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Research on multi-view collaborative detection system for UAV swarms based on Pix2Pix framework and BAM attention mechanism
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作者 Yan Ding Qingxin Cao +2 位作者 Bozhi Zhang Peilin Li Zhongjiao Shi 《Defence Technology(防务技术)》 2025年第4期213-226,共14页
Drone swarm systems,equipped with photoelectric imaging and intelligent target perception,are essential for reconnaissance and strike missions in complex and high-risk environments.They excel in information sharing,an... Drone swarm systems,equipped with photoelectric imaging and intelligent target perception,are essential for reconnaissance and strike missions in complex and high-risk environments.They excel in information sharing,anti-jamming capabilities,and combat performance,making them critical for future warfare.However,varied perspectives in collaborative combat scenarios pose challenges to object detection,hindering traditional detection algorithms and reducing accuracy.Limited angle-prior data and sparse samples further complicate detection.This paper presents the Multi-View Collaborative Detection System,which tackles the challenges of multi-view object detection in collaborative combat scenarios.The system is designed to enhance multi-view image generation and detection algorithms,thereby improving the accuracy and efficiency of object detection across varying perspectives.First,an observation model for three-dimensional targets through line-of-sight angle transformation is constructed,and a multi-view image generation algorithm based on the Pix2Pix network is designed.For object detection,YOLOX is utilized,and a deep feature extraction network,BA-RepCSPDarknet,is developed to address challenges related to small target scale and feature extraction challenges.Additionally,a feature fusion network NS-PAFPN is developed to mitigate the issue of deep feature map information loss in UAV images.A visual attention module(BAM)is employed to manage appearance differences under varying angles,while a feature mapping module(DFM)prevents fine-grained feature loss.These advancements lead to the development of BA-YOLOX,a multi-view object detection network model suitable for drone platforms,enhancing accuracy and effectively targeting small objects. 展开更多
