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题名供水管网泄漏声信号分类与识别
- 1
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作者
张瑞瑞
付世沫
魏媛媛
王耀力
常青
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机构
太原理工大学电子信息与光学工程学院
太原供水设计研究院有限公司
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出处
《声学技术》
北大核心
2025年第4期629-639,共11页
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基金
山西省自然科学基金(201801D121141)
山西省重点研发计划项目(201903D321003)
供水管道检漏感知技术研发(RH2000005391)。
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文摘
为了解决供水管网泄漏声信号泄漏程度识别困难的问题,提出一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的管道泄漏声学信号识别方法。首先利用研制的声传感器采集供水管网实验平台与实际管网数据形成泄漏声数据集,提出麻雀算法优化变分模态分解和小波变换方法去除泄漏信号中的噪声,文章将泄漏信号输入CNN中,提取泄漏信号的31种特征参数,并基于提取的泄漏声信号特征参数,构建了一种基于残差块和注意力机制的改进型CNN网络,分别建立二分类和不同泄漏程度下的多分类模型。实验结果表明,所提出的方法对少、中、大量泄漏的一维声信号的识别率分别达到94.46%、94.82%、94.89%,平均识别率为94.72%,与目前先进声信号识别方法比较,所提方法可应用于实际管道泄漏声信号的分类与识别。
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关键词
管道泄漏
声信号
特征提取
卷积神经网络
信号识别
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Keywords
pipe leakage
acoustic signal
feature extraction
convolutional neural network
signal recognition
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分类号
TN911.7
[电子电信—通信与信息系统]
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题名六旋翼无人机航磁补偿方法研究
- 2
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作者
于龙兴
魏媛媛
付世沫
常青
王耀力
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机构
太原理工大学电子信息与光学工程学院
太原供水设计研究院有限公司
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出处
《电光与控制》
北大核心
2025年第2期38-44,共7页
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基金
山西省项目(201903D321003)
山西省自然科学基金(201801D121141)
太原供水设计研究院有限公司项目(RH2000005391)。
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文摘
地磁导航作为一种无源自主导航方法,与全球定位系统(GPS)相比具有更强的稳定性。为了提高无人机(UAV)平台地磁导航的精确性,需要补偿无人机平台产生的固定干扰、涡流干扰、感应干扰。根据实测六旋翼无人机磁场数据,分析出无人机作业时干扰信号的频率特性;结合传统的Tolles-Lawson模型与卡尔曼滤波算法预测地磁场的变化,去除了传统Tolles-Lawson模型中恒定地磁场的假设;引入遗忘因子α,根据残差理论减小观测协方差误差与状态协方差误差来实现噪声预测,改进卡尔曼滤波。经过实验分析可得,改进自适应卡尔曼滤波有效地降低了补偿误差,较普通卡尔曼滤波补偿效果改善比(IR)提高了5.64,且补偿后磁场数据的噪声毛刺明显减少。
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关键词
无人机
Tolles-Lawson模型
遗忘因子
自适应卡尔曼滤波
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Keywords
UAV
Tolles-Lawson model
forgetting factor
adaptive Kalman filtering
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分类号
V243.5
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名改进VMD与广义互相关在供水管道泄漏定位中的应用
被引量：2
- 3
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作者
胡佳佳
魏媛媛
付世沫
王耀力
常青
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机构
太原理工大学电子信息与光学工程学院
太原供水设计研究院有限公司
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出处
《现代电子技术》
北大核心
2024年第19期75-82,共8页
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基金
山西省重点研发项目(201903D321003)
太原供水设计研究院有限公司项目(RH2000005391)
山西省自然科学基金项目(201801D121141)。
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文摘
针对管道泄漏定位时,采集到的泄漏信号会受到噪声干扰而影响定位精度的问题,提出了一种参数自寻优变分模态分解结合广义互相关的定位方法。首先,在现有的频域加权函数的基础上,提出了一种复合加权函数,对不同的频域加权函数在供水管道泄漏声信号下的性能进行研究;其次,利用高斯变异和量子行为对粒子群进行优化,建立复合指标排列熵/互信息熵作为适应度函数,改善粒子在求解过程中的多样性;然后,通过改进的粒子群算法优化变分模态分解(VMD)最优参数组合,实现对信号的降噪处理。实验结果表明,文中方法在供水管道泄漏情况下具有更高的定位精度,平均相对定位误差仅为3.7%,且最大误差也只有8.0%,能够有效地滤除原始信号中的噪声干扰。
