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一种基于频域内推理计算的长短期记忆神经网络硬件加速器设计
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作者 靳松 陈诗琪 《计算机学报》 北大核心 2025年第8期1781-1794,共14页
长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)可以捕捉到序列数据间长距离的依赖关系,因此在时间序列预测、自然语言分析和语音识别等领域得到广泛应用。然而,LSTM网络独特的门控机制和状态更新过程导致其推理计算的复杂度较高,参... 长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)可以捕捉到序列数据间长距离的依赖关系,因此在时间序列预测、自然语言分析和语音识别等领域得到广泛应用。然而,LSTM网络独特的门控机制和状态更新过程导致其推理计算的复杂度较高,参数量较大,对其在资源受限的边缘设备上的部署形成挑战。本文提出一种基于频域内推理计算的长短期记忆神经网络硬件加速器设计。采用循环分块矩阵对网络的权重参数进行压缩存储,结合快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)和频域激活函数实现频域内网络推理计算,避免在处理不同时间样本时频繁的时域-频域切换开销。采用坐标旋转数字计算机算法(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)替换频域内的乘法运算和超函数计算,实现LSTM的低功耗硬件部署。提出的硬件加速器在PYNQ-Z2开发板上进行了原型实现。面向开源时间序列数据集的实验结果表明,加速器实现了63.6μs的网络平均推理延迟,功耗1.743 W,相比时域LSTM推理计算延迟降低了44.2%,功耗降低6.4%。同时,BRAM和FIFO的资源占用率仅为5%和2%,相比时域LSTM推理计算分别降低了83%和91.2%。 展开更多
关键词 长短期记忆神经网络 分块循环矩阵 坐标旋转数字计算机 频域推理计算 快速傅里叶变换
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卷积循环神经网络的高光谱图像解混方法 被引量:2
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作者 孔繁锵 余圣杰 +2 位作者 王坤 方煦 吕志杰 《西安电子科技大学学报》 北大核心 2025年第1期142-151,共10页
针对传统的解混方法和基于自编码器的解混网络方法,利用空间信息提升了解混性能,但未深入挖掘和利用光谱特征,而光谱特征和空间信息的有效结合能够进一步提高解混性能,因此,提出了基于双向卷积长短期记忆网络的解混框架。该框架采用创... 针对传统的解混方法和基于自编码器的解混网络方法,利用空间信息提升了解混性能,但未深入挖掘和利用光谱特征,而光谱特征和空间信息的有效结合能够进一步提高解混性能,因此,提出了基于双向卷积长短期记忆网络的解混框架。该框架采用创新性的网络结构设计,通过卷积层深入挖掘空间特征,同时利用卷积长短期记忆单元充分挖掘波段间的光谱变异性及其光谱相关性,有效处理光谱维度的序列信息,从而实现对高光谱数据更加精准和高效的分析。为了更加细致地区分和利用高光谱数据中不同谱段的特异性,采用深度光谱分区方法优化网络输入,通过自适应学习机制对不同光谱区域精细化处理,增强了模型对高光谱数据中复杂光谱关系的捕捉能力,进一步提升网络的解混性能。在模拟和多个真实高光谱数据集上的对比实验表明,该方法在解混精度和模型鲁棒性等方面均优于现有方法,特别是在处理复杂地物光谱特征时,表现出良好的泛化能力和稳定性,能够准确估计端元和丰度。 展开更多
关键词 高光谱图像 循环神经网络 自编码器 卷积长短期记忆网络 深度光谱分区
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基于长短期记忆循环神经网络的AGC实时控制策略 被引量:19
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作者 李滨 王靖德 +1 位作者 梁水莹 韦昌福 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期128-134,共7页
大量新能源的接入以及电网中冲击负荷数量的剧增,使得电网对自动发电控制(AGC)策略提出了新的要求。简化AGC的一般控制流程,对比不同AGC策略的控制特性,在每个考核周期内选择控制效果更优的控制策略,并充分发挥多种控制策略在各自优势... 大量新能源的接入以及电网中冲击负荷数量的剧增,使得电网对自动发电控制(AGC)策略提出了新的要求。简化AGC的一般控制流程,对比不同AGC策略的控制特性,在每个考核周期内选择控制效果更优的控制策略,并充分发挥多种控制策略在各自优势工况下的性能,以得到优秀控制数据集;在此基础上,以长短期记忆(LSTM)循环神经网络为神经元构建AGC策略深度学习模型,并提出一种基于LSTM循环神经网络的数据驱动型AGC实时控制策略。仿真结果表明,基于深度学习的控制策略的整体性能优于任何单一控制策略。 展开更多
