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一种基于long short-term memory的唇语识别方法 被引量:4
1
作者 马宁 田国栋 周曦 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2018年第1期109-117,共9页
唇动视觉信息是说话内容的重要载体。受嘴唇外观、背景信息和说话习惯等影响,即使说话者说相同的内容,唇动视觉信息也会相差很大。为解决唇语视觉信息多样性的问题,提出一种基于long short-term memory(LSTM)的新的唇语识别方法。以往... 唇动视觉信息是说话内容的重要载体。受嘴唇外观、背景信息和说话习惯等影响,即使说话者说相同的内容,唇动视觉信息也会相差很大。为解决唇语视觉信息多样性的问题,提出一种基于long short-term memory(LSTM)的新的唇语识别方法。以往大多数的方法从嘴唇外表信息入手。本方法用嘴唇关键点坐标描述嘴唇形变信息作为唇语视频的特征,它具有类内一致性和类间区分性的特点。然后利用LSTM对特征进行时序编码,它能学习具有区分性和泛化性的空间-时序特征。在公开的唇语数据集GRID、MIRACL-VC和Oulu VS上对本方法做了针对分割的单词或短语的说话者独立的唇语识别评估。在GRID和MIRACL-VC上,本方法的准确率比传统方法至少高30%;在Oulu VS上,本方法的准确率接近于最优结果。以上实验结果表明,本文提出的基于LSTM的唇语识别方法有效地解决了唇语视觉信息多样性的问题。 展开更多
关键词 唇语识别 long short-term memory 计算机视觉
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基于Bi-LSTM和Kalman的光伏发电功率超短期预测 被引量:1
2
作者 常泽煜 田亮 《中国测试》 北大核心 2025年第5期141-147,共7页
光伏发电功率超短期预测为电网调度煤电、储能等其他可调电源提供支持。针对气象因素随机性和光伏电池阵列积灰、老化导致光伏发电功率预测精度不高的问题,提出双向长短期记忆网络(bi-directional long short term memory,Bi-LSTM)和卡... 光伏发电功率超短期预测为电网调度煤电、储能等其他可调电源提供支持。针对气象因素随机性和光伏电池阵列积灰、老化导致光伏发电功率预测精度不高的问题,提出双向长短期记忆网络(bi-directional long short term memory,Bi-LSTM)和卡尔曼滤波器(Kalman filter)结合的混合预测方法。Bi-LSTM模型学习气象因素特征,结合天气预报数据可减小气象因素造成的随机性误差;Kalman可以减小光伏电池阵列积灰、老化等因素带来的累积性误差。实例验证表明:长期运行条件下混合模型比单一Kalman、Bi-LSTM模型预测精度分别提高3.78%、2.50%。 展开更多
关键词 光伏发电 功率 超短期预测 双向长短期记忆网络 卡尔曼滤波器
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基于Bi-LSTM网络的封装基板翘曲预测模型
3
作者 王昊舟 王珺 《半导体技术》 北大核心 2025年第10期1057-1066,共10页
针对封装基板的翘曲预测问题,提出一种基于循环神经网络(RNN)与双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络相结合的机器学习方法,构建封装基板翘曲预测模型。该模型可预测非对称基板翘曲分布,并有效提高预测效率与准确性。为获取模型训练所需数据集,... 针对封装基板的翘曲预测问题,提出一种基于循环神经网络(RNN)与双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络相结合的机器学习方法,构建封装基板翘曲预测模型。该模型可预测非对称基板翘曲分布,并有效提高预测效率与准确性。为获取模型训练所需数据集,开发了随机游走自动布线算法,生成不同特征的基板布线结构,并利用铜迹线强化有限元分析(FEA)方法获取翘曲分布数据。研究结果表明,Bi-LSTM网络模型在80个训练周期内误差收敛至0.05 mm^(2)以下,结构相似性衡量指标(SSIM)均大于0.7;在非训练集铜布线验证样本上表现出良好的泛化能力,并且预测时间仅需数秒,预测速度显著快于FEA,为基板设计提供了快速、准确的翘曲预测新途径,有助于提高优化迭代效率。 展开更多
