基于深度学习的光纤麦克风频带扩展

光纤麦克风具有体积小、精度高、抗干扰能力强等优点,能在复杂环境下拾取目标语音.然而,在采集语音过程中,光纤麦克风受响应带宽限制,出现了高频成分缺失情况,进而降低语音短时客观可懂度(short-time objective intelligibility,简称STOI)和信噪比(signal-to-noise ratio,简称SNR).将时间卷积模块(temporal convolutional module,简称TCM)引入Wave-U-Net,提出TCM_Wave-U-Net.在此基础上,提出频域卷积递归神经网络(convolutional recurrent neural networks,简称CRN)与时域TCM_Wave-U-Net协同的网络(简称协同网络).实验结果表明:协同网络具有较强的泛化性和鲁棒性.该文研究结果为光纤麦克风的语音保真拾取奠定了基础.

基于深度学习的语音处理实时性优化

针对基于深度学习的语音处理系统在实时性方面面临的挑战,提出一种连接剪枝的优化方法,旨在提高语音识别的实时性。通过深入研究基于深度学习的语音识别系统的基本原理,引入连接剪枝的方法对循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)进行实时性方面的优化。采用Libri Speech数据集对优化方法和传统方法进行对比实验,结果表明优化方法能够有效提高模型的识别准确性和运行效率。

基于ESO的高超声速飞行器姿态鲁棒控制

针对高超声速飞行器快时变、强耦合、非线性的特点,为提高其抗干扰性能和姿态角快速跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器的三通道姿态角鲁棒控制方法。首先,根据高超声速飞行器动力学模型,给出面向姿态角的控制模型;其次,利用扩张状态观测器对总扰动包括通道间耦合作用、参数不确定性及外部扰动进行估计补偿,并结合神经网络最小参数学习法设计姿态控制律,采用Lyapunov理论完成闭环稳定性分析;最后,仿真结果表明所提控制策略具有更好的控制性能和抗扰能力。

基于改进粒子群优化BP神经网络的火灾预警方法

针对传统仓库火灾预警系统易受外界环境因素干扰,误报漏报率高的问题,采用一种基于改进粒子群优化BP神经网络的火灾预警方法,增强仓库消防系统的安全性和智能性,为传统检测系统增加一层保险。在标准粒子群优化BP神经网络的基础上,引入Tent映射,选取新的权重更新函数,改进粒子群随机搜索能力,加速神经网络收敛,输出期望结果。由Matlab软件仿真实验结果分析可知,改进后的方法相较于标准粒子群优化方法,收敛速度和准确率均显著提升,证明了该方法的优越性。

应用分布式光纤进行酸性气体管道健康监测

酸性气体管道泄漏危害巨大,管道运行状态监控尤为重要。采用分布式光纤传感器对管道进行健康监控,并采集无外部扰动、管道泄漏及第三方入侵三种情况下的声音信号。对采集的声音信号进行分析,达到对不同入侵信号准确分类的目的,进而为酸性气体管道的在线监控提供理论基础。采用小波包分解算法提取各子频能量特征组成特征向量,并用卡方检验的方法挑选相关特征,用三个隐藏层的BP神经网络模型作为信号分类器,其分类准确率达到99.5%。

农业无人机智能机器学习系统——基于人工智能和深度学习

为了提高农业无人机作业时的自主学习能力,基于人工智能技术将深度学习算法应用到了无人机机器学习系统的设计上,并提出了基于神经网络深度学习的农业无人机智能识别系统,有效提高了无人机的自动学习和识别能力。以采摘机器人的设计为例,对智能机器学习系统的可靠性进行了验证,并对不同学习算法果实识别的准确性进行了测试。测试结果表明:基于神经网络的深度学习算法在果实的成熟度识别方面具有明显的优势,从而验证了算法的可靠性。

基于RF-PSO-BP的电能质量稳态指标预测

电能质量问题日益严重,实现稳态电能指标的预测对于保障供电质量有重大意义。以某低电压台区监测点为研究对象,提出一种基于随机森林(Random Forest,RF)特征优选和粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的电能质量稳态指标预测方法。根据监测点的环境因素、动态电能数据以及电能质量指标的历史数据等多维度特征进行标准化处理,通过RF算法实现特征选择后,进一步将优选特征输入到神经网络,并结合PSO算法优化BP神经网络的权值和阈值,构建神经网络预测模型。将该方法结合实例与传统神经网络进行对比试验,结果表明,所提预测方法的MAPE均低于3%,预测效果较传统神经网络更佳。

