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城市污水处理过程污泥膨胀识别与抑制综述

控制理论与应用 2024年第5期41卷 798-807页

作者：潘红光张莹婷折洋洋杨勇西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054 工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065

污泥膨胀是活性污泥法污水处理过程中常见的一类异常工况,且具有严重危害性,研究污泥膨胀的识别和抑制方法对城市污水处理过程正常运行意义重大.本文主要针对城市污水处理过程中污泥膨胀的识别和抑制方法进行综述.首先,文章概述了城市... 详细信息

污泥膨胀是活性污泥法污水处理过程中常见的一类异常工况,且具有严重危害性,研究污泥膨胀的识别和抑制方法对城市污水处理过程正常运行意义重大.本文主要针对城市污水处理过程中污泥膨胀的识别和抑制方法进行综述.首先,文章概述了城市污水处理过程,介绍了污泥膨胀的概念、主要特点、类型和成因;其次,概述了基于微生物生理特征、机理模型、图像识别和数据驱动的污泥膨胀识别方法,分析其发展现状并指出优缺点;然后,概述了基于过程调控和机理特征的污泥膨胀抑制方法,分析其发展现状并对比优缺点;最后,总结全文,指出了城市污水处理过程污泥膨胀识别和抑制面临的主要问题,并对其研究趋势进行了展望.

关键词：污泥膨胀活性污泥法城市污水处理过程识别抑制

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无人机使能的无线传感网总能耗优化方法

自动化学报 2024年

作者：李敏包富瑜王恒重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室

为降低无人机(Unmanned aerial vehicle, UAV)使能的无线传感网的能量消耗,延长网络生命周期,该文提出一种在地面节点能量预算下系统总能耗优化方法.首先,提出地面节点聚类方法,利用目标函数确定最优簇数,改进模糊C均值算法构建能量均... 详细信息

为降低无人机(Unmanned aerial vehicle, UAV)使能的无线传感网的能量消耗,延长网络生命周期,该文提出一种在地面节点能量预算下系统总能耗优化方法.首先,提出地面节点聚类方法,利用目标函数确定最优簇数,改进模糊C均值算法构建能量均衡的集群,采用退避定时器机制根据隶属度和能量值选择各集群的最优簇头,减少地面节点的能耗.其次,根据已选簇头位置,利用遗传算法规划UAV的飞行轨迹,减小UAV能耗.最后,通过单纯形搜索算法和连续凸逼近算法联合优化簇头发射功率和UAV悬停位置,减小数据采集时系统的总能耗.仿真结果表明,所提方法优于所比较的方案.

关键词：无线传感器网络无人机能耗聚类轨迹规划

室内多输入多输出可见光通信系统接入点与功率分配优化

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光学学报 2024年第3期44卷 20-29页

作者：陈勇吴金兰刘焕淋王创世张薇薇陈豪重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

针对室内用户在非均匀分布时选择最高信号强度接入点(AP)导致系统总速率和用户服务质量较低的问题,提出联合AP和功率分配的方法。考虑多个LED作为AP的可见光通信(VLC)网络,根据用户分布设计了一个基于用户信道增益权重回溯(BM)的AP分配... 详细信息

针对室内用户在非均匀分布时选择最高信号强度接入点(AP)导致系统总速率和用户服务质量较低的问题,提出联合AP和功率分配的方法。考虑多个LED作为AP的可见光通信(VLC)网络,根据用户分布设计了一个基于用户信道增益权重回溯(BM)的AP分配算法,使权重较低的用户接入到其他AP,降低资源竞争严重的LED上的用户负载;为了使所有用户均能满足通信需求,提出改进逐维动态正余弦算法(IDDSCA)的转换参数,并引入基于最优解方向的自适应搜索策略。利用IDDSCA动态调整每个AP下行链路的功率分配,同步优化系统总速率和用户服务质量。仿真结果表明,所提BM-IDDSCA方案相较于BM-DDSCA、SLCG-IDDSCA、BM-αPA、MT-PA与SLCG-QTPA方案在总速率方面分别提升2.94%、4.20%、2.03%、62.90%、4.89%。