关键词 双向长短期记忆(bi-lstm)网络 基板翘曲分布 封装仿真 有限元分析(FEA) 机器学习
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基于增强Bi-LSTM的船舶运动模型辨识 被引量:1
4
作者 张浩晢 杨智博 +2 位作者 焦绪国 吕成兴 雷鹏 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期76-84,共9页
[目的]针对基于数据驱动的船舶建模策略获得的模型预测精度低、适应性差等特点,提出一种增强的双向长短期记忆(Bi-LSTM)神经网络用于船舶的高精度非参数化建模。[方法]首先,利用Bi-LSTM神经网络的特点,实现对序列双向时间维度的特征提... [目的]针对基于数据驱动的船舶建模策略获得的模型预测精度低、适应性差等特点,提出一种增强的双向长短期记忆(Bi-LSTM)神经网络用于船舶的高精度非参数化建模。[方法]首先,利用Bi-LSTM神经网络的特点,实现对序列双向时间维度的特征提取。基于此,设计一维卷积神经网络(1D-CNN)提取序列的空间维度特征。然后,采用多头自注意力机制(MHSA)多角度对序列进行自适应加权处理。利用KVLCC2船舶航行数据,将所提增强Bi-LSTM模型与支持向量机(SVM)、门控循环单元(GRU)、长短期记忆神经网络(LSTM)模型的预测效果进行对比。[结果]所提增强Bi-LSTM模型在测试集中均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)性能指标分别低于0.015和0.011,决定系数(R2)高于0.99913,预测精度显著高于SVM,GRU,LSTM模型。[结论]增强Bi-LSTM模型泛化性能优异,预测稳定性及预测精度高,有效实现了船舶的运动模型辨识。 展开更多
关键词 系统辨识 非参数化建模 一维卷积神经网络 双向长短期记忆神经网络 多头自注意力机制
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基于CloFormer-Bi-LSTM的液压泵故障诊断方法
5
作者 宋宇宁 《现代制造工程》 北大核心 2025年第8期141-150,共10页
针对液压泵故障诊断中信号复杂性高、空间特征信息提取能力不足的问题,提出一种结合CloFormer和Bi-LSTM的故障诊断方法。该方法将Bi-LSTM神经网络嵌入到CloFormer网络,加强模型对故障特征的学习能力,并提高模型对全局长距离信息和局部... 针对液压泵故障诊断中信号复杂性高、空间特征信息提取能力不足的问题,提出一种结合CloFormer和Bi-LSTM的故障诊断方法。该方法将Bi-LSTM神经网络嵌入到CloFormer网络,加强模型对故障特征的学习能力,并提高模型对全局长距离信息和局部时序信息的表征性能。同时,设计一种多层特征信息融合结构,学习和融合多尺度特征,并促进特征信息的流动和传递。最后,将所提方法应用到液压泵故障诊断任务,验证所提方法的有效性。结果表明,所提方法实现了5类液压泵状态的准确诊断,准确率和F_(1)分数分别达到98.74%和98.85%,优于其他5种对比方法。 展开更多
关键词 液压泵 故障诊断 CloFormer 双向长短时记忆网络 全局局部信息
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基于Multi-Head Attention机制优化的Bi-LSTM模型河道汇流模拟
6
作者 程帅 张娟 +2 位作者 李晓琳 杨默远 沈建明 《水文》 北大核心 2025年第2期80-87,共8页