基于卷积神经网络与视觉显著性的图像融合分析

红外、可见光图像在传统融合当中主要采取手动的形式进行图像的提取,但是无论是方法还是特征都较为单一,并不能够满足当前发展需求。通过深度学习实现图像特征的自动化提取,使传统提取方法得到了丰富与创新,在此过程中要充分利用卷积神经网络,使视觉显著性的图像融合更为全面,在条件随机场的作用下,精确分割图像,以更为显著性的方式对目标进行提取。

用Matlab中的Neural Network Toolbox仿真赤道东太平洋SST的预报模型

基于NCEP/NCAR再分析资料和COADS海洋资料中的全球月平均海平面气压场、850hPa纬向风场及海表温度场 ,利用Matlab中的NeuralNetworkToolbox仿真环境和BP模型改进算法比较准确地仿真和反演出了南方涛动指数、赤道纬向风指数和滞后的赤道东太平洋海温之间的动力结构和预报模型。该模型具有很好的拟合精度和可行的预报效果 ,可在一定时效内预测赤道东太平洋月平均海温的变化趋势。由于所建系统是具有直接因果关系的预报模型 ,因此不仅可直接用于预测 。

Spatial interpolation method based on integrated RBF neural networks for estimating heavy metals in soil of a mountain region

A novel spatial interpolation method based on integrated radial basis function artificial neural networks （IRBFANNs） is proposed to provide accurate and stable predictions of heavy metals concentrations in soil at un- sampled sites in a mountain region. The IRBFANNs hybridize the advantages of the artificial neural networks and the neural networks integration approach. Three experimental projects under different sampling densities are carried out to study the performance of the proposed IRBFANNs-based interpolation method. This novel method is compared with six peer spatial interpolation methods based on the root mean square error and visual evaluation of the distribution maps of Mn elements. The experimental results show that the proposed method performs better in accuracy and stability. Moreover, the proposed method can provide more details in the spatial distribution maps than the compared interpolation methods in the cases of sparse sampling density.

基于人工神经网络的风电功率预测

风电场输出功率预测对接入大量风电的电力系统运行有重要意义。对风速和风电场输出功率预测的方法进行了分类。根据风电场输出功率的影响因素,建立了风电功率预测的神经网络模型。分析了实测功率数据、不同高度的大气数据对预测结果的影响。建立了基于神经网络的误差带预测模型,实现了误差带预测。研究结果表明,神经网络的结构和输入样本对预测结果有一定的影响;实测功率数据作为输入可以提高提前量为30min的预测精度,而对提前量为1h的预测精度会降低;把不同高度的数据都作为神经网络的输入比只采用轮毂高度数据的预测精度高;设计的神经网络能够对误差带进行预测。

基于风险神经网络的大气能见度预测

针对空气污染导致大气能见度降低的预测研究,构建了一个风险神经网络模型,模型以6个气象因子、3种主要污染物（SO2,NO2,PM10）浓度和能见度作为输入因子,输出为24h后能见度的预测值.该模型对低能见度情况的数据给予相对较高的风险值,而对高能见度情况的数据则给予相对较低的风险值.以天津市2003-2007年的气象数据对模型进行检验,结果表明该风险神经网络模型优于传统神经网络模型和线性回归模型.

能谱熵向量法及粒子群优化的RBF神经网络在高压断路器机械故障诊断中的应用

高压真空断路器是电力系统开关设备中极其重要的一种高压电器,而高压断路器故障中80%是由于机械特性不良造成,为此通过小波包变换对高压断路器机械振动信号进行了分析,以信号的能谱熵作为特征输入向量,建立了粒子群优化(PSO)径向基函数(RBF)神经网络的高压断路器故障识别系统模型,最后对实际高压断路器振动信号进行获取分析并得到结果。实验结果表明,高压断路器正常信号能谱熵向量各元素分布比较均匀;而故障信号所得能谱熵向量各元素变化较大且有一定变化规律;粒子群优化后的RBF网络模型在正确率、精度等方面高于传统神经网络模型。实验结果表明该方法用于高压断路器的故障诊断是可行的,并且可以为断路器的故障诊断提供更好的理论依据。

