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基于Yolopose的挖掘机检测与工作状态识别

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计算机系统应用 2024年第2期33卷 299-307页

作者：黄健赵小飞王虎胡其胜西安科技大学通信与信息工程学院西安710600

针对光缆、高压油气管道等地下基础设施周边容易受到挖掘机的野蛮入侵问题.本文提出了一种结合Yolopose和多层感知机的挖掘机检测与工作状态判别方法.首先,设计了基于Yolopose的挖掘机6点姿势的提取网络Yolopose-ex;其次,利用Yolopose-e... 详细信息

针对光缆、高压油气管道等地下基础设施周边容易受到挖掘机的野蛮入侵问题.本文提出了一种结合Yolopose和多层感知机的挖掘机检测与工作状态判别方法.首先,设计了基于Yolopose的挖掘机6点姿势的提取网络Yolopose-ex;其次,利用Yolopose-ex模型提取视频中挖掘机工作姿态的变化信息,构建了挖掘机的工作状态特征向量(MSV);最后,利用深度学习算法多层感知机(multilayer perceptron,MLP)分析了视频中的挖掘机的工作状态.实验结果表明,所提出的方法克服了复杂背景难以识别的问题,对挖掘机工作状态识别准确率达到了96.6%,具有较高的推理速度和泛化能力.

关键词：挖掘机 Yolopose 姿势估计工作状态识别

基于结构张量降维和改进上下文感知相关滤波器的高光谱目标跟踪

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光学学报 2024年第11期44卷 158-168页

作者：赵东胡斌庄宇辰滕翔王超李佳郭业才南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子与信息工程学院西安电子科技大学物理学院中国人民解放军空军工程大学基础部

针对高光谱目标跟踪算法在目标受遮挡时跟踪漂移的问题，本文提出一种基于结构张量降维和改进上下文感知相关滤波器的高光谱目标跟踪算法。首先利用结构张量提取目标区域和搜索区域的边缘纹理信息，再对结构张量进行分解得到对应目标区... 详细信息

针对高光谱目标跟踪算法在目标受遮挡时跟踪漂移的问题，本文提出一种基于结构张量降维和改进上下文感知相关滤波器的高光谱目标跟踪算法。首先利用结构张量提取目标区域和搜索区域的边缘纹理信息，再对结构张量进行分解得到对应目标区域和搜索区域的特征向量，通过计算每个波段目标区域特征向量与搜索区域特征向量之间的马氏距离，获得当前帧高光谱图像的多维光谱权重，再利用多维光谱权重与高光谱图像进行加权融合实现降维，同时利用光谱信息与VGG19网络来提取降维后图像的深度特征；然后在训练分类器时，为抑制循环位移带来的边界效应，通过计算响应图的干扰因子来改进引入的上下文信息，当后续帧因干扰因素导致跟踪产生误差，并且随时间增加导致累积误差超过设定阈值的时候，本文所提跟踪算法将初始帧的响应图与当前帧的响应图融合，以便及时对跟踪结果进行校正；最后在标准数据集上验证了算法的性能，实验结果表明，本文所提跟踪算法与对比算法相比较，在克服目标遮挡方面具有更好的鲁棒性。

关键词：目标跟踪结构张量降维光谱信息干扰因子上下文信息

基于ESWO的敏捷对地观测卫星任务调度算法

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航空学报 2024年第10期45卷 272-285页

作者：李海李勇军刘元皓赵卫虎李信赵尚弘空军工程大学信息与导航学院西安710077 国防科技大学信息通信学院武汉430000

具备灵活姿态机动能力的敏捷对地观测卫星(简称为敏捷卫星)极大地提高了对地观测能力,但大幅增长的可见时间窗口数量和长度给敏捷卫星观测调度问题的求解带来了巨大的挑战,同时敏捷卫星特有的时间依赖转换时间使观测调度问题进一步复杂... 详细信息

具备灵活姿态机动能力的敏捷对地观测卫星(简称为敏捷卫星)极大地提高了对地观测能力,但大幅增长的可见时间窗口数量和长度给敏捷卫星观测调度问题的求解带来了巨大的挑战,同时敏捷卫星特有的时间依赖转换时间使观测调度问题进一步复杂化,因此,敏捷卫星观测调度问题受到了广泛的关注。针对敏捷卫星任务调度问题,以观测收益最大化为目标,建立了考虑时间依赖转换时间特性的混合整数非线性规划数学模型,基于具有大邻域导向搜索能力的演化吱呀轮优化(ESWO)算法框架提出一种启发式敏捷卫星任务调度算法(ESASS)。该算法结合敏捷卫星观测调度问题的特征,设计了ESWO算法的5个核心操作算子即分析器、选择操作、变异操作、优先级排序器和构造器,并且借鉴模拟退火算法的思想设计了一个自适应更新策略来提高算法的求解速度和性能。为了验证ESASS算法的有效性,将该算法与自适应大邻域搜索(ALNS)算法、启发式插入算法和基于遗传算法(GA)的观测调度算法进行仿真比较。仿真实验结果表明,与现有算法相比,提出的ESASS算法用较短的计算运行时间可获得在观测收益和观测任务数量方面性能最好的调度方案,ESASS算法适用于求解具有时间依赖转换时间特性的敏捷卫星观测调度问题。

