摘要：人脸特征点检测是人脸图像处理的关键步骤之一,常用检测方法是基于深度神经网络的坐标回归方法,具有处理速度快的优点,但是用于回归的高层次网络特征丢失空间结构信息,且缺乏细粒度表征能力,导致检测精度降低。针对该问题,提出一种基于多层次自注意力网络的人脸关键点检测算法。为提取更具有细粒度表征能力的图像语义特征,构建基于自注意力机制的多层次特征融合模块,实现高层次高语义信息特征和低层次高空间信息特征的跨层次特征融合。在此基础上,设计一种多任务学习人脸特征点检测定位与人脸姿态角估计的训练方式,优化网络对人脸整体朝向姿态的估计,以提升特征点检测的准确性。在人脸特征点主流数据集300W和WFLW上的实验结果表明,与SAAT、AnchorFace等方法相比,该方法有效提升网络的检测精度,标准平均误差指标分别为3.23%和4.55%,相较于基线模型降低0.37和0.59个百分点,在WFLW数据集上错误率指标为3.56%,相较于基线模型降低了2.86个百分点,能够提取更具鲁棒性和细粒度的表达特征。

摘要：在大量程涡流位移传感器测量系统中,探头线圈的几何参数直接关系到整个测量系统的性能。针对大量程涡流位移传感器探头线圈的优化设计,提出了一种基于多目标优化算法的设计方法。首先,通过COMSOL有限元仿真软件建立传感器探头模型,计算不同参数下线圈的归一化灵敏度和分辨力;其次,采用BP神经网络建立归一化灵敏度、分辨力与线圈参数之间的模型;最后,利用遗传算法进行多目标优化,获得最佳线圈参数。实验结果表明:优化后的传感器线圈,其归一化灵敏度与分辨力分别提高了0.02/mm和0.94μH,证明了所提出优化算法可以有效提升涡流传感器探头的性能指标。

摘要：大型船舶平台搭载的精密仪器和探测装置相对其他设备高度较高,有尖端突起且抗干扰性较差,是海面上明显的突出物,雷电防护成为现代船舶重要的研究内容。本文提出一种基于海洋复杂环境改进Wiesmann-Zeller(WZ)模型概率发展函数的船舶雷电防护分析方法,建立了海面雷电先导发展模型,以大型远洋调查船为对象,研究其雷击点的概率分布,并结合船舶特点进行了多避雷针的分析计算。基于本文提出的模型,通过Matlab软件模拟雷击船舶过程,揭示了防护范围、效果与避雷针位置、数量高度之间的关系,对比分析了不同避雷针数量和避雷针高度下的雷击概率和防护效果,验证了三针不等高为最优方案,能够指导和完善实际工程实践,保证船舶雷电防护效果的充分发挥。

摘要：基于FPGA的嵌入式SoC系统能弥补实践教学资源短缺、教学内容系统性不够、电路和系统开发相对脱节等问题。结合上述教学优势,本文从工程应用角度出发,系统性重构设计了方案规划、功能规划、设备控制、信号处理、系统控制和系统调测等实践教学内容,既有利于学生全面掌握不同系统功能的设计流程方法,又锻炼和培养学生的工程设计和实践开发能力,还通过直接观察设计底层电路和上层系统的联合工作过程,帮助学生提升专业知识的理解掌握程度,从而提升实践教育质量,满足工程教育认证和工程应用需求。

摘要：为在大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统中更灵活利用空间资源以提升频谱效率,提出了一种基于多连接结构的低复杂度混合预编码方案。该方案允许每个射频链路连接的天线存在交集。进一步,通过直接提取空口信道的共轭相位设计模拟预编码矩阵,并提出串行最大化动态子阵列增益算法,以调节射频链路与发射天线的连接关系,从而获得更高的空间分集增益;再对等效信道实施迫零数字预编码。仿真结果表明,所提方案能以更低硬件成本取得超过传统全连接结构方案的频谱效率,以相当的复杂度较传统部分连接结构方案提升频谱效率20%~390%,且对相位量化误差不敏感。

摘要：多尺寸2-D卷积通过特征提取在检测、分类等计算机视觉任务中发挥着重要作用。然而,目前缺少一种高效的可配置2-D卷积器设计方法,这限制了卷积神经网络(CNN)模型在边缘端的部署和应用。该文基于乘法管理以及奇平方数的三角数分解方法,提出一种高性能、高适应性的卷积核尺寸可配置的2-D卷积器。所提2-D卷积器包含一定数量的处理单元(PE)以及相应的控制单元,前者负责运算任务,后者负责管理乘法运算的组合,二者结合以实现不同尺寸的卷积。具体地,首先根据应用场景确定一个奇数列表,列表中为2-D卷积器所支持的尺寸,并利用三角数分解得到对应的三角数列表;其次,根据三角数列表和计算需求,确定PE的总数量;最后,基于以小凑大的方法,确定PE的互连方式,完成电路设计。该可配置2-D卷积器通过Verilog硬件描述语言(HDL)设计实现,由Vivado 2 022.2在XCZU7EG板卡上进行仿真和分析。实验结果表明,相比同类方法,该文所提可配置2-D卷积器,乘法资源利用率得到显著提升,由20%~50%提升至89%,并以514个逻辑单元实现1 500 MB/s的吞吐率,具有广泛的适用性。

