深度学习赋能波束管理:现状、挑战与机遇

随着载波频率的不断提高和大规模天线阵列的广泛部署,基于模拟移相器的波束赋形成为下一代无线通信的标志性技术之一。此时,波束管理被用于获取和维护基站和用户端具有最大接收功率的最优波束对,以保障可靠的无线通信服务。传统波束管理方法往往依赖于海量搜索。同时,传统数学模型无法全面的、准确刻画非线性的波束的内在关联和高维无线环境特征,因而难以取得令人满意的波束增益性能。近年来,得益于深度学习强大的自适应拟合能力,深度学习赋能波束管理得到了国内外广泛关注。本文总结了深度学习赋能波束管理的研究进展,并展望了未来的研究方向。首先,阐述了深度学习应用于波束管理的典型场景和潜在优势;随后,从空/时/频域切入,讨论当前深度学习赋能波束管理的主要研究路线和代表性工作;最后,面向更大规模的无线网络、更多元的波束管理功能和更鲁棒的深度学习模型,阐述未来的研究挑战与机遇。

高架桥车辆行驶引起的环境振动研究

随着高科技产业的快速发展,对精密工程结构中产品质量的要求日益提高,其中微振动控制成为关键因素。针对西安某微电子厂房建设项目,考虑到周边高速公路高架桥对拟建场地可能产生的微振动影响,进行了详细的现场测试与分析。通过布置测点,采用高灵敏度振动传感器和数据采集系统,记录了南北、东西和垂直方向的振动速度。测试结果表明,高速公路高架桥的微振动水平处于VC-D—VC-C之间,可为芯片厂房的选址和隔振设计提供科学依据,对类似精密工程结构的防微振设计具有参考意义。

超临界循环流化床锅炉深度调峰时水冷壁流动不稳定特性计算分析

针对深度调峰时超临界循环流化床锅炉水冷壁管道内的汽液两相流动不稳定问题,提出了一种适用于不同工况的频域法数学模型。通过对质量、能量、动量方程进行小扰动线性化后经拉普拉斯变换得到了用于描述管道内汽液流体流动稳定性的传递函数,通过图解奈奎斯特图的方法判断管内工质流动的稳定性。然后,通过该模型计算了某350 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁管段的不稳定边界并研究了不同参数对流动不稳定特性的影响。计算结果表明:所选回路在20%和50%锅炉最大连续蒸发量负荷发生流动不稳定时,热负荷分别为76.09 kW·m^(-2)和113.52 kW·m^(-2),水冷壁管道流动稳定且安全;入口过冷度对临界热流密度的影响呈非单值性;增大质量流速使流体的进口和出口密度差减小,有利于流动的稳定;增大入口节流系数,可以抑制入口处流量的脉动,有利于流动的稳定;在不同的工况条件下,改变管段倾斜角度会对流动稳定性产生不同的影响。

非水平海底地形下浅海全波导声场波动成分分析

为分析浅海非水平海底地形下甚低频声波激发海底地震波场波动成分,阐明海底地形变化对水中声源所激发海底地震波场的影响规律,开展了理论建模与数值仿真研究。基于时域有限元法,在柱坐标系下推导并建立了一种浅海水体/海底全波导下的声场计算模型,结合仿真算例讨论了上坡海底、下坡海底、海底山三类典型非水平海底地形对海底地震波场成分的影响规律及机理。研究结果表明,利用时域有限元方法可以准确计算浅海各类非水平海底地形下的地震波场;水中声源所激发海底地震波场包含水中声波、海底界面波、海底纵波、海底横波4个波系;与理想水平海底相比,上坡海底会加速声能量的衰减,且坡度越大,声波远距离传播时向海底泄漏的越多,声能量衰减越大。而下坡海底的波场变化则相反,海底山的存在使得部分声波发生反射及透射到海底的现象,声能量衰减程度增加。

