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2022年 第40卷 第5期    刊出日期：2022-09-30

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2022, 40(5):  1-0. 

摘要 ( 1489 )   PDF (87KB) ( 116 )  

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2022, 40(5):  2-0. 

摘要 ( 1454 )   PDF (47KB) ( 25 )  

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人工智能

基于分解的自适应差分进化识别光伏模型参数

闫真, 李水佳, 龚文引

2022, 40(5):  713-726.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.001

摘要 ( 1558 )   PDF (680KB) ( 104 )  

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为了快速、准确和可靠地识别不同环境条件下光伏模型参数，提出了一种基于分解的改进自适应差分进化（improved adaptive differential evolution with decomposition，IADE-D）算法。在IADE-D中，首先提出了一种未知参数分解技术来降低问题的维度，减少问题的复杂性。然后提出一种改进自适应差分进化算法用于求解分解后的未知参数。为了验证所提算法的有效性，将其用于一种基于单二极管的光伏面板模型参数识别。仿真结果表明，与现有先进算法相比，IADE-D算法在准确性和可靠性上更具有竞争力。因此，可以考虑将IADE-D作为一种有效的光伏模型参数识别方法。

一种带差分进化策略的多分布进化算法

徐永健, 陈, 谢承旺

2022, 40(5):  727-738.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.002

摘要 ( 1630 )   PDF (992KB) ( 102 )  

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结合分布估计算法的强全局收敛能力和差分进化算法的快速收敛性能，提出了一种带差分进化策略的多分布进化算法（multi-distribution evolutionary algorithm with differential evolution，MDEA_DE）。为了进一步提高算法的全局收敛性能，MDEA_DE采用了基于分布种群的多分布进化机制，并通过三种高斯分布模型生成具有较好多样性的高质量解种群。同时，利用搜索空间调整策略来提高高斯分布模型的精度，并执行解空间中的改进差分进化搜索以获得增强的局部开发能力。对基准测试函数的数值试验结果表明，MDEA_DE能够在全局探索和局部开发之间取得较好的平衡，能快速收敛到复杂优化问题的全局最优解。

一种新环境选择策略的多模态多目标优化算法

张国晨, 刘鹏飞, 孙超利

2022, 40(5):  739-748.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.003

摘要 ( 1778 )   PDF (1185KB) ( 156 )  

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为了获得多模态多目标优化问题较优解集，本文针对差分进化算法提出了一种新的环境选择策略，一方面通过保留种群中非支配解确保目标空间的收敛性，另一方面通过和参考向量关联获得目标空间分布性较好的种群，通过同时考虑目标空间收敛性和决策空间多样性来选择下一代父代个体。在11个多模态多目标测试函数上的结果表明，本文算法在求解多模态多目标优化问题上是有效的。

通信工程

基于WDM-PON架构的5G前传系统中的FWM效应

于培华, 李正璇, 许岩, 宋英雄

2022, 40(5):  749-757.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.004

摘要 ( 1610 )   PDF (2240KB) ( 99 )  

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为了应对快速增长的带宽需求，解决非线性效应限制波分复用无源光网络（wavelength-division multiplexing passive optical network，WDM-PON）系统的传输距离和信道容量，尤其是四波混频（four-wave mixing，FWM）效应的问题。通过实验与仿真研究了25 Gb · s^-1 · λ^-1非归零码（non-return-to-zero，NRZ）信号经过25 km标准单模光纤（standard single-mode fiber，SSMF）传输时，FWM效应对系统所产生的影响。仿真结果表明，在信道间隔为200 GHz的12个波长传输系统中，除了第一个和最后一个信道之外，其他信道误码率（bit error rate，BER）都不能达到前向纠错码（forward error correction，FEC）的门限1.0 × 10^-3。因此，在制定5G前传系统波长分布和信道间隔时，应充分考虑FWM串扰。

基于LSTM和特征生成的网络流量分类

王帅, 董育宁, 李涛

2022, 40(5):  758-769.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.005

摘要 ( 1745 )   PDF (976KB) ( 197 )  

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本文提出了一种将特征生成和长短期记忆（long short term memory，LSTM）模型相结合的网络流量分类方法。该方法采用矩阵乘法特征生成方式，分析对比了不同特征生成方法的分类性能。通过实验比较了原数据和特征数据在分类问题上的准确性，并比较了卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和本文方法用于网络流分类的效果。在统计特征时采用核函数，使其可以适应LSTM输入维度，获得更佳的分类效果。对真实网络流数据的实验结果表明，本文方法在细分类中的准确度可达93.9%，而在粗分类任务中可达99.2%，其性能明显优于现有其他分类方法。

LoRa同步叠加信号的解调

雷芳, 陈博, 吕京昭, 李平安, 秦红

2022, 40(5):  770-778.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.006

摘要 ( 1705 )   PDF (586KB) ( 103 )  