关键词：敏捷卫星观测调度时间依赖转换时间 ESWO 自适应更新策略

基于统计信道状态信息的智能反射面辅助反向散射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5期46卷 1986-1995页

作者：徐勇军徐娟田秦语黄崇文重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 浙江大学信息与电子工程学院杭州310007

为解决传统反向散射通信(BackCom)系统存在通信距离短、系统吞吐量较低和克服信道不确定性能力差的问题,该文提出一种基于统计信道状态信息(CSI)的智能反射面(RIS)辅助反向散射通信系统鲁棒资源分配算法。考虑功率站最大发射功率约束、... 详细信息

为解决传统反向散射通信(BackCom)系统存在通信距离短、系统吞吐量较低和克服信道不确定性能力差的问题,该文提出一种基于统计信道状态信息(CSI)的智能反射面(RIS)辅助反向散射通信系统鲁棒资源分配算法。考虑功率站最大发射功率约束、反射节点的能量中断约束和吞吐量中断约束、反射系数约束、RIS相移约束和信息传输时间约束,建立了系统加权和吞吐量最大化的鲁棒资源分配模型;利用伯恩斯坦不等式、交替优化和半正定松弛方法,将原非凸问题转换成凸优化问题求解,并提出一种基于迭代的鲁棒吞吐量最大化算法。仿真结果表明,与传统非鲁棒资源分配算法和无RIS资源分配算法相比,所提算法具有更强的鲁棒性和更高的吞吐量。

关键词：反向散射通信智能反射面鲁棒资源分配信道不确定性

基于支持向量回归和分位数的雷达K分布海杂波形状参数估计方法

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1399-1407页

作者：薛健孙孟玲潘美艳西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安电子工程研究所西安710100

针对传统的雷达K分布海杂波形状参数估计方法在异常样本存在情况下估计精度严重下降的问题,该文提出一种基于支持向量回归(SVR)和样本分位数比值的K分布海杂波形状参数估计方法。首先给定K分布杂波参数和分位数位置的值,根据K分布的累... 详细信息

针对传统的雷达K分布海杂波形状参数估计方法在异常样本存在情况下估计精度严重下降的问题,该文提出一种基于支持向量回归(SVR)和样本分位数比值的K分布海杂波形状参数估计方法。首先给定K分布杂波参数和分位数位置的值,根据K分布的累积分布函数计算样本分位数比值及其对数,然后建立以样本分位数比值对数为输入、待估计形状参数为输出的SVR模型,通过交叉验证确定SVR模型的超参数,最后训练SVR模型实现对K分布海杂波形状参数的稳健精确估计。仿真和实测雷达数据表明,所提方法的估计误差低于基于矩的估计方法的估计误差,并且与基于分位数的估计方法具有相近估计性能。此外,相比已有基于分位数的方法,所提方法的超参数容易确定,并且不依赖于查表。

关键词：海杂波 K分布参数估计支持向量回归模型样本分位数

一种基于有限内存拟牛顿法的混合波束成形算法

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2542-2548页

作者：严军荣江沛莲李沛杭州电子科技大学通信工程学院杭州310000

针对现有混合波束成形算法运行时间长、频谱效率低、误码率高的问题,该文提出一种基于有限内存拟牛顿法的混合波束成形算法(LBFGS)。该算法首先通过数字预编码器的最小二乘解构建单变量目标函数;然后采用目标函数的梯度近似黑塞矩阵的... 详细信息

针对现有混合波束成形算法运行时间长、频谱效率低、误码率高的问题,该文提出一种基于有限内存拟牛顿法的混合波束成形算法(LBFGS)。该算法首先通过数字预编码器的最小二乘解构建单变量目标函数;然后采用目标函数的梯度近似黑塞矩阵的逆得到搜索方向并沿搜索方向更新模拟预编码器,直到满足停止条件;最后固定模拟预编码器得到数字预编码器。MATLAB仿真结果表明,LBFGS算法较现有MO算法减少了28%的运行时间,频谱效率提高了1.05%,误码率降低了1.06%。

