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针对滚动轴承故障的批标准化CNN-LSTM诊断方法

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计算机集成制造系统 2022年第12期28卷 3946-3955页

作者：沈涛李舜酩南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

旋转机械健康状况的实时监测十分重要,其中滚动轴承故障更是研究的重点。传统的故障诊断方法难以高效准确地诊断出结构复杂的机械故障,而深度学习强大的数据分析和学习能力,使其在机械故障诊断领域发展迅速。为了提高传统卷积神经网络(C... 详细信息

旋转机械健康状况的实时监测十分重要,其中滚动轴承故障更是研究的重点。传统的故障诊断方法难以高效准确地诊断出结构复杂的机械故障,而深度学习强大的数据分析和学习能力,使其在机械故障诊断领域发展迅速。为了提高传统卷积神经网络(CNN)在诊断中的准确度,并考虑到长短记忆网络(LSTM)诊断时间较长的缺陷,提出一种批标准化(BN)的CNN-LSTM模型。在凯斯西储大学轴承数据集上的实验表明,批标准化提高了该混合模型的诊断精度和效率。该方法获得了优于传统深度学习故障诊断方法的诊断结果,能够高效准确地进行多种负荷下、多种故障位置以及多种故障程度的诊断。

关键词：滚动轴承故障诊断卷积神经网络长短时记忆网络批标准化

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半导体光催化剂的表面修饰

高等学校化学学报 1998年第12期19卷 2013-2019页

作者：王传义刘春艳沈涛中国科学院感光化学研究所

从半导体光催化剂表面修饰的类型、机理及效果出发，对其研究进展作了综合评述．

关键词：半导体表面修饰光催化剂

银杏叶提取物对野百合碱所致肺动脉高压保护作用的实验研究

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银杏叶提取物对野百合碱所致肺动脉高压保护作用的实验研究

作者：沈涛南方医科大学

学位级别：硕士

肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension, PAH）是指在静息时肺动脉收缩压超过30mmHg,或平均肺动脉压超过25mmHg;活动时平均肺动脉压高于30mmHg的一种极度恶性的疾病,其是左向右分流型先天性心脏病、缺氧性肺病、原发性肺高压等... 详细信息

肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension, PAH）是指在静息时肺动脉收缩压超过30mmHg,或平均肺动脉压超过25mmHg;活动时平均肺动脉压高于30mmHg的一种极度恶性的疾病,其是左向右分流型先天性心脏病、缺氧性肺病、原发性肺高压等诸多疾病的常见而严重的病理生理表现。虽对肺动脉高压的形成及发展机制的研究已历经100多年,因其病因复杂,发病机制至今尚未完全阐明。肺动脉高压没有特异性临床表现,但当患者出现呼吸困难、心绞痛、昏厥及水肿情况时,需注意与肺动脉高压相鉴别。临床上习惯性将肺动脉高压分为特发性（原发性）肺动脉高压和继发性肺动脉高压,特发性肺动脉高压发病率很低,普通人群中约（2-3）例/100万,大约每年有300-1000名患者。非选择性尸检中检出率为0.08‰-1.3‰,女性多于男性（17：1）,平均患病年龄36岁,6%的患者有家族性,其预后差,平均生存期约2.8年,临床上典型原发性肺动脉高压患者肺动脉压可超过60mmHg。继发性肺动脉高压继较常见,其肺动脉压明显低于原发性肺动脉高压,很少超过40mmHg。引起继发性肺动脉高压疾病很多,常见疾病包括：新生儿持续性肺动脉高压、先天性心脏病如左向右分流性先天性心脏病及Eisenmenger综合征、左心衰竭、慢性阻塞性肺病（COPD）、成人呼吸窘迫综合征（ARDS）、慢性肺血栓栓塞性疾病、硬皮病、肺静脉闭塞性疾病、肝硬化、心肺分流术后等。虽然肺动脉高压病因极多,发病机制不明。经过临床及实验研究发现肺动脉高压患者的各级肺动脉均发生结构重建,内膜粥样硬化、中膜增厚和弹性肺动脉扩张是肌型及弹性肺动脉、微细肺动脉的主要病理改变,而肺小动脉的内膜、中层和外膜出现增厚,并可有肺小动脉闭塞、向心性内膜增厚的改变,较大的血管可有丛状损伤和偏心性内膜增厚,并通过病情不同阶段发现肺动脉血管结构重建的严重程度和患者的预后有一定的相关性。依据目前研究结果,临床上治疗方法主要分为一般措施、药物治疗和介入及外科治疗。一般治疗主要是指对基础疾病的治疗,药物治疗在临床上应用广泛,目前临床上已有的肺动脉血管扩张剂：钙离子拮抗剂、前列环素衍生物、内皮素受体拮抗剂和磷酸二酯酶抑制剂,这类药通过针对肺动脉高压多种发病机制及其不同环节,阻断发病机制的某个环节而发挥作用,目前已取得了很好的效果。介入及外科治疗包括了经皮球囊房间隔造口术、肺移植和心肺联合移植等,手术风险大,适用范围小,特别是肺移植和心肺移植供肺稀缺,术后需终身口服免疫抑制剂等一系列术后问题及相关并发症,限制了手术治疗的应用范围,使手术治疗只能作为肺动脉高压的最后治疗手段。内皮素-1（endothelin-1, ET-1）为体内重要的缩血管物质,而NO通过eNOS的作用生成发挥舒张血管的作用,两者在肺动脉高压的形成及肺血管的重建过程中起着重要的作用。 ET-1主要作用于两个受体：内皮素A受体（ETAR）和内皮素B受体（ETBR）, ETAR存在于血管平滑肌细胞,ETBR则存在于于血管平滑肌细胞与肺血管内皮细胞。在肺动脉高压中,两受体协同作用介导内皮素的缩血管效应。一氧化氮合酶（nitric oxide synthase, NOS）为Ca2+和钙调素（CaM）依赖性酶,其有三种亚型的同工酶：诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、神经型一氧化氮合酶（nNOS）和内皮型一氧化氮合酶（eNOS）,而内皮型一氧化氮合酶于1991年由Forstermann和Pollock在内皮细胞中首次发现,可特异性氧化L-精氨酸生成L-瓜氨酸和一氧化氮（NO）,促进NO合成,NO在心血管系统中起着重要的作用,如扩张血管、抑制血管平滑肌增殖,参与高血压的形成、促进动脉粥样硬化等。NO通过血管平滑肌细胞产生的环磷酸鸟苷（cyclic guanosine monophosphate, cGMP）使血管扩张：内皮细胞产生NO, NO作用于可溶性鸟苷酸环化酶（soluble guanylate cyclase, sGC）使GTP转化为cGMP, cGMP激活cGMP激酶,后者开启细胞膜钾通道,使钾离子外流,减少钙内流降低细胞内钙,从而使血管扩张。银杏为银杏科植物,60多年来国内外学者对其化学成分和药理作用进行了广泛的研究,其中银杏叶的研究最引人关注。银杏叶化学成分复杂,其中黄酮类、萜内酯类和聚异戊烯醇类是银杏叶发挥独特药理活性的主要有效成分。银杏叶提取物（Ginkgo biloba extract, EGb）为采用现代制药工艺由传统中药银杏叶中提取其有效成分而制成。银杏叶提取物的作用广泛,主要作用有：与血小板细胞膜上的PAF受体有竞争性抑制作用,抑制血小板的异常聚集和血栓形成;提高超氧化物歧化酶（SOD）活性及

关键词：肺动脉高压野百合碱银杏叶提取物内皮素-1 一氧化氮合酶

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数学的广泛应用性与高中数学教学

数学的广泛应用性与高中数学教学

作者：沈涛辽宁师范大学

学位级别：硕士

本文主要围绕数学的广泛应用性这一特点以及它与目前高中数学教学的关系进行了综合概括和分析。针对如何平衡数学教育的两种价值取向(应用价值和思维训练价值)，在高中数学教育中如何加强数学应用性教学，以及如何解决数学的广泛应用性... 详细信息