关键词 Drone swarm systems Reconnaissance and strike Image generation Multi-view detection Pix2Pix framework attention mechanism
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基于SSA-LSTM-Attention的日光温室环境预测模型 被引量:1
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作者 孟繁佳 许瑞峰 +3 位作者 赵维娟 宋文臻 高艺璇 李莉 《农业工程学报》 北大核心 2025年第11期256-263,共8页
建立准确的温室环境预测模型有助于精准调控温室环境促进作物的生长发育,针对温室小气候具有时序性、非线性和强耦合等特点,该研究提出了一种基于SSA-LSTM-Attention(sparrow search algorithm-long short-term memoryattention mechani... 建立准确的温室环境预测模型有助于精准调控温室环境促进作物的生长发育,针对温室小气候具有时序性、非线性和强耦合等特点,该研究提出了一种基于SSA-LSTM-Attention(sparrow search algorithm-long short-term memoryattention mechanism)的日光温室环境预测模型。首先,通过温室物联网数据采集系统获取温室内外环境数据;其次,使用皮尔逊相关性分析法筛选出强相关性因子;最后,构建环境特征时间序列矩阵输入模型进行温室环境预测。对日光温室的室内温度、室内湿度、光照强度和土壤湿度4种环境因子的预测,SSA-LSTM-Attention模型的平均拟合指数达到了97.9%。相较于反向传播神经网络(back propagation neural network,BP)、门控循环单元(gate recurrent unit,GRU)、长短期记忆神经网络(long short term memory,LSTM)和LSTM-Attention(long short-term memory-attention mechanism)模型,分别提高8.1、4.1、3.5、3.0个百分点;平均绝对百分比误差为2.6%,分别降低6.5、3.2、2.8、2.5个百分点。试验结果表明,通过利用SSA自动优化LSTM-Attention模型的超参数,提高了模型预测精度,为日光温室环境超前调控提供了有效的数据支持。 展开更多
关键词 日光温室 麻雀搜索算法 长短期记忆网络 注意力机制 环境预测模型
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基于Attention-1DCNN-CE的加密流量分类方法
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作者 耿海军 董赟 +3 位作者 胡治国 池浩田 杨静 尹霞 《计算机应用》 北大核心 2025年第3期872-882,共11页
针对传统加密流量识别方法存在多分类准确率低、泛化性不强以及易侵犯隐私等问题,提出一种结合注意力机制(Attention)与一维卷积神经网络(1DCNN)的多分类深度学习模型——Attention-1DCNN-CE。该模型包含3个核心部分:1)数据集预处理阶段... 针对传统加密流量识别方法存在多分类准确率低、泛化性不强以及易侵犯隐私等问题,提出一种结合注意力机制(Attention)与一维卷积神经网络(1DCNN)的多分类深度学习模型——Attention-1DCNN-CE。该模型包含3个核心部分:1)数据集预处理阶段,保留原始数据流中数据包间的空间关系,并根据样本分布构建成本敏感矩阵;2)在初步提取加密流量特征的基础上,利用Attention和1DCNN模型深入挖掘并压缩流量的全局与局部特征;3)针对数据不平衡这一挑战,通过结合成本敏感矩阵与交叉熵(CE)损失函数,显著提升少数类别样本的分类精度,进而优化模型的整体性能。实验结果表明,在BOT-IOT和TON-IOT数据集上该模型的整体识别准确率高达97%以上;并且该模型在公共数据集ISCX-VPN和USTC-TFC上表现优异,在不需要预训练的前提下,达到了与ET-BERT(Encrypted Traffic BERT)相近的性能;相较于PERT(Payload Encoding Representation from Transformer),该模型在ISCX-VPN数据集的应用类型检测中的F1分数提升了29.9个百分点。以上验证了该模型的有效性,为加密流量识别和恶意流量检测提供了解决方案。 展开更多
关键词 网络安全 加密流量 注意力机制 一维卷积神经网络 数据不平衡 成本敏感矩阵
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基于Trans-Attention的飞行区航空器监视数据融合方法
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作者 王兴隆 尹昊 丁俊峰 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1215-1223,共9页