关键词 自动发电控制 控制策略 深度学习 长短期记忆循环神经网络 数据驱动
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应用长短期记忆循环神经网络的弱反射信号增强方法 被引量:4
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作者 隋京坤 陈胜 +1 位作者 郑晓东 胡天跃 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期1-8,共8页
由于沉积环境的特殊性和复杂性,地下介质中不同反射界面的波阻抗差可能差异巨大。如果储层的有效反射信息较弱,在地震数据中极可能被强反射信息掩盖,不易被识别,影响了储层识别效果,因此亟需一种解释性处理技术突出弱反射信息。常规方... 由于沉积环境的特殊性和复杂性,地下介质中不同反射界面的波阻抗差可能差异巨大。如果储层的有效反射信息较弱,在地震数据中极可能被强反射信息掩盖,不易被识别,影响了储层识别效果,因此亟需一种解释性处理技术突出弱反射信息。常规方法一般是先从地震数据中分离出强反射分量,再将它削弱或删除。但如果地震子波提取不准确,减去法中强反射残留会引入虚假信号。文中提出了一种“升弱降强”的新思路,通过构建幂次反射系数映射模型缩小弱反射信号与强反射信号的相对差异。首先计算测井反射系数的幂次反射系数,将弱反射系数相对增大、强反射系数相对减小,得到拟反射系数序列;再用原始反射系数序列和拟反射系数序列分别与地震子波进行褶积运算,得到合成地震记录和拟合成地震记录,生成训练样本集;然后用该样本集训练长短期记忆(LSTM)循环神经网络,建立合成地震记录与拟合成地震记录的映射关系;最后将该网络应用于地震数据,增强了地震弱反射信号。模型和实际数据应用结果表明,该方法能有效增强地层本身引起的弱反射信号,提高地震数据的储层识别能力。 展开更多
关键词 拟反射系数 长短期记忆(lstm)循环神经网络 弱反射信号增强
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基于长短期记忆循环神经网络的伊拉克H油田碳酸盐岩储层渗透率测井评价 被引量:10
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作者 杨旺旺 张冲 +3 位作者 杨梦琼 张亚男 汪明锐 孙康 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期126-133,共8页
伊拉克H油田碳酸盐岩储层孔隙结构复杂,孔隙类型多样,给渗透率测井评价工作带来了极大困难。针对这一问题,建立了基于测井序列信息的长短期记忆(LSTM)循环神经网络渗透率预测模型。从测井响应差异以及测井序列信息出发,优选敏感测井曲线... 伊拉克H油田碳酸盐岩储层孔隙结构复杂,孔隙类型多样,给渗透率测井评价工作带来了极大困难。针对这一问题,建立了基于测井序列信息的长短期记忆(LSTM)循环神经网络渗透率预测模型。从测井响应差异以及测井序列信息出发,优选敏感测井曲线,搭建LSTM循环神经网络,训练网络并优化网络参数,建立了基于LSTM循环神经网络的伊拉克H油田碳酸盐岩储层渗透率预测模型。应用该模型对伊拉克H油田进行渗透率测井评价,并将预测结果与灰色系统预测模型GM(0,N)进行对比。结果表明:相对于灰色系统预测模型的结果,基于LSTM循环神经网络的渗透率预测模型的均方根误差降低了29.47%,皮尔逊(Pearson)相关系数提高了6.59%,取得了较好的应用效果。该模型能够充分挖掘测井曲线与渗透率之间关系的信息,提升了储层渗透率评价精度。 展开更多
关键词 长短期记忆循环神经网络 伊拉克H油田碳酸盐岩储层 渗透率 测井评价
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基于循环神经网络的多模态数据层次化缓存系统设计
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作者 张燕 《现代电子技术》 北大核心 2025年第4期52-56,共5页
为提升对多模态数据的管理效果,提高数据访问速度并减轻数据库负载,设计一种基于循环神经网络的多模态数据层次化缓存系统。在DRAM/NVM混合内存模块中,利用DRAM完成主存NVM的缓存。当DRAM存在缓存缺失时,利用访问监控模块内置高速采集... 为提升对多模态数据的管理效果,提高数据访问速度并减轻数据库负载,设计一种基于循环神经网络的多模态数据层次化缓存系统。在DRAM/NVM混合内存模块中,利用DRAM完成主存NVM的缓存。当DRAM存在缓存缺失时,利用访问监控模块内置高速采集卡来采集NVM上频繁访问4 KB数据块的历史访问记录,再将历史访问记录编码为访问向量后构建训练集,作为长短期记忆(LSTM)网络的输入,用于预测访问频率。在缓存过滤模块中,将访问频率预测结果高于设定阈值部分的4 KB多模态数据读取到DRAM中进行缓存。实验结果显示:所设计系统可最大程度地降低系统带宽占用情况,TLB缺失率低,缓存执行效率较高,面对大页面具备显著缓存优势。 展开更多