关键词：毫米波大规模MIMO 混合波束成形重叠天线阵列

基于CNN-SVM的输送带纵向撕裂检测方法研究

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煤炭技术 2024年第7期 201-204页

作者：张释如余文瑾王锐西安科技大学通信与信息工程学院

针对传统基于机器学习的输送带纵向检测方法中，特征提取过分依赖于人工设计的缺陷，采用卷积神经网络（CNN）对输送带纵向撕裂特征自动进行提取。但CNN中自带的Softmax分类器不能较好地解决非线性问题，而支持向量机（SVM）能利用核函... 详细信息

针对传统基于机器学习的输送带纵向检测方法中，特征提取过分依赖于人工设计的缺陷，采用卷积神经网络（CNN）对输送带纵向撕裂特征自动进行提取。但CNN中自带的Softmax分类器不能较好地解决非线性问题，而支持向量机（SVM）能利用核函数将向量映射到高维空间，将线性不可分的问题在高维空间线性可分，有效解决非线性问题，因此采用SVM代替CNN自带的Softmax分类器，提出一种基于CNN-SVM的输送带纵向撕裂检测方法。此外，在CNN中引入批量归一化（BN）、Dropout处理和SE注意力机制进行改进。实验结果表明，基于CNN-SVM的输送带纵向撕裂检测方法准确率可达到99.46%，有效提高了输送带纵向撕裂的检测准确率。

关键词：纵向撕裂检测特征提取卷积神经网络支持向量机核函数

粒子滤波和GRU神经网络融合的锂电池RUL预测

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哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 142-151页

作者：贺宁张思媛李若夏高峰王家栋西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710055 浙江中控技术股份有限公司杭州310000

随着锂电池在移动电子设备和电动汽车等领域中得到广泛应用,其剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)的精确预测对锂电池的健康管理更具重要意义。本文提出一种基于粒子滤波(particle filter,PF)和门控循环单元(gated recurrent unit... 详细信息

随着锂电池在移动电子设备和电动汽车等领域中得到广泛应用,其剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)的精确预测对锂电池的健康管理更具重要意义。本文提出一种基于粒子滤波(particle filter,PF)和门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)神经网络融合(PF-GRU)的预测方法预测锂电池的RUL。这种融合方法结合了PF在估计RUL概率分布上的优势以及GRU能够进行时间序列长期预测的能力,获得融合的预测结果。再利用每个预测周期的容量预测结果,采用带移动窗口迭代更新训练数据集的方法对GRU模型进行再训练,提高了GRU的长期预测性能。以上预测步骤迭代进行,直到容量衰减至寿命阈值以下。最后将粒子代表的预测结果外推至寿命阈值,得到电池RUL分布直方图。本文采用美国NASA卓越诊断学中心(PCoE)实验室所提供的锂电池数据对所提方法进行验证,将所提出的融合方法与GRU、PF和无窗口移动融合方法进行RUL预测比较。实验结果表明,本文所提出的融合方法具有良好的性能,在状态和参数估计、RUL预测方面明显优于PF和无窗口移动融合方法,预测精度均高于其他3种预测方法。

关键词：锂电池剩余使用寿命粒子滤波 GRU神经网络融合方法

基于格拉姆角场的分布式光纤振动信号识别技术

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中国激光 2024年第5期51卷 88-98页

作者：李俊姚瑞煦任美莹张家瑞张訢炜马天西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 陕西省煤火灾害防治重点实验室陕西西安710054

针对天然气管道沿线威胁事件的实时识别问题,笔者提出了一种基于瑞利光时域反射分布式光纤振动监测系统和深度学习网络的方法。首先,利用分布式光纤振动监测系统采集28.9 km长管道沿线6类事件的波形信号,并通过格拉姆角场(GAF)将其转化... 详细信息

针对天然气管道沿线威胁事件的实时识别问题,笔者提出了一种基于瑞利光时域反射分布式光纤振动监测系统和深度学习网络的方法。首先,利用分布式光纤振动监测系统采集28.9 km长管道沿线6类事件的波形信号,并通过格拉姆角场(GAF)将其转化为二维图像信息,然后利用GoogLeNet、VGG、AlexNet三种深度学习网络对图像信息进行分类对比,并分析了不同信噪比条件下GoogLeNet的分类效果。结果表明:GoogLeNet对6类事件的分类准确率最高,优于其他两种网络;当信噪比为8 dB时,GoogLeNet对人工挖掘和机械破坏事件数据进行滤波、GAF等处理之后没有出现误报。本文所提方法适合在实际现场使用,为管道安全监测提供了一种新的技术手段。

关键词：光纤光学管道监测格拉姆角场分布式光纤振动特征识别