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基于VMD自适应模态重组的光学下变频信号分离方法

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 145-152页

作者：孙世腾谢树果宋雨杭濮晗春北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

光学下变频技术可将宽频带内全部电磁信号同时下变频到低频区间进行接收,是一种新型宽频带电磁环境快速接收技术。但是,获取的光学下变频信号中包含源个数未知、带宽不同的多种信号,现有信号分离方法需要获知源信号的个数,且无法同时分... 详细信息

光学下变频技术可将宽频带内全部电磁信号同时下变频到低频区间进行接收,是一种新型宽频带电磁环境快速接收技术。但是,获取的光学下变频信号中包含源个数未知、带宽不同的多种信号,现有信号分离方法需要获知源信号的个数,且无法同时分离窄带信号和宽带信号。为实现对光学下变频信号的自动分离,提出了一种基于变分模态分解(VMD)自适应模态重组的光学下变频信号分离方法。通过频谱分割因子和频谱包络检测,对光学下变频信号的VMD过分解模态进行自动重组和信号重组模态提取,实现光学下变频信号分离。对于包含普通脉冲信号、宽带码分多址(WCDMA)信号和线性调频脉冲信号的光学下变频信号,可自动实现对三种信号的分离,且与原信号的相似系数均高于0.97。实验结果表明,所提及方法在分离光学下变频信号时无需获知源信号的个数,并能同时分离具有不同带宽的多种源信号。

关键词：变分模态分解光学下变频单通道信号分离频谱分割因子频谱包络检测

基于神经网络的无人直升机多故障容错控制设计

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：阎坤赵金泽陈超波高嵩曹凯西安工业大学电子信息工程学院

执行器故障严重威胁无人直升机的飞行安全。考虑无人直升机同时出现执行器偏置和失效等多故障问题，提出了一种复合容错飞行控制算法。针对执行器偏置故障，设计非线性故障观测器对其进行实时估计；针对执行器失效故障，构造同维辅助系... 详细信息

执行器故障严重威胁无人直升机的飞行安全。考虑无人直升机同时出现执行器偏置和失效等多故障问题，提出了一种复合容错飞行控制算法。针对执行器偏置故障，设计非线性故障观测器对其进行实时估计；针对执行器失效故障，构造同维辅助系统并结合神经网络技术对其进行处理。采用反步法设计了无人直升机的复合容错飞行控制器，并通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统误差信号均有界且收敛。仿真结果表明：所提控制算法能够提高无人直升机在执行器多故障发生时的容错能力，确保其安全飞行。

关键词：无人直升机神经网络辅助系统故障观测器复合容错

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面向电力作业不规范穿戴检测的轻量化模型

激光与光电子学进展 2024年

作者：王广乐周亚同王钊河北工业大学电子信息工程学院

针对工作服穿戴情况检测模型存在参数量大、检测精度不足的问题，设计了一种轻量化模型YOLO-WWSP。首先，提出了一种基于共享卷积和任务对齐的轻量化检测头，减少了参数量，实现了定位任务和分类任务的对齐，其次，在模型颈部使用了深... 详细信息

针对工作服穿戴情况检测模型存在参数量大、检测精度不足的问题，设计了一种轻量化模型YOLO-WWSP。首先，提出了一种基于共享卷积和任务对齐的轻量化检测头，减少了参数量，实现了定位任务和分类任务的对齐，其次，在模型颈部使用了深度可分离卷积和逐元素乘法操作，降低了模型的参数量和计算量。然后，设计了一种融合多尺度局部信息的分组坐标注意力机制，增强了主干部分特征提取能力，并采用参数剪枝技术减少模型冗余参数。实验结果表明，与基线模型YOLOv8n相比，YOLO-WWSP的参数量下降了69.8%，计算量下降了39.1%,m AP@0.5和m AP@0.5:0.95分别提升了0.7和1.5，展示了YOLO-WWSP在检测工作服不规范穿戴方面的有效性。

