来改善经历图的失真问题。仿真实验表明:采用基于音频感知哈希闭环检测的BatSLAM模型,不仅实现了无人机特定高度和暗光条件下二维经历图的构建,而且提高了闭环检测准确率,从而改善经历图的失真问题,实现经历图的优化。

关键词：同步定位与地图构建音频感知哈希无人机闭环检测仿生声呐系统经历图绝对差值和耳蜗图

基于动态耦合与空间数据关联的RGB-D SLAM算法

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机器人 2022年第3期44卷 333-342页

作者：牛珉玉黄宜庆安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000 高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室安徽芜湖241000

为了解决动态环境下视觉SLAM(同步定位与地图创建)算法定位与建图精度下降的问题,提出了一种基于动态耦合与空间数据关联的RGB-D SLAM算法。首先,使用语义网络获得预处理的语义分割图像,并利用边缘检测算法和相邻语义判定获得完整的语... 详细信息

为了解决动态环境下视觉SLAM(同步定位与地图创建)算法定位与建图精度下降的问题,提出了一种基于动态耦合与空间数据关联的RGB-D SLAM算法。首先,使用语义网络获得预处理的语义分割图像,并利用边缘检测算法和相邻语义判定获得完整的语义动态物体;其次,利用稠密直接法模块实现对相机姿态的初始估计,这里动态耦合分数值的计算在利用了传统的动态区域剔除之外,还使用了空间平面一致性判据和深度信息筛选;然后,结合空间数据关联算法和相机位姿实时更新地图点集,并利用最小化重投影误差和闭环优化线程完成对相机位姿的优化;最后,使用相机位姿和地图点集构建八叉树稠密地图,实现从平面到空间的动态区域剔除,完成静态地图在动态环境下的构建。根据高动态环境下TUM数据集测试结果,本文算法定位误差相比于ORB-SLAM算法减小了约90%,有效提高了RGB-D SLAM算法的定位精度和相机位姿估计精度。

关键词：动态耦合分数值动态区域剔除空间平面一致性空间数据关联

基于姿态测量模块和闭环检测算法的仿生SLAM研究

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传感技术学报 2017年第6期30卷 916-921页

作者：许曈凌有铸陈孟元王伟安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000

基于传感器模型的SLAM导航策略精度较高,但由于摩擦等因素误差长时间累计会造成里程计的漂移现象。依靠视觉里程计进行导航的Rat SLAM系统,通过在局部场景细胞中引入闭环检测策略实现累计误差的校正,在静态环境下具有一定的鲁棒性,但在... 详细信息

基于传感器模型的SLAM导航策略精度较高,但由于摩擦等因素误差长时间累计会造成里程计的漂移现象。依靠视觉里程计进行导航的Rat SLAM系统,通过在局部场景细胞中引入闭环检测策略实现累计误差的校正,在静态环境下具有一定的鲁棒性,但在复杂场景里,如移动障碍物的出现,视觉里程计会提取到错误的速度等姿态信息,导致航迹出现较大偏移,有时无法通过场景重定位进行闭环校正。结合两种模型的优势提出一种带姿态测量模块和闭环检测算法的仿生SLAM模型。实验表明,相较于仅带带闭环检测的Rat SLAM系统或仅由姿态测量模块构成的导航系统,本文提出的新系统更能适应长期复杂场景下的导航,且鲁棒性更强。

关键词：同步定位与地图构建仿生导航闭环检测姿态测量模块传感器应用移动机器人