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基于STD-DETR的轻量化小目标检测算法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：尹泽宇杨波陈金令朱创创陈洪丽陶金西南石油大学电气信息学院国网四川省电力公司信息通信公司西南石油大学石油与天然气工程学院

为解决无人机航拍小目标检测背景复杂、目标微小且密集、模型移动端部署困难等问题，提出一种基于RT-DETR改进的轻量化小目标检测算法STD-DETR（Small Target Detect-DETR）。首先，引入RepConv对轻量级网络Starnet进行改进，替换原主... 详细信息

为解决无人机航拍小目标检测背景复杂、目标微小且密集、模型移动端部署困难等问题，提出一种基于RT-DETR改进的轻量化小目标检测算法STD-DETR（Small Target Detect-DETR）。首先，引入RepConv对轻量级网络Starnet进行改进，替换原主干网络，实现模型轻量化。其次，设计了一种新的特征金字塔，在P2层增加了160×160尺寸的特征图输出，丰富了小目标特征信息，取代了传统增加P2小目标检测头的方法，并引入COSE（CSP-OmmiKernel Squeeze-Excitation）模块和SPD卷积，增强全局特征的提取能力和多尺度特征的融合能力。最后，利用PIoU替代原模型损失函数，通过像素级（Pixels）的方式计算IoU，以更精确地捕捉微小重叠区域，降低漏检率并提高精度。实验结果表明，STD-DETR模型在Visdrone2019数据集上的精确率、召回率和mAP50较原模型分别提高了1.3%、2.2%、2.3%，同时计算量和参数量分别减少了34.0%、37.9%，在公开数据集Tinyperson上做泛化性实验，精确率和mAP50较原模型分别提高了3.7%、2.1%，验证了改进模型的有效性和泛化性。

关键词：小目标检测 RT-DETR 轻量化特征金字塔 PIoU

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果园采摘移动机器人自主导航研究

果园采摘移动机器人自主导航研究

作者：马创创太原科技大学

学位级别：硕士

由于果园属于半结构化种植环境,导致目前果园采摘机械化和智能化水平较低。采摘机器人由移动机器人携带机械臂和夹取工具进行采摘作业,移动机器人的自主导航决定采摘机器人的移动路径,是采摘机器人实现自主采摘的基础。因此,本文针对采... 详细信息

由于果园属于半结构化种植环境,导致目前果园采摘机械化和智能化水平较低。采摘机器人由移动机器人携带机械臂和夹取工具进行采摘作业,移动机器人的自主导航决定采摘机器人的移动路径,是采摘机器人实现自主采摘的基础。因此,本文针对采摘移动机器人在果园环境下的自主运行问题,基于机器人操作系统(ROS)对SLAM建图和路径规划等技术展开研究。主要的研究内容如下:(1)将基于激光雷达的自主导航系统划分为传感器感知模块、SLAM模块和路径规划模块。依据机器人自主导航的实现,详细阐述每个模块的具体功能,分析传感器感知模块中里程计、IMU和激光传感器的工作原理。最后,对机器人操作系统(ROS)中的主要概念和工具进行说明。(2)基于激光SLAM技术对密植果园环境进行地图构建研究。在Gazebo中搭建密植果园仿真环境,使用目前主流的Gmapping算法和Cartographer算法分别进行SLAM建图。为了对比算法构建地图与标准地图的偏差情况,使用误差测量、均方误差和交并比评价指标对构建的地图进行质量分析。结果表明:Cartographer算法构建地图的完整性更好、位置信息偏差更小。(3)基于A*算法和DWA算法对果园采摘移动机器人的路径规划展开研究。在A*算法代价函数中加入向量叉积代价项,解决越过固定障碍物时果树遗漏的问题。引入分段目标点和贝塞尔曲线平滑处理,完成全部果树的遍历。分离DWA算法评价函数中的作物评价项,在作业和避障时设置不同的权重因子,解决果树干扰导致避障性能弱的问题,实现作业时的自主避障。最后,融合算法实现采摘机器人的路径规划和实时避障。仿真结果表明:融合算法规划效率高、遗漏果树少,能够完成障碍物的避障。(4)在仿真环境和模拟环境中对建图和路径规划算法进行实验。在Gazebo仿真环境中,使用Turtlebot 3仿真机器人详细阐述自主导航中SLAM建图、定位和路径规划的实现过程,并且测试了路径规划算法的有效性。在模拟果园环境中,使用四轮差速移动机器人进行实验,实现模拟果园环境的地图构建和自主导航。在密植果园的环境中,使用激光雷达进行地图构建,通过规划路径完成果树的遍历和实时避障,实现果园采摘移动机器人的自主导航。

