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基于U形谐振器的无源裂缝传感器

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：姜康薛松涛谢丽宇万国春同济大学结构防灾减灾工程系日本东北工业大学工学部建筑学科同济大学电子与信息工程学院

针对传统裂缝传感器需要电源供应才能正常工作的缺陷，本文提出了一种基于无应力组合式贴片天线的无源裂缝传感器设计。利用U形谐振器实现裂缝传感，改变传感器内部谐振单元的谐振频率。通过观测回波信号的幅度和相位提取传感器的谐振... 详细信息

针对传统裂缝传感器需要电源供应才能正常工作的缺陷，本文提出了一种基于无应力组合式贴片天线的无源裂缝传感器设计。利用U形谐振器实现裂缝传感，改变传感器内部谐振单元的谐振频率。通过观测回波信号的幅度和相位提取传感器的谐振频率，进而实现对裂缝的监测。基于天线理论建立了传感器的等效电路模型并推导谐振频率，研究裂缝宽度对传感器谐振频率的影响规律。进一步在三维电磁仿真软件CST中对传感器进行了数值模拟，并且通过试验研究了裂缝拓展对谐振频率的影响。研究表明：随着裂缝的扩展，传感器的谐振频率增加，且裂缝宽度与谐振频率之间具有较好的线性关系。

关键词：结构健康监测裂缝传感器谐振频率多维电磁特征参数组合式贴片天线无源 U形谐振器电长度

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融合多源异构气象数据的光伏功率预测模型

电子与信息学报 2024年第2期46卷 503-517页

作者：谈玲康瑞星夏景明王越南京信息工程大学计算机学院南京210044 南京信息工程大学软件学院南京210044 南京信息工程大学人工智能学院南京210044

高精度光伏功率预测对提高电力系统运行效率具有重要意义。光伏功率受多种因素影响,其中云层的变化是最主要的不确定因素。传统光伏功率预测方法没有充分考虑云的3维结构和气象要素对光伏功率的影响。因此,该文提出一种融合多源异构气... 详细信息

高精度光伏功率预测对提高电力系统运行效率具有重要意义。光伏功率受多种因素影响,其中云层的变化是最主要的不确定因素。传统光伏功率预测方法没有充分考虑云的3维结构和气象要素对光伏功率的影响。因此,该文提出一种融合多源异构气象数据的多源变量光伏功率预测模型(MPPM)。MPPM的核心包括时空条件扩散模型(STCDM)、注意力堆叠LSTM网络(ASLSTM)和多维特征融合模块(MFFM)。STCDM模型通过对2维卫星云图进行精确预测,消除了云层边界处的模糊现象。ASLSTM模型则提取了3维天气研究与预报模式(WRF)气象要素特征。MFFM模块将2维卫星云图特征和3维WRF气象要素特征进行融合,以得到未来1 h光伏功率预测结果。该文分别利用STCDM模型和MPPM模型开展卫星云图预测实验和光伏功率预测实验。实验结果显示,STCDM模型预测1 h内卫星云图的结构相似性指数(SSIM)达到0.914,MPPM模型预测1 h内光伏功率的相关系数(CORR)达到0.949,优于所有对比算法。

关键词：多源数据扩散模型堆叠长短期记忆注意力机制特征提取

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细菌趋向性启发的多机器人图案生成策略

哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 349-358页

作者：姜来浩莫宏伟田朋常州工学院计算机信息工程学院江苏常州213032 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对多机器人图案生成问题,本文提出了一种细菌趋向性启发的多机器人分阶式控制策略。该策略将图案生成过程分解为2个阶段:聚集阶段和图案生成阶段。聚集阶段,设计基于平均距离的适应度函数,其值作为机器人的感知输入。机器人根据当前... 详细信息

