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基于盲源分离的多人呼吸信号检测方法

雷达学报 2024年

作者：杨轩王子颖张力赵恒洪弘南京理工大学上海航天电子技术研究所

近年来，人们越来越关注多人环境下的呼吸监测，以及如何同时监测多人的健康状态。在多人呼吸检测的算法中，盲源分离算法因其无需先验信息并且对硬件性能依赖性较小而备受研究者们关注。然而，在多人呼吸监测场景中，目前的盲源分离算... 详细信息

近年来，人们越来越关注多人环境下的呼吸监测，以及如何同时监测多人的健康状态。在多人呼吸检测的算法中，盲源分离算法因其无需先验信息并且对硬件性能依赖性较小而备受研究者们关注。然而，在多人呼吸监测场景中，目前的盲源分离算法通常将相位信号作为源信号进行分离，本文引入FMCW雷达下距离维信号和相位信号的对比，推导出相位信号作为源信号存在近似误差，并通过仿真验证距离维信号作为源信号时分离效果更好。另外，本文提出了基于非圆复数独立成分分析的多人呼吸信号分离算法，分析了不同呼吸信号参数对分离效果的影响，仿真和实测实验表明所提出的方法适用于天线个数不小于目标个数时多人呼吸信号的检测，并且在目标角度差为9.46°时，也能够准确分离呼吸信号。

关键词：非接触呼吸检测 FMCW雷达多人呼吸盲源分离复数独立成分分析

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表征车辆实际行驶排放的行程动力学因子构造

中国公路学报 2024年第2期37卷 315-324页

作者：张力付明明李阳常虹王锐杨智焜重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 中国汽车工程研究院股份有限公司重庆401122

为使法规认证的车辆排放更真实地反映车辆在实际使用条件下的排放水平,实际行驶排放(RDE)试验程序被确立并广泛使用。然而,RDE试验易受到驾驶人操作行为、交通状况、道路坡度等不确定性因素的影响,行程动力学试验边界对RDE试验结果的影... 详细信息

为使法规认证的车辆排放更真实地反映车辆在实际使用条件下的排放水平,实际行驶排放(RDE)试验程序被确立并广泛使用。然而,RDE试验易受到驾驶人操作行为、交通状况、道路坡度等不确定性因素的影响,行程动力学试验边界对RDE试验结果的影响特别敏感。为有效表征与车辆实际行驶排放特性相关联的行程动力学特性,提取了描述车辆行驶状态的瞬时参数,包括整车速度、加速度、发动机转速、转矩、功率变化率、整车比功率,采用因子分析法从变量群中提取共性因子,并通过共性因子的线性组合构造出行程动力学因子。为验证行程动力学因子的有效性,设计试验车辆在保守驾驶、中性驾驶和激进驾驶风格下进行RDE试验,利用移动平均窗口法将保守、中性和激进驾驶风格下RDE试验的瞬时数据划分为数据窗口;并将这些数据窗口的排放数据视为路段排放数据样本进行动力学因子的计算、相关性分析和一致性检验。研究结果表明:行程动力学因子可以通过构成因子的方差百分占比反映出RDE试验驾驶风格的差异;在各种不同驾驶风格情况下,行程动力学因子与污染物排放均良好相关,且两者之间的函数关系不随驾驶风格的差异而发生改变;行程动力学因子被证实是与车辆行驶排放所关联的行程动力学特性的准确度量。

关键词：汽车工程实际行驶排放因子分析行程动力学驾驶风格排放法规

地震作用下深水坝坡动水压力分布特性及影响因素分析

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应用基础与工程科学学报 2024年

作者：黄帅程思博钱海涛张力方帝国理工学院应急管理部国家自然灾害防治研究院

合理确定深水坝坡的动水压力是强震区新建大坝设计和已建坝安全评估的一个重要因素，本文基于Green函数提出了可考虑深水自由表面重力波、库水可压缩性和库底反射影响的深水坝坡地震动水压力的解析方法，在此基础上，研究了地震波入射... 详细信息