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为了提高LoRa技术单位时间内的传输速率，提出了一种新的LoRa同步叠加信号解调算法。首先，理论分析了相同扩频信道LoRa叠加信号解调的核心问题是区分不同节点的信号，仿真分析了当2个节点信号的功率差大于5 dB时，即可解调出2个节点的数据并指出了该方法的不足之处；其次，提出了一种使用LoRa调制符号的最高位为标志位，作为区分2个节点数据的新算法，指明了该算法的使用场景并发现它与LoRa技术解调算法的复杂度基本相同。仿真结果表明，新算法不会增加LoRa解调算法的误比特率，与LoRa技术解调算法相比，新算法大幅度提高了LoRa数据包的传输速率并降低了传输有效信息的比特能耗。

基于分布式光纤传感的海底管线横向屈曲识别方法

吴文婧, 冯新

2022, 40(5):  779-789.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.007

摘要 ( 1615 )   PDF (8546KB) ( 133 )  

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针对传统海底管线横向屈曲识别方法无法真实反映海底管线结构状态的问题，本文以含初始缺陷的海底管线作为研究对象，基于分布式光纤传感获得的海底管线分布式结构响应，采用Euler-Bernoulli梁挠曲线计算方法建立管道屈曲位移重构算法，实现了荷载未知情况下海底管线前、后屈曲行为的定量识别。以初始缺陷幅值作为变参数，采用初始缺陷海底管线有限元分析与模型实验验证提出方法的可行性。结果表明：本文基于分布式光纤传感提出的海底管线横向屈曲位移重构算法可定量识别海底管线横向屈曲的产生及发展过程，为解决未知荷载作用下海底管线横向屈曲识别问题提供了一种可行的方法。

存在定时偏移的UFMC系统信号与干扰分析

王晶晶, 闻建刚, 邹园萍, 王安定, 华惊宇

2022, 40(5):  790-800.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.008

摘要 ( 1773 )   PDF (2516KB) ( 81 )  

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通用滤波多载波（universal filtered multi-carrier，UFMC）接收机接收到的信号到达时间与预期到达时间不一致时，会产生定时偏移（timing offset，TO），引入符号间干扰（inter symbol interference，ISI），从而破坏子载波正交性造成通信质量下降。为了分析TO对UFMC系统的影响，本文研究存在TO的UFMC系统信号和干扰分析，推导其数学表达式，数值计算并分析对比不同波形滤波器长度与不同定时偏移下的信干比（signal to interference ratio，SIR），仿真对比不同情形的误符号率（symbol error rate，SER）。结果表明，定时偏移数值与信号干扰强度呈正向相关，滤波器长度与系统SER数值呈反向相关。

基于PbS掺杂少模光纤的线偏振模放大

杨金红, 商娅娜, 韦绘梅, 庞拂飞, 文建湘, 董艳华, 陈娜, 陈振宜

2022, 40(5):  801-808.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.009

摘要 ( 1746 )   PDF (4077KB) ( 66 )  

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本文采用改进的化学气相沉积（modified chemical vapor deposition，MCVD）法制备了一种新型少模光纤——硫化铅（PbS）掺杂少模光纤，研究了该光纤的荧光特性，并基于空间光调制器搭建了少模光纤放大系统，测量了光纤的模式增益特性。实验结果表明：在980 nm激光泵浦下，该光纤表现出超宽带近红外发光，光谱范围为1 050~1 650 nm；在1 540~1 560 nm波段范围内，实现了LP₀₁和LP₁₁模式放大，平均模式开关增益为4.5 dB，差模增益小于0.6 dB。该光纤为模分复用系统实现宽带模式放大提供了可行性。

信号与信息处理

利用ICESat-2 ATLAS&JL-1反演输电线走廊附近森林冠层高度

蔺昊宇, 巫兆聪, 孙小虎

2022, 40(5):  809-819.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.010

摘要 ( 1628 )   PDF (7119KB) ( 134 )  

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针对ICESat-2 ATL08产品含有较多噪声光子和树高粗差的问题，设计了利用光子数量、光束能量和地表覆盖等特性进行光子滤波和粗差剔除的方法；研究了从高分辨率多光谱数据各波段反射参数和提取的NDVI、RVI、SAVI、MSAVI、PVI植被指数与激光测高数据之间的相关关系，对比分析了多元回归和随机森林模型反演的有效性和精度。结果表明，随机森林模型可以获得较高的树高反演精度，以浙江省杭州市临安区输电走廊进行的反演实验获得了RMSE=2.84 m的结果，结合电力数据制作的树高隐患图可以为输电设施安全隐患排查提供辅助决策。

基于三阶差分预滤波和循环谱分析的JPEG图像旋转角度估计

宋忠豪, 姚恒

2022, 40(5):  820-827.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.011

摘要 ( 1679 )   PDF (1696KB) ( 52 )  