针对多机器人图案生成问题,本文提出了一种细菌趋向性启发的多机器人分阶式控制策略。该策略将图案生成过程分解为2个阶段:聚集阶段和图案生成阶段。聚集阶段,设计基于平均距离的适应度函数,其值作为机器人的感知输入。机器人根据当前时刻与上一时刻适应度数值变化执行类似细菌趋向的直行或翻转来完成聚集。引入搜索因子促进多子群融合,提升多机器人聚集的成功率。图案生成阶段,针对机器人翻转角度生成问题,引入决策因子来评估邻居作用程度,提升多机器人图案生成的成功率。仿真实验结果表明:针对多机器人六边形和三角形图案生成,本文所提出策略平均迭代次数分别为25.36和93.83,成功率分别为83.33%和96.67%,优于相关对比算法。

关键词：生物启发策略细菌趋向性多机器人系统分阶式控制搜索因子决策因子聚集图案生成

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子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络能效优化

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通信学报 2024年第2期45卷 127-136页

作者：孙钢灿王硕宁冰郝万明郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 中原工学院电子信息学院河南郑州450007

面对无蜂窝网络中超密集基站部署产生的高功耗问题,提出了一种基于子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络系统。考虑有源智能超表面最大功率约束、放大因子约束和基站端最大功率约束,构建了一个联合基站和可重构智能表面波束优... 详细信息

面对无蜂窝网络中超密集基站部署产生的高功耗问题,提出了一种基于子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络系统。考虑有源智能超表面最大功率约束、放大因子约束和基站端最大功率约束,构建了一个联合基站和可重构智能表面波束优化的能效最大化问题。由于所形成的优化问题非凸,提出了一种交替优化方案将原问题转化为多个子问题,进而利用块坐标下降、拉格朗日对偶变换、多维复二次变换等方法将每个子问题转化为凸优化问题,通过交替求解每个子问题最终获得原问题的解。仿真结果验证了所提方案的有效性。

关键词：有源可重构智能表面子连接架构无蜂窝网络宽带能效

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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

基于生成对抗网络的手写数字重叠图像分离与识别

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：韦家成董然蔡成涛林小竹宋慧佳王翔宇北京石油化工学院信息工程学院哈尔滨工程大学智能科学与工程学院

为解决手写数字重叠给识别带来的障碍，探索识别重叠手写数字的高效方法，本文提出一种采用生成对抗网络分离重叠手写数字的方法，将重叠手写数字分离成2个单独的数字后再进行识别。分别使用卷积层和反卷积层构建判别器和生成器，充分... 详细信息

为解决手写数字重叠给识别带来的障碍，探索识别重叠手写数字的高效方法，本文提出一种采用生成对抗网络分离重叠手写数字的方法，将重叠手写数字分离成2个单独的数字后再进行识别。分别使用卷积层和反卷积层构建判别器和生成器，充分提取数字特征，减少模型参数量；融入自注意力机制，快速有效提取数字显著区域特征；对生成器和判别器进行谱归一，约束网络梯度；改进模型损失函数，提高生成器分离数字的质量。在通过MNIST数据集构造的数据上进行试验，结果表明：所提出的方法对重叠手写数字的识别准确率达95.91%；峰值信噪比和结构相似性指数分别为22.11和0.8961，相比CapsNet网络模型有了显著提升。

关键词：生成对抗网络重叠手写数字分离字符分割字符识别重叠目标识别自注意力机制深度学习神经网络

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基于超表面和MEMS的结构光投影芯片研究

中国激光 2024年第6期51卷 254-266页

作者：翟雷应赵礼宇王义杰南敬昌辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁省无线射频大数据智能应用重点实验室辽宁葫芦岛125105

结构光三维成像中广泛使用的数字光处理(DLP)投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题,制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统(MEMS)二维扫描平台的结构光投影芯片... 详细信息