关键词：可见光通信用户非均匀分布接入点分配服务质量功率分配逐维动态正余弦算法

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基于注意力机制的可见光定位单元模型复制

中国激光 2024年第8期51卷 156-165页

作者：王创世陈勇刘焕淋吴金兰陈豪张薇薇重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

针对室内可见光定位接收信号强度易出现波动从而产生较大定位误差,以及从一个定位单元迁移到其他定位单元可能会降低定位精度的问题,笔者提出了一种基于注意力机制的卷积神经网络的室内三维定位方法,以减小接收信号波动产生的影响,并采... 详细信息

针对室内可见光定位接收信号强度易出现波动从而产生较大定位误差,以及从一个定位单元迁移到其他定位单元可能会降低定位精度的问题,笔者提出了一种基于注意力机制的卷积神经网络的室内三维定位方法,以减小接收信号波动产生的影响,并采用迁移学习将在第一个定位单元中训练的网络迁移到其他定位单元中,在保证定位精度不变的前提下减少了训练网络的成本。仿真结果表明:所提算法在5 m×5 m×3 m的定位单元内可以实现平均误差为3.54 cm的三维定位;采用迁移学习将已训练网络部署到第二个定位单元中,可以实现平均误差为3.67 cm的定位。实验结果表明:在1.2 m×0.75 m×1.2 m的定位单元实验中,所提算法可以实现平均误差为3.32 cm的三维定位,90%的误差分布在4.12 cm内;采用迁移学习将已训练网络部署到第二个定位单元中,可以实现平均误差为3.35 cm的定位。与现有算法相比,所提算法迁移前后的定位精度均有所改善。

关键词：光通信可见光定位注意力机制卷积神经网络迁移学习

量测随机丢失下基于容积卡尔曼滤波的厚尾噪声处理方法

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重庆邮电大学学报（自然科学版） 2024年第3期36卷 572-581页

作者：李帅永聂嘉炜郭成春重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065

针对量测随机丢失和厚尾量测噪声条件下的非线性状态估计易发散问题,提出了一种新的非线性卡尔曼滤波方法。引入服从Gamma分布的辅助参数,将厚尾量测噪声建模为Student’s t分布,以解决厚尾噪声导致的状态估计易发散问题,并采用服从Benr... 详细信息

针对量测随机丢失和厚尾量测噪声条件下的非线性状态估计易发散问题,提出了一种新的非线性卡尔曼滤波方法。引入服从Gamma分布的辅助参数,将厚尾量测噪声建模为Student’s t分布,以解决厚尾噪声导致的状态估计易发散问题,并采用服从Benroulli分布的随机变量来描述量测信号随机丢失的现象;在量测随机丢失下,基于目标状态和未知参数建立联合后验分布,并使用变分贝叶斯方法,联合估计系统状态、量测丢失概率和未知的厚尾噪声。非线性目标跟踪仿真实验表明,提出的算法可自适应估计未知的量测丢失概率,在野值概率为5%的条件下,算法目标跟踪的位置、速度和转动速率均方根误差分别为对比算法的37%、28%和60%;在野值概率为10%的条件下,其他算法均出现了发散现象,而提出的算法依然能够以较低的误差跟踪目标,体现了所提算法良好的鲁棒性和优越性。

关键词：非线性状态估计量测随机丢失厚尾噪声 Student’s t分布变分贝叶斯

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基于改进互补集成经验模态分解的脉搏波去噪

光学学报 2024年第7期44卷 51-60页

作者：陈勇姚知民刘焕淋廖钧鹏许力冯彦清重庆邮电大学工业物联网与网络化教育部重点实验室重庆400065 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

针对脉搏波信号采集过程中存在噪声的问题,提出了基于改进互补集成经验模态分解的脉搏波去噪算法。利用光纤布拉格光栅传感器获取脉搏波信号,首先在互补集成经验模态分解算法中加入高斯白噪声,然后利用粒子群算法优化高斯白噪声幅值,以... 详细信息

针对脉搏波信号采集过程中存在噪声的问题,提出了基于改进互补集成经验模态分解的脉搏波去噪算法。利用光纤布拉格光栅传感器获取脉搏波信号,首先在互补集成经验模态分解算法中加入高斯白噪声,然后利用粒子群算法优化高斯白噪声幅值,以此来消除互补集成经验模态算法分解产生的模态混叠现象,并联合小波阈值函数对其处理后的脉搏波信号进行重构。实验结果表明,所提算法能够有效降低脉搏波信号中的噪声干扰,在信噪比、均方误差两个指标上均优于对比算法,为提取脉搏波的时域特征奠定了基础。

