改进D-S证据理论的高冲突多信息融合方法研究

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作者 刘素艳 乔一鸣 +2 位作者 董一林 赵健岭 马增强 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3328-3338,共11页

随着高速列车的发展,单一信号源难以全面反映故障状态,多信号故障诊断成为研究的热点问题。多复杂信息融合的质量直接影响滚动轴承故障诊断的效果。为解决高冲突证据融合产生的悖论问题,使多信息融合结果更加准确可靠,提出一种改进D-S... 随着高速列车的发展,单一信号源难以全面反映故障状态,多信号故障诊断成为研究的热点问题。多复杂信息融合的质量直接影响滚动轴承故障诊断的效果。为解决高冲突证据融合产生的悖论问题,使多信息融合结果更加准确可靠,提出一种改进D-S证据理论的高冲突多信息融合方法。首先,获取2种不同数据类型的传感信息(振动信号和电流信号),分别对单一类型的数据进行时域、频域及时频域的特征提取,得到30维的特征矩阵;采用核主成分分析法(kernel principal component analysis,KPCA)对特征提取的结果进行降维和最优特征的筛选,并采用深度置信学习网络(deep belief network,DBN)进行基本概率赋值函数(basic probability assignment,BPA)的转换,作为原始证据源;另外,进行多信息融合证据源的改进,利用模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)和熵权法结合计算各个信息源的综合权重,完成证据源的修正。然后,通过李弼程提出的证据合成公式,提出新的融合决策合成规则,避免冲突证据概率的丢失,并通过对冲突证据的概率重新加权分配,提高合成结果的精准性和可靠性;最后,搭建实验平台并采用帕德博恩大学的轴承故障数据集进行实验验证,得出离散度评价融合结果。实验结果表明:该方法能够有效融合多种类型的状态特征信息,在相同故障等级下,改进后的D-S融合效果是改进前的5倍以上。该方法可应用于轴承故障诊断领域,有效提高多数据融合结果的准确性。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 信息融合 核主成分分析 熵权法 模糊层次分析法 证据理论

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近程探测低截获信号设计技术研究

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作者 马月红 周辉 +2 位作者 韩壮志 赵辰 李乾 《电光与控制》 北大核心 2025年第11期97-101,115,共6页

为降低无线电近程探测信号被截获的概率,设计了一种宽带多载波复合调制的低截获探测信号。通过正交频分复用技术生成宽带信号,利用混沌函数生成随机序列对信号的子载波进行幅度调制。多载波调制使能量在任意时刻都分布于整个信号带宽内... 为降低无线电近程探测信号被截获的概率,设计了一种宽带多载波复合调制的低截获探测信号。通过正交频分复用技术生成宽带信号,利用混沌函数生成随机序列对信号的子载波进行幅度调制。多载波调制使能量在任意时刻都分布于整个信号带宽内,降低信号的瞬时功率谱密度峰值。随机序列调幅使信号的频谱随时间不断变化,影响接收机选频逻辑算法的频谱峰值分析过程,降低信号载频被截获的概率。仿真结果表明,信号的瞬时功率谱密度峰值比相同带宽下的线性调频信号低21 dB,且接收机对信号载频的测频误差为信号带宽的36%,进一步验证了所设计信号的低截获性能,具有潜在的工程应用价值。 展开更多

关键词 低截获信号 混沌函数 无线电干扰系统 数字射频存储

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基于优化DeepLabv3+的智能化高速铁路安全区域划分算法研究

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作者 王勇达 王硕禾 +3 位作者 朱钰 常宇健 蔡承才 赵瑞康 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期20-29,共10页

针对目前电气化铁路沿线复杂背景下铁路安全区域划分均需采用实际固定标准件为参照物且区域划分范围小等问题,提出一种无需参照物的高速铁路安全区域划分算法.首先基于无人机所采集图像中的相关参数计算出相应的GSD(地面采样间距)参数,... 针对目前电气化铁路沿线复杂背景下铁路安全区域划分均需采用实际固定标准件为参照物且区域划分范围小等问题,提出一种无需参照物的高速铁路安全区域划分算法.首先基于无人机所采集图像中的相关参数计算出相应的GSD(地面采样间距)参数,然后利用加入ECA-Net模块的DeepLabv3+模型对图像中的轨道进行精确分割.通过边缘检测、开运算、概率霍夫变换等一系列图像处理操作,提取出构成轨道的关键像素点,并运用最小二乘法进行轨道拟合,得出轨道数学表达式.最后,结合数学算法和GSD参数以及轨道数学表达式,完成安全区域的划分.实验结果表明,所提算法测量精度高达90%以上,无需选取固定参照物,适应性强、鲁棒性高,具有较高的实用性和可靠性. 展开更多