结构光三维成像中广泛使用的数字光处理(DLP)投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题,制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统(MEMS)二维扫描平台的结构光投影芯片设计。设计了基于几何相位原理的超表面阵列,用于生成格雷码和相移法混合编码结构光条纹。通过二维扫描平台突破单一静态超表面的限制,实现了基于时间编码的结构光条纹投影。结果表明:所设计的超表面结构对入射光具有良好的线性相位调制能力,光源转换效率为88.61%;生成的相移条纹符合正弦分布特性,很好地解决了DLP投影非线性问题;产生的条纹宽度均匀,最小宽度为2 mm,探测精度可达亚毫米级。有限元分析结果表明:所设计的二维平台的最小模态频率为511.91 Hz,抗干扰能力强,响应时间为2.4 ms,帧率为333 Hz,投影速率高。芯片尺寸为3 mm×3 mm。最后设计了芯片的集成制造工艺流程,为高探测精度、高投影速率微型化投影设备的制造提供了理论模型和系统解决方案。

关键词：表面光学结构光三维成像超表面微机电系统

基于决策边界分析的深度神经网络鲁棒性评估与优先次序验证

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计算机学报 2024年第4期47卷 862-876页

作者：林韧昊周清雷扈天卿王一丰郑州大学计算机与人工智能学院郑州450001 信息工程大学密码工程学院郑州450001

随着深度学习技术在现实世界的广泛应用,人们对基于深度神经网络的系统安全性提出了更高要求.鲁棒性是神经网络的重要安全性质,对网络鲁棒性的量化分析和验证是深度学习模型安全性研究的关键问题.针对神经网络验证技术中难以解决的效率... 详细信息

随着深度学习技术在现实世界的广泛应用,人们对基于深度神经网络的系统安全性提出了更高要求.鲁棒性是神经网络的重要安全性质,对网络鲁棒性的量化分析和验证是深度学习模型安全性研究的关键问题.针对神经网络验证技术中难以解决的效率问题,提出了一种新颖的优先次序优化方法.结合局部鲁棒性的规约方式,在一组待验证输入内选择具有更高验证需求的不稳定点代替常规的逐点验证模式.根据对鲁棒性问题与决策边界距离的关联性分析,提出了一种基于网络输出单元值大小的鲁棒性评估方法作为优先验证的输入点选择依据.在此基础上将其扩展为输入的预分析模块与验证工具集成,进而设计了基于优先次序的验证框架.在常用的验证基准上进行了实验,结果表明,该方法的决策边界分析理论与突变测试结果一致,鲁棒性评估中选择不安全样本的平均准确率高于90%,通过减少安全样本的验证开销使验证效率提高了148.6%~432.6%.

关键词：深度神经网络鲁棒性验证优先次序模式决策边界鲁棒性度量指标

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部分可观标签时间Petri网的最小代价变迁序列估计

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信息与控制 2024年第3期53卷 377-387页

作者：李雅琼黎良武昌理工学院人工智能学院武汉科技大学信息科学与工程学院

针对自动制造系统的计划序列问题，研究了一种部分可观标签时间Petri网的最小代价变迁序列估计方法。所考虑的标签时间Petri网是有界的，且每个变迁都有一个非负代价。首先，提出了一种基于时间标签序列(time-label sequence, TLS)的观... 详细信息

针对自动制造系统的计划序列问题，研究了一种部分可观标签时间Petri网的最小代价变迁序列估计方法。所考虑的标签时间Petri网是有界的，且每个变迁都有一个非负代价。首先，提出了一种基于时间标签序列(time-label sequence, TLS)的观测-修正状态类图(observed-modified state class graph, OSCG),其代表标签时间Petri网系统的部分状态空间。在OSCG中，搜索出所有与TLS逻辑一致的变迁序列。其次，通过利用OSCG中与逻辑一致的变迁序列相关的时间约束，提出了一种基于线性规划的方法以判定与TLS时间一致的变迁序列，进而求出最小代价的变迁序列。最后，通过一个实例验证了本文所提方法的有效性。

关键词：离散事件系统 Petri网变迁序列状态类图