针对飞行区航空器单一监视源存在监视精度低、位置跳变的问题,提出一种基于Transformer和注意力机制的航空器监视数据融合方法。利用Transformer的编码器结构分别对各监视源数据进行特征提取,通过注意力机制对不同监视源赋予权重值,经... 针对飞行区航空器单一监视源存在监视精度低、位置跳变的问题,提出一种基于Transformer和注意力机制的航空器监视数据融合方法。利用Transformer的编码器结构分别对各监视源数据进行特征提取,通过注意力机制对不同监视源赋予权重值,经过全连接网络进行回归计算,获得最终的融合结果。选取场面监视雷达(SMR)和广播式自动相关监视(ADS-B)系统的监视数据作为融合源,多点定位(MLAT)数据作为真实标签,实验结果表明:所提方法有效降低了单一监视源的监视误差,且融合效果优于基于注意力机制的长短期记忆网络、循环神经网络和扩展卡尔曼滤波融合方法,平均绝对误差分别提升了2.81%、16.73%和35.80%。 展开更多
关键词 数据融合 TRANSFORMER 注意力机制 场面监视雷达 广播式自动相关监视
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基于CNN-BiLSTM-Attention的特高压三端混合直流输电线路故障区域判别研究
5
作者 陈仕龙 宋国雄 +3 位作者 邓健 毕贵红 杨毅 李国辉 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第7期132-141,共10页
针对现有混合三端直流输电系统线路故障定位难度大、准确率低以及阀值整定繁杂的问题,提出一种基于CNN-BiLSTM-Attention的故障区域判别方法。首先,分析LCC侧、T区、MMC2侧的故障区域特征,指出不同区域的故障特征具有各自的独特性。然后... 针对现有混合三端直流输电系统线路故障定位难度大、准确率低以及阀值整定繁杂的问题,提出一种基于CNN-BiLSTM-Attention的故障区域判别方法。首先,分析LCC侧、T区、MMC2侧的故障区域特征,指出不同区域的故障特征具有各自的独特性。然后,采集T区左右4个保护装置故障时刻的暂态电流、电压数据得到功率突变量数据,通过卷积神经网络(CNN)提取局部特征,利用双向长短期记忆网络(BiLSTM)学习更为丰富的故障特征,使模型更好地理解和利用所提取的故障特征,并利用注意力机制(AM)对所提取的故障特征信息进行加权,筛选有助于故障区域判别的故障特征从而提高模型性能。最后,通过仿真验证所提方法能够迅速且精确地识别故障区域,既保证了较高的准确度,又具备良好的过渡电阻适应性和抗噪声干扰能力。 展开更多
关键词 三端混合柔性直流 暂态功率 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 注意力机制 故障区域判别
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基于Attention-T-GRU的短时交通流预测
6
作者 张玺君 苏晋 +2 位作者 陈宣 尚继洋 崔勇 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第4期107-113,共7页
针对路网中交通流较大的关键路段需要准确的交通流预测结果,在考虑交通流时空相关性的基础上,选取预测道路的同向相邻道路,提出单条路段的短时交通流预测组合模型.首先,根据研究道路与其上下游道路的相关性构建速度矩阵;其次,将速度矩... 针对路网中交通流较大的关键路段需要准确的交通流预测结果,在考虑交通流时空相关性的基础上,选取预测道路的同向相邻道路,提出单条路段的短时交通流预测组合模型.首先,根据研究道路与其上下游道路的相关性构建速度矩阵;其次,将速度矩阵输入注意力机制网络提取道路之间的空间联系;最后,将注意力机制输出的数据分解为若干个序列T输入GRU网络中提取时间序列特征,构成ATGRU(Attention-T-GRU)组合模型完成路网的短时交通流预测.使用西安市的交通流数据对提出的ATGRU组合模型进行验证,结果表明,ATGRU模型相比T-LSTM、CNN-LSTM及ACGRU等模型有更高的预测精度. 展开更多
关键词 短时交通流预测 时空特性 注意力机制 组合模型
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基于MSCNN-BiGRU-Attention的短期电力负荷预测
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作者 李科 潘庭龙 许德智 《中国电力》 北大核心 2025年第6期10-18,共9页
为解决电力负荷关键特征难以提取的问题,提出一种结合多尺度卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制(multi-scale convolutional neural network-bi-directional gated recurrent unit-Attention,MSCNN-BiGRU-Attention)的组合模型... 为解决电力负荷关键特征难以提取的问题,提出一种结合多尺度卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制(multi-scale convolutional neural network-bi-directional gated recurrent unit-Attention,MSCNN-BiGRU-Attention)的组合模型进行短期电力负荷预测。