关键词 多模态数据 层次化缓存 循环神经网络 长短期记忆(lstm)网络 DRAM NVM 访问频率
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长短期记忆神经网络在厦门风暴潮预报中的应用 被引量:5
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作者 苗庆生 徐珊珊 +3 位作者 杨锦坤 杨杨 刘玉龙 余璇 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期10-19,共10页
利用长短期记忆神经网络(LSTM)模型强大的长短期记忆能力,建立厦门风暴潮增水预报的人工神经网络模型。利用信息流理论确定了影响增水的10种因子,分别利用不同因子组合测试了不同模型的表现,确定了表现最佳的因子组合。基于此因子组合,... 利用长短期记忆神经网络(LSTM)模型强大的长短期记忆能力,建立厦门风暴潮增水预报的人工神经网络模型。利用信息流理论确定了影响增水的10种因子,分别利用不同因子组合测试了不同模型的表现,确定了表现最佳的因子组合。基于此因子组合,对比了LSTM模型和常用的BP神经网络模型、SVM模型和线性回归模型,确定了LSTM模型在风暴潮增水上的优势。基于LSTM最佳预测模型预测了1、2、3及6 h风暴潮增水值,并基于三种不同台风路径分析了模型的平均绝对误差、相关系数、有效系数和极值偏差指标。结果显示,LSTM模型在预报风暴潮短期增水有很高精度,可为防灾减灾提供辅助和参考。 展开更多
关键词 风暴潮 信息流 长短期记忆神经网络(lstm) 神经网络 预报
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基于一维卷积神经网络与长短期记忆网络结合的电池荷电状态预测方法 被引量:18
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作者 倪水平 李慧芳 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第5期1514-1521,共8页
针对电池荷电状态(SOC)预测的精确度与稳定性问题以及深层神经网络的梯度消失问题,提出一种基于一维卷积神经网络(1D CNN)与长短期记忆(LSTM)循环神经网络(RNN)结合的电池SOC预测方法——1D CNNLSTM模型。1D CNN-LSTM模型将电池的电流... 针对电池荷电状态(SOC)预测的精确度与稳定性问题以及深层神经网络的梯度消失问题,提出一种基于一维卷积神经网络(1D CNN)与长短期记忆(LSTM)循环神经网络(RNN)结合的电池SOC预测方法——1D CNNLSTM模型。1D CNN-LSTM模型将电池的电流、电压和电阻映射到目标值SOC。首先,通过一层一维卷积层从样本数据中提取出高级数据特征,并充分地利用输入数据的特征信息;其次,使用一层LSTM层保存历史输入信息,从而有效地预防重要信息的丢失;最后,通过一层全连接层输出电池SOC预测结果。使用电池的多次循环充放电实验数据训练提出的模型,分析对比不同超参数设置下1D CNN-LSTM模型的预测效果,并通过训练模型来调节模型的权重系数和偏置参数,从而确定最优的模型设置。实验结果表明,1D CNN-LSTM模型具有准确且稳定的电池SOC预测效果。该模型的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)和最大预测误差分别为0.402 7%、0.002 9%和0.99%。 展开更多
关键词 一维卷积神经网络 循环神经网络 长短期记忆 荷电状态预测 电池
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基于长短期记忆神经网络模型的共享单车短时需求量预测 被引量:19
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作者 曹旦旦 范书瑞 +1 位作者 张艳 夏克文 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第20期8344-8349,共6页