关键词 无人机 地面采样间距 DeepLabv3+ ECA-Net 安全区域

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面向变电站环境的无线传感网络分簇路由算法

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作者 温开云 赵洪山 赵仕策 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第18期64-73,共10页

当前无线传感器网络路由协议众多,但没有充分考虑无线通信方式的传输距离、传感器所处环境的电磁干扰,导致其无法应用在电力行业。提出一种计及传感节点密度、通信距离以及链路质量的无线传感网络路由策略。针对输变电场景传感器众多、... 当前无线传感器网络路由协议众多,但没有充分考虑无线通信方式的传输距离、传感器所处环境的电磁干扰,导致其无法应用在电力行业。提出一种计及传感节点密度、通信距离以及链路质量的无线传感网络路由策略。针对输变电场景传感器众多、不具备组网能力的问题,提出利用计算能力较强的汇聚节点接收传感器信息,并对其进行组网的解决方案。首先,根据实际传感器部署位置,通过密度可达原则及通信距离约束对传感节点进行合理分簇,并为每个簇分配能量充足且具有一定计算能力的汇聚节点。然后,结合汇聚节点之间的通信距离及链路质量,构建汇聚节点网络的赋权有向图,通过Dijkstra算法求解最优路径从而获得路由表。最后,仿真结果表明,在50%节点失效时,所提算法的网络生存时间相较于低功耗自适应集簇分层协议、集中式自适应集簇分层协议以及改进型自适应集簇分层协议分别延长了72.5%、82.8%、52.1%。此外,在实验室搭建了简单的无线传感网络,验证了算法的可行性。 展开更多

关键词 输变电场景 无线传感网络 路由算法 链路质量

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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OFDM-MIMO的抗单比特接收机低截获雷达信号设计

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作者 马月红 周辉 +2 位作者 韩壮志 赵辰 李乾 《现代电子技术》 北大核心 2025年第5期15-20,共6页

相比于传统的电子战测频接收机,数字化接收机对信号的检测过程集中在数字信号层面,具有较高的系统集成度,得益于在多路同时到达信号检测方面展现出的巨大优势,因而受到广泛关注。为提升己方雷达在战场上的生存能力,有效对抗敌方宽带数... 相比于传统的电子战测频接收机,数字化接收机对信号的检测过程集中在数字信号层面,具有较高的系统集成度,得益于在多路同时到达信号检测方面展现出的巨大优势,因而受到广泛关注。为提升己方雷达在战场上的生存能力,有效对抗敌方宽带数字化接收机的侦察,文中以典型的单比特数字接收机为研究对象,通过分析测频原理,以信号处理过程中单比特采样导致的多信号检测局限性为出发点,设计了基于信号幅度调制的OFDM-MIMO宽带低截获雷达信号。仿真及实验结果表明,所设计的雷达信号具有较高的复杂度,可有效对抗基于信号频谱峰值进行频率检测的单比特接收机侦察,单比特接收机对所设计信号的截获概率仅为20%,证明该信号具有较好的低截获特性。 展开更多

关键词 单比特接收机 低截获信号 OFDM 混沌序列 单比特量化 调幅

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抗IFM接收机WOFD-MCFC低截获雷达信号设计

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作者 马月红 赵辰 +5 位作者 曹佳琦 周辉 曹彦敏 赵慧亮 王晓成 李乾 《电光与控制》 北大核心 2025年第10期98-103,共6页

为了提高雷达在战场上的生存能力,针对瞬时测频(IFM)接收机设计了一种宽带低截获信号。首先,将正交频分复用(OFDM)信号与线性调频连续波(LFMCW)信号相结合,构成n路同时到达信号对IFM接收机的测频结果产生影响;接着,为了进一步提升信号... 为了提高雷达在战场上的生存能力,针对瞬时测频(IFM)接收机设计了一种宽带低截获信号。首先,将正交频分复用(OFDM)信号与线性调频连续波(LFMCW)信号相结合,构成n路同时到达信号对IFM接收机的测频结果产生影响;接着,为了进一步提升信号的抗检测性能并保持发射天线和接收天线的采样率恒定,采用梳状谱信号进一步增大所设计信号的瞬时带宽,得到所设计的宽带正交频分复用多载波梳状谱信号;之后,对所设计信号的性能进行仿真及实验验证,结果表明,IFM接收机对所设计信号的频率进行测量时,无法准确测得任一子载波信号的频率,且最小测频误差为150 MHz,最大测频误差为1050 MHz,并且所设计的信号与四路线性调频连续波信号相比具有较低的功率谱密度,抗检测性能较好,表明所设计信号具有较好的低截获性。 展开更多