基于互相关谱滑动平均的OFDR应变传感精度提升研究

OFDR在长距离大应变传感时易出现相位噪声,使得应变传感精度较差或无法还原真实应变变化。文章采用互相关谱滑动平均方法对OFDR原始互相关谱进行处理以提升应变传感精度。阐述了应变解调干扰噪声产生机理,分析了基于互相关谱滑动平均的OFDR应变传感精度提升原理,搭建了OFDR应变传感系统,在103.8m传感光纤上进行了实验验证,并讨论了不同大小的滑动平均块对结果的影响。实验结果表明,在扫频范围60nm,滑动平均块大小为1×10时,可在103.8m待测光纤实现空间分辨率为1.33cm,最大值为4000με的应变传感,应变区波长偏移量标准差显著降低。研究证明,互相关谱滑动平均方法可以有效提升OFDR系统应变解调精度。

基于线性调频Z变换的电缆故障高精度定位

为了解决传统的电缆故障定位谱数据冗余度高且定位精度低的问题,本文提出一种基于线性调频Z变换(CZT)的电缆故障高精度定位方法。首先根据传输线理论,分析故障电缆的分布参数和反射系数特征,然后对反射系数实部进行CZT,最后采用迭代式滤波进行去噪,得到电缆故障定位谱。结果表明,本文所提方法的故障点识别误差为0.025%~0.275%。相较于快速傅里叶变换(FFT),本文所提方法具有定位谱细化、分辨率高、冗余度低、故障定位精度高的优点。

基于像素调制自适应编码密文域的可逆信息隐藏算法

针对图像信息隐藏不能产生理想的有效负载问题,提出一种基于像素调制自适应编码密文域的可逆信息隐藏算法。首先,对灰度图像做块间置乱并进行像素调制预处理,设计块内像素位置变换矩阵保证分块置乱前后中心像素的预测误差不变。接着,利用最邻近像素差分方法保持加密图像块内的空间冗余,根据预测误差的频率自适应生成哈夫曼编码,并对比哈夫曼编码中比特位将信息嵌入到预留空间中。最后,对所提出算法进行实验分析,实验结果表明:提出的算法具有可逆性和信息分离性,与自适应差分图像恢复算法相比,平均嵌入率提高了0.299 bpp。

基于多域正交选频的多用户短波数据链算法

针对短波数据链建链过程中定频建链频率选择困难、时效性低、易被侦获干扰以及多用户同时建链时易产生互扰的问题,提出一种基于多域正交选频的多用户短波数据链算法。首先,根据建链用户数和用频间隔等参数,利用多域正交规划将用频带宽进行分割,再根据禁用频率和用频需求得到各用户可用频点集,最后,利用系统选频建链功能为多用户同时建立短波数据链。算法有效解决了多用户同时建链中的选频困难、用频易冲突以及定频建链不稳定、用频易暴露等问题,有效提升了系统可用性和抗干扰能力。

分布式光纤传感在PCCP断丝监测中的应用研究

断丝是影响管道结构健康运行的主要因素之一。为保障PCCP管线正常安全工作,本文提出了一种基于分布式光纤传感的PCCP断丝监测系统。通过敷设在管道内壁的一根传感光缆,系统能够对服役管线中破坏其性能的断丝事件进行全方位、无死角的快速检测。试验模拟进行了管道断丝破坏,结果表明,空管时断丝信号频率主要集中在300~1000Hz,高频部分整体能量相比断丝前有所增加;管道带水时,1000Hz附近的能量占比下降,部分能量向高频部分转移,主要集中在3000Hz、4300Hz以及4700Hz频带附近。以上发现可为后续深度学习断丝信号特征、提高断丝识别准确率提供样本支撑。

基于双通道Transformer模型的多维信号故障诊断方法

感应电机在现代工业中有十分重要的作用。然而,电机长时间运行后会变得疲劳从而导致灾难性后果。由于电机故障诊断本质是对电机的时间信号分类,该研究提出双通道Transformer模型,该模型利用电流和振动信号进行诊断,并通过连续小波变换提取频域特征作为输入。双通道Transformer模型将数据的时域和频域信号分别通过Transformer模型,这种替代不仅可以提取时间特征,还可以提取空间特征。实验结果表明,所提出的模型可以提供高达95.36%的诊断准确率,证明其在电机故障诊断中的有效性。与传统的单信号故障诊断方法相比,该模型具有更好的鲁棒性和准确性。

Type WYZ-97 Eighteen information Noninsulate Frequency shift Automatic Blocking System

Type WYZ 97 eighteen information noninsulate frequency shift automatic blocking system is the most advanced railroad signaling system in China nowadays.The article introduced its principles,technical targets,features and the applications.