首先,通过Spearman相关系数分析电力负荷数据集的相关性,筛选出相关性较高的特征,构建电力负荷数据集;其次,将数据输入到多尺度卷积神经网络(multi-scale convolutional neural network,MSCNN),对电力负荷数据进行多尺度的时序提取;然后,将提取后的时序特征输入到双向门控循环单元(bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)神经网络进行时序预测,并通过注意力(Attention)机制对时序特征进行过滤和筛选;最后,通过全连接层整合输出预测值。以澳大利亚某地区3年的多维电力负荷数据作为数据集,并设置5种对照组模型。同时选用国内南方某地区2年的多维电力负荷数据作为模型验证数据集。结果表明,相较其他模型,MSCNN-BiGRU-Attention组合模型能够取得更好的预测效果,有效解决区域级电力负荷关键特征难以提取的问题。 展开更多
关键词 电力负荷预测 多尺度卷积神经网络 双向门控循环单元 注意力机制 深度学习 Spearman相关系数
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考虑空间相关性的MSCNN LSTM Attention能见度预测模型
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作者 王小建 苏彤 +6 位作者 马飞 林智婕 白元旦 郭庆元 魏俊涛 黄凯 徐玉凤 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第4期1622-1632,共11页
准确预测能见度对保障交通运输安全具有重要意义。针对现有方法在能见度预测时对影响因素空间相关性考虑不足导致预测精度较低的问题,研究构建了一种考虑空间相关性的能见度预测模型。利用一维多尺度卷积神经网络(Multi-Scale Convoluti... 准确预测能见度对保障交通运输安全具有重要意义。针对现有方法在能见度预测时对影响因素空间相关性考虑不足导致预测精度较低的问题,研究构建了一种考虑空间相关性的能见度预测模型。利用一维多尺度卷积神经网络(Multi-Scale Convolutional Neural Network, MSCNN)提取能见度以预测各影响因素下不同精细度的空间特征,并将其进行线性融合得到多因素空间特征,实现对能见度预测影响因素的空间特征提取;利用Attention机制加强对关键信息关注的优势以对长短期记忆神经网络(Long-Short Term Memory Neural Network, LSTM)方法进行改进,进而增强模型对重要时序信息关注的能力和模型预测的准确性,实现在考虑影响因素空间相关性下对能见度的预测。以2021—2023年西安市逐时气象数据和污染物数据为试验数据,采用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和R2指标对模型进行评价。试验结果显示,研究模型MAE下降26.3%~39.1%,RMSE下降25%~40%,R2提升3.7%~16.4%,能见度预测精度较高。 展开更多
关键词 环境科学技术基础学科 能见度预测 空间相关性 一维多尺度卷积神经网络 长短期记忆神经网络 注意力机制
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基于CNN-BiLSTM-Attention的直流微电网故障诊断研究 被引量:2
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作者 孟宏宇 张建良 +1 位作者 蔡兆龙 李超勇 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第4期1369-1380,I0012,共13页
针对现有直流微电网故障诊断面临的快速性与准确性问题,提出一种融合注意力机制的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的故障诊断方法。首先,利用CNN挖... 针对现有直流微电网故障诊断面临的快速性与准确性问题,提出一种融合注意力机制的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的故障诊断方法。首先,利用CNN挖掘故障数据在某一时刻的纵向细节特征,并压缩数据长度,降低后续网络训练参数量,以提升故障诊断的快速性;进而,构建以BiLSTM为核心的级联网络,实现对故障数据在故障演化过程中横向历史特征的提取,并融合注意力机制促使模型关注故障时刻数据的特征变化规律,以提升故障诊断的准确性。仿真结果表明,相比于主流故障诊断方法,该文所提方法具有更高的准确率与更快的识别速度,并且对于故障记录数据在噪声干扰、不平衡样本以及小样本等情况下均具有良好的诊断性能。 展开更多
关键词 故障诊断 直流微电网 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 注意力机制
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土石坝渗流预测的BiTCN-Attention-LSSVM模型研究
10