关键词：采摘移动机器人地图构建路径规划自主导航

基于MMC闭锁与负直流电压无闭锁的综合直流故障限流策略

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 209-216页

作者：王琛魏子文王毅韩创曹赛华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室河北保定071003 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室河北保定071003

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流电网存在抗直流故障扰动能力弱的问题。为此,在无闭锁和闭锁限流的基础上,提出了一种适用于柔性直流电网的无闭锁与闭锁的综合直流故障限流策略。故障发生后,各换流站首先根据直流侧出口电流进行... 详细信息

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流电网存在抗直流故障扰动能力弱的问题。为此,在无闭锁和闭锁限流的基础上,提出了一种适用于柔性直流电网的无闭锁与闭锁的综合直流故障限流策略。故障发生后,各换流站首先根据直流侧出口电流进行基于负直流电压控制的无闭锁限流,若某换流站由于无闭锁降压限流失效而发生过流,则主动将该换流站闭锁。故障消失或隔离后,无闭锁换流站第一时间恢复正常工作模式,而无须等待重启过程较长的闭锁换流站,以尽量减小系统功率损失。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,所提综合直流故障限流策略可快速阻断故障电流,并兼顾限流过程的安全性和快速性,最大限度保证系统功率传输,提高了直流电网的抗故障扰动能力。

关键词：柔性直流电网模块化多电平换流器直流短路故障综合直流故障限流策略无闭锁限流

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机器学习驱动难熔高熵合金设计的现状与展望

材料工程 2024年第1期52卷 27-44页

作者：高田创高建宝李谦张利军中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

难熔高熵合金兼具高强度、高硬度、抗高温氧化等优异综合性能,在航空、航天、核能等领域具有广阔的应用前景和研究价值。但难熔高熵合金成分复杂、设计难度高,严重制约了高性能难熔高熵合金的进一步发展。近年来,机器学习凭借着高效准... 详细信息

难熔高熵合金兼具高强度、高硬度、抗高温氧化等优异综合性能,在航空、航天、核能等领域具有广阔的应用前景和研究价值。但难熔高熵合金成分复杂、设计难度高,严重制约了高性能难熔高熵合金的进一步发展。近年来,机器学习凭借着高效准确的建模预测能力,逐步应用于高性能合金的设计和开发。本文在广泛收集机器学习驱动难熔高熵合金设计研究成果的基础上,详细综述了机器学习在辅助合金相结构设计、力学性能预测、强化机理分析和加速原子模拟等方面的应用与进展。最后,总结了该领域当前存在的不足,并针对如何推进高性能难熔高熵合金的设计进行了展望,包括构建难熔高熵合金高质量数据集、建立难熔高熵合金“成分-工艺-组织-性能”定量关系、实现高性能难熔高熵合金的多目标优化等。

关键词：难熔高熵合金机器学习相结构力学性能强化机理原子模拟

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首选病侧斜扳法治疗腰椎间盘突出症临床观察

首选病侧斜扳法治疗腰椎间盘突出症临床观察

作者：刘勇创黑龙江中医药大学

学位级别：硕士

目的:观察首选病侧斜扳法治疗腰椎间盘突出症的疗效和安全性,为临床治疗腰椎间盘突出症施行双侧扳法时优选处理哪一侧给出明确建议,为临床治疗腰椎间盘突出症的科学化规范化诊疗提供依据。方法:选取2022年12月至2023年12月黑龙江中医院... 详细信息