关键词： YOLOv8n 任务对齐多尺度局部特征元素相乘参数剪枝

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

面向可持续生产中多任务调度的双重增强模因算法

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自动化学报 2024年第4期50卷 731-744页

作者：卢弘王耀南乔非方遒湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 同济大学电子与信息工程学院上海201804

从经济、环境和社会3个维度,全面提升生产调度方案的可持续性具有重要意义.针对并行机生产场景,建立考虑机器指派、加工顺序、人员安排以及开关机控制等4种决策任务的调度模型.为实现对复杂决策空间的高效寻优,提出一种融合两种局部优... 详细信息

从经济、环境和社会3个维度,全面提升生产调度方案的可持续性具有重要意义.针对并行机生产场景,建立考虑机器指派、加工顺序、人员安排以及开关机控制等4种决策任务的调度模型.为实现对复杂决策空间的高效寻优,提出一种融合两种局部优化策略的双重增强模因算法(Dual-enhanced memetic algorithm, DMA)求解模型.从随机更新角度,针对不同决策任务,构造单步变邻域搜索(One-step variable neighborhood search, 1S-VNS)策略.从定向优化角度,分析目标和关键任务之间的匹配关系,提出一种可持续目标导向策略(Sustainable goals-oriented strategy, SGS).考虑到两种优化策略的不同特点,单步变邻域搜索策略作用于整个种群,目标导向策略强化种群中的精英个体,实现对输出解集的双重优化.仿真实验结果表明,双重优化策略能有效地增强算法性能,并且所提算法在非支配解的多样性和收敛性上具有优越性.

关键词：可持续生产多任务调度优化策略模因算法

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面向畸变扭曲文档的两种图像矫正网络

数据采集与处理 2024年第1期39卷 167-180页

作者：冯瑾池越周亚同何静飞河北工业大学电子信息工程学院天津300401

由于文档纸张的几何形变、拍摄场景的干扰及拍摄角度不理想导致的透视失真,移动设备获取的文档图像的光学字符识别(Optical character recognition,OCR)性能受到很大挑战。针对折叠和扭曲的畸变文档图像预处理问题,设计了两种基于自编... 详细信息

由于文档纸张的几何形变、拍摄场景的干扰及拍摄角度不理想导致的透视失真,移动设备获取的文档图像的光学字符识别(Optical character recognition,OCR)性能受到很大挑战。针对折叠和扭曲的畸变文档图像预处理问题,设计了两种基于自编码器的网络结构,以实现自适应性图像矫正并提高文字识别正确率。首先提出空洞残差块和非对称卷积残差块两种残差块,然后将残差块与自编码器相结合,设计了一种非对称空洞自编码器网络;同时利用空间金字塔池化代替全连接层,并用非对称卷积残差块实现特征提取,设计了另一种空间金字塔自编码器网络。实验结果表明,与畸变图像相比,经非对称空洞自编码器网络矫正后的图像在OCR正确率、OCR召回率和文本相似度上分别提高了26.3%、20.4%和12.3%,而经空间金字塔自编码器网络矫正后的图像在正确率、召回率和文本相似度上分别提高了27.7%、22.0%和15.5%。与RectiNet等其他图像矫正网络相比,这两种网络可以自适应矫正多种类型的畸变文档图像,且矫正后的图像在文字识别上表现更为优异。本文提出的两种矫正网络能有效提高图像文字识别正确率、召回率和文本相似度,同时在鲁棒性、泛化性等方面与现有矫正网络相比具有明显的优势。

关键词：图像矫正畸变文档图像机器学习自编码器卷积残差块空间金字塔池化

智能反射面辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 875-885页

作者：席兵冯彦博邓炳光张治中重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

为了解决恶意干扰攻击、窃听和不完美信道状态信息造成的通信质量降低和安全性差等问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法。首先,基于合法用户的最小安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束... 详细信息