合理确定深水坝坡的动水压力是强震区新建大坝设计和已建坝安全评估的一个重要因素，本文基于Green函数提出了可考虑深水自由表面重力波、库水可压缩性和库底反射影响的深水坝坡地震动水压力的解析方法，在此基础上，研究了地震波入射角、地基倾角、坝坡坡角以及库水深度对坝坡地震动水压力特性的影响。研究发现，当地震卓越频率在1～5Hz范围内时，可以忽略自由表面重力波对动水压力的影响；库水可压缩性对动水压力影响依赖于振动频率，考虑库水可压缩性后坝坡的水平作用合力和倾覆力矩最大可分别增加约148.3%和125.1%；与库底部分反射相比，库底完全反射对坝坡稳定性影响显著，可使坝坡上的水平合力和倾覆力矩分别增加2.4倍和2.25倍。当地震入射角达到50°时，动水压力由增加转为减小的趋势，而随着地基倾角的增加，动水压力呈现减小趋势，当地基倾角从0°增加到20°时，动水压力减小约23.7%；同样，随着坝坡坡角的增加，动水压力呈现减小的趋势，当坝坡坡角由40°增加到90°时，坝坡底部动水压力减小了约107.8%；当库水由50m增加至300m时，动水压力最大可增加约151%。

关键词：地震作用深水坝坡动水压力库水可压缩性地基倾角自由表面重力波

基于介观传输格构网络的混凝土冻融热湿耦合模型

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硅酸盐学报 2024年第11期 3372-3382页

作者：张力沈雷张继勋董义佳徐磊 NIZARFAISALALKAYEM 河海大学水利水电学院

寒区水工混凝土结构经历冻融循环而产生性能劣化，但冻融损伤的力学主导机理并不明晰。采用考虑混凝土介观材料非均质性的传输格构网络空间离散化方法，引入与温度相关的孔隙特性表征系数，提出混凝土冻融循环热湿耦合模型，实现均匀与... 详细信息

寒区水工混凝土结构经历冻融循环而产生性能劣化，但冻融损伤的力学主导机理并不明晰。采用考虑混凝土介观材料非均质性的传输格构网络空间离散化方法，引入与温度相关的孔隙特性表征系数，提出混凝土冻融循环热湿耦合模型，实现均匀与非均匀温变条件下冻融过程中冰含量滞回现象模拟分析。在利用均匀温变冰含量试验与变形量试验验证了所提模型后，针对非均匀温变冻融循环作用，分析了温度、冰含量、相对湿度、孔隙压力、冻胀应变随冻融次数和冷端距离的变化规律。在水分结冰–融化的过程中，孔隙内冰水混合物对固体骨架的力学作用呈现2个阶段。其一以流体压力为主，采用广义有效应力原理计算孔隙压力荷载；其二以固体应力为主，采用多孔介质弹性力学理论计算冻胀变形，作为非应力引起的应变作用于固体整体变形中。

关键词：传输格构网络冻融循环冰含量孔隙压力冻胀应变

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东北农区农业净碳汇时空分布及驱动因素

农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 505-517页

作者：张慧张力文何正弘东北农业大学公共管理与法学院哈尔滨150000

农业兼具碳源和碳汇双重属性,是我国实现碳达峰碳中和目标的重要组成部分。从农业碳排放公平性角度出发综合管控农业碳源和碳汇量,明晰农业净碳汇的驱动因素对于实现东北农区农业低碳发展具有重要意义。基于2000—2020年黑龙江省各市域... 详细信息