作者 傅蜀燕 杨石勇 +2 位作者 陈德辉 王子轩 欧斌 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第1期118-128,共11页
为了克服常规机器学习模型在处理时序数据时难以有效捕捉长期依赖关系和局部重要性的局限,提出了一种基于双向时序卷积神经网络(BiTCN)、注意力机制(Attention)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的土石坝渗流预测耦合模型。该模型利用BiTCN... 为了克服常规机器学习模型在处理时序数据时难以有效捕捉长期依赖关系和局部重要性的局限,提出了一种基于双向时序卷积神经网络(BiTCN)、注意力机制(Attention)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的土石坝渗流预测耦合模型。该模型利用BiTCN从前、后两个方向捕获时序数据中的长期依赖关系,引入Attention机制帮助模型专注于与预测相关的关键局部特征,并将BiTCN-Attention深度处理后的特征输入LSSVM模型中进行预测,最后以2个不同的数据集分析了模型的预测效果。案例分析表明:与LSSVM、CNN-LSSVM和TCN-LSSVM相比,BiTCN-Attention-LSSVM模型预测的各项评价指标均为最优,在土石坝测压管水位预测中展现出更高的模型精度和稳定性;BiTCN与Attention的相互结合能够更好地提取时序数据中的相互依赖关系,将BiTCN-Attention提取的特征输入LSSVM中进行预测可获得良好的预测性能,数据集扩充处理后有效提高了模型的学习能力。 展开更多
关键词 土石坝测压管水位 渗流预测 双向时序卷积神经网络 注意力机制 最小二乘支持向量机
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考虑气象因素的BiLSTM-MTL-Attention风-光-荷场景生成方法
11
作者 易德荣 姚一鸣 +3 位作者 梁纪峰 胡博 侯凯文 李春燕 《电工电能新技术》 北大核心 2025年第7期62-71,共10页
随着“双碳”目标的推进,我国可再生能源发电以及灵活性负荷快速增长,给电力系统带来更多不确定性。如何生成准确的风-光-荷场景,以辅助电力系统决策,成为亟待解决的问题。然而,现阶段缺乏充分计及风-光-荷之间相关性的中长期场景生成... 随着“双碳”目标的推进,我国可再生能源发电以及灵活性负荷快速增长,给电力系统带来更多不确定性。如何生成准确的风-光-荷场景,以辅助电力系统决策,成为亟待解决的问题。然而,现阶段缺乏充分计及风-光-荷之间相关性的中长期场景生成方法。针对上述问题,本文将双向长短期记忆网络(BiLSTM)、多任务学习(MTL)和注意力(Attention)机制相结合,提出了基于BiLSTM-MTL-Attention的风-光-荷中长期场景生成方法,将气象特征向量以及风-光-荷历史数据作为输入特征,通过数据驱动的方法挖掘输入特征之间的相关性,提取共性特征,同时保留差异性,从而提高模型的泛化能力,改善场景生成的精度。算例分析表明,本文提出的场景生成方法能大幅提高场景生成的精度,可以为电力系统中长期规划提供有效的理论和方法借鉴。 展开更多
关键词 风-光-荷 中长期场景 深度学习 多任务学习 注意力机制
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基于RIME-VMD-TCN-Attention的船舶电力负荷预测
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作者 骆佳馨 高海波 +2 位作者 欧阳继能 李程 陈灿 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第18期112-118,共7页
船舶电力负荷因具有噪声多、随机性和非线性强的特点,在短期电力负荷预测中存在噪声干扰、特征提取困难和模型拟合度差的问题。故本文提出一种结合霜冰优化算法(Rime Optimization Algorithm,RIME)的变分模态分解(Variational Mode Deco... 船舶电力负荷因具有噪声多、随机性和非线性强的特点,在短期电力负荷预测中存在噪声干扰、特征提取困难和模型拟合度差的问题。故本文提出一种结合霜冰优化算法(Rime Optimization Algorithm,RIME)的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)、时序卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)和注意力机制的组合预测模型。首先,通过RIME-VMD分解,将复杂的船舶电力负荷信号分解为多个仅包含简单负荷特征的单独模态,以减少噪声的影响同时提高分解效率;其次,通过TCN模型结合Attention机制对各模态分量进行预测并将结果组合,使模型自适应捕捉电力负荷中的非线性特征,提高时序预测能力;最后,实验分析表明,本文提出的RIME-VMD-TCN-Attention模型误差指标MAE、MAPE、RMSE和R2均优于传统LSTM模型、GRU模型、单一TCN模型和未经模态分解的混合模型,具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 船舶短期电力负荷预测 霜冰优化算法 变分模态分解 时序卷积网络 注意力机制