为有效提取河道径流时间序列信息特征,提高河道汇流过程模拟预测的非线性拟合能力,构建一种融合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)、多头注意力机制(Multi-Head Attention)、前馈神经网络(FFNN)的河道汇流预测模型(MABLFN)。为验证MABLFN模... 为有效提取河道径流时间序列信息特征,提高河道汇流过程模拟预测的非线性拟合能力,构建一种融合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)、多头注意力机制(Multi-Head Attention)、前馈神经网络(FFNN)的河道汇流预测模型(MABLFN)。为验证MABLFN模型有效性,以永定河山峡段典型站点实测数据开展实例验证,并将预测结果与单一的LSTM、Bi-LSTM模型和具有物理机制的MIKE11模型预测结果进行对比分析,评估模型不同预报时长径流过程预测性能。结果表明:MABLFN模型能够较好地预测河道径流,MABLFN模型相比于LSTM模型、Bi-LSTM模型和MIKE11模型的RMSE降低了1%~52%,NSE提高了8%~9%;在计算效率方面MABLFN模型相比于LSTM模型、Bi-LSTM模型计算耗时由0.26 s增加至1.2 s,相比于MIKE11模型(360 s)计算耗时明显降低。 展开更多
关键词 河道汇流演算 双向长短期记忆网络 多头注意力机制 深度学习
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基于注意力机制的Bi-LSTM光伏发电超短期功率预测方法研究与实施
7
作者 归一数 霍勇 +1 位作者 徐亦淳 李晨曦 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期437-444,共8页
针对新能源光伏场站功率预测性能逐年下滑和考核费用居高不下的问题,提出一种融合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)和注意力机制的优化方法。首先,通过应用Bi-LSTM捕捉功率数据的时间依赖性,提升对时间序列变化的理解能力;其次,结合注意力... 针对新能源光伏场站功率预测性能逐年下滑和考核费用居高不下的问题,提出一种融合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)和注意力机制的优化方法。首先,通过应用Bi-LSTM捕捉功率数据的时间依赖性,提升对时间序列变化的理解能力;其次,结合注意力机制使模型能聚焦于对预测结果影响最大的特征,进一步提高预测精度;最后,利用历史数据建模验证准确性。现场模型部署后表明,该模型相比传统单模型和集成学习模型,可更好地捕捉功率快速变化,场站超短期预测准确率可提高10%以上。 展开更多
关键词 光伏发电 预测 长短期记忆 注意力机制 部署
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基于Bi-LSTM的浅层地下双孔洞探测技术 被引量:2
8
作者 梁靖 张红 +3 位作者 叶晨 周立成 刘泽佳 汤立群 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期778-783,共6页
文章探究一种基于深度学习的浅层地下孔洞探测技术,以应对地下孔洞给桩基施工安全所造成的严重威胁。基于浅层地震反射波法的原理,采用基础施工过程中的桩锤激震作为激励源,通过在探测区域地表上布置少量加速度传感器采集孔洞反射信号,... 文章探究一种基于深度学习的浅层地下孔洞探测技术,以应对地下孔洞给桩基施工安全所造成的严重威胁。基于浅层地震反射波法的原理,采用基础施工过程中的桩锤激震作为激励源,通过在探测区域地表上布置少量加速度传感器采集孔洞反射信号,并将反射信号作为深度学习的输入,以输出孔洞信息,建立一种新型的智能孔洞探测方法。结果表明,双向长短期记忆神经网络(bidirectional long short-term memory neural network,Bi-LSTM)的预测模型对于地下双孔洞的工况具有较高的识别准确率,在容许误差为2 m的情况下,孔洞位置和直径的预测准确率可达95.3%。该研究验证了基于深度学习的多孔洞探测技术的可行性,有望为施工前期土层地质状况的评估提供技术保障。 展开更多
关键词 地下孔洞探测 桩锤激震 深度学习 双向长短期记忆神经网络(bi-lstm) 有限元仿真
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LSTM-GAN:融合GAN和Bi-LSTM 的无监督时间序列异常检测 被引量:12
9
作者 陈世伟 李静 +3 位作者 玄佳兴 石竹玉 乔宇杰 高颖 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第1期123-131,共9页
