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基于改进YOLOv7-tiny的高效轻量遥感图像目标检测方法

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：邝先验程福军吴翠琴雷卉江西理工大学电气工程与自动化学院江西理工大学多维智能感知与控制江西省重点实验室江西理工大学机电工程学院

针对现有遥感图像目标检测方法在受资源限制的小型设备中检测精度不足问题，提出了一种基于改进YOLOv7-tiny 算法的高效轻量遥感图像目标检测方法。首先，针对遥感图像小目标分布密集问题，设计了一种低跨度的上下文解耦检测头模块，通... 详细信息

针对现有遥感图像目标检测方法在受资源限制的小型设备中检测精度不足问题，提出了一种基于改进YOLOv7-tiny 算法的高效轻量遥感图像目标检测方法。首先，针对遥感图像小目标分布密集问题，设计了一种低跨度的上下文解耦检测头模块，通过融合深层和浅层特征分别实现目标检测的分类和回归任务，有效解决了遥感图像小目标漏检和误检的问题。同时，针对遥感图像目标多尺度问题，设计了一种并行级联注意力机制，通过并行三分支网络与空间注意力模块相结合，增强了网络对多尺度目标特征的提取能力。此外，引入Focal-EIoU损失函数，提高模型泛化能力。对模型进行了对比实验、消融实验、部署实验和泛化实验，结果表明：在DIOR-5s和NWPU VHR-10数据集上的检测精度分别达到了85.4%，90.6%，相较原模型分别提高了2.6%，1.7%。且模型大小仅为19.1MB，检测速度为64.1 fps，验证了算法的有效性。

关键词：遥感图像目标检测 YOLO 低跨度上下文解耦并行级联注意力

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单点磁悬浮系统自抗扰自适应控制

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 86-93页

作者：曹泽华杨杰胡海林江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000 江西省磁悬浮技术重点实验室(江西理工大学) 江西赣州341000

为解决磁悬浮系统中存在的未知干扰导致的控制性能下降问题,提出了一种利用梯度信息自适应观测带宽的自抗扰控制方法(adaptive linear active disturbance rejection control, ALADRC)。首先,建立单点悬浮系统的非线性模型,理论推导出... 详细信息

为解决磁悬浮系统中存在的未知干扰导致的控制性能下降问题,提出了一种利用梯度信息自适应观测带宽的自抗扰控制方法(adaptive linear active disturbance rejection control, ALADRC)。首先,建立单点悬浮系统的非线性模型,理论推导出单点悬浮系统的自抗扰参数稳定域,并由此得出临界带宽概念;其次,根据观测误差最小化推导出自适应线性扩张观测器的迭代公式,增强了系统参数的稳定性,即使当前带宽会使系统发散,ALADRC也可以自动调节到相对最优稳定带宽点,使自整定变得可行,同时当遇到扰动时,带宽也会做出相应调整,增强系统抗扰能力;然后,仿真分析了ALADRC在不同学习率下观测带宽的收敛情况,得出学习率越大观测带宽收敛速度越快,最后收敛的带宽值也相对越大,且根据临界带宽和系统单位尺度可以反向推导出学习率的数量级,简化学习率的调整;最后,在单点悬浮平台上分别对比PID(proportional integral derivative)、LADRC(linear active disturbance rejection control)和ALADRC的控制效果。结果表明,相较于PID和LADRC,ALADRC的综合控制性能最优,可以实现快速无超调起浮,具有良好的自调节和抗扰能力。

关键词：磁悬浮自适应 LADRC 抗扰稳定域

基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机在线参数辨识

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西南交通大学学报 2024年第4期59卷 776-785页

作者：丰富胡海林钟德鸣杨杰江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000 江西理工大学江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州34100 磁浮技术铁路行业重点实验室上海710072

由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法.首先,根... 详细信息

由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法.首先,根据考虑动态边端效应的直线感应电机T型等效电路,建立双参数变化的电机状态空间方程,并分析参数变化及耦合特性对电机极点影响;其次,为减小参数耦合对辨识精度的影响,建立双参数互联的低耦合辨识模型,完成互联型全阶自适应观测器设计,采用Popov超稳定性理论推导励磁电感和次级电阻在线辨识的自适应律,实现双参数在线辨识;然后,为提高观测器的稳定性和收敛速度,结合新型极点配置法完成反馈增益矩阵的推导与设计;最后,搭建仿真模型和硬件在环辨识模型进行实验验证.结果表明:新型全阶自适应观测器在启动加速阶段时励磁电感和损耗电阻辨识误差在0.01%左右;在负载动态时损耗电阻辨识误差在0.03%左右.