农业兼具碳源和碳汇双重属性,是我国实现碳达峰碳中和目标的重要组成部分。从农业碳排放公平性角度出发综合管控农业碳源和碳汇量,明晰农业净碳汇的驱动因素对于实现东北农区农业低碳发展具有重要意义。基于2000—2020年黑龙江省各市域的社会经济及农业生产等数据,本研究通过生态承载模型、经济效率模型和地理探测器对区域农业碳排放公平性特征及净碳汇驱动因素进行探究。结果表明:黑龙江省农业净碳汇总量呈现波动上升趋势,由2000年的1.21×10^(7)t上升至2020年的4.02×10^(7)t。齐齐哈尔、绥化和哈尔滨三市农业净碳汇量较高,三市总和占黑龙江省碳汇量的51%以上。从农业碳排放公平性分区来看,双高区主要向南部和中部的哈尔滨、黑河和绥化等地聚集,双低区逐渐向东部的鸡西、双鸭山和鹤岗等地集中。双低区持续向经济高值区、生态高值区以及双高区发展,但不同市域间差距依旧显著。耕地面积和机械化水平是农业净碳汇空间分异的主导驱动因素。交互探测结果显示耕地面积和机械化水平与其他各因素的交互作用最强,同时净碳汇量受机械化水平和城镇化水平交互作用的影响最大。研究表明,黑龙江省需根据各地区具体情况制定差别化的绿色农业管控措施,以推进东北农区农业可持续发展。

关键词：农业净碳汇公平性评价地理探测器驱动因素黑龙江省

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黄河流域绿色科技创新竞争力时空分异演变及障碍因素

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地球科学与环境学报 2024年第1期46卷 14-24页

作者：蒋兵付华健张力元山东理工大学管理学院山东淄博255000 长江大学经济与管理学院湖北荆州434023

加快提升绿色科技创新竞争力是实现黄河流域高质量发展的必然需求。在利用纵横向拉开档次法系统评价2009~2020年黄河流域绿色科技创新竞争力的基础上,进一步采用核密度估计和空间马尔科夫链对其时空分布格局和动态演进特征进行深入分析... 详细信息

加快提升绿色科技创新竞争力是实现黄河流域高质量发展的必然需求。在利用纵横向拉开档次法系统评价2009~2020年黄河流域绿色科技创新竞争力的基础上,进一步采用核密度估计和空间马尔科夫链对其时空分布格局和动态演进特征进行深入分析,并借助障碍度模型分析阻碍黄河流域绿色科技创新竞争力提升的主要因素。结果表明:①黄河流域绿色科技创新竞争力整体发展呈现出“衰退期”“上升期”“再衰期”“重振期”4个阶段的“W”型变化趋势,地区间绿色科技创新竞争力的绝对差异有所缩小,但仍具有显著的“梯度”发展特征,黄河流域上、中、下游绿色科技创新竞争力依次递增;②黄河流域不同等级间的绿色科技创新竞争力具有转移“惰性”,低竞争力地区面临严重的“等级壁垒”,而高竞争力地区则存在“俱乐部趋同”现象,空间溢出效应下,绿色科技创新竞争力转移的“等级锁定”概率有所降低,但仍无法实现跨级跃迁;③黄河流域绿色科技创新竞争力的阻碍因素主要体现在绿色发展不足和成果转化不充分等方面,其中单位GDP能耗、能源消费结构、能源消耗、开放程度和绿色科技论文发表数量是阻碍黄河流域绿色科技创新竞争力提升的主要因素。

关键词：绿色科技创新竞争力时空分异障碍因素拉开档次法核密度估计空间马尔科夫链黄河流域

基于步长优化和功率补偿因子的数字反向传播优化算法

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光学学报 2024年第16期44卷 260-268页

作者：张力夫张涛李梦岩邓鹤鸣罗风光杨柳湖北大学微电子学院微纳电子材料与器件湖北省重点实验室湖北武汉430062 华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程研究中心湖北武汉430074

提出一种基于功率均衡(EP)的步长设计方法,提高链路中的功率拟合性,将非线性效应更平滑地分布在各个运算过程中,用更少的步长对非线性效应实现相同的补偿性能。还为每个步长引入独立的功率补偿因子,使用遗传算法对已固定通信系统的功率... 详细信息

提出一种基于功率均衡(EP)的步长设计方法,提高链路中的功率拟合性,将非线性效应更平滑地分布在各个运算过程中,用更少的步长对非线性效应实现相同的补偿性能。还为每个步长引入独立的功率补偿因子,使用遗传算法对已固定通信系统的功率补偿因子进行优化,进一步提高补偿精度。在使用新的步长设计和引入优化后的功率补偿因子后,提高功率均衡-数字反向传播(EP-DBP)的补偿精度,降低算法的复杂度。与传统DBP算法相比,该算法的复杂度降低了约50%,系统Q因子提高了约0.37 dB~0.57 dB。