多元时间序列数据的异常检测旨在发现对应时序特征中不符合一般规律的特异性模式,识别特定时间步长中的异常状态.针对多元时序数据时间依赖性建模难以及数据维度不断增加导致难以有效进行异常检测等问题,本文以自编码器为基础,融合生成... 多元时间序列数据的异常检测旨在发现对应时序特征中不符合一般规律的特异性模式,识别特定时间步长中的异常状态.针对多元时序数据时间依赖性建模难以及数据维度不断增加导致难以有效进行异常检测等问题,本文以自编码器为基础,融合生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)和双向长短期记忆神经网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,Bi-LSTM),提出了一种无监督异常检测模型LSTM-GAN,该模型在每一轮训练中,以迭代的方式重构正常数据,通过GAN来放大异常,Bi-LSTM来捕获时间特性,训练完成后的模型用于时序数据的异常检测.本文在4个公开数据集上和几种先进同类方法进行了对比实验,实验结果表明,LSTM-GAN的检测性能提升了4.4%~16.6%,在IT数据集SMD中的模型检测F1分数达到0.9672,实现了高效的时序数据异常检测. 展开更多
关键词 异常检测 双向长短期记忆网络 生成对抗网络
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一种用于Bi-LSTM神经网络信号识别的DO-CAB算法 被引量:2
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作者 花国祥 汤炼海 +2 位作者 李伟伟 李鹏 孙炎 《光通信技术》 北大核心 2024年第6期23-27,共5页
针对双向工频通信系统(TWACS)存在上行信号识别准确率不足的问题,提出一种基于蒲公英优化(DO)算法的联合卷积神经网络(CNN)与注意力机制(AM)的双向长短时记忆(Bi-LSTM)神经网络信号识别算法,简称DO-CAB算法。该算法首先通过CNN自适应提... 针对双向工频通信系统(TWACS)存在上行信号识别准确率不足的问题,提出一种基于蒲公英优化(DO)算法的联合卷积神经网络(CNN)与注意力机制(AM)的双向长短时记忆(Bi-LSTM)神经网络信号识别算法,简称DO-CAB算法。该算法首先通过CNN自适应提取TWACS信号重要特征,然后使用DO算法优化Bi-LSTM超参数,根据优化的超参数构建网络,并引入AM赋予输入影响权重,以获得更好信号识别效果。实验结果表明,所提算法的识别准确率达到92.32%,能高效、准确识别TWACS调制信号。 展开更多
关键词 双向工频通信系统 蒲公英优化算法 双向长短时记忆网络 深度学习 信号检测
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基于Bi-LSTM神经网络的室内可见光定位方法 被引量:2
11
作者 王乐乐 秦岭 +1 位作者 胡晓莉 赵德胜 《光通信技术》 北大核心 2024年第2期36-41,共6页
双向长短时记忆(Bi-LSTM)神经网络由于超参数众多,难以获得最优系统模型。同时,考虑到灰狼优化(GWO)算法可能过早收敛的情况,提出了一种采用GWO结合粒子群(GWO-PSO)算法优化Bi-LSTM神经网络的单灯定位方法。通过优化网络中的学习率、隐... 双向长短时记忆(Bi-LSTM)神经网络由于超参数众多,难以获得最优系统模型。同时,考虑到灰狼优化(GWO)算法可能过早收敛的情况,提出了一种采用GWO结合粒子群(GWO-PSO)算法优化Bi-LSTM神经网络的单灯定位方法。通过优化网络中的学习率、隐藏神经元个数等超参数,提高系统的稳定性和定位精度。最后,采用加权K邻近(WKNN)算法对误差较大的点进行优化,以获得更精确的定位位置。仿真结果表明,在3 m×3.6 m×3 m的室内环境中,所提定位方法的平均定位误差为3.57 cm,其中90%的定位误差在6 cm内。 展开更多
关键词 可见光定位 双向长短时记忆 灰狼结合粒子群 加权K近邻
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基于BERT-Bi-LSTM-CRF模型的机场类中文航行通告要素实体识别 被引量:9
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作者 郝宽公 董兵 +2 位作者 吴悦 彭自琛 罗创 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第10期4182-4188,共7页