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为了提高JPEG图像旋转角度估计的准确率，本文提出一种结合预滤波和循环谱分析的JPEG图像旋转角度估计方法。首先，对差分滤波后的待检测图像进行循环谱分析，其图像信号具有循环周期性；然后，设计预滤波器减小JPEG块效应对图像频谱的影响；最后，根据得到的旋转特征峰的位置估计出旋转角度。实验结果表明，所提算法对旋转角度估计的准确率优于现有算法。

计算机科学与应用

基于跨领域迁移的AM-AdpGRU金融文本分类

吴峰, 谢聪, 姬少培

2022, 40(5):  828-837.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.012

摘要 ( 1629 )   PDF (903KB) ( 49 )  

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针对当前基于深度学习的金融文本分类模型严重依赖于标记数据的问题，提出了一种基于跨领域迁移的AM-AdpGRU金融文本分类模型，通过学习相关领域数据的分类准则将其迁移到目标领域数据。AM-AdpGRU模型首先利用深度网络自适应来克服源领域和目标域之间数据分布差异导致的迁移损失，使得即使数据分布发生变化时模型也无需重构；然后利用注意力机制建立了目标域对源领域的特征选择机制，使得模型对源领域的注意力可以集中在与目标域相似性更高的部分。在公开的跨域情感评论Amazon数据集和SemEval-2017的Microblog金融数据集上进行了实验，将AM-AdpGRU模型与其他方法进行比较，结果表明AM-AdpGRU模型的分类平均准确性相对于其他模型有了显着提升。

神经网络剪枝技术研究综述

姜晓勇, 李忠义, 黄朗月, 彭孟乐, 徐书杨

2022, 40(5):  838-849.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.013

摘要 ( 2485 )   PDF (1569KB) ( 798 )  

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本文梳理了神经网络剪枝技术的起源与研究进展，将其分为对权重参数稀疏化的非结构化剪枝和粗粒度的结构化剪枝，分别介绍了两者近年来具有代表性的方法。由于剪枝减少了模型参数，压缩了模型大小，使得深度模型能应用于嵌入式设备，表现出剪枝在深度学习模型压缩领域中的重要性。针对现有剪枝技术，阐述了一些在实际应用和衡量标准上存在的问题，并对未来的研究发展方向进行了展望。

基于新型预设性能控制的LC型逆变器

施建强, 李双

2022, 40(5):  850-864.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.014

摘要 ( 1581 )   PDF (1054KB) ( 79 )  

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为了提高LC型逆变器的性能，提出了一种新型预设性能电压控制器。首先，根据电路原理和拓扑结构，建立了LC型逆变器的数学模型；其次，引入有限时间收敛性能函数以克服指数函数收敛时间慢的缺点；然后，以跟踪误差按性能函数描述的轨迹收敛为目标进行电压控制器设计；最后，针对参数不确定性和负载突变等扰动因素对逆变器输出电压的影响，为控制系统设计了扰动观测器。通过MATLAB/Simulink平台仿真实验验证了所提新型预设性能控制策略的可行性和有效性。

基于阈值电压的IGBT芯片疲劳失效模型

李游, 曹继伟, 郝光耀, 闫戈, 刘虹晓

2022, 40(5):  865-875.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.015

摘要 ( 1642 )   PDF (1175KB) ( 237 )  

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为了实现对IGBT期间在全生命周期内的健康状态进行有效评估，基于半导体物理理论，研究了IGBT芯片疲劳失效机理，分析了IGBT栅极界面电荷密度对阈值电压的影响。以阈值电压作为IGBT的失效特征量，在研究阈值电压随疲劳失效时间变化规律的基础上，建立IGBT芯片疲劳失效失效模型。搭建了IGBT阈值电压测试测试平台，通过IGBT老化实验验证本文所提出的模型可以较为准确地表征和估算IGBT中的芯片老化程度，验证了失效模型的正确性和合理性。

基于自适应模糊PID的石墨烯制备控制系统

冀常鹏, 王紫瑞

2022, 40(5):  876-886.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2022.05.016

摘要 ( 1601 )   PDF (705KB) ( 45 )  

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石墨烯制备的电解过程具有非线性和不确定性，使用传统的比例积分微分（proportion integration differentiation，PID）控制算法难以精确掌控制备过程中的电解电流以及电解液离子浓度，导致在电解法制备石墨烯过程中，易出现团聚和剥离不均匀的问题，据此设计了一种自适应模糊PID算法并建立相应的数学模型，利用该模型可以更好地控制石墨烯制备的工艺精度。使用MATLAB进行自适应模糊PID算法和传统PID算法的对比仿真，并针对仿真结果进行分析讨论。自适应模糊PID算法的响应时间、抗干扰能力和稳定性等性能相较于传统PID算法都要更加优秀，更加符合石墨烯制备控制系统要求。