本文主要围绕数学的广泛应用性这一特点以及它与目前高中数学教学的关系进行了综合概括和分析。针对如何平衡数学教育的两种价值取向(应用价值和思维训练价值)，在高中数学教育中如何加强数学应用性教学，以及如何解决数学的广泛应用性给高中数学教学带来的困难等问题进行了研究，并作了相关的问卷调查和访谈的工作。从数学应用教学的目的、教材的处理、应用性教学的思想以及对数学教师的要求等各方面入手进行了详细的分析说明。明确提出数学应用教学是运用数学知识、数学方法和数学思想来分析研究客观世界的各种现象并加工整理和组织的教学过程;数学应用教学的目的是培养学生数学化的能力、解决问题的能力和创新的能力;在实施数学应用性教学的过程中有必要采用数学现实、数学化以及应用数学知识解决学科本身的内部问题等教学思想。同时，也提出高中数学教师应该树立正确的数学观、数学教学观，端正自身对待数学应用性的态度，加强数学应用意识的建设，并提高自身数学应用能力;在高中数学教学中教师应该对教材进行适当的选择和加工，强化数学应用问题的设置;数学教师要考虑学生的数学现实，让其有机会参与数学化的过程，运用数学知识解决数学的内部问题;让学生深刻体会到数学是有用的，加强他们的数学应用意识、提高数学应用能力。笔者用关于函数的应用教学案例来分析说明高中数学应用性教学的实施以及所达到的效果。通过该案例进一步表明数学的广泛应用性如何在高中数学课堂中得以体现，并阐明其与高中数学应用教学的关系。提出数学应用教学能够使学生增强数学应用意识，并且在数学应用的学习和实践中得到良好的思维训练，同时，在发展思维的过程中其数学应用能力也能够逐渐得到提高。能够真正做到数学地理解问题、数学地思考问题、数学地解决问题，最终达剑数学教育真正目的，迎合社会对人类的需要。

关键词：数学的广泛应用性数学化数学应用教学数学教学

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激光角度欺骗干扰中自然地物假目标选择研究

光谱学与光谱分析 2022年第9期42卷 2963-2968页

作者：黄建鲁沈涛杨洋范博雄火箭军工程大学陕西西安710025 火箭军士官学校山东青州262500

针对激光角度欺骗干扰中自然地物假目标应用需求,在分析了干扰能量传输和干扰过程中武器威胁角、地物倾角以及入射角、反射角等角度关系的基础上,建立了自然地物假目标干扰能量分布模型。依据所建立的模型,对砂石类和建筑类地物反射干... 详细信息

针对激光角度欺骗干扰中自然地物假目标应用需求,在分析了干扰能量传输和干扰过程中武器威胁角、地物倾角以及入射角、反射角等角度关系的基础上,建立了自然地物假目标干扰能量分布模型。依据所建立的模型,对砂石类和建筑类地物反射干扰能量分布进行了仿真研究。仿真结果表明,在相同功率激光照射的条件下,地物倾角相同时对相同位置的激光制导武器,砂石类地物比建筑类地物干扰效果好,在实际防护中砂石类地物选择优先级要高于建筑类地物;同一种地物反射的干扰能量随地物倾角的增大而增大;对于漫反射特性较好的建筑类假目标,威胁角一定时,地物倾角在大致与威胁角互余时反射能量达到最大;对于砂石类目标,存在随入射角大小变化的镜像反射分量,使得导引头接收到地物反射能量达到最大值时威胁角和地物倾角不满足互余关系。进一步研究了在导引头接收到的砂石类地物反射能量最大值时地物倾角和武器威胁角的关系,通过数据分析,得到在实际防护过程中,砂石类自然地物的倾角选择要至少大于31°的结论。根据地物倾角和威胁角关系的散点图特征,分别采用一阶、二阶、三阶、四阶多项式对二者进行拟合,在充分考虑函数复杂度、拟合性能的前提下,确定三阶多项式为最佳拟合函数。在武器威胁角已知的情况下,可以通过三次多项式拟合得到最佳干扰效果时砂石类自然地物的倾角取值。研究结果对自然地物假目标的选择具有一定的指导意义。