航行通告是民用航空情报领域的重要情报资料,针对中文航行通告专业名词较多、格式不统一及语义复杂等问题,提出了一种基于BERT-Bi-LSTM-CRF的实体识别模型,对航行通告E项内容中事件要素实体进行抽取。首先通过BERT(bidirectional encode... 航行通告是民用航空情报领域的重要情报资料,针对中文航行通告专业名词较多、格式不统一及语义复杂等问题,提出了一种基于BERT-Bi-LSTM-CRF的实体识别模型,对航行通告E项内容中事件要素实体进行抽取。首先通过BERT(bidirectional encoder representations from transforms)模型对处理后的向量进行预训练,捕捉丰富的语义特征,然后传送至双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory,Bi-LSTM)模型对上下文特征进行提取,最后利用条件随机场(conditional random field,CRF)模型对最佳实体标签预测并输出。收集并整理机场类航行通告相关的原始语料,经过文本标注与数据预处理,形成了可用于实体识别实验的训练集、验证集和评价集数据。基于此数据与不同的实体识别模型进行对比实验,BERT-Bi-LSTM-CRF模型的准确率为89.68%、召回率为81.77%、F_(1)为85.54%,其中F 1相比现有模型得到有效提升,结果验证了该模型在机场类航行通告中要素实体识别的有效性。 展开更多
关键词 机场类航行通告 要素实体识别 双向转换编码器 双向长短期记忆网络 文本信息抽取
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基于注意力机制与XBOA-Bi-LSTM的离心式压缩机故障预警方法 被引量:5
13
作者 袁镇华 茅大钧 李玉珍 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第3期400-408,共9页
由于离心式压缩机存在着运行工况复杂、维修成本昂贵和长输管道工作环境恶劣的问题,为此,提出了一种基于注意力机制(AM)和蝴蝶算法优化双向长短期记忆神经网络(XBOA-Bi-LSTM)的离心式压缩机故障预警方法。首先,针对传统蝴蝶算法的收敛... 由于离心式压缩机存在着运行工况复杂、维修成本昂贵和长输管道工作环境恶劣的问题,为此,提出了一种基于注意力机制(AM)和蝴蝶算法优化双向长短期记忆神经网络(XBOA-Bi-LSTM)的离心式压缩机故障预警方法。首先,针对传统蝴蝶算法的收敛速度慢、转换概率单一和容易陷入局部最优等问题,通过引入无限折叠迭代混叠映射以丰富蝴蝶算法的初始种群;同时,提出了一种基于种群离散度与迭代次数的自适应惯性转换概率,以提高蝴蝶算法的寻优能力;然后,采用了灰色关联度分析法对测点数据进行了特征提取,结合注意力机制对输入序列进行了灰色关联度系数赋权;最后,建立了双向长短期记忆神经网络故障预警模型,采用仿真实验完成了对离心式压缩机的故障预警;以某天然气长输管道机组的离心式压缩机作为仿真对象,对该离心式压缩机故障预警方法的可行性进行了验证。研究结果表明:采用基于注意力机制与XBOA-Bi-LSTM的离心式压缩机故障预警方法时,在离心式压缩机故障发生前2 h~3 h内就发出预警信号,实现了对于离心式压缩机进气过滤器压差异常与支撑轴承工作异常的故障预警目的。 展开更多
关键词 离心式压缩机 蝴蝶优化算法 灰色关联度分析法 注意力机制 双向长短期记忆神经网络 故障特征提取
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基于改进Bi-LSTM的虚回路自动校验方法研究
14
作者 曹海欧 张玥 +4 位作者 葛亚明 沈蛟骁 汤昶峰 任旭超 陈恒祥 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期377-384,共8页