共享单车具有很强的流动性和高随机性,为了更加准确地预测某区域内每小时的单车使用数量,通过爬取纽约市Citi Bike共享单车的天气特征数据信息,并分析时间因子、气象因子等对单车需求量的影响;采用长短期记忆(long short-term memory,LS... 共享单车具有很强的流动性和高随机性,为了更加准确地预测某区域内每小时的单车使用数量,通过爬取纽约市Citi Bike共享单车的天气特征数据信息,并分析时间因子、气象因子等对单车需求量的影响;采用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络模型预测共享单车的短期需求量,并与传统的循环神经网络(recurrent neural network,RNN)和BP(back-propagation)神经网络模型预测结果进行比较。实验结果表明:影响单车需求量的主要因素包括温度、节假日、季节以及早晚高峰时间段等因素;与传统BP神经网络算法和循环神经网络RNN算法相比,LSTM鲁棒性高,泛化能力强,且预测结果曲线与真实结果曲线相吻合;预测精度高(精确度为0.860)均方根误差最小(为0.090),误差小。可见LSTM模型可以用来对共享单车的短时需求量进行预测。 展开更多
关键词 共享单车 网络爬虫 数据分析 长短期记忆(lstm)神经网络 需求预测
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长短期记忆神经网络在多时次土壤水分动态预测中的应用 被引量:12
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作者 范嘉智 谭诗琪 +3 位作者 罗宇 庄翔宇 周伟 罗曼 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期209-216,共8页
基于长沙站2016—2019年10 cm深度土壤水分自动观测小时数据集,利用长短期记忆神经网络(LSTM)模型结合随机采样学习方法,开展了土壤水分多时次预测,结果表明:LSTM模型对6、12、24、48 h后的土壤体积含水量预测均方根误差(RMSE)分别为0.... 基于长沙站2016—2019年10 cm深度土壤水分自动观测小时数据集,利用长短期记忆神经网络(LSTM)模型结合随机采样学习方法,开展了土壤水分多时次预测,结果表明:LSTM模型对6、12、24、48 h后的土壤体积含水量预测均方根误差(RMSE)分别为0.22%、0.28%、0.38%、0.54%,决定系数(R2)分别为0.99、0.99、0.98、0.96,除6 h预测步长外,准确率均优于自回归整合滑动平均(ARIMA)模型,且误差稳定、无异常值出现,预测准确率远优于相关研究。该结果证实了基于LSTM模型精准预测土壤水分动态的可行性,为精准灌溉和干旱预警提供了计算机技术及手段支撑,为政府及科研部门水资源管理政策的制定提供了数据支持。 展开更多
关键词 长短期记忆神经网络(lstm) 土壤体积含水量 气象因子 多时次预测 精准灌溉
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基于双向长短期记忆神经网络的岩相预测方法 被引量:9
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作者 熊玄辰 曹俊兴 +2 位作者 周鹏 许汉卿 程明 《成都理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期226-234,共9页
介绍一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-directional long short-term memory,Bi-LSTM)的岩相预测方法,综合利用测井和地震数据进行高效准确的岩相预测。通过合成地震记录,进行井震数据的时深匹配,以地震吸收衰减数据、纵波阻抗、密度... 介绍一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-directional long short-term memory,Bi-LSTM)的岩相预测方法,综合利用测井和地震数据进行高效准确的岩相预测。通过合成地震记录,进行井震数据的时深匹配,以地震吸收衰减数据、纵波阻抗、密度和伽马拟声波阻抗作为输入,以岩相作为标签,通过Bi-LSTM模型训练建立输入数据与岩相的非线性映射关系。将该方法应用于四川某浅层河道砂体勘探区岩相预测,结果表明,基于Bi-LSTM构建的岩相预测方法优于普通循环神经网络和普通LSTM,能够快速确定地下岩相,有效指示河道。基于Bi-LSTM的岩相预测方法能有效提取输入数据与岩相信息的非线性映射关系,对少井地区的岩相预测工作有较高的实用价值。 展开更多
关键词 深度学习 循环神经网络 双向长短期记忆神经网络 岩相预测
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计及误差修正的变分模态分解-长短期记忆神经网络短期负荷预测 被引量:16
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作者 伍骏杰 张倩 +1 位作者 陈凡 李国丽 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第12期4828-4834,共7页