为了解决恶意干扰攻击、窃听和不完美信道状态信息造成的通信质量降低和安全性差等问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法。首先,基于合法用户的最小安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束,在非法节点不完美信道状态信息、干扰器波束成形向量未知的情况下,构建了一个联合优化基站的波束成形向量、人工噪声的协方差矩阵和IRS的相移矩阵的鲁棒资源分配问题。其次,为了求解该非凸问题,利用交替优化、Cauchy-Schwarz不等式、连续凸逼近和泰勒级数展开等方法,将原问题转化为易于求解的凸优化问题。仿真结果表明,与传统算法相比所提算法能有效提高系统安全性、降低功率开销、提高抗干扰裕度,且在一定信道误差范围内能够减低约35%的保密中断概率,具有较强的鲁棒性。

关键词：物理层安全智能反射面抗干扰鲁棒性人工噪声

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基于PBM-YOLOv8的水稻病虫害检测

农业工程学报 2024年

作者：刘鹏张天翼冉鑫史佳霖毕誉轩王彩霞长春理工大学电子信息工程学院

为提高水稻病虫害检测精度，解决病虫害种类繁多、尺度不一、生长环境复杂导致的误检漏检问题，便于模型在边缘设备进行部署，提出一种基于改进YOLOv8的水稻病虫害检测方法 PBM-YOLOv8。首先使用部分卷积（partial convolution,PConv）... 详细信息

为提高水稻病虫害检测精度，解决病虫害种类繁多、尺度不一、生长环境复杂导致的误检漏检问题，便于模型在边缘设备进行部署，提出一种基于改进YOLOv8的水稻病虫害检测方法 PBM-YOLOv8。首先使用部分卷积（partial convolution,PConv）设计PCBlock结构，替换YOLOv8特征提取模块中的瓶颈（bottleneck）结构，以减少模型参数量，提升检测速度；其次为了减少非相邻层语义信息特征融合时的稀释，在颈部网络增加平衡特征融合层，重构特征金字塔（feature pyramid networks,FPN）为平衡特征金字塔（balanced feature pyramid,BFP），对融合的特征层进行特征再提取，并引入嵌入高斯非局部注意力（embedded Gaussian non-local attention,EGNA）消除多层融合导致的混叠效应，最大程度减小特征丢失；最后将损失函数更换为MPDIOU，改善因样本差异性大而导致的检测框失真，同时降低模型训练的计算负担。试验结果表明，改进模型PBM-YOLOv8在水稻病虫害数据集上取得了更为优异的试验效果，相较于原始YOLOv8n基线模型精确度及平均准确率均值分别提高了1.3和1.1个百分点。将PBM-YOLOv8部署在RK3588上经多线程优化后检测速度可达到71.4帧/s，满足实际应用的需求，可实现对水稻病虫害的实时精准检测。

关键词：图像识别深度学习目标检测水稻病虫害 YOLOv8 BFP 多线程优化

借助弱纹理匹配的TEDS车底故障区域定位算法

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智能系统学报 2024年第3期19卷 670-678页

作者：黄粤豫周航陈业泓陆鑫余佳韩睿宇北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对当前动车组运行故障动态图像检测系统(trouble of moving EMU detection system,TEDS)故障识别准确率低的问题,本文提出一种借助弱纹理匹配的动车底部潜在故障区域定位方法。首先,采用拓扑交叉数检测大量弱纹理区域特征点;然后,以... 详细信息

针对当前动车组运行故障动态图像检测系统(trouble of moving EMU detection system,TEDS)故障识别准确率低的问题,本文提出一种借助弱纹理匹配的动车底部潜在故障区域定位方法。首先,采用拓扑交叉数检测大量弱纹理区域特征点;然后,以特征点为中心的环形区域内各像素点的拓扑交叉数值筛选特征点,构建相应特征向量进行弱纹理特征匹配;最后,对配准后的图像进行比对定位潜在故障区域。实验结果表明,该算法保证了匹配精度,能检测出大部分潜在故障区域,弱纹理区域的特征匹配准确率超过80%且所有图像对均存在特征匹配对,为以后的精准故障分类提供了有利条件。

关键词：图像配准特征匹配弱纹理特征潜在故障区域定位拓扑交叉数均值漂移特征筛选