针对智能变电站中虚回路人工校验效率低下、依赖于变电站配置描述(Substation configuration description,SCD)文件中虚端子定义不规范等问题,提出一种基于改进双向长短时记忆网络(Bi-directional long short-term memory,Bi-LSTM)的虚... 针对智能变电站中虚回路人工校验效率低下、依赖于变电站配置描述(Substation configuration description,SCD)文件中虚端子定义不规范等问题,提出一种基于改进双向长短时记忆网络(Bi-directional long short-term memory,Bi-LSTM)的虚回路自动校验方法。首先,利用Word2vec模型对虚端子描述文本进行向量化编码,解决了虚端子描述文本的非结构化问题,使其能够在后续处理中被有效识别和分析。然后,引入了注意力机制与Bi-LSTM网络相结合的方式,以更全面地提取虚端子描述文本的语义特征。通过对比非标准虚端子与标准虚端子之间的相似度,实现了非标准虚端子的智能匹配,并建立了一个标准虚端子库作为基础数据支持。接着,利用经过验证的SCD文件与标准虚端子库,构建了虚回路模板库,该模板库能够有效存储并管理各类智能变电站设备的虚回路信息。最终,基于虚回路模板库实现了虚回路的自动校验,显著提升了虚回路校验过程的效率和准确性。试验结果表明,所提方法不仅提升了智能变电站虚回路校验的自适应性和精确度,还能够有效降低人工校验的工作量,显著提高智能变电站的自动化运行水平。该研究为未来智能变电站的虚回路校验和管理提供了重要的技术参考。 展开更多
关键词 智能变电站 虚回路 双向长短时记忆网络 虚端子
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计及铁心非线性的变压器空间动态磁场加速计算方法 被引量:2
15
作者 司马文霞 孙佳琪 +3 位作者 杨鸣 邹德旭 彭庆军 王劲松 《电工技术学报》 北大核心 2025年第5期1559-1574,共16页
快速获得变压器空间磁场动态分布是构建变压器数字孪生体的基础之一,然而现有快速计算方法难以快速、准确地获得铁心饱和工况下的磁场分布特性。因此,该文提出了计及铁心非线性的变压器空间动态磁场加速计算方法。首先,构建变压器电磁... 快速获得变压器空间磁场动态分布是构建变压器数字孪生体的基础之一,然而现有快速计算方法难以快速、准确地获得铁心饱和工况下的磁场分布特性。因此,该文提出了计及铁心非线性的变压器空间动态磁场加速计算方法。首先,构建变压器电磁场路耦合仿真模型,对关键变量进行参数化扫描,仿真获得不同非线性工况下的大量磁场数据,构建涉及铁心非线性工况的主磁通和漏磁通数据集;其次,提出融合卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM)的双分支深度学习模型,训练提取磁场数据的空间和时间特征,解决主、漏磁通差异大造成的模型训练难题;最后,利用模型获得输入电压、电流与内部空间磁场分布的非线性映射关系,实现空间动态磁场的加速计算,为变压器数字孪生体的构建提供了快速获得磁场数据的方法。 展开更多
关键词 非线性 卷积神经网络 长短期记忆网络 磁场 加速计算
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基于DCNN和Bi-LSTM的弧齿锥齿轮箱故障诊断
16
作者 荀小伟 许昕 潘宏侠 《电子测量技术》 北大核心 2024年第10期48-55,共8页
针对传统卷积神经网络(CNN)对弧齿锥齿轮箱的故障识别准确率不高这一问题,提出一种基于深度分离卷积神经网络(DCNN)和双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)的弧齿锥齿轮箱智能故障诊断方法。首先,对原始信号进行小波阈值降噪处理,将降噪后的信... 针对传统卷积神经网络(CNN)对弧齿锥齿轮箱的故障识别准确率不高这一问题,提出一种基于深度分离卷积神经网络(DCNN)和双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)的弧齿锥齿轮箱智能故障诊断方法。首先,对原始信号进行小波阈值降噪处理,将降噪后的信号利用经验模态分解(EMD)算法进行了分解;然后,对分解出的本征模态函数(IMF)的各个分量进行峭度计算,选取峭度值最高的IMF分量重构成新的振动信号输入模型进行训练;之后,将振动信号重叠采样获得大量信号样本,将这些样本通过深度分离卷积神经网络从一维原始振动信号中自适应的提取空间特征信息,提取的特征进一步输入到双向长短时记忆网络,同时提取正、逆时域的振动信号,以更好的提取故障特征;同时,在深度分离卷积中加入了残差网络对数据特征进行了复利用,并对卷积核进行了深度分离,解决了深度模型的网络退化问题;最后,将特征信息输入到已经训练好的DCNN-Bi-LSTM模型中,对弧齿锥齿轮箱故障诊断识别。结果表明,该方法可以准确的识别齿轮箱故障,最高诊断准确率可达100%。并且,该方法比传统的卷积神经网络的准确率更高,抗噪能力更强,网络收敛速度更快,诊断结果更稳定。 展开更多