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Attention机制加成的ICEEMDAN-1D-CNNBiGRU月径流预测
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作者 安佳彤 赵雪花 +2 位作者 朱博文 郭秋岑 王慧方 《水电能源科学》 北大核心 2025年第7期7-10,6,共5页
针对径流序列呈现出复杂性、高波动性,直接预测误差大的问题,将改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)、一维卷积神经网络(1D-CNN)、双向门控循环单元(BiGRU)和注意力(Attention)机制相结合,构建ICEEMDAN-1D-CNN-BiGRU-Attent... 针对径流序列呈现出复杂性、高波动性,直接预测误差大的问题,将改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)、一维卷积神经网络(1D-CNN)、双向门控循环单元(BiGRU)和注意力(Attention)机制相结合,构建ICEEMDAN-1D-CNN-BiGRU-Attention模型,充分挖掘径流序列的周期性、长程相关性特征,以提高径流序列的预测精度。以汾河上游的上静游站为例开展月径流序列预测研究,与1D-CNN-BiGRU、1DCNN-BiGRU-Attention、ICEEMDAN-1D-CNN-BiGRU模型的预测结果进行对比分析。结果表明,ICEEMDAN分解原始径流序列,可以充分挖掘径流数据的周期性特征。ICEEMDAN-1D-CNN-BiGRU-Attention模型可以很好地识别序列特征,预测效果较好,验证期的纳什效率系数达0.85以上。Attention机制的加入,可提高峰值的预测效果,在突变较强的训练期合格率可达90%。研究结果为中长期径流预测提供了新思路,并验证了其有效性。 展开更多
关键词 月径流预测 ICEEMDAN 1D-CNN BiGRU attention机制
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基于边频能量指标与Attention-TCN的齿轮箱精确退化预测
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作者 徐铂雯 顾明洲 +3 位作者 刘尧 胡剑 区瑞坚 王琇峰 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第7期34-42,共9页
齿轮箱作为重要的机械传动装置,其健康状态直接影响设备运行可靠性,对其开展退化状态预测具有重要意义。有效的退化指标和高精度的退化趋势预测模型是确保退化预测准确性的关键要素。传统退化指标构建方法大多基于齿轮箱总体健康状态在... 齿轮箱作为重要的机械传动装置,其健康状态直接影响设备运行可靠性,对其开展退化状态预测具有重要意义。有效的退化指标和高精度的退化趋势预测模型是确保退化预测准确性的关键要素。传统退化指标构建方法大多基于齿轮箱总体健康状态在数据上的表现,难以实现齿轮箱内部故障齿轮的精确定位。基于齿轮箱退化机理知识,提出一种基于边频能量的退化指标构建方法,与其他数据驱动的指标相比可实现齿轮箱内部故障齿轮定位,且具有更好的单调性和趋势性。融合注意力机制和时间卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)构建退化趋势预测模型,综合利用两者学习时序特征的能力,提高齿轮箱退化预测准确性。使用重庆大学齿轮箱退化数据集进行实验验证,结果显示所提出的预测方法相比对比模型可获得更高的预测精度。 展开更多
关键词 齿轮箱 退化预测 边频能量 注意力机制 TCN
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基于模糊逻辑的FBiLSTM-Attention短期负荷预测
15
作者 张岩 康泽鹏 +2 位作者 高晓芝 杨楠 王昭雷 《河北科技大学学报》 北大核心 2025年第1期41-48,共8页
针对电力负荷数据由于受多种因素的影响具有高度不确定性的问题,将负荷数据的不确定性与深度学习算法相结合,提出了一种基于模糊逻辑的FBiLSTM-Attention短期负荷预测模型,以提高负荷预测的精度。首先,对原始数据进行数据预处理,包括缺... 针对电力负荷数据由于受多种因素的影响具有高度不确定性的问题,将负荷数据的不确定性与深度学习算法相结合,提出了一种基于模糊逻辑的FBiLSTM-Attention短期负荷预测模型,以提高负荷预测的精度。首先,对原始数据进行数据预处理,包括缺失值填充、相关性分析及数据归一化;其次,通过K-Means聚类将每个特征的数据转换成模糊规则引入模糊逻辑的处理,同时,模型结构方面采用双向长短期记忆网络(BiLSTM)和注意力机制(Attention);最后,对所提方法和传统的LSTM与BiLSTM-Attention模型的预测结果进行对比。结果表明,结合了模糊逻辑的模型精确度和鲁棒性都有了明显的提升,具有更好的预测性能。所提模型可以有效提高处理不确定性数据的能力,为负荷预测研究提供了参考。 展开更多