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关键词
供水管道
泄漏定位
粒子群优化算法
变分模态分解
时延估计
广义互相关
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Keywords
water supply pipeline
leakage location
PSO algorithm
VMD
time delay estimation
GCC
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分类号
TN911.4-34
[电子电信—通信与信息系统]
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题名管道漏磁信号分类的多特征融合网络研究
- 4
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作者
魏媛媛
刘瑞萍
付世沫
王耀力
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机构
太原供水设计研究院有限公司
太原理工大学电子信息与光学工程学院
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出处
《太原理工大学学报》
CAS
北大核心
2024年第5期929-936,共8页
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基金
太原理工大学横向课题(RH2000005391)。
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文摘
【目的】地下管道如预应力钢筒混凝土管(PCCP)等检漏是城市基础设施管理和维护中至关重要的一项工作。提出一种识别地下管道弱磁分布类型的磁异常多特征融合网络(MMF)。【方法】充分利用标准正交基函数(OBF)和最小熵(MED)两种检测特征,以全面而准确地捕捉漏磁信号的复杂特性。首先,在不同物径距离上利用OBF和MED进行磁异常检测,获取实测目标磁场特征;其次,融合磁场特征设计多特征融合网络MMF,并引入多头注意力机制捕捉序列磁场中的复杂关系和特征;最后,采用多特征熵权法MFEW,根据输入特征熵分配网络权重。【结果】实验结果显示,MMF网络异常分类达到了98.86%的精度,AUC评估结果为99.25%,同时模型更加精简,具有更高的计算效率,能够在相对较短的训练时间内取得令人满意的性能。
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关键词
信号检测与分类
多特征融合网络
熵权法
多头注意力机制
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Keywords
signal detection and classification
multi-feature fusion network
entropy weighting method
multi-head attention mechanism
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分类号
TP274.4
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名复杂光强下无人机视觉惯性定位算法
被引量：2
- 5
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作者
王坤鹏
付世沫
魏媛媛
王耀力
常青
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机构
太原理工大学
太原供水设计研究院有限公司
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出处
《电光与控制》
CSCD
北大核心
2024年第11期18-25,共8页
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基金
国家自然科学基金(61828601)
山西省重点研发项目(201903D321003)
供水管道检漏感知技术研发项目(RH2000005391)。
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文摘
针对复杂光照条件下视觉惯性同步定位与地图构建(VIO-SLAM)算法易发生偏移以及跟踪失败等问题,提出了一种改进的VIO-SLAM算法。首先,所提PVIO-SLAM算法对图像进行照度判别,对不同照度分别进行自适应对数校正和对比度受限的直方图均衡化(CLAHE)处理;接着,采用提出的自适应加权融合策略对预处理后的图像进行融合,同时使用预积分缩小匹配范围加速特征点匹配,引入回环校验来提高算法的鲁棒性;最后,在公共数据集上进行实验,与原算法相比,未开启回环校验时所提算法均方根误差降低35.75%,开启后均方根误差进一步降低14.96%。实际场景下的实验结果表明,所提算法的运动轨迹与真实轨迹相吻合。综上所述,提出的算法有效提升了复杂光照条件下的VIO-SLAM的精度,具有较高的鲁棒性。
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关键词
无人机定位
复杂光照
图像预处理
IMU预积分
回环校验
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Keywords
UAV locating
complex lighting
image preprocessing
IMU pre-integration
loopback check
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分类号
V249.3
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名基于SQP-GPMP2算法的移动机器人路径规划
被引量：1
- 6
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作者
郭希文
付世沫
魏媛媛
常青
王耀力
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机构
太原理工大学电子信息与光学工程学院
太原供水设计研究院有限公司
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出处