目的:观察首选病侧斜扳法治疗腰椎间盘突出症的疗效和安全性,为临床治疗腰椎间盘突出症施行双侧扳法时优选处理哪一侧给出明确建议,为临床治疗腰椎间盘突出症的科学化规范化诊疗提供依据。方法:选取2022年12月至2023年12月黑龙江中医院大学附属第二医院和黑龙江中医院大学附属第三医院推拿科门诊治疗的腰椎间盘突出症患者,选择符合纳入标准的患者60例,按就诊顺序采用随机数字表法分为观察组和对照组,每组各30例,观察组采用首选病侧斜扳法进行治疗,对照组采用病健两侧交替首选斜扳进行治疗,两组都结合基础推拿处方进行治疗。连续六天为一疗程,休息一天再进行下一疗程,每组治疗三个疗程。收集观察组与对照组患者治疗前后的JOA评分,整理后用spss统计学软件进行分析,评估首选病侧斜扳法的临床疗效与安全性。结果:1.一般资料:两组患者性别、年龄、病程比较,差异无统计学意义(P>0.05),有可比性。***评分:观察组与对照组治疗前JOA评分比较,差异无统计学无统计学意义(P>0.05),有可比性,治疗后组内比较:两组不同治疗时间点的评分均较前一时间点上升,差异具有统计学意义(P<0.05)。组间比较:两组治疗10天的评分比较,差异有统计学意义(P<0.05),治疗20天的评分比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:1.治疗腰椎间盘突出症时首选病侧斜扳法比病健两侧交替首选斜扳疗效更好。2.首选病侧斜扳法有效率高,安全性好,值得推广。

关键词：首选病侧斜扳法腰椎间盘突出症 JOA评分

散装粮堆多孔介质孔隙结构表征及气流运移特性研究

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散装粮堆多孔介质孔隙结构表征及气流运移特性研究

作者：时创河南工业大学

学位级别：硕士

两段式短程反硝化厌氧氨氧化耦合处理含镍电镀废水的脱氮性能研究

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两段式短程反硝化厌氧氨氧化耦合处理含镍电镀废水的脱氮性能研究

作者：杨成创广州大学

学位级别：硕士

在电镀制作工艺中通常会加入大量的氨水与镍离子等金属离子进行络合,导致电镀镍废水中的镍、氨氮和硝酸根通常成为主要的目标污染物,而氮浓度在水体中超标是富营养化的罪魁祸首之一。传统的硝化-反硝化脱氮方法能耗大且运行成本高。因此... 详细信息

在电镀制作工艺中通常会加入大量的氨水与镍离子等金属离子进行络合,导致电镀镍废水中的镍、氨氮和硝酸根通常成为主要的目标污染物,而氮浓度在水体中超标是富营养化的罪魁祸首之一。传统的硝化-反硝化脱氮方法能耗大且运行成本高。因此,短程反硝化耦合厌氧氨氧化（PD/A）技术因其高效、经济和环保的特性,成为了研究热点。本研究旨在探索投加不同浓度的Ni2+对PD系统的影响和不同C/N对PD/A系统的影响,然后构建了PD/A工艺处置含镍电镀废水和硝酸盐废水。期望为这一问题提供新的解决方案。主要结论如下:（1）短程反硝化系统在第9天成功启动,稳定后亚硝酸盐积累率（NAR）达到73.31%。在Ni2+对PD系统的影响实验中,在投加1.0mg/L以下浓度的Ni2+时,NAR出现下降趋势但仍然有50%以上。在Ni2+浓度达到2.0mg/L时,NAR受到严重影响,最后甚至没有亚硝酸盐的积累,然而反应器在各个浓度下的硝酸盐转换率（NTR）都保持在一个很高的水平,说明Ni2+的存在促进了亚硝酸盐还原速率导致了亚硝酸盐积累的减少。1mg/L以下浓度的Ni2+能促进微生物的胞外聚合物（EPS）分泌,但2mg/L浓度会降低微生物活性,减少EPS生成。通过高通量测序技术,Ni2+的存在促进了变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidota的生长,反硝化高NO2--N积累菌属Thauera属在0.75mg/L以下的Ni2+浓度中促进了生长,而在1mg/L以上的Ni2+浓度中抑制了生长,Ni2+的存在也促进了反硝化菌Azospira的生长。（2）在C/N=3.0的情况下,PD/A系统的NO3--N的转化和NO2--N的积累效果都优于C/N=2.4下的。因为Anammox是自养菌,COD的增加会导致其贡献率降低。较高的C/N会使PD污泥分泌更多的EPS,但较高的COD浓度会抑制Anammox污泥分泌EPS。在微生物群落结构上,变形菌门Proteobacteria和拟杆菌门Bacteroidota在所有反应器中均占主导地位,在属水平上,S1PD、S2PD、S1A的优势菌种为Thauera。此外,S1A和S2A反应器中都检测到了一定相对丰度的厌氧氨氧化细菌Candidatus＿Brocadia。（3）构建了PD/A工艺处理含镍电镀废水,通过优化含镍电镀废水和硝酸盐废水的浓度,组合工艺保证了较低的出水氮浓度。含镍电镀废水稀释1.5倍后,短程反硝化系统的亚硝酸盐积累出现波动,Anammox去除NH4+-N和NO2--N的作用下降。但当含镍电镀废水稀释3倍并将硝酸盐废水浓度降低后,系统逐渐稳定,平均TNRE为93.59±2.69%。在系统运行过程中,PD/A反应器的EPS分泌显著升高,这主要是因为蛋白质分泌量上升所致。微生物群落结构在不同时间点也有所变化,系统稳定后,Anammox反应器中检测到厌氧氨氧化细菌SM1A02和Candidatus＿Brocadia。本文通过两段式PD/A工艺成功实现了处理含镍电镀废水的稳定运行,为两段式PD/A工艺处理实际含镍电镀废水的工程应用提供理论依据和数据支撑。