关键词 深度分离卷积 双向长短时记忆网络 残差网络 智能故障诊断 本征模态函数 振动信号
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基于多空间维度联合方法改进的BiLSTM出水氨氮预测方法 被引量:3
17
作者 王雷 张煜 +3 位作者 赵艺琨 刘明勇 刘子航 李杰 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第2期17-24,共8页
出水氨氮作为衡量污水处理厂水质处理工艺的重要指标之一,准确预测污水处理厂出水水质中的氨氮含量对于及时调整处理工艺,保障水环境安全有着重要的作用。提出了一种基于联合多空间维度(Multi-spatial Dimensional Cooperative Attenti... 出水氨氮作为衡量污水处理厂水质处理工艺的重要指标之一,准确预测污水处理厂出水水质中的氨氮含量对于及时调整处理工艺,保障水环境安全有着重要的作用。提出了一种基于联合多空间维度(Multi-spatial Dimensional Cooperative Attention)改进的双向长短期记忆网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM)的水质预测模型,首先通过皮尔逊(Pearson)系数法筛选出与出水氨氮相关性较强的总氮、污泥沉降比和温度3个指标作为模型输入,联合3个维度的强相关信息对未来6 h的出水氨氮进行预测。结果表明,MDCA-BiLSTM模型在融合残差序列后对出水氨氮的预测准确率R2为0.979,并在太平污水处理厂和文昌污水处理厂两个站点收集到的数据集上总氮、总磷和溶解氧的均方根误差分别为0.002、0.003、0.001和0.004、0.003、0.002;预测精度分别为0.959、0.947、0.971和0.962、0.951、0.983;与BiLSTM相比,均方根误差分别降低了0.007、0.007、0.007和0.017、0.006、0.005;预测精度分别提高了0.176、0.183、0.258和0.098、0.109、0.11。同时,该模型在面对未来6、12和24 h的预测步长时,仍能够达到0.956、0.933和0.917的预测精度,说明改进后的模型在预测准确性和鲁棒性方面表现出显著优势。该方法能够有效提高污水处理厂出水氨氮的及其他指标的预测准确性,可作为水资源循环和管理决策的一种有效参考手段,具有较强的实际应用价值。 展开更多
关键词 水质参数 时序预测 时序卷积网络 双向长短期记忆循环神经网络 注意力机制
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基于ARIMA-LSTM的矿区地表沉降预测方法 被引量:4
18
作者 王磊 马驰骋 +1 位作者 齐俊艳 袁瑞甫 《计算机工程》 北大核心 2025年第1期98-105,共8页
煤矿开采安全问题尤其是采空区地表沉降现象会对人员安全及工程安全造成威胁,研究合适的矿区地表沉降预测方法具有很大意义。矿区地表沉降影响因素复杂,单一的深度学习模型对矿区地表沉降数据拟合效果差且现有的地表沉降预测研究多是单... 煤矿开采安全问题尤其是采空区地表沉降现象会对人员安全及工程安全造成威胁,研究合适的矿区地表沉降预测方法具有很大意义。矿区地表沉降影响因素复杂,单一的深度学习模型对矿区地表沉降数据拟合效果差且现有的地表沉降预测研究多是单独进行概率预测或考虑时序特性进行点预测,难以在考虑数据的时序特征的同时对其随机性进行定量描述。针对此问题,在对数据本身性质进行观察分析后选择差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型进行时序特征的概率预测,结合长短时记忆(LSTM)网络模型来学习复杂的且具有长期依赖性的非线性时序特征。提出基于ARIMA-LSTM的地表沉降预测模型,利用ARIMA模型对数据的时序线性部分进行预测,并将ARIMA模型预测的残差数据辅助LSTM模型训练,在考虑时序特征的同时对数据的随机性进行描述。研究结果表明,相较于单独采用ARIMA或LSTM模型,该方法具有更高的预测精度(MSE为0.262 87,MAE为0.408 15,RMSE为0.512 71)。进一步的对比结果显示,预测结果与雷达卫星影像数据(经SBAS-INSAR处理后)趋势一致,证实了该方法的有效性。 展开更多
