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基于弱特征增强的轻量化小目标检测方法

控制与决策 2024年第2期39卷 381-390页

作者：周葳楠吴治海张正道彭力谢林柏江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

针对复杂背景下小目标特征经多次卷积被背景噪声淹没导致的检测精度低的问题,提出一种增强弱特征表达的一阶段轻量级小目标检测算法SA-YOLO.首先,用改进的ShuffleNetv2网络构建骨干网络,通过嵌入SE注意力模块和Inception结构,提升网络... 详细信息

针对复杂背景下小目标特征经多次卷积被背景噪声淹没导致的检测精度低的问题,提出一种增强弱特征表达的一阶段轻量级小目标检测算法SA-YOLO.首先,用改进的ShuffleNetv2网络构建骨干网络,通过嵌入SE注意力模块和Inception结构,提升网络在复杂背景下的特征提取能力,有效地抑制背景噪声,充分提取弱特征;其次,在颈部网络,采用新的特征融合模块,以含有弱特征较多的低层级特征块的空间位置信息对高层级特征进行权重调整,提高不同层级的特征融合利用率,减少小目标的特征损失;最后,在头部网络,用解耦的检测头替换原YOLO耦合的检测头,解耦分类任务和回归任务,提高弱特征的解码能力,增强小目标检测的性能.在公开数据集COCO2017上进行实验,结果表明, SA-YOLO参数量仅有1.14 M,小目标平均检测召回率ARS达到31.6%.同时,将所提出算法与近几年主流算法进行对比,结果表明,所提出算法在小目标检测方面具有较强的竞争力.

关键词：小目标检测背景噪声特征融合特征增强轻量级网络

IWSNs防移动干扰节点的两层协作Stackelberg博弈

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1448-1455页

作者：孙子文杨晨曦江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

针对工业无线传感器网络物理层移动干扰攻击节点的攻击问题,研究sink节点和簇头节点共同抵御攻击的两层协作博弈模型。在簇头节点中选择最佳协作节点,共同抵御移动干扰攻击节点;以网络安全速率为优化目标,将sink节点、最佳协作节点和攻... 详细信息

针对工业无线传感器网络物理层移动干扰攻击节点的攻击问题,研究sink节点和簇头节点共同抵御攻击的两层协作博弈模型。在簇头节点中选择最佳协作节点,共同抵御移动干扰攻击节点;以网络安全速率为优化目标,将sink节点、最佳协作节点和攻击节点之间的合作竞争关系建模为两层协作Stackelberg博弈模型,采用逆向归纳法求解博弈均衡解。仿真实验结果表明,与未采用协作节点的方案相比,采用的最佳协作节点选择方案对移动攻击节点的抵御效果更佳,且与其他协作博弈功率控制模型相比,两层协作Stackelberg博弈模型可有效提高工业无线传感器网络的安全速率。

关键词：工业无线传感器网络移动干扰攻击协作干扰 Stackelberg博弈

数据注入攻击下ICPS的自适应事件触发弹性控制

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 866-874页

作者：薛威峰孙子文江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

为使工业信息物理系统(ICPS)抵御数据注入攻击,本文研究了事件触发弹性控制策略,采用自适应事件触发以减少通信资源,构建攻击估计器以降低攻击对系统性能的影响.通过H∞渐近稳定性准则推导估计器参数,采用Lyapunov-Krasovskii函数推导... 详细信息

为使工业信息物理系统(ICPS)抵御数据注入攻击,本文研究了事件触发弹性控制策略,采用自适应事件触发以减少通信资源,构建攻击估计器以降低攻击对系统性能的影响.通过H∞渐近稳定性准则推导估计器参数,采用Lyapunov-Krasovskii函数推导事件触发、数据注入攻击、网络延迟和弹性控制器之间的定量关系.以二自由度质量–弹簧–阻尼串联系统为被控对象, MATLAB仿真验证基于自适应事件触发的ICPS在数据注入攻击下的系统性能,结果表明所采取策略能保证系统的稳定性,并有效减少通信资源.