关键词 IFM接收机 低截获性 信号设计

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基于R-L分数阶定义的CCM Flyback变换器建模与分析

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作者 王硕禾 符屹男 +2 位作者 常宇健 杨鹏 李倩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期217-225,共9页

针对电容电感都为分数阶这一事实,利用分数阶微积分R-L定义和状态空间平均法,对工作在电感电流连续模式(CCM)下的分数阶Flyback变换器进行建模与分析。推导CCM分数阶Flyback变换器的静态工作点和小信号传递函数以及变换器工作在CCM模式... 针对电容电感都为分数阶这一事实,利用分数阶微积分R-L定义和状态空间平均法,对工作在电感电流连续模式(CCM)下的分数阶Flyback变换器进行建模与分析。推导CCM分数阶Flyback变换器的静态工作点和小信号传递函数以及变换器工作在CCM模式下的条件。其次,讨论Caputo模型与R-L导数模型的区别,得出在R-L分数阶定义下直流静态工作点不仅与占空比相关,而且还与电感和电容的阶数以及负载有关。最后,在PSIM中搭建R-L分数阶CCM Flyback变换器电路模型,得到不同分数阶电感电容阶数下分数阶Flyback变换器输出电压和电感电流的仿真波形,通过仿真结果与理论计算结果对比,验证所建模型的正确性,得出分数阶电感电容的阶数会影响闭环控制器的设计和分数阶模型能更加精确地描述Flyback变换器的工作特性。 展开更多

关键词 DC-DC变换器 电力电子 仿真平台 R-L定义 分数阶建模

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基于特征注意匹配CYCLEGAN的高速列车轮对轴承数据均衡化方法 被引量：1

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作者 刘素艳 汪浩宁 +1 位作者 马增强 苑宗昊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期32-43,共12页

高速列车滚动轴承一旦发生故障就会停车检修,导致样本数据极度不平衡。数据集的不平衡性会对故障诊断结果的准确性和稳定性产生重要影响。针对该问题,提出一种基于特征注意匹配(feature attention matching, FAM)和循环生成对抗网络(cyc... 高速列车滚动轴承一旦发生故障就会停车检修,导致样本数据极度不平衡。数据集的不平衡性会对故障诊断结果的准确性和稳定性产生重要影响。针对该问题,提出一种基于特征注意匹配(feature attention matching, FAM)和循环生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks, CYCLEGAN)的轴承不平衡数据处理CYCLEGAN-FAM方法,该方法在CYCLEGAN的判别器中加入特征注意匹配模块,对从真实图像和生成图像中提取的特征进行对齐,从而提高生成样本的质量。试验表明,该方法能够生成与真实样本高度相似的生成样本,并随着不平衡数据集被逐渐平衡,故障诊断的准确率在凯斯西储大学4类和10类数据集上分别达到了99.8%和99.2%,在QPZZ-II四类和十类数据集上分别达到了99.4%和99.6%。 展开更多

关键词 生成对抗网络 特征注意力匹配(FAM) 不均衡数据集 故障诊断

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分数阶移相全桥变换器的建模与优化控制

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作者 陈新帅 刘玉芝 +1 位作者 杨鹏 李倩 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期97-111,共15页

基于电路中的分抗元件具有非整数阶特性,利用分数阶微积分理论和状态空间平均法,对分数阶移相全桥变换器进行建模与优化控制分析。建立了移相全桥变换器的分数阶状态平均方程,研究电感和电容的分数阶特性对移相全桥变换器频域特性的影... 基于电路中的分抗元件具有非整数阶特性,利用分数阶微积分理论和状态空间平均法,对分数阶移相全桥变换器进行建模与优化控制分析。建立了移相全桥变换器的分数阶状态平均方程,研究电感和电容的分数阶特性对移相全桥变换器频域特性的影响。结合遗传算法的优点,得到满足误差绝对值积分的最优分数阶比例积分(PIλ)控制器参数与最优整数阶比例积分(PI)控制器参数,并搭建了分数阶移相全桥变换器的电路仿真模型与不同控制器的仿真模型,进行了不同控制器、不同工况和负载变化下电路仿真结果的比较。结果表明:相较于整数阶PI控制器,分数阶PIλ控制器能够提供更优的控制性能,使分数阶移相全桥变换器具有更快的响应速度、更好的稳态性能和更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 分数阶移相全桥变换器 遗传算法 最优控制 分数阶比例积分控制