《电光与控制》
CSCD
北大核心
2024年第9期104-110,共7页
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基金
山西省自然科学基金(201801D121141)
供水管道检漏感知技术研发(RH2000005391)。
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文摘
针对高斯过程路径规划算法(GPMP2)处理非线性不等式约束能力有限、在复杂障碍物地图中易陷入局部极小值,进而产生碰撞的问题,结合序列二次规划(SQP)算法,提出了改进的SQP-GPMP2算法。首先,该算法从概率的角度将运动规划视为轨迹优化,得到初始轨迹状态;其次,引入碰撞代价函数,用来表示机器人和障碍物的碰撞代价关系;最后,使用SQP算法对轨迹进行迭代修正,保证轨迹的无碰撞和运动学合理性。仿真实验结果显示,相比GPMP2等算法,所提算法在不同尺寸迷宫上的规划成功率至少提高20个百分点,证明该算法在处理复杂约束能力和保证路径规划效率上具有优越性。
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关键词
移动机器人
路径规划
高斯过程
序列二次规划
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Keywords
mobile robot
path planning
Gaussian process
sequential quadratic programming
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于改进YOLOv5s的无人机航拍图像目标检测
被引量：5
- 7
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作者
宁涛
付世沫
常青
王耀力
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机构
太原理工大学信息与计算机学院
太原供水设计研究院有限公司
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出处
《电光与控制》
CSCD
北大核心
2024年第12期41-47,63,共8页
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基金
山西省自然科学基金(201801D121141)
山西省研发项目(201903D321003)
太原供水设计研究院有限公司项目(RH2000005391)。
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文摘
针对无人机视角下目标尺度变化剧烈、背景复杂、目标小且密集而导致漏检率高的问题,提出了一种改进YOLOv5s的实时目标检测模型。首先,提出了全新的混合注意力机制,将其嵌入到主干网络中,增强对目标关键信息的提取能力;其次,创建新的稠密残差金字塔池化,提高了网络信息融合能力,降低计算量;然后,设计了一种基于多头自注意力机制的C3-BoT模块,有效捕获无人机图像全局上下文信息;最后,根据无人机图像特点,在YOLOv5s网络基础上增加一个极小目标检测层,降低小目标的漏检率。在VisDrone2019数据集上进行实验,改进后模型的mAP 0.5达到了40.6%,较YOLOv5s基准模型提高了8.1个百分点,在无人机航拍图像检测任务中取得了更好的检测效果。
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关键词
无人机
小目标检测
注意力机制
YOLOv5s
航拍图像
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Keywords
UAV
small object detection
attention mechanism
YOLOv5s
aerial images
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分类号
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名基于随机重启的机器人高斯过程运动规划
- 8
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作者
袁绪清
魏媛媛
王耀力
常青
付世沫
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机构
太原理工大学电子信息与光学工程学院
太原供水设计研究院有限公司
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出处
《现代制造工程》
CSCD
北大核心
2024年第12期54-60,86,共8页
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基金
山西省重点研发项目(201903D321003)
太原供水设计研究院有限公司项目(RH2000005391)
山西省自然科学基金项目(201801D121141)。
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文摘
针对高斯路径运动规划(GPMP2)算法应用于移动机器人时,在复杂障碍物环境中易陷入局部最优和避障性能不佳的问题,提出一种基于随机重启和避障改进的(GPMP2-SROAI)方法。首先,引入协变哈密尔顿优化(CHOMP)算法中的随机重启机制对轨迹施加扰动,使其跳出局部最优,提高轨迹优化的效率和鲁棒性;随后,引入基于障碍函数的模型预测控制(MPC-CBF)方法,在优化过程中通过预测机器人的运动范围以避免碰撞。仿真结果表明,改进后的规划成功率达到了92.6%,较GPMP2提高了24.9%,路径最短概率提高了12.5%,平均平滑度提高了4.8%,与主流算法进行对比也取得了更好的轨迹规划质量,轨迹更加平滑且避障效果更佳。
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关键词
路径规划
随机重启
机器人避障
因子图优化
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Keywords
path planning
random restart
robot obstacle avoidance
factor graph optimisation
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分类号
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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