关键词：直线感应电机全阶观测器参数辨识极点配置

持续高温作用下花岗岩特征应力及声发射特征试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第7期43卷 1580-1592页

作者：赵奎李从明曾鹏熊良锋龚囱黄震江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 江西理工大学战略金属矿产资源低碳加工与利用江西省重点实验室江西赣州341000 江西理工大学稀有金属资源安全高效开采江西省重点实验室江西赣州341000

在核废料地质处置、地热资源开发等地下工程中,持续高温作用导致岩石强度和变形性能显著降低,易诱导工程灾害发生。因此探究持续高温作用下花岗岩特征应力及声发射特征具有重要意义。基于此,以350℃及950℃为目标温度,对不同高温持续时... 详细信息

在核废料地质处置、地热资源开发等地下工程中,持续高温作用导致岩石强度和变形性能显著降低,易诱导工程灾害发生。因此探究持续高温作用下花岗岩特征应力及声发射特征具有重要意义。基于此,以350℃及950℃为目标温度,对不同高温持续时间后花岗岩进行单轴压缩声发射试验,重点分析高温持续时间对特征应力点及其声发射特征影响规律。结果表明:(1)随着高温持续时间增加,花岗岩质量损失率、体积膨胀率、纵波衰减率呈指数型增大。(2) 350℃持续高温下,单轴抗压强度、弹性模量、峰值应变及特征应力随持续时间增加呈指数型增大;950℃持续高温下,单轴抗压强度、弹性模量及特征应力随持续时间增加呈指数型减小,峰值应变呈指数型增大。(3)特征应力受高温持续时间变化敏感度程度为:闭合应力>起裂应力>损伤应力>峰值应力。(4)随着高温持续时间增加,350℃下花岗岩特征应力处声发射主频减小、幅值增大,多重分形参数增加,小尺度破裂逐渐占主导;950℃下花岗岩特征应力处声发射主频增大、幅值减小,多重分形参数减小,大尺度破裂逐渐占主导。(5)高温引起的热致裂纹和孔隙变化主要在持续时间8 h前,超过8 h之后,高温持续时间对其影响程度显著降低。

关键词：岩石力学高温持续时间特征应力声发射多重分形 SEM

热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1254-1262页

作者：张春华黄江东邓正定谢海建邓通发江西理工大学江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000 江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310058

建立了热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型,利用COMSOL Multiphysics数值软件对模型进行模拟计算并对相关参数进行参数分析。结果表明,即使渗滤液水头h_(w)增大到10 m,双人工复合衬层底部浓度仅增加了4.9%,这表明... 详细信息

建立了热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型,利用COMSOL Multiphysics数值软件对模型进行模拟计算并对相关参数进行参数分析。结果表明,即使渗滤液水头h_(w)增大到10 m,双人工复合衬层底部浓度仅增加了4.9%,这表明渗滤液水头对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响较小。当热渗透系数达到5×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时衬垫系统底部浓度增加了31.5%;热渗透系数k_(T)>1×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时,在双人工复合衬层的设计中需要考虑热渗透作用的影响。次衬层中土工膜上连接的褶皱长度和漏洞频率对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响则十分显著,褶皱长度由10 m增加到100 m时底部浓度增加了87%。在双人工复合衬层施工中,严格控制次衬层土工膜施工质量,减少褶皱和漏铜的产生,能有效提高衬垫系统的服役性能。

关键词：热渗透双人工复合衬层有机污染物褶皱

土体颗粒物流动物质点法模拟的弹塑性和非牛顿流体本构模型比较研究

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计算力学学报 2024年第3期41卷 452-457页

作者：王晶磊孙政杨宇杰周晓敏江西理工大学土木与测绘工程学院赣州341000 江西理工大学江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室赣州341000

土体颗粒物流动是一种典型的大变形破坏,具有非牛顿流体的流动特征。准确模拟土体颗粒物的流动及冲击过程,对滑坡和泥石流等地质灾害的防治具有重要意义。物质点法是一种无网格粒子类方法,已在各类大变形问题中得到了广泛应用。以往土... 详细信息