关键词 数据处理 模糊逻辑 负荷预测 双向长短期记忆网络 注意力机制
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基于改进SSA和CNN-BiLSTM-Attention的UWB测距误差缓解算法
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作者 张翠 刘津铭 +1 位作者 郑新鹏 张烈平 《电子测量技术》 北大核心 2025年第10期51-61,共11页
针对超宽带在实际环境下存在的测距误差问题,提出了基于改进麻雀搜索算法和卷积双向长短期注意力模型的超宽带测距误差缓解算法。采用Tent映射,利用自适应调整方法,结合北方苍鹰算法,并在跟随阶段采用螺旋飞行策略对SSA算法改进,提高算... 针对超宽带在实际环境下存在的测距误差问题,提出了基于改进麻雀搜索算法和卷积双向长短期注意力模型的超宽带测距误差缓解算法。采用Tent映射,利用自适应调整方法,结合北方苍鹰算法,并在跟随阶段采用螺旋飞行策略对SSA算法改进,提高算法的全局搜索性能,避免陷入局部最优的情况,将改进后的算法命名为TANSSSA。利用BiLSTM模型和注意力机制改进CNN-LSTM模型,构建CNN-BiLSTM-Attention模型,提高模型对长序列数据的处理能力,使得模型对数据有更精确的权重分配。使用TANSSSA优化CNN-BiLSTM-Attention模型的超参数,构建TANSSSA-CNN-BiLSTM-Attention模型。在模型性能验证实验中,对比SSA-CNN-BiLSTM-Attention、CNN-BiLSTM-Attention、CNN-BiLSTM、CNN-LSTM-Attention、CNN-LSTM、GRU以及TCN模型,平均绝对误差降低了12.05%~62.31%。在实际环境中,TANSSSA-CNN-BiLSTM-Attention对比其他7种模型,平均绝对误差降低了45.70%~83.82%,测距误差得到有效地缓解。 展开更多
关键词 超宽带 麻雀搜索算法 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 注意力机制
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基于CNN-LSTM-Attention的ZPW-2000A轨道电路故障诊断方法 被引量:1
17
作者 杨勇 可婷 +1 位作者 胡启正 张志敏 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2380-2392,共13页
轨道电路作为铁路信号的重要设备之一,易受环境、电气干扰等因素影响而发生故障,一旦发生故障将直接影响列车运行的安全性。目前,传统的轨道电路故障诊断方法在提取故障数据的全局和局部特征上仍存在局限性,而人工智能与深度学习方法的... 轨道电路作为铁路信号的重要设备之一,易受环境、电气干扰等因素影响而发生故障,一旦发生故障将直接影响列车运行的安全性。目前,传统的轨道电路故障诊断方法在提取故障数据的全局和局部特征上仍存在局限性,而人工智能与深度学习方法的兴起为解决这一问题提供了新的解决思路。鉴于此,以ZPW-2000A轨道电路为研究对象,提出一种基于CNN,LSTM和注意力机制的故障诊断方法,记作CNN-LSTM-Attention。具体来说,该方法通过CNN提取轨道电路故障的局部特征;通过LSTM挖掘时间序列数据的相关性和时间依赖关系,进一步获取全局特征;再引入注意力机制对特征赋予不同的权重,最终实现轨道电路故障的智能诊断。最后,依托信号集中监测系统,获取ZPW-2000A型轨道电路的31种典型故障模式,模拟故障曲线并生成前、中、后3个区段的时间序列数据集。在该数据集上进行实验验证。结果显示:与传统的时序数据深度模型,如Multi-LSTM、CNN-LSTM相比,CNN-LSTM-Attention可以提取时序数据的关键特征和全局特征,在测试集上的诊断性能是最佳的,准确率达到99.9%以上。而且注意力权重热力图显示模型更关注输入的中心部分,这说明本区段数据是影响故障发生的关键因素。CNN-LSTM-Attention为轨道电路故障诊断和铁路系统的安全运行提供了重要的理论和技术支撑,有一定的应用和推广价值。 展开更多
关键词 ZPW-2000A 故障诊断 深度学习 CNN LSTM 注意力机制
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基于CNN-GRU-Attention模型的铁路集装箱运输时间预测
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作者 王辉 宋瑞 +3 位作者 何维 蔡近近 龙泽雨 丛铭 《北京交通大学学报》 北大核心 2025年第4期115-121,共7页