精确地短期负荷预测为电力系统经济调度和机组最优负荷分配交易奠定基础。因此,提出了一种将变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和长短期记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)结合的短期负荷预测模型,并使用支持... 精确地短期负荷预测为电力系统经济调度和机组最优负荷分配交易奠定基础。因此,提出了一种将变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和长短期记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)结合的短期负荷预测模型,并使用支持向量回归(support vector regression,SVR)构建修正后的误差序列对初始预测序列补偿。首先,运用VMD算法将非平稳的负荷序列分解为多个相对平稳的模态分量;然后,将每个模态分量输入LSTM模型进行预测,并将各分量预测结果合并得到VMD-LSTM的预测结果;最后将残差值输入SVR模型中构造误差序列,来修正后一日的VMD-LSTM预测结果。通过实际案例测试,实验结果对比其他模型结果有更低的预测误差,证明所提方法的有效性。 展开更多
关键词 短期负荷预测 变分模态分解(VMD) 长短期记忆神经网络(lstm) 支持向量回归(SVR) 误差修正
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长短期记忆神经网络在季节性融雪流域降水-径流模拟中的应用 被引量:13
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作者 党池恒 张洪波 +2 位作者 陈克宇 支童 卫星辰 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2020年第5期10-18,33,共10页
可靠的径流模拟对流域水资源规划与管理意义重大。以岷江镇江关水文站实测径流为研究对象,通过与BP神经网络和Elman循环神经网络的对比,验证长短期记忆神经网络在受季节性融雪影响流域日尺度降水-径流模拟中的适用性,并进一步分析长短... 可靠的径流模拟对流域水资源规划与管理意义重大。以岷江镇江关水文站实测径流为研究对象,通过与BP神经网络和Elman循环神经网络的对比,验证长短期记忆神经网络在受季节性融雪影响流域日尺度降水-径流模拟中的适用性,并进一步分析长短期记忆神经网络的关键参数——时间步长对日径流模拟精度的影响。结果表明:①采用BP神经网络进行日径流过程模拟时会丢失流域状态信息,模拟效果最差;②Elman循环神经网络相比BP神经网络,具有相对有限的记忆能力,在积雪时段较长的岷江镇江关水文站控制流域上的模拟效果一般;③长短期记忆神经网络以其特殊的CEC单元和“门”结构,实现了流域状态的长期储存与更新,在日降水-径流模拟中的效果最佳;④通过多次试验发现,当长短期记忆神经网络的时间步长设置为60 d时,模拟精度最高,结合春末夏初的降水、径流和气温变化过程,认为60 d时间步长符合岷江流域实际情况。 展开更多
关键词 降水-径流模拟 季节性融雪 BP神经网络 Elman循环神经网络 长短期记忆神经网络 岷江
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基于K均值聚类算法和LSTM神经网络的管道腐蚀阶段预测方法 被引量:6
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作者 王新颖 刘岚 +2 位作者 陈海群 胡磊磊 谢逢豪 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期84-89,共6页
针对声发射检测获得的管道腐蚀信号,提出了一种基于K均值(K-means)聚类算法和长短期记忆(LSTM)神经网络的管道腐蚀阶段预测方法。首先,利用K-means聚类算法将腐蚀信号分类,再构建LSTM神经网络模型,并采取了无监督学习的方式,以声发射波... 针对声发射检测获得的管道腐蚀信号,提出了一种基于K均值(K-means)聚类算法和长短期记忆(LSTM)神经网络的管道腐蚀阶段预测方法。首先,利用K-means聚类算法将腐蚀信号分类,再构建LSTM神经网络模型,并采取了无监督学习的方式,以声发射波形为出发点,对模型进行参数优化,最后进行管道腐蚀阶段预测,并根据评价指标对模型进行评价。研究表明:对LSTM神经网络模型适当增加隐藏层,可以使得模型更加稳定,鲁棒性更好;与现有故障诊断模型相比,LSTM神经网络模型的精度更高。 展开更多
关键词 声发射无损检测 腐蚀阶段预测 K-MEANS聚类算法 长短期记忆(lstm)神经网络 鲁棒性
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基于长短期记忆神经网络的地表太阳辐照度预测 被引量:16
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作者 赵书强 尚煜东 +1 位作者 杨燕燕 李永华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期383-388,共6页