关键词： ICPS 数据注入攻击自适应事件触发弹性控制

网络化系统动态事件触发无模型自适应节能控制

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控制工程 2024年

作者：张志彭力赵华荣江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心

为提高网络通信带宽的利用率，并针对系统输入提供源动力的网络化控制系统的节能问题，同时考虑到现有的控制方法涉及系统动力学模型，提出一种基于动态事件触发机制的改进无模型自适应控制（DET-IMFAC）算法。首先，利用伪偏导数概念... 详细信息

为提高网络通信带宽的利用率，并针对系统输入提供源动力的网络化控制系统的节能问题，同时考虑到现有的控制方法涉及系统动力学模型，提出一种基于动态事件触发机制的改进无模型自适应控制（DET-IMFAC）算法。首先，利用伪偏导数概念，将难以精确获取参数的网络化控制系统模型转换为紧格式动态线性化数据模型；其次，在系统反馈通道中引入基于输出信息的动态事件触发机制，高效节省网络资源，进而提出一种改进的无模型自适应控制算法。该控制算法在传统无模型自适应控制算法的基础上，考虑了能量函数的惩罚项，减少能量损耗，为网络化控制系统的输出跟踪精度和节能运行提供了一种优化的方法；然后，利用压缩映射方法严格证明系统的稳定性；最后，进行了数值仿真和直流电机调速系统仿真实验，实验结果表明，相对于传统无模型自适应控制算法、静态事件触发无模型自适应控制算法，算法在满足系统输出跟踪效果好的同时，网络通信次数减少，能量损耗最小，验证了算法的有效性。

关键词：网络化控制系统动态事件触发机制无模型自适应控制节能控制

双编码动态培育遗传聚类算法及其在电池定制化配组中的应用

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控制理论与应用 2024年

作者：王子赟史伟杰王艳纪志成江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心

提出了一种基于双编码动态培育遗传聚类算法，同步编码聚类类别与聚类中心，引入动态培育思想，动态调整交叉对象与变异方向，进而增加微变异进而提高种群多样性，解决了传统遗传算法初期收敛缓慢和种群单一问题，提高了算法后期跳出局... 详细信息

提出了一种基于双编码动态培育遗传聚类算法，同步编码聚类类别与聚类中心，引入动态培育思想，动态调整交叉对象与变异方向，进而增加微变异进而提高种群多样性，解决了传统遗传算法初期收敛缓慢和种群单一问题，提高了算法后期跳出局部最优的能力。同时，分析了双编码动态培育遗传聚类算法的收敛性。最后，以电池定制化配组为应用案例，验证了本文算法解决动力电池定制化配组问题的有效性，以及算法在收敛速度和全局搜索精度方面的优越性。

关键词：双编码动态培育遗传聚类电池定制化配组

基于粒子群的正交超平行空间滤波及其在SOC估计中的应用

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控制与决策 2024年

作者：王子赟季钢沈谦逸王艳纪志成江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心江南大学物联网工程学院

针对未知但有界噪声下的系统状态估计问题,提出了基于粒子群优化的正交超平行空间滤波算法.首先,利用包裹系统状态可行集的超平行空间的顶点构建正交超平行空间,并将其作为粒子群迭代寻优的真实状态搜索空间.随后,利用系统的观测值构造... 详细信息

针对未知但有界噪声下的系统状态估计问题,提出了基于粒子群优化的正交超平行空间滤波算法.首先,利用包裹系统状态可行集的超平行空间的顶点构建正交超平行空间,并将其作为粒子群迭代寻优的真实状态搜索空间.随后,利用系统的观测值构造适应度函数,判断粒子的优劣,驱动粒子在正交超平行空间移动,从而让粒子分布在真实状态附近.最后,将粒子群所处的不规则高似然区域用最小的外包正交超平行空间包裹,通过线性规划求解该正交超平行空间的上下界,获得系统状态的紧致包裹.通过搭建的锂离子电池运行状态分析平台,验证了本文所提算法的有效性和实用性.