A POCS-Based Algorithm for Blocking Artifacts Reduction

An algorithm for blocking artifacts reduction in DCT domain for block-based image coding was developed. The algorithm is based on the projection onto convex set （POCS） theory. Due to the fact that the DCT characteristics of shifted blocks are different caused by the blocking artifacts, a novel smoothness constraint set and the corresponding projection operator were proposed to reduce the blocking artifacts by discarding the undesired high frequency coefficients in the shifted DCT blocks. The experimental resuhs show that the propo,sed algorithm outperforms the conventional algorithms in terms of objective quality, subiective quality, and convergence property.

模型信息联合校正型自抗扰控制策略

为解决微电网受到不确定扰动时,会对直-直变换器输出的电能质量产生严重影响的问题,该文提出一种模型信息联合校正型自抗扰控制技术(ADRC-MIR)。在该控制策略中,首先借助串联超前校正的思想,以比例微分校正环节对线性扩张状态观测器的扰动观测传递函数进行修正,使其可实现对总和扰动更精确的跟踪;然后,根据状态空间平均法从被控系统中提取部分模型信息,将其写入修正后的线性扩张状态观测器的系数矩阵并最终构建出ADRC-MIR;随后基于理论推导,给出改进控制器的参数整定公式及其物理意义,并从噪声抑制、扰动抑制及其频域特性等方面指出改进后的控制器可提升控制品质的原因。最后通过对比不同工况下的数值仿真验证所提控制策略的可行性与正确性。

基于频域分析的高速列车侧风倾覆机理

侧风作用下列车的动态环境以轮轨相互作用为主向,以空气动力作用为主演变,列车的侧风倾覆行为成为威胁列车行车安全性的主要诱因.首先,采用精细化车-轨耦合模型开展列车侧风倾覆的频域特性分析,以明确侧风倾覆响应对列车模型的敏感性;基于考虑模态特性的频域分析框架,推导脉动风及轨道不平顺与列车倾覆动力响应间的传递函数,结合相应参数进行分析,以直观揭示列车的侧风倾覆机理.结果表明:列车倾覆行为受绕车体下心侧滚模态和车体沉浮模态控制影响,其风荷载影响要明显大于轨道不平顺;在轨道不平顺激励下,第一阶模态贡献主要由轨向不平顺引起,第二阶模态贡献主要由高低不平顺引起,在脉动风荷载激励下,其顺风向脉动风分量起主要贡献;车速、风速和风向角的增大都会引起列车动力响应的增大,进而降低列车安全运营时的最大允许风速;失效概率的增大会降低动力响应的极值,进而提高安全运营风速.

考虑系统频率安全稳定约束的风储联合频率响应控制策略

为提升风-储联合运行系统的动态频率稳定性能,针对目前调频控制策略未充分发挥风电机组频率调节能力、无法适应负荷扰动过大情况以及转子转速恢复阶段存在频率二次跌落的问题,提出一种考虑系统频率安全稳定约束的风储联合频率响应控制策略。在惯量响应阶段结合转速约束和频率指标自适应调整虚拟惯量和下垂控制系数,在转子转速恢复阶段利用负指数函数动态调整转速恢复过程中功率参考值,避免频率的二次跌落。将风电机组与储能电池结合,引入频率稳定域概念,利用储能电池扩展频率稳定域边界,进一步提升风储联合系统的抗负荷扰动能力和频率稳定性。最后对风储联合调频策略进行仿真,结果表明在不同风速和不同负荷扰动下,所提控制策略能充分发挥风电机组频率响应控制能力的同时,避免了频率二次跌落,提升了电网频率安全稳定性。