针对地表太阳辐照度(GHI)短期预测问题,提出一种基于长短期记忆神经网络的短期太阳辐照度预测模型。采用递归结构的训练样本,以保证训练样本内部的时间耦合性。为验证所提模型预测GHI的有效性,采用算例与传统人工神经网络模型预测结果... 针对地表太阳辐照度(GHI)短期预测问题,提出一种基于长短期记忆神经网络的短期太阳辐照度预测模型。采用递归结构的训练样本,以保证训练样本内部的时间耦合性。为验证所提模型预测GHI的有效性,采用算例与传统人工神经网络模型预测结果进行对比分析。结果表明:基于长短期记忆神经网络预测模型将均方误差降低88.48%,表明所建模型更适用于GHI预测。 展开更多
关键词 太阳辐照度预测 循环神经网络 长短期记忆神经网络 深度学习
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基于最小窥视孔长短期记忆神经网络的电力系统短期负荷预测模型 被引量:1
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作者 蔡鑫祥 撖奥洋 +2 位作者 周生奇 魏振 张智晟 《广东电力》 2021年第3期92-97,共6页
长短期记忆(long short-term memory,LSTM)模型可以克服循环神经网络(recurrent neural networks,RNN)在短期负荷预测中存在的梯度消失和梯度爆炸等问题,但LSTM模型的门控单元结构复杂,参数较多,模型训练较为困难。为此,提出一种采用改... 长短期记忆(long short-term memory,LSTM)模型可以克服循环神经网络(recurrent neural networks,RNN)在短期负荷预测中存在的梯度消失和梯度爆炸等问题,但LSTM模型的门控单元结构复杂,参数较多,模型训练较为困难。为此,提出一种采用改进粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化的最小窥视孔长短期记忆(min peephole long short-term memory,MP-LSTM)模型。与经典LSTM模型相比,MP-LSTM模型舍弃了输入门和输出门,只保留遗忘门,模型包括1个sigmoid网络层和1个tanh网络层,减少了模型参数,优化了模型结构。对RNN模型、经典LSTM模型、MP-LSTM模型进行对比仿真分析,结果表明MP-LSTM模型可有效提高负荷预测精度,缩短收敛时间。 展开更多
关键词 短期负荷预测 最小窥视孔长短期记忆神经网络 粒子群优化算法 电力系统 循环神经网络
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基于自注意力层的神经网络弹道落点预测方法
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作者 马月红 曹彦敏 +5 位作者 李超旺 赵辰 周辉 赵慧亮 王晓成 李乾 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第1期53-61,共9页
针对现有的弹道落点预测方法误差大和气象变化适应不足的问题,建立了包含气象条件的弹道数据集,并提出了一种基于自注意力层的CNN-BiLSTM-BiGRU弹道落点预测方法。在所构建的组合模型中引入自注意力层和残差连接,加强模型在处理输入序... 针对现有的弹道落点预测方法误差大和气象变化适应不足的问题,建立了包含气象条件的弹道数据集,并提出了一种基于自注意力层的CNN-BiLSTM-BiGRU弹道落点预测方法。在所构建的组合模型中引入自注意力层和残差连接,加强模型在处理输入序列时动态关注不同时刻信息的能力,缓解网络中的梯度爆炸问题。采用多维时间序列数据的输入表示方法,结合历史弹道轨迹数据和目标特征等信息,减小弹道落点预测误差。仿真结果表明,基于自注意力层的CNN-BiLSTM-BiGRU网络模型的预测效果优于其他模型,射程预测的最大误差占真实值的0.156%,横偏预测的最大误差占真实值的5.904%。文中研究为弹道落点预测领域提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 弹道落点预测 深度学习 弹道模型 自注意力层 卷积神经网络 长短期记忆网络 门控循环神经网络
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基于循环神经网络模型的创伤重症患者临床结局的动态预测 被引量:3
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作者 齐戈尧 徐进 金志超 《海军军医大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1241-1249,共9页