关键词：激光角度欺骗干扰自然地物干扰能量威胁角地物倾角

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结合N-gram模型与句法分析的语法纠错

结合N-gram模型与句法分析的语法纠错

作者：沈涛东南大学

学位级别：硕士

电子文本往往包含各种错误,纠错环节的工作量较大,人工纠错的方式已经无法解决迅速增长的电子文本。为此利用计算机自动对文本进行纠错显得越来越重要。语法纠错算法(GrammaticalError Correction,GEC)也受到了许多研究者的重视,许多GE... 详细信息

电子文本往往包含各种错误,纠错环节的工作量较大,人工纠错的方式已经无法解决迅速增长的电子文本。为此利用计算机自动对文本进行纠错显得越来越重要。语法纠错算法(GrammaticalError Correction,GEC)也受到了许多研究者的重视,许多GEC方法应运而生。目前的语法纠错方法主要包括基于规则的方法、基于N-gram模型的方法和基于句法分析的方法,这些方法存在以下问题:(1)基于规则的方法需要建立大规模的规则库。在不断添加硬性规则的同时,规则之间会出现互相矛盾的情况,严重降低纠错效率和准确率。试图用有限的规则去规范复杂的真实语言,显然是不合理的。(2)基于N-gram的方法无法兼顾长距相依问题和数据稀疏问题。N-gram模型只能描述句子中的局部联系,当句子中的成分间距超过N-gram长度时,该纠错算法就失去了纠错能力。另一方面,当N-gram长度足够长时,虽然能解决长距问题,但是会出现数据稀疏问题,同样会使算法失效。(3)基于句法分析的方法无法有效纠正局部错误。在某些靠局部联系决定词语用法的情况下,句法分析会忽略这种联系,导致纠错失败。本文针对上述问题提出了一种结合句法分析与N-gram模型的纠错方法具体工作工作如下:(1)首先使用句法分析,将英语复句分割成多个分句;然后对每个句子N-gram建模,得出每个分句的概率;最后为分句赋予权值,所有分句概率求积得到复句概率。(2)考虑到N的值过大会出现数据稀疏以及过小会降低准确率的问题,本文提出了 LeftBigram、RightBigram 和 Trigram 的组合建立分句的 N-gram 模型。(3)在纠错算法上,采用错误候选集和N-gram得分投票策略。该策略计算每个错误候选实例的N-gram在语料库中的频率,通过加权求和得到实例的频率,最后取集合中最高者为纠正结果。实验表明本文提出的结合句法分析与N-gram模型的语法纠错是可行、有效的。

关键词：语法纠错 N-gram模型句法分析

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集成统一授权管理系统研究与实现

集成统一授权管理系统研究与实现

作者：沈涛武汉理工大学

学位级别：硕士

随着互联网的飞速发展和普及,有效的安全访问控制机制是合理地使用系统信息、充分发挥信息系统作用的一个前提,而采用何种方法来组织、描述用户、资源、操作之间的关系是访问控制机制的关键,目前有多种访问控制方法都比较流行,例如基于... 详细信息