关键词：光纤布拉格光栅脉搏波信号去噪互补集成经验模态分解粒子群优化算法小波阈值

室内VLC-NOMA的自适应用户分组和功率分配

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中国激光 2024年第14期 209-217页

作者：刘焕淋宋文杰陈勇张彤陈浩楠谢裕欣邓棣重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室

为提高大规模设备接入基于非正交多址的室内可见光通信（VLC-NOMA）的平均意见分（MOS）和用户公平性，本文设计自适应用户分组和功率分配的联合优化（JOAUGPA）方法。在JOAUGPA中，提出基于层次凝聚聚类的自适应用户NOMA分组方法；设... 详细信息

为提高大规模设备接入基于非正交多址的室内可见光通信（VLC-NOMA）的平均意见分（MOS）和用户公平性，本文设计自适应用户分组和功率分配的联合优化（JOAUGPA）方法。在JOAUGPA中，提出基于层次凝聚聚类的自适应用户NOMA分组方法；设计一种NOMA组的功率自适应调整方法，在满足用户的最小速率和MOS需求情况下提高系统的MOS值和用户公平性。仿真结果表明，所提方法能提高MOS值和用户公平性，当用户数为12时，相比随机用户分组（RUG）方法和固定功率分配（FPA）方法，所提JOAUGPA方法的MOS和用户公平性分别提高了6.88%和6.14%。

关键词：室内可见光通信非正交多址接入层次凝聚聚类功率调整平均意见分

基于超标抑制策略的污水处理过程多目标优化控制

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信息与控制 2024年第2期53卷 250-260+272页

作者：刘传玉熊伟丽江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室

为解决污水处理过程出水氨氮和总氮浓度超标问题，提出了一种基于超标抑制策略的多目标优化控制方法。该方法利用长短期记忆网络的时序建模能力，对出水氨氮和总氮浓度建立预测模型，采用基于分解的动态种群多邻域多目标进化算法对水质... 详细信息

为解决污水处理过程出水氨氮和总氮浓度超标问题，提出了一种基于超标抑制策略的多目标优化控制方法。该方法利用长短期记忆网络的时序建模能力，对出水氨氮和总氮浓度建立预测模型，采用基于分解的动态种群多邻域多目标进化算法对水质和能耗进行优化，结合预测模型输出确定硝态氮和溶解氧浓度的最优设定值，并对设定值进行跟踪控制。当水质超标时，采取抑制策略对外回流量及外部碳源加以控制，调节溶解氧浓度并对硝态氮浓度进行二次优化以抑制峰值。所提优化控制方法在基准仿真1号平台进行验证。结果表明，所提方法能够有效抑制氨氮和总氮浓度超标，超标时长及能耗明显低于所对比控制方法。

关键词：污水处理过程超标抑制策略长短期记忆网络预测模型二次优化

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基于盲点网络的低照度图像自监督增强

光学学报 2024年第13期 103-112页

作者：陈勇张金亮刘焕淋邵凯鑫陈尚明熊杭英张佑瑞重庆邮电大学工业物联网与网络化教育部重点实验室重庆邮电大学通信与信息工程学院

针对现有的低照度图像增强算法在增强的同时其图像中仍含有残留噪声、网络训练中将产生恒等映射以及成对数据集获取困难的问题，本文提出了一种基于盲点网络的自监督微光增强网络。首先，采用双边多尺度融合直方图均衡化的方法对图像亮... 详细信息

针对现有的低照度图像增强算法在增强的同时其图像中仍含有残留噪声、网络训练中将产生恒等映射以及成对数据集获取困难的问题，本文提出了一种基于盲点网络的自监督微光增强网络。首先，采用双边多尺度融合直方图均衡化的方法对图像亮度进行调整，以此来克服传统直方图增强方法中的信息颜色损失；其次，所设计的去噪网络可以自适应地从原始图像中进行学习，同时采用像素混洗下采样解耦相邻像素空间中的相关性；最后，为保持图像空间和颜色的一致性设计了相关的损失函数。实验证明，本文算法克服了现有算法存在残留噪声、网络训练中产生恒等映射的问题，有效地提高了低照度图像质量。

关键词：图像处理微光图像增强图像去噪盲点网络直方图均衡化