目的 探讨基于循环神经网络(RNN)算法构建的动态预测模型用于创伤重症患者临床结局动态预测的价值,并研究动态策略和实时预测模型可行的搭建方案及路径。方法 本研究数据来源于美国重症监护医学信息数据库(MIMIC)-Ⅳ2.0。以创伤重症患... 目的 探讨基于循环神经网络(RNN)算法构建的动态预测模型用于创伤重症患者临床结局动态预测的价值,并研究动态策略和实时预测模型可行的搭建方案及路径。方法 本研究数据来源于美国重症监护医学信息数据库(MIMIC)-Ⅳ2.0。以创伤重症患者院内结局为预测目标,使用长短时记忆(LSTM)和门控循环单元(GRU)2种RNN算法分别在4、6和8 h时间窗下训练动态预测模型。使用灵敏度、特异度、F1值和AUC值对模型性能进行评价,并分析不同RNN算法和时间窗对模型性能的影响。在8 h时间窗下分别训练隐马尔科夫模型(HMM)、随机森林(RF)模型和logistic模型作为对照,横向比较2种RNN算法模型与对照模型的性能指标,并分析各模型的时间趋势变化。结果 在不同时间窗时,RNN动态模型在灵敏度、特异度、F1值和AUC值等4个性能指标上差异均有统计学意义(均P<0.001),在8 h时间窗时模型的各性能指标均高于6 h和4 h时;不同RNN算法(LSTM和GRU)间仅特异度差异有统计学意义(P=0.036)。横向比较结果显示,2种RNN算法模型和其他模型间各性能指标差异均有统计学意义(均P<0.001),2种RNN算法模型各指标均高于HMM、RF和logistic模型;各算法模型灵敏度、特异度和F1值的ICC均小于0.400(95% CI未包含0),而AUC值的ICC在统计学上证据不足(95% CI包含0)。结论 基于RNN算法的动态模型对创伤重症患者临床结局的预测效果较其他常见模型具有一定优势,且时间窗对模型性能可能存在影响。 展开更多
关键词 循环神经网络 长短期记忆网络 门控循环单元 创伤 动态模型 临床结局 预测模型
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基于LSTM循环神经网络的故障时间序列预测 被引量:394
19
作者 王鑫 吴际 +3 位作者 刘超 杨海燕 杜艳丽 牛文生 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期772-784,共13页
有效地预测使用阶段的故障数据对于合理制定可靠性计划以及开展可靠性维护活动等具有重要的指导意义。从复杂系统的历史故障数据出发,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)循环神经网络的故障时间序列预测方法,包括网络结构设计、网络训练和... 有效地预测使用阶段的故障数据对于合理制定可靠性计划以及开展可靠性维护活动等具有重要的指导意义。从复杂系统的历史故障数据出发,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)循环神经网络的故障时间序列预测方法,包括网络结构设计、网络训练和预测过程实现算法等,进一步以预测误差最小为目标,提出了一种基于多层网格搜索的LSTM预测模型参数优选算法,通过与多种典型时间序列预测模型的实验对比,验证了所提出的LSTM预测模型及其参数优选算法在故障时间序列分析中具有很强的适用性和更高的准确性。 展开更多
关键词 长短期记忆(lstm)模型 循环神经网络 故障时间序列预测 多层网格搜索 深度学习
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基于LSTM循环神经网络的短期电力负荷预测 被引量:94
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作者 庞传军 张波 余建明 《电力工程技术》 北大核心 2021年第1期175-180,194,共7页
为了保障电网安全稳定和电力市场高效运行,电网调度人员和电力市场参与者对电力负荷预测准确度提出了更高要求,分布式电源和间歇性负荷是影响负荷精准预测的关键因素。针对传统负荷预测方法无法同时对负荷本身变化规律及其影响因素进行... 为了保障电网安全稳定和电力市场高效运行,电网调度人员和电力市场参与者对电力负荷预测准确度提出了更高要求,分布式电源和间歇性负荷是影响负荷精准预测的关键因素。针对传统负荷预测方法无法同时对负荷本身变化规律及其影响因素进行建模的问题,提出基于长短期记忆单元(LSTM)的负荷预测方法。利用具备时序记忆功能的LSTM构建深度循环神经网络(RNN),综合考虑历史负荷和各类负荷影响因素建立负荷预测模型。该方法利用神经网络的特征提取能力和LSTM的时序记忆能力,能在更长的历史时间范围内辨识负荷内在变化规律及各类影响因素对负荷的非线性影响。基于实际负荷数据对不同历史时间窗口、不同网络架构的负荷预测性能进行验证,并与其他负荷预测算法进行比较,结果表明所提方法能有效提升负荷预测准确性。 展开更多
关键词 电力系统 负荷预测 长短期记忆单元(lstm) 循环神经网络(RNN) 机器学习
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