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基于数据分段拟合的受电弓性能检测误差补偿 被引量：1

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作者 赵二朋 李志琦 +1 位作者 牛青雨 冯文钊 《电子测量技术》 北大核心 2024年第16期17-23,共7页

静态接触力是评价受电弓性能的一项重要指标,也是衡量弓网接触质量的重要因素,直接影响着列车行驶安全。传统测量方法存在效率低、精度差等问题,本文基于物联网云、管、端的思路,研发了一种车载式受电弓性能检测装置,并提出了一种自适... 静态接触力是评价受电弓性能的一项重要指标,也是衡量弓网接触质量的重要因素,直接影响着列车行驶安全。传统测量方法存在效率低、精度差等问题,本文基于物联网云、管、端的思路,研发了一种车载式受电弓性能检测装置,并提出了一种自适应分段数据拟合算法,以优化检测精度。该算法将数据分段与曲线模型寻优同时进行,通过逐步扩大区间长度和多项式、指数、高斯、傅里叶、幂函数五种拟合模型的评估,在最优点实现自适应分段。实验表明,该拟合算法使检测装置的平均误差率从1.91%下降至0.21%,优于文中其他对比拟合算法,显示出良好的精度补偿效果。 展开更多

关键词 受电弓检测 静态接触力 误差补偿 分段拟合

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基于电磁-热-流体耦合的隧道敷设电缆载流量分析 被引量：16

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作者 石大城 李乾 +5 位作者 余志强 孙晓云 张明志 白英杰 郑海青 韩广 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2022年第12期111-118,共8页

为研究电缆隧道敷设下电缆载流量的影响因素,本文建立电磁-热-流多物理场耦合的三维仿真模型,通过仿真计算隧道内空气流速、电缆水平排列间距、流入隧道空气温度和隧道通风口长度对载流量的影响规律,得到各影响因素与载流量的关系曲线... 为研究电缆隧道敷设下电缆载流量的影响因素,本文建立电磁-热-流多物理场耦合的三维仿真模型,通过仿真计算隧道内空气流速、电缆水平排列间距、流入隧道空气温度和隧道通风口长度对载流量的影响规律,得到各影响因素与载流量的关系曲线。根据工程实际数据设计正交试验研究4种因素对载流量的影响,获得其影响程度的权重关系。结果表明:4种因素影响程度由大到小为:隧道内空气流速、电缆水平排列间距、通风口长度、流入隧道空气温度,为实际电缆隧道敷设施工提供参考依据。 展开更多

关键词 有限元法 多物理场耦合 载流量 电缆隧道

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基于FPGA的滚动轴承故障在线检测系统设计 被引量：3

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作者 刘敬文 李俊峰 +3 位作者 乔晓康 杜庆郎 马增强 董孝卿 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第4期53-57,共5页

针对传统滚动轴承故障诊断方案不能实时在线诊断的问题,设计了基于FPGA的滚动轴承故障在线检测系统。在硬件方面,设计了信号调理电路,实现了A/D转换,完成了滚动轴承信号在线采集,设计了上位机界面,能够实时显示检测结果,实现了结果的可... 针对传统滚动轴承故障诊断方案不能实时在线诊断的问题,设计了基于FPGA的滚动轴承故障在线检测系统。在硬件方面,设计了信号调理电路,实现了A/D转换,完成了滚动轴承信号在线采集,设计了上位机界面,能够实时显示检测结果,实现了结果的可视化;在算法方面,利用共振解调技术,完成了滚动轴承故障频率的提取。最后在QPZZ-Ⅱ实验台对系统进行测试,并与软件检测方法对比检验系统实时性能。结果表明:系统能有效提取滚动轴承故障特征频率,解决了传统检测方案效率低的问题,满足滚动轴承故障实时在线检测的需要。 展开更多

关键词 FPGA 滚动轴承 故障检测 共振解调 特征提取

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