架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性及故障定位应用

针对架空配电线路电弧接地故障点定位难题,该文研究架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性,探索基于电磁辐射信号的电弧故障定位方法的可行性。通过10 k V配网真型故障模拟试验平台,分析接地电弧电磁辐射的时域与频域特性及传播衰减规律,结果表明:电弧电流的电磁辐射特征频段为20~30 MHz,该特征频段不会受到中性点接地方式、电弧接地介质与线路结构参数的显著影响,且特征频段内辐射信号在传播过程中衰减较慢。在此基础上,设计一种小型化三角形单极子–环形组合平面天线,工作频率为20~500 MHz。利用自制天线开展小型电弧故障定位实验,为后续配网电弧故障定位的应用研究提供基础。

浅水浮式风电结构非线性波浪荷载及动力响应特性研究

浮式风电结构在浅水海域中承受的波浪荷载及运动响应表现出非线性特征,对浮式风电安全性提出很高要求。本文建立了风机-浮式基础-系泊系统耦合分析模型,对于不同水深、不同波浪荷载计算方法下的频域水动力系数和时域计算结果分别进行了对比,讨论了水深以及波浪荷载计算方法对浮式风电结构响应和系泊张力的影响。结果表明:浮式风电结构的水动力性能和动力响应随水深变化显著。水深较浅时,浮体响应和系泊张力的低频部分明显增大,二阶波浪荷载的影响更加显著。同时,Newman近似方法与全二次传递函数方法相比,在浅水条件下会明显低估二阶波浪荷载效应,进而影响平台响应和系泊张力的分析。

海上风电低频输电系统快速母线保护

海上风电低频输电系统母线故障后,换流器型电源等效电势与阻抗因控制的切换与调整过程,不再像传统电网可视为恒定。文中理论分析了母线电流差动保护适应性,明确故障控制策略对差动保护灵敏度的影响方式。利用母线区内外故障所对应的故障等效模型不同,提出基于时域全量模型识别的母线保护。该保护原理反映被保护元件自身拓扑的变化,理论上具有不受电源特性影响的优势,同样适用于其他换流器型电网。同时,所提保护在时域中实现,不存在相量提取问题,动作速度快。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,验证了所提母线保护的可靠性和快速性。

基于时频域分析的车载毫米波雷达干扰抑制方法

文中针对车载调频连续波雷达之间相互干扰导致虚警和漏警的问题,提出一种在时频域基于改进经验模式分解和自回归模型相结合的干扰抑制方法。该方法首先使用经验模式分解区分出拍频信号中干扰分量主导的低阶本征模态函数,将其转换到短时傅里叶变换域后通过全局阈值方法进行干扰分量定位;其次,在时频域根据定位信息将拍频信号包含干扰的数据置零;最后,使用自回归模型对拍频信号中缺失的有用信号进行估计并插值。通过仿真和实测结果显示,该方法在精确地去除干扰分量的同时可以减少有用信号的功率损失,干扰抑制后的信号与参考信号的相关系数达到0.9697。与现有干扰抑制技术相比文中方法也体现出更优的干扰抑制性能。

油气悬架阻尼数学模型对比分析

当前针对油气悬缸动力学特性的研究中,弹性力主要采用多变气体状态方程建模,阻尼力则采用薄壁小孔理论建模,由于真实情况中阻尼孔和单向阀的过流厚度都并非薄壁,而是具有一定的厚度,采用薄壁理论会导致模型在一定程度上失真,所以采用短孔过流理论建立阻尼模型,并考虑入口和出口的局部水头损失,重新构建油气悬缸动力学模型。通过施加真实道路采集的振动信号,对比了1/4悬架系统的两种阻尼力模型下的响应与真实的悬缸上支点加速度数据的平均绝对误差MAE和均方根误差RSME,验证了两个模型在低频范围都能较好模拟悬架振动,但中高频存在明显缺失,而短孔过流理论模型在频域上更逼近真实值。