针对精准预测集装箱运输时间的问题,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)和注意力机制(Attention Mechanism,Attention)的混合模型CNN-GRU-Attention(CGA).筛选出运... 针对精准预测集装箱运输时间的问题,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)和注意力机制(Attention Mechanism,Attention)的混合模型CNN-GRU-Attention(CGA).筛选出运输距离、是否跨局运输等若干对铁路集装箱运输时间有影响的因素,并利用滑动窗口的方式来划分数据并输入到模型中.模型以CNN-GRU为主体框架,用于提取数据特征和捕捉数据中的长时间依赖关系,并利用注意力模块增强对关键信息的聚焦能力.使用均方误差(Mean Square Error,MSE)、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)、决定系数(Coefficient of Determina-tion,R^(2))和平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)作为评价指标,并选取典型的机器学习和深度学习模型作为对比模型.研究结果表明:CGA模型的预测误差MSE为77.84,RMSE为8.82,MAE为2.72,R^(2)为0.958,MAPE为4.47%;相较于其他模型,CGA模型对铁路集装箱运输时间具有更高的预测准确度,能够实现较好的预测效果. 展开更多
关键词 铁路运输 铁路集装箱 运输时间预测 卷积神经网络 注意力机制
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应用CNN-BiLSTM-SE Attention模型预测电磁超声测厚间隙
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作者 昌志阳 朱飞 +3 位作者 高斯佳 刘天然 刘海波 王永青 《中国测试》 北大核心 2025年第9期158-166,共9页
合理的测量间隙是保证电磁超声非接触测厚稳定性和准确性的重要因素,目前依然缺少测厚过程同步监测间隙的电磁超声测量方法。为在超声非接触测厚过程中更准确地监测间隙状态,结合电磁超声信号特性设计模型架构,提出一种基于卷积神经网络... 合理的测量间隙是保证电磁超声非接触测厚稳定性和准确性的重要因素,目前依然缺少测厚过程同步监测间隙的电磁超声测量方法。为在超声非接触测厚过程中更准确地监测间隙状态,结合电磁超声信号特性设计模型架构,提出一种基于卷积神经网络(convolution neural network,CNN)、双向长短期记忆网络(bidirectional long and shortterm memory,BiLSTM)和SE注意力机制(squeeze-and-excitation networks attention mechanism,SE Attention)的混合预测模型(CNN-BiLSTM-SE Attention)。通过间隙标定试验建立数据集并进行预处理,建立网络模型架构,利用CNN提取超声回波信号局部特征,通过BiLSTM双向捕捉信号中的长期依赖关系,引入SE注意力机制自动为各隐藏层分配权重,增强超声关键特征信息;基于间隙标定数据展开模型训练及调优,对测试集合成不同信噪比数据集测试,预测误差在0.10 mm以内的平均准确率最高可达95.74%,相比与CNN、BiLSTM、CNN-BiLSTM模型及拟合函数法具有更好的预测精度和抗噪性,可以在电磁超声测厚过程中提供间隙状态的预测。 展开更多
关键词 电磁超声测厚 间隙预测 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 SE注意力机制
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基于ICEEMDAN与Attention-LSTM的矿山边坡位移预测
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作者 李荟 韩晓飞 +1 位作者 朱万成 毛嘉石 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期163-170,共8页
为了提高矿山边坡位移预测的精度,提出了1种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)、最小二乘拟合与融入注意力机制的长短时记忆网络的矿山边坡位移预测模型.首先,针对矿山边坡位移监测数据的时序性、非线性等特点,引入改... 为了提高矿山边坡位移预测的精度,提出了1种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)、最小二乘拟合与融入注意力机制的长短时记忆网络的矿山边坡位移预测模型.首先,针对矿山边坡位移监测数据的时序性、非线性等特点,引入改进的模态分解方法将累积位移进行时频分解,获得趋势项、周期项和随机项,有效降低了数据复杂度.其次,针对趋势项预测,采用最小二乘拟合方法建立三次多项式回归预测模型;针对周期项预测,引入注意力机制区分不同时刻位移数据的重要程度,有效捕捉了长时间位移序列内部的依赖关系.最终,通过整合趋势项和周期项预测结果,获得矿山边坡累积位移的预测结果.以西藏巨龙铜矿边坡为例,测试了该模型的性能.结果表明,提出的边坡位移预测模型的均方根误差和平均绝对百分比误差分别为5.99 mm和5.94%,与传统长短时记忆网络模型相比,分别下降了51.30%和55.17%,预测精度显著提高. 展开更多
关键词 位移预测 露天矿 滑坡 长短时记忆网络 注意力机制
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