关键词 煤矿采空区 地表沉降预测 时序概率预测 差分整合移动平均自回归 长短时记忆网络
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多因素土壤墒情预测模型DA-LSTM-soil构建 被引量:1
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作者 车银超 郑光 +3 位作者 熊淑萍 张明天 马新明 席磊 《河南农业大学学报》 北大核心 2025年第4期698-710,共13页
【目的】针对土壤墒情预测时特征因素复杂、预测精度不佳的问题,构建多因素土壤墒情预测模型DA-LSTM-soil,提高土壤墒情预测精度。【方法】以包含10个特征的气象和土壤时序数据作为输入,采用LSTM网络为基本单元,构建Encoder-Decoder网... 【目的】针对土壤墒情预测时特征因素复杂、预测精度不佳的问题,构建多因素土壤墒情预测模型DA-LSTM-soil,提高土壤墒情预测精度。【方法】以包含10个特征的气象和土壤时序数据作为输入,采用LSTM网络为基本单元,构建Encoder-Decoder网络结构,分别引入特征和时间两个注意力模块。利用河南省许昌市2020—2021年冬小麦生长过程中物联网监测站的气象、土壤数据集,对DA-LSTM-soil模型进行训练和测试。同时,利用DA-LSTM-soil模型对河南省4个不同土壤类型的小麦种植区的数据集进行预测。【结果】对比试验表明,相较于LSTM、CNN-LSTM、CNN-LSTM-attention、LSTM-attention等深度学习模型,DA-LSTM-soil模型在S_(RME)、S_(ME)、A_(ME)、R^(2)评价指标更优,分别达到0.1764、0.0311、0.0466、0.9938。消融试验显示,时间注意力对模型性能的提升高于特征注意力。对时间步的试验显示,用过往3000 min的数据进行预测时,模型性能最佳;模型精度随着预测时长的增加有所下降,然而在5000 min内,决定系数R2仍保持在0.7以上。【结论】利用注意力机制,DA-LSTMsoil模型在Encoder前计算不同气象和土壤因素对墒情影响的权重,在Decoder前计算数据的时序对墒情预测的权重,双阶段注意力机制在特征提取和权重分配方面的作用显著,使模型具有更好的预测性能和泛化能力,可以为田块尺度麦田土壤墒情预测提供技术依据。 展开更多
关键词 麦田 土壤墒情预测 时序数据 长短期记忆网络 注意力机制
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降水空间信息的处理策略对径流预测的影响 被引量:1
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作者 高玉芳 何川 +1 位作者 彭涛 高勇 《水科学进展》 北大核心 2025年第1期143-154,共12页
降水空间信息的精确提取对径流预测的精度至关重要。本文以赣江流域为研究对象,基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,设计原始图像、小波分解、统计特征、面平均值、区域划分5种降水空间信息提取方案,研究降水空间信... 降水空间信息的精确提取对径流预测的精度至关重要。本文以赣江流域为研究对象,基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,设计原始图像、小波分解、统计特征、面平均值、区域划分5种降水空间信息提取方案,研究降水空间信息不同处理策略对基于LSTM模型的径流预测性能的影响。结果表明:相较于直接使用原始图像的方案,综合运用小波分解和统计特征提取的处理方法测试期纳什效率系数分别提升了11.5%和17.9%,同时也增强了模型的稳定性和解释性;不同的区域划分方法能结合土地利用、土壤类型等下垫面因素,反映降水响应的空间差异性,展现了对各流量等级的适应能力,相较于以流域平均值作为输入的方式,能明显提高捕捉高流量和低流量特征的能力。研究表明在基于LSTM模型的降雨—径流预测模型中引入降水空间信息,可以有效改善预测效果。 展开更多
关键词 径流预测 长短期记忆网络 卷积神经网络 小波变换
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