随着互联网的飞速发展和普及,有效的安全访问控制机制是合理地使用系统信息、充分发挥信息系统作用的一个前提,而采用何种方法来组织、描述用户、资源、操作之间的关系是访问控制机制的关键,目前有多种访问控制方法都比较流行,例如基于用户／用户组的访问控制方法ACL (Access Control List)、基于角色的访问控制方法RBAC(Role-based Access Control)以及基于属性的访问控制方法ABAC(Attribute-based Access Control)等。但是由于各种原因,不同的应用系统可能采用不同的访问控制方法,因此针对具体的访问控制方法设计的授权管理系统往往是专用的,这给分布式交互带来了很大的局限性。如何同时支持不同的访问控制方法,如何对众多的、不同的资源进行统一、有效的授权策略管理以及如何利用可移植的、统一的方法和更丰富的词汇来描述访问控制内容等都是实际应用中面临的严重问题。针对以上问题,为了能在统一的授权管理系统下支持、扩展不同的访问控制方法,本研究提出一种集成统一的授权管理系统,它通过创建用户树、角色树、资源树和功能树实现了基于ACL的、基于角色的和基于属性的三种访问控制方法,以及通过引入可扩展的访问控制标记语言XACML,实现了一种能够表示复杂策略的、更通用的访问控制方法,并提供完整的在线授权决策流程。该系统由身份与权限数据库、身份与权限服务模块、身份与权限管理模块、授权决策模块和授权实施模块组成。身份与权限数据库是一个LDAP数据库,用于存储用户身份、用户组、角色、资源、功能和访问控制规则等信息。身份与权限服务模块,实现对身份与权限数据库的各种操作,并向身份与权限管理模块和授权决策模块提供本地和远程接口。身份与权限管理模块,是一个Web应用程序,主要提供用户信息、角色信息、资源信息以及包括ACL、RBAC和ABAC在内的多种访问控制策略的创建和管理功能。授权决策模块主要功能是对应用服务程序提交的授权决策请求做出响应,实现在线授权功能。授权实施模块采用过滤器的方式拦截用户的资源请求并发送到授权决策服务器进行决策。

关键词：访问控制 ACL RBAC ABAC XACML

不同结构支架的制备及其对骨软骨缺损的再生性能研究

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不同结构支架的制备及其对骨软骨缺损的再生性能研究

作者：沈涛浙江大学

学位级别：硕士

骨软骨缺损是指软骨与软骨下骨同时损伤,这会导致人们在日常生活中膝关节十分疼痛,严重影响正常生活。通常软骨组织工程只关注于软骨再生而忽视了软骨下骨损伤的再生,导致新生软骨缺乏支撑、机械性能和生理性能较差。不同于单一的软骨... 详细信息

骨软骨缺损是指软骨与软骨下骨同时损伤,这会导致人们在日常生活中膝关节十分疼痛,严重影响正常生活。通常软骨组织工程只关注于软骨再生而忽视了软骨下骨损伤的再生,导致新生软骨缺乏支撑、机械性能和生理性能较差。不同于单一的软骨组织工程,骨软骨缺损的再生包含两种组织的再生,这对材料的选择和支架的设计有着更高的要求。因此,选择合适的材料和制备特定结构的支架体系诱导骨软骨缺损的原位再生具有重要的意义。本文制备了两种不同结构的支架用于骨软骨缺损的原位再生。首先构建了 8%镁负载的硅灰石(CS-Mg8)与纤维蛋白大孔支架的两相复合支架。通过纤维蛋白凝胶将支架粘结,构成一体化支架,负载或不负载骨髓间充质干细胞(BMSCs)的支架被植入到兔膝关节骨软骨缺损中(缺损尺寸:直径4 mm,深度4mm)。其中纤维蛋白大孔支架的孔径在100-200μm,在负载细胞的情况下,支架在4 w后降解达到80%。BMSCs在一定程度上加速了纤维蛋白大孔支架的降解速率。CS-Mg8支架具有规则的堆叠结构,体外4w仅降解8.5%。BMSCs在CS-Mg8支架上有着较好的粘附和铺展行为,但是在体外培养过程中细胞没有出现增殖。体内动物实验显示,无论是否负载BMSCs,两相支架都能够在很大程度上诱导软骨和软骨下骨的再生。负载BMSCs之后能够提高软骨层的修复效果,新生软骨与周围天然软骨组织结合良好,表面光滑平整,存在明显的潮线结构。两组支架从基因表达水平上分析对于骨生成没有显著性差异。具有取向结构的支架有利于支架内部营养成分与外界的交换和细胞的向内迁移。轴向取向孔结构的PLGA支架通过定向冷冻干燥的方法制备得到。使用扫描电镜观察PLGA支架具有轴向取向的结构,取向PLGA支架在取向方向上的湿态模量明显高于无规PLGA支架。在体外细胞实验中发现BMSCs在具有取向结构的PLGA支架中比无规PLGA支架迁移更深,说明取向孔的结构能够促进细胞的向内迁移。体内动物实验显示,在将PLGA支架植入12 w后,取向PLGA支架的骨软骨修复效果更好。新生软骨组织表面更加平滑,与周围天然组织结合性更好。