地铁隧道土体参数敏感性分析与正交反演

以郑州地铁工程为依托,现场监测数据为依据,采用敏感分析和数值模拟相结合的研究方法进行地铁盾构隧道土体力学参数的反演分析。利用MATLAB神经网络工具箱计算平台,计算分析土体变形量与其对应的力学参数之间的非线性关系,构建BP神经网络的训练结构;以地表竖向监测位移为输入样本值,对土体力学参数进行位移反分析。研究结果表明:影响地表变形的主要土体力学参数敏感度依次为内摩擦角(φ)、弹性模量(E)、内聚力(C)、泊松比(μ)。应用FLAC3D软件模拟分析地铁区间隧道盾构施工过程的力学特征,并将其成果作为反演分析的样本数集;杂填土层弹性模量E1为7.60 MPa,内摩擦角φ1为22.5°;粉土层弹性模量E2为19.68 MPa,内摩擦角φ2为27.7°;粉质黏土层弹性模量E3为12.98 MPa,内摩擦角φ3为19.5°。现场应用证明了该方法的有效合理性。

基于TOPSIS和BP神经网络的高标准农田综合识别

为提高耕地综合生产能力,适应农业现代化发展需求,我国提出了高标准农田建设的重大战略部署。高标准农田的识别是建设前选址和建设后评价的基础。本文以耕地图斑为基本单元,融合遥感影像等多源数据,从本底条件、空间形态、建设水平、生态防护等方面,构建农田综合质量多特性表征体系,采用逼近理想点排序法(TOPSIS)进行初步评价,再以人机交互的方式选取各质量等级农田的真值样本,进一步采用BP神经网络算法修正各特性权值,得到农田综合质量的精确评价结果,实现高标准农田识别。以吉林省大安市为研究区,研究结果表明:基于多特性表征体系的农田综合质量评价方法精度达到96%以上;研究区高标准农田面积广大,主要分布在耕地集中连片、道路通达、生态防护良好、具有农业现代化生产优势的东北部、中北部、西北部边缘和部分南部区域;当地已备案的高标准农田和未备案、有潜力的高质量农田区域均得到有效识别。

基于人工神经网络的降雨径流模拟研究

针对水库径流难以预测的问题,采用改进的动量-自适应学习率调整BP神经网络方法,以南告水库作为研究对象,对水库的日资料进行径流模拟,并对该模型在径流模拟中的方法和难点问题进行分析和探讨。改进的BP模型模拟的结果与三水源新安江模型的模拟结果相比较,探讨改进的BP模型应用于水文模拟的可行性。研究结果表明,改进的BP模型用于水文模拟是可行的。

基于Adaboost的BP神经网络改进算法在短期风速预测中的应用

进行较准确的风速预测对含大规模风电场的电力系统进行经济调度具有重要意义。针对目前神经网络法、时间序列法、卡尔曼滤波法等算法在短期风速预测上精度不高的缺陷,引入Adaboost算法对前馈(back propagation,BP)神经网络算法进行改进,提出了基于Adaboost的BP神经网络算法,并将该方法应用于短期风速预测。经算例分析,该算法在超前1 h和2 h的风速预测精度优于其他2种算法,且该算法在高风速段(10 m/s以上)平均绝对百分比误差低于7.5%,具有较高的工程应用价值。

基于诱发因素响应分析的滑坡位移预测模型研究

滑坡位移的变化除与其基础地质条件相关之外,更取决于诱发因素的动态作用。为建立滑坡位移动态变化与诱因变化的响应关系,采用时间序列分解预测模型,通过移动平均法将位移分解为趋势项及周期项。趋势项位移由边坡的势能和约束条件所决定,利用多项式位移函数进行拟合预测。周期项位移受库水位涨落和降雨等诱因的周期性动态作用而变化,选取当前月降雨量、累计前两月降雨量、月库水位高程变化量及年内总位移累计增量为影响因子,利用BP神经网络进行多变量位移预测。将各分项位移预测值叠加,从而得到总位移预测值。以三峡库区白水河滑坡为例,利用位移、降雨及库水位变化数据进行计算验证。结果表明,基于滑坡诱发因素和位移变化综合分析预测模型,可以较好地反映诱因动态变化对滑坡位移发展的关键作用,提高预测结果的精度和有效性。

煤的工业分析至元素分析的BP神经网络预测模型

以大量煤质分析数据为基础，建立了利用煤工业分析数据（ 包括水份、灰份、挥发份及热值） 计算元素分析数据的ＢＰ神经网络预测模型，并将该模型与现有经验公式进行了比较，结果表明神经网络模型有很好的推广能力。

利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法

利用结构位移模态试验和应变模态试验参数和神经网络方法对结构损伤定位和定量辨识问题进行了研究。为获得对结构损伤更加敏感的结构损伤识别指标，在分析现有识别指标的基础上，提出了用于神经网络方法的六种基于结构模态试验参数的损伤识别指标，并对它们进行了实例识别和比较研究。它们均能对结构的损伤进行预报，其中应变类型的损伤识别指标对结构损伤的敏感度比位移类型的损伤识别指标高。