土体颗粒物流动是一种典型的大变形破坏,具有非牛顿流体的流动特征。准确模拟土体颗粒物的流动及冲击过程,对滑坡和泥石流等地质灾害的防治具有重要意义。物质点法是一种无网格粒子类方法,已在各类大变形问题中得到了广泛应用。以往土体颗粒物流动的模拟,通常采用弹塑性本构模型,但缺乏对非牛顿本构模型的模拟分析。本文引入非牛顿本构模型的模拟分析,旨在为土体颗粒物流动模拟提供一种新的方法与思路。非牛顿本构模型的模拟分析是将非牛顿广义Cross模型引入三维物质点法,通过人工阻尼力模拟颗粒间的摩擦力,对土体颗粒物的坍塌、沿斜面滑动以及冲击障碍物等问题进行了动态模拟,研究了其运动全过程,并与弹塑性本构模型的模拟结果进行了对比验证。结果表明,基于非牛顿流体本构模型的物质点法可以较好地模拟土体颗粒物加速、减速到再次稳定的流动全过程及其对障碍物的冲击效应。

关键词：物质点法非牛顿流体非牛顿流体模型颗粒物流动弹塑性模型

基于轻量级Transformer的城市路网提取方法

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浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 40-49,108页

作者：冯志成杨杰陈智超江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000 江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州341000

针对现有方法存在道路区域提取不精准和实时性不足的限制,提出基于轻量级Transformer的路网提取方法RoadViT.利用卷积神经网络与Transformer混合的MobileViT架构进行编码特征,有效地提取高级上下文信息.提出金字塔解码器实现多尺度特征... 详细信息

针对现有方法存在道路区域提取不精准和实时性不足的限制,提出基于轻量级Transformer的路网提取方法RoadViT.利用卷积神经网络与Transformer混合的MobileViT架构进行编码特征,有效地提取高级上下文信息.提出金字塔解码器实现多尺度特征的提取和融合,生成像素类别的概率分布.结合Mosaic与多尺度缩放和随机裁剪策略实现数据增强,构建精细多样的遥感图像.针对城市遥感图像中道路类别和背景类别的不平衡问题,提出动态加权损失函数.实验结果表明,RoadViT的参数量仅为1.25×10^(6),在Jetson TX2上的推理速度可达10帧/s,在CHN6-CUG数据集上的精度可达57.0%.所提方法是轻量级Transformer在城市遥感图像中的有效探索,在保证推理实时性的同时,实现道路提取精度的提升.

关键词：城市路网提取 Transformer MobileViT 遥感图像语义分割轻量级模型

基于超声横波测试的Na基膨润土充填体强度预测模型研究

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矿业科学学报 2024年第3期9卷 426-434页

作者：林强管华栋王观石程锦山江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西理工大学江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000

充填体作为充填采矿法的核心单元,其强度是保障安全开采的重要指标。Na基膨润土的亚甲基蓝吸附量和生坯抗压强度较高,是制备充填体的优质添加剂,然而鲜有其掺量与充填体强度之间关系的研究成果。本文基于超声波测试技术和单轴压缩试验,... 详细信息

充填体作为充填采矿法的核心单元,其强度是保障安全开采的重要指标。Na基膨润土的亚甲基蓝吸附量和生坯抗压强度较高,是制备充填体的优质添加剂,然而鲜有其掺量与充填体强度之间关系的研究成果。本文基于超声波测试技术和单轴压缩试验,分析不同Na基膨润土掺量充填体的横波波速、主频幅值、幅值衰减系数、波形分形维数在各龄期的变化规律,结合敏感性分析遴选出对抗压强度变化最敏感的声学参数。建立了不同Na基膨润土掺量下充填体强度的预测模型,并结合显著性检验及对比分析,对强度预测模型进行了验证。研究成果可为开展充填体单轴抗压强度预测的相关理论研究和工程应用提供参考和帮助。

关键词：充填体 Na基膨润土超声波测试单轴抗压强度幅值衰减系数预测模型

考虑边端效应及参数变化的直线感应电机MRAS速度观测方法

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铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1591-1601页

作者：胡海林陈维金虞诗焱丰富汪涛江西理工大学电气学院江西赣州341000 国家铁路局磁浮技术铁路行业重点实验室上海201804 江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州341000

以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adap... 详细信息

以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。

关键词：直线感应电机无速度传感器模型参考自适应系统边端效应二阶超螺旋滑模算法