关键词：骨软骨再生两相支架取向支架纤维蛋白原硅灰石 PLGA

多角度迹线抽样特征提取算法及其在人脸识别中的应用研究

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多角度迹线抽样特征提取算法及其在人脸识别中的应用研究

作者：沈涛东华理工大学

学位级别：硕士

人脸识别技术是计算机视觉等领域内的研究热点之一,其分类识别的主要依据是提取出能准确反映人脸信息的特征。目前在理想环境下,人脸识别技术已经很成熟了,但是在现实情况下,人脸识别效果还有较大的提升空间,其主要影响因素是光照、表... 详细信息

人脸识别技术是计算机视觉等领域内的研究热点之一,其分类识别的主要依据是提取出能准确反映人脸信息的特征。目前在理想环境下,人脸识别技术已经很成熟了,但是在现实情况下,人脸识别效果还有较大的提升空间,其主要影响因素是光照、表情、遮挡以及多尺度等问题,尤其是对于实际应用场合中距离远、运动等客观因素造成的模糊人脸的识别,其效果更不理想。特征提取是人脸识别过程中最关键的环节,一个好的特征提取方法在很大程度上决定了人脸识别的准确率。本文针对非理想环境下人脸识别存在的问题以及模糊人脸识别率较低的情况,深入分析了现有的人脸特征提取方法,在Trace变换的基础上提出了多角度迹线融合特征提取方法。本文的主要贡献如下:1.提出了一种多角度迹线局部梯度模式特征提取方法,该方法利用局部梯度代替像素的方式对图像进行特征提取,不仅改变了局部梯度模式的特征提取方式,使其在图像的迹线上从头到尾“有序”的选取采样点,并进行8位二进制编码,同时还引入图像旋转思想,图像每旋转一个角度,提取一组特征信息,最终提取到“有序”排列的“全局结构性”特征,增强了对图像特征空间结构性的表达能力以及旋转不变性。2.针对梯度局部二值模式仅限于图像局部纹理特征提取的情况,提出了一种多角度迹线梯度局部二值模式特征提取方法,使其能够提取到具有全局结构性的人脸图像特征。该方法不仅改进了梯度局部二值模式特征的提取方式,同时还引入Trace变换中图像旋转的思想,图像每旋转一个角度,提取一组特征信息。3.提出了一种多角度迹线HOG特征提取方法,该方法改变了原始HOG特征的特征提取方式,使其在每条迹线上进行HOG特征编码,提取出每条迹线上的纹理信息,同样也结合Trace变换中图像旋转的思想,提取出具有全局结构性的人脸特征信息。综上所述,本文提出的多角度迹线融合特征提取方法具有很强的泛化能力,它可以适用于多种特征。同时在标准人脸数据库中的实验表明,本文方法相对于Trace变换方法、LBP方法和HOG方法来说取得了更高的识别率,在模糊人脸数据库中更是比传统卷积神经网络方法要好。并且从实验结果可以看出,本文提出的多角度迹线融合特征提取方法在人脸识别领域内具有较强的实际应用前景。

关键词：人脸识别特征提取局部梯度模式梯度局部二值模式 HOG特征