摘要：移动边缘计算技术为低时延要求、资源敏感的计算任务需求提供解决方案,通过研究任务请求特征以提高调度算法效率是边缘计算的重要研究方向。不同于现有研究将任务请求特征建模为单一随机变量的做法,提出基于任务请求生灭过程模型的边缘计算架构,将求解最优调度决策的过程建模为无限期平均成本马尔可夫决策过程。在使用贝尔曼方程分析问题的过程中,利用任务的生灭特性对未来的请求到达做出估计以判断当前决策对未来系统时延能耗成本的影响,进而辅助确定当前状态的最优决策,并结合任务相关性感知提出批处理任务调度控制算法。所提算法根据生灭状态信息对策略迭代的状态空间和决策空间进行剪枝以降低策略改进的复杂度,突破了策略迭代算法的复杂度瓶颈。仿真结果表明,所提算法相较于传统的策略迭代算法具有明显的低复杂度优势,且能在不同系统条件下保持低时延、能耗成本。

摘要：为满足智能机器人、电子皮肤等领域对柔性传感器高灵敏度日益增加的需求,通过设计高表面积形貌以制备石墨烯凸台微织构柔性传感器,并对比分析有无微织构传感器的灵敏度;基于结构力学方程与静电方程,建立微织构柔性传感器模型,开展了电场作用不同基底厚度以及微织构间距下柔性传感器微织构应变的数值模拟,研究柔性压阻传感器微织构压缩应变机制,探寻机械载荷和电载荷的交互作用关系。结果表明,柔性基底的微织构化处理能有效提高柔性压阻传感器的灵敏度。模型总位移的最大值随基底厚度的增加呈非线性增加,微织构应变随着厚度的增加而减小。电场作用下微织构应变受机电耦合压力叠加的影响均大于无电场作用。框状微织构类似于悬臂梁,作用在微织构上的力矩随间距增加而增大,同时刚度减小,微织构的压缩形变增加,应变增大。组合尺寸微织构的应变随着微织构间距的增加而增大,制备多尺寸微结构传感器可使用(150+350)μm的组合尺寸,能够有效增加接触面积提高传感器灵敏度。机械载荷和电载荷的耦合作用,组合尺寸对力矩与刚度的分配有效增加了基底的应变,提高了柔性传感器的灵敏度。

摘要：针对空海无人编组对海上目标的高效能打击任务需求,提出了一种能够应对敌方攻击的弹性运动规划方法。结合作战单元欠驱动运动学模型,根据敌我相对运动状态设计了控制障碍函数,并在考虑敌方最大程度破坏安全边界的前提下构建了安全集前向不变性约束,从而通过配置作战单元的线速度和角速度生成威胁规避动作。为解决己方无人机遭遇多架敌机拦截时由多约束冲突导致的算法可行性问题,在约束中引入与敌机威胁大小相关的松弛变量系数并设计(UAV)了备用控制器。在此基础上,提出无人艇对空火力支援算法,以协助己方无人机突防。仿真结果表明,该方法能够使己方编组在敌方无人机速度占优且采用最优追击策略的情况下,获得较高的水面目标打击成功率。

摘要：超大型城市能源系统汇集了多种分布式能源资源(distributed energy resources,DER),包括具备不确定性的新能源发电单元(如光伏、风机),具备可调性的柔性用能单元(如空调、蓄冷)以及兼具充放功能的能源产消者(如电动汽车、储能),虚拟电厂(virtual power plant,VPP)已成为重塑上述DER生态关系并对其进行协同管控的有效途径。该文梳理了当前城市级VPP建设的目标与现状,明确了超大型城市VPP工程所面临的挑战,即对于由海量DER所诱发的多主体多目标高不确定性场景缺乏系统性的建模、仿真、推演、分析、决策与校核手段。为应对上述挑战,该文结合城市电网数字化整体架构与建设进程,提出了超大型城市VPP数字孪生技术框架,继而得以对城市能源系统的态势轨迹进行系统性地推演与分析;进一步,聚焦智能决策目标,探究了框架下的技术路径、关键技术、理论工具等。该框架已经助力临港新片区VPP工程示范落地,为城市级VPP建设提供参考。最后,展望了超大型城市下数字孪生VPP的研究方向与应用前景。