关键词：含镍电镀废水短程反硝化厌氧氨氧化重金属微生物群落

超声喷丸强化6061-T6铝合金力学及抗电化学腐蚀性能研究

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超声喷丸强化6061-T6铝合金力学及抗电化学腐蚀性能研究

作者：张创创安徽理工大学

学位级别：硕士

基于还原光聚合的模拟月壤膏料性能分析与增材制造

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基于还原光聚合的模拟月壤膏料性能分析与增材制造

作者：肖创东莞理工学院

学位级别：硕士

近年来,月球作为地球唯一的卫星,再次成为世界各国探索的主要目的地。然而,考虑到地外空间建设的承载能力有限,月球土壤原位资源利用(ISRU)的增材制造(AM)技术得到众多建设月球科研基地研究人员的青睐,但月球土壤的稀有致使模拟月壤(LRS... 详细信息

近年来,月球作为地球唯一的卫星,再次成为世界各国探索的主要目的地。然而,考虑到地外空间建设的承载能力有限,月球土壤原位资源利用(ISRU)的增材制造(AM)技术得到众多建设月球科研基地研究人员的青睐,但月球土壤的稀有致使模拟月壤(LRS)材料成为重要的替代品。实际研究中由于所制备膏料的高固含量和低粘度的不平衡问题,致使LRS膏料体系的还原光聚合(VP)技术受到极大的限制。而本文开发出一种新型的膏料配方,直接采用研磨后的粉末配制,消除粉末改性步骤的同时,可实现标准样件的成型制造。具体研究内容如下:首先,进行高固含量低粘度LRS膏料的配制与性能分析。试验基于粒径分析、流变测试等表征手段以确定LRS材料的研磨时间、最佳固含量、光引发剂比例等要素,通过引入一定比例水溶液,配制出固含量达62 vol%(80 wt%)的LRS膏料,实现了流变特性与滞留特性的平衡,并高度适配于VP技术的成型制造。进一步试验基于乳化作用机理和吉布斯吸附表达式,详细阐释了水溶液添加对于LRS膏料性能影响的机理。其次,实现高精度优性能LRS样件的成型制造。试验基于前期开发的LRS膏料,采用立体光刻(SLA)技术成功打印出坯体样件。并通过热重-差示扫描量热法(TGDSC)设定脱脂烧结参数、X射线衍射(XRD)分析化合物转变,最后对比不同层厚和摆放角度下烧结件的性能差异。试验结果表明,50μm的打印层厚和0°的摆放角度具有最佳的成型性能,抗弯强度和抗压强度达到132.21±10.54 MPa和444.23±52.43 MPa,优于先前的研究。试验还通过应力学表达式的微分形式解释不同摆放角度下的微观现象差异机理,并比较坯体和烧结件的导电性和热导率,以评估其在月球上的应用潜力。最后,完成小尺寸LRS膏料成型设备的搭建。本文参考中国空间站科学试验资源手册无容器试验柜——材料快速成型装置的尺寸要求,通过自主设计双刮刀铺料装置和柔性折叠式成型缸,并优化空间架构,完成了基于数字光处理(DLP)技术的小尺寸的设备搭建。并且试验通过采用该小型化、高效能的设备已完成标准样件的成型制造。这可以为月球表面ISRU技术的应用、空间探索技术的发展以及科学实验装置的搭建提供初步验证。

关键词：还原光聚合(VP) 模拟月壤(LRS) 乳化作用应力微分设备搭建