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基于VMD-GAF-MCNN的多传感融合海缆裸露状态识别 被引量:1
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作者 王伟 汪文东 +3 位作者 游鹏 肖泽鑫 安博文 崔桂艳 《光通信研究》 北大核心 2025年第3期90-97,共8页
【目的】桩基冲刷及海缆登陆段的冲刷监测常采用多波束(侧扫)声呐方法进行扫描测量,根据扫测图像评判冲刷程度,但该方法缺乏实时性,仅在运维时间才获取相关数据。目前海缆冲刷监测常采用温度和振动分析,但现场采集的分布式光纤传感信号... 【目的】桩基冲刷及海缆登陆段的冲刷监测常采用多波束(侧扫)声呐方法进行扫描测量,根据扫测图像评判冲刷程度,但该方法缺乏实时性,仅在运维时间才获取相关数据。目前海缆冲刷监测常采用温度和振动分析,但现场采集的分布式光纤传感信号具有非平稳、非线性且易受噪声干扰的特点,同时存在单一传感器提取特征信息不完备的问题,文章提出了一种基于优化变分模态分解(VMD)、格拉姆角场(GAF)和多尺度卷积神经网络(MCNN)的多传感融合海缆裸露状态识别方法,提高了登陆段海缆裸露状态识别的准确率。【方法】文章所提优化VMD-GAF-MCNN使用信号处理和深度学习的方法实现。首先,提出一种基于希尔伯特变换(HT)计算包络峰度最大值的VMD模数优化方法,利用优化VMD对分布式光纤传感信号进行分解,并利用相关系数法筛选本征模态分量(IMF),提取各阶IMF与原始信号相关系数最大的IMF分量;其次,提出一种GAF二维图像编码方法,利用GAF将分布式光纤测温系统(DTS)和分布式光纤声学传感系统(DAS)采集的光纤温度和振动信号筛选出的IMF分量编码成二维图像;最后,设计MCNN结构,随机划分训练集和测试集,将训练集输入网络进行训练,测试集验证网络的有效性,实现海缆裸露状态识别。【结果】利用现场采集的海缆光纤温度和振动数据进行验证,测试准确率达到99.85%,相较于单一传感器分别提高了0.95%和0.85%。【结论】文章所提方法能够准确识别登陆段海缆裸露状态,为制定海缆运维策略提供技术支撑。 展开更多
关键词 模式识别 多传感融合 优化变分模态分解 格拉姆角场 多尺度卷积神经网络
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CMSY模型参数敏感性分析:以西印度洋重要鱼类种群为例
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作者 葛春银 李增光 +4 位作者 万荣 吴子健 刘瀚丹 赵瑞 游鹏 《南方水产科学》 北大核心 2025年第4期44-54,共11页
渔业资源可持续利用亟需有效的评估方法。传统评估方法因数据需求量大而受限,促使数据有限的评估方法迅速发展。其中,仅需捕捞数据的蒙特卡洛模拟捕捞量-最大可持续产量(Monte Carlo Catch-MSY,CMSY)模型应用广泛,但其参数设定可能影响... 渔业资源可持续利用亟需有效的评估方法。传统评估方法因数据需求量大而受限,促使数据有限的评估方法迅速发展。其中,仅需捕捞数据的蒙特卡洛模拟捕捞量-最大可持续产量(Monte Carlo Catch-MSY,CMSY)模型应用广泛,但其参数设定可能影响结果可靠性。文章以西印度洋15种主要经济鱼类种群为例,开展CMSY模型的参数敏感性分析,并评估其资源状况。结果表明,不同鱼类种群对模型参数(Bend/k,相对生物量)变化的响应存在差异,其中云鲥(Tenualosa ilisha)和剑鱼(Xiphias gladius)最为显著。除了龙头鱼(Harpadon nehereus)、乳香鱼(Lactarius lactarius)和大眼金枪鱼(Thunnus obesus)外,大部分鱼类种群资源状况均处于捕捞型过度捕捞和资源型过度捕捞状态。与以往研究相比,中上层鱼类与中下层鱼类的CMSY模型结果基本一致;而金枪鱼类的评估结果则与印度洋金枪鱼委员会(Indian Ocean Tuna Commission,IOTC)基于数据充足方法的结论有较大差异。这表明CMSY模型在金枪鱼类资源评估中具有较高的不确定性,但对中上层小型鱼类和中下层鱼则表现出较好的适用性和可靠性。 展开更多