关键词：非线性光学相干传输等功率数字反向传播遗传算法光纤非线性功率补偿因子

基于数值模拟的CO_(2)地质封存项目井筒泄漏风险定量化评价方法

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 195-205页

作者：甘满光雷宏武张力为李小春李琦中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

为评估CO_(2)地质封存场地的CO_(2)沿井筒泄漏风险,介绍了自主研发的可对CO_(2)井筒泄漏风险进行定量化评价的数值模拟WellRisk软件,将软件应用于实际CO_(2)地质封存场地--神华鄂尔多斯CO_(2)咸水层封存示范工程,定量评估该场地CO_(2)... 详细信息

为评估CO_(2)地质封存场地的CO_(2)沿井筒泄漏风险,介绍了自主研发的可对CO_(2)井筒泄漏风险进行定量化评价的数值模拟WellRisk软件,将软件应用于实际CO_(2)地质封存场地--神华鄂尔多斯CO_(2)咸水层封存示范工程,定量评估该场地CO_(2)沿注入井和监测井的泄漏量,并将软件模拟结果与美国能源部开发的NRAP–IAM–CS(The national risk assessment partnership–integrated assessment model–carbon storage)软件模拟结果进行对比,实现了CO_(2)沿井筒泄漏风险的定量化评价。定义了井筒泄漏系数,即井筒发生泄漏的有效截面积和井筒总截面积的比值,并将井筒泄漏系数作为量化表征井筒固井质量的重要参数。当泄漏系数取值为10^(–6)时,神华CO_(2)地质封存场地在1000 a内的总泄漏量为720 tCO_(2),占总注入量的0.24%,小于IPCC的风险阈值1%。因此,泄漏系数为10^(–6)或更低的井筒是低风险泄漏井,具有良好的固井质量,对应于NRAP–IAM–CS软件中井筒渗透率低于10^(–12)m^(2)的情况。泄漏系数为10–5或更高的井筒是高风险泄漏井,具有较差的固井质量。WellRisk和NRAP–IAM–CS的计算结果均表明,当注入井和监测井的固井质量良好时,神华CO_(2)地质封存场地基本不存在CO_(2)泄漏风险。

关键词： CO_(2)地质封存 CO_(2)泄漏井筒风险评估固井

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农田环境下无人机图像并行拼接识别算法

农业工程学报 2024年第9期40卷 154-163页

作者：许鑫张力岳继博钟鹤鸣王颖刘杰乔红波河南农业大学信息与管理科学学院郑州450002 全国农业推广技术服务中心北京100125

为改善在农田环境下无人机图像计算速度和效率,该研究提出了一种农田环境下无人机图像并行拼接识别算法。利用倒二叉树并行拼接识别算法,通过提取图像拼接中的变换矩阵,实现拼接识别同时进行。根据边缘设备的CPU核心数和图像数量自动将... 详细信息

为改善在农田环境下无人机图像计算速度和效率,该研究提出了一种农田环境下无人机图像并行拼接识别算法。利用倒二叉树并行拼接识别算法,通过提取图像拼接中的变换矩阵,实现拼接识别同时进行。根据边缘设备的CPU核心数和图像数量自动将图像拼接识别任务划分为多个子进程,并分配到不同核心上执行,以提高在农田环境下的计算效率。试验结果表明:相同试验环境和数据集条件下,倒二叉树并行拼接算法的拼接耗时相较于其他算法平均减少了60%~90%左右;在农田环境下,倒二叉树并行拼接识别相较于串行拼接识别的耗时减少了70%,图像识别的平均像素交并比提升了10.17个百分点,说明在农田环境下采用多线程倒二叉树并行算法可以更好地利用农田环境下边缘设备的计算资源,大幅提升无人机图像的拼接和识别的速度,为无人机的快速实时监测提供技术支撑。

关键词：无人机遥感图像处理全景拼接多核CPU 多进程