关键词：状态估计正交超平行空间粒子群滤波荷电状态

基于P范数的线性时滞系统多胞空间滤波器设计

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控制与决策 2024年

作者：沈谦逸王子赟王艳江南大学物联网工程学院江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心

针对受不确定噪声干扰的线性时滞系统,提出了一种基于P范数的时滞系统多胞空间滤波算法.首先,利用多胞体对时滞系统状态可行集作空间表征;随后,根据当前时刻系统状态是否受时滞量的影响,设计基于P范数的系统多胞空间滤波器,通过给定的P... 详细信息

针对受不确定噪声干扰的线性时滞系统,提出了一种基于P范数的时滞系统多胞空间滤波算法.首先,利用多胞体对时滞系统状态可行集作空间表征;随后,根据当前时刻系统状态是否受时滞量的影响,设计基于P范数的系统多胞空间滤波器,通过给定的P范数准则,构造当前时刻系统的多胞空间膨胀优化模型,从而将时滞系统的状态估计问题转换为多胞空间膨胀系数优化问题;进而,利用舒尔补引理和线性矩阵不等式求解该优化问题,并通过多胞空间降维得到状态估计最紧致的多胞体可行集;最后,通过风力发电机系统仿真,验证了利用本文所提的方法解决线性时滞系统状态估计问题的有效性.

关键词：时滞系统滤波器设计 P范数多胞空间

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双源信号下多元尺度融合室内位置测算方法

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 311-320页

作者：陈潇秦宁宁宋书林江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心无锡214122

针对大型多接入点场景的指纹定位中存在的定位点区域归属误判、离群点干扰的问题,提出一种双源信号下多元尺度融合室内位置测算方法。指纹在线定位阶段,利用PDR信号的时空信息,将定位点归属分区内的参考点数量进行扩展,缓解邻界区域误... 详细信息

针对大型多接入点场景的指纹定位中存在的定位点区域归属误判、离群点干扰的问题,提出一种双源信号下多元尺度融合室内位置测算方法。指纹在线定位阶段,利用PDR信号的时空信息,将定位点归属分区内的参考点数量进行扩展,缓解邻界区域误判带来的负效益;此外,利用多元距离与卡方距离代替传统欧氏距离,结合空间域物理距离尺度,实现多元尺度下的近邻筛选,有效克服离群点干扰;引入K值动态适配,并基于此进行Wi-Fi与PDR预定位的动态链接式融合,进一步提高定位算法的准确性。实验结果表明,在引入双源信号的相同条件下,相比其他多元尺度与动态K值算法,所提方案综合性能较优,平均定位精度优于其他算法6.6%~23.1%。

关键词：室内定位指纹定位行人航位推算加权K近邻定位

随机混合系统模拟物理状态的ICPS动态风险评估

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控制理论与应用 2024年

作者：刘鹏孙子文江南大学物联网工程学院物联网技术应用教育部工程研究中心

作为工业4.0的核心要素,工业信息物理系统(ICPS)被广泛运用于配水、医疗、电网等基础领域.同时,针对ICPS的网络攻击也日益增多.为评估网络攻击给ICPS造成的风险,针对网络攻击下物理状态会发生不确定演变的情况,本文给出一种从信息域到... 详细信息

作为工业4.0的核心要素,工业信息物理系统(ICPS)被广泛运用于配水、医疗、电网等基础领域.同时,针对ICPS的网络攻击也日益增多.为评估网络攻击给ICPS造成的风险,针对网络攻击下物理状态会发生不确定演变的情况,本文给出一种从信息域到物理域的动态风险评估模型.首先,该模型使用拓展贝叶斯攻击图计算物理设施被网络攻击破坏的概率;然后,依据攻击成功概率与传感器的测量新息,采用随机混合系统模拟系统物理状态演变.最后,该模型使用灰色关联度分析法实现物理状态变化到系统风险值的转化,实现对系统风险的动态评估.使用智能配水系统作为仿真对象,模拟结果验证了所提出模型的有效性.

关键词：工业信息物理系统信息域到物理域动态风险拓展贝叶斯攻击图随机混合系统灰色关联度分析