关键词 数据有限 CMSY 渔业资源评估 敏感性分析 西印度洋
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基于最大熵模型的长江口三类生态型仔稚鱼生境分布特征
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作者 吴子健 李增光 +4 位作者 万荣 王嘉洛 葛春银 王大元 赵欣 《南方水产科学》 北大核心 2025年第4期64-71,共8页
为解析长江口洄游性、海洋性与河口性三类仔稚鱼生境分布的环境驱动因子,根据2022年9月(夏季)、2023年4月(春季)长江口仔稚鱼采样数据,采用最大熵(Maximum entropy,MaxEnt)模型分析凤鲚(Coilia mystus,洄游性)、鳀(Engraulis japonicus... 为解析长江口洄游性、海洋性与河口性三类仔稚鱼生境分布的环境驱动因子,根据2022年9月(夏季)、2023年4月(春季)长江口仔稚鱼采样数据,采用最大熵(Maximum entropy,MaxEnt)模型分析凤鲚(Coilia mystus,洄游性)、鳀(Engraulis japonicus,海洋性)和香䲗(Callionymus olidus,河口性)的生境分布特征及其环境驱动机制。结果表明,长江口南支的海表面温度、pH、营养盐高于北支,而北支的海表面盐度、叶绿素高于南支;MaxEnt模型对这3种仔稚鱼生境分布具有较强的预测能力[曲线下面积(Area under the curve,AUC)>0.8],且春季略优于夏季;影响凤鲚和香䲗春、夏季生境分布的关键因子均为海表面溶解氧(相对贡献率分别为80.8%、86.6%和39.8%、30.2%),而鳀为海表面盐度(分别为44.0%和79.0%)。不同生态类型仔稚鱼的生境特征及其关键环境因子存在显著差异,导致其早期生活史阶段的补充过程对环境变化的响应呈现种间特异性。因此,长江口仔稚鱼资源的保护需针对不同生态类型鱼类的生物学特性及栖息地需求,制定差异化的保护策略。 展开更多
关键词 长江口 仔稚鱼 最大熵模型 生态类型 生境分布
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基于光纤温度混合域特征的海缆浅埋状态识别 被引量:2
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作者 姜坤 张帅 +4 位作者 傅翔 史二祯 安博文 陈元林 崔桂艳 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期312-320,共9页
针对光纤温度信号非平稳、非线性的特点,以及在海床表面温度和海床深处温度近似相等即温度平衡时间段内,利用光纤温差识别海缆浅埋位置存在一定的局限性问题,提出一种基于优化VMD混合域特征和LSTM的海缆浅埋状态识别方法,用于识别海缆... 针对光纤温度信号非平稳、非线性的特点,以及在海床表面温度和海床深处温度近似相等即温度平衡时间段内,利用光纤温差识别海缆浅埋位置存在一定的局限性问题,提出一种基于优化VMD混合域特征和LSTM的海缆浅埋状态识别方法,用于识别海缆深埋和浅埋两种状态。首先,采用参数优化的VMD对光纤温度信号进行分解,提取各阶本征模态分量与原始信号相关系数最大的分量;其次,提取原始温度信号的时域和频域特征,结合所选IMF的时域和频域特征以及能量和熵特征构建混合域特征集,并利用CDET进行敏感特征选择;最后,设计LSTM结构,将训练集输入网络进行训练,测试集验证网络的有效性,实现海缆浅埋状态识别。通过现场采集的海缆光纤温度数据进行验证,测试准确率达到100%,结果表明,该方法能够准确识别海缆浅埋状态。 展开更多
关键词 光纤温度 海缆浅埋识别 混合域特征 VMD LSTM
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