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基于卷积神经网络的肌电信号人体运动模式识别技术

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兵工学报 2024年第7期45卷 2144-2158页

作者：刘亚丽鲁妍池马勋举宋遒志北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院外骨骼技术研发中心山东济南250300

随着外骨骼机器人等肌电控制设备的快速发展,表面肌电信号此类非平稳、非周期信号在高性能运动识别系统中的应用已成为相关研究领域的重点。为实现肌电信号跨域特征融合,提出一种基于肌电信号的双卷积链神经网络模型,采集7块关键肌肉的... 详细信息

随着外骨骼机器人等肌电控制设备的快速发展,表面肌电信号此类非平稳、非周期信号在高性能运动识别系统中的应用已成为相关研究领域的重点。为实现肌电信号跨域特征融合,提出一种基于肌电信号的双卷积链神经网络模型,采集7块关键肌肉的原始肌电信号,经特征提取,转化为能量核相图和离散小波变换系数特征图,分别输入双卷积链神经网络的卷积神经网络分支和MobileNetV2分支,利用融合模块提取高层隐藏特征并进行充分交互。制备包括以上两种特征图像和传统肌电信号图谱在内的3种数据集。3组交叉实验结果表明:所提方法对6种自测下肢运动的平均识别准确率达94.19%,显著优于其他特征组合与网络架构;在ENABL3S开源数据集识别7种下肢运动中取得98.32%的稳态识别准确率,进一步验证了所提方法优良的肌电特征捕捉能力和模式识别准确性。

关键词：外骨骼机器人表面肌电信号运动模式识别双卷积链神经网络能量核小波变换分析

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交叉口场景下机动车检测算法研究

交叉口场景下机动车检测算法研究

作者：崔梦举北方工业大学

学位级别：硕士

交通状态检测是智能交通系统(Intelligent Traffic System,简称ITS)的重要组成部分,承担着检测交通流数据、车辆运行状态等任务。通过对交叉口处车辆进行全时段检测和跟踪,可以获得实时的交通流量、车辆转向比等数据,为后续交通控制及... 详细信息

交通状态检测是智能交通系统(Intelligent Traffic System,简称ITS)的重要组成部分,承担着检测交通流数据、车辆运行状态等任务。通过对交叉口处车辆进行全时段检测和跟踪,可以获得实时的交通流量、车辆转向比等数据,为后续交通控制及信号优化提供数据支持,从而达到提高交叉口通行效率,缓解交通拥堵的目的。随着深度学习技术的发展,基于深度学习的车辆检测技术已逐渐取代传统交通数据检测方法,并在城市及高速公路上取得了良好的检测效果。然而城市交叉口场景下由于受信号灯控制的制约,存在车辆停车排队间距紧密、前后遮挡、冲突方向车辆行驶遮挡等问题,常规的深度学习算法经常出现误检(前后遮挡导致丢失、侧向遮挡导致误触发等),不利于信号优化控制。同时基于深度学习的车辆检测方法还面临着模型复杂、算力要求高难以部署至嵌入式设备等问题。针对上述问题,本文基于跟踪算法开展交叉口场景下的车辆检测技术研究,为提高车辆跟踪算法应对遮挡现象的重识别能力,并实现交叉口场景下车辆检测设备的工程化应用,本文主要做了以下研究:(1)目标检测及跟踪算法对比研究。分别对RCNN系列、YOLO系列目标检测算法,SORT、Deep SORT、Byte Track目标跟踪算法做原理分析,并设计实验进行性能测试及对比,最终选出本文的基础检测及跟踪算法模型。(2)改进YOLOv7算法的车辆检测算法研究。针对YOLOv7模型较大的问题,通过引入Ghost-Net对YOLOv7的头部网络进行轻量化改造,从而降低模型参数量;在骨干网络部分添加ECA注意力机制,提升了模型特征提取能力;此外,在目标检测阶段,本文使用Soft-NMS算法改进候选框筛选机制,进一步提升算法对抗遮挡问题的能力。为改进后的YOLOv7算法设计对比实验,验证改进后算法的检测性能。(3)融合交叉口车辆特性的Deep SORT算法研究。针对Deep SORT算法做交叉口车辆跟踪方向的改进,包括改进卡尔曼滤波、使用Dense Net作为外观特征提取网络、改进IOU匹配策略以及嵌入区域目标重识别算法,解决了原始Deep SORT特征提取能力弱,发生遮挡后目标身份易发生切换的问题。为改进后的算法设计对照试验,验证改进后算法的跟踪性能。(4)在NVIDIA Jetson Orin NX部署跟踪算法并使用Tensor RT加速。将本文改进后的交叉口机动车检测算法部署至NVIDIA Jetson Orin NX开发平台中,使用Tensor RT进行加速推理,并进行实际交叉口机动车跟踪测试。

关键词：车辆跟踪 YOLOv7 DeepSORT 注意力机制嵌入式平台

深度学习在多因子数据驱动臭氧时空预测中的应用

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深度学习在多因子数据驱动臭氧时空预测中的应用

作者：郑灿举齐鲁工业大学

学位级别：硕士

自2013年起,中国政府实施了一系列清洁空气行动,有效地控制了颗粒物污染。根据《中国生态环境状况公报》,2017年至2022年全国PM年平均浓度分别为43μg/m、39μg/m、36μg/m、33μg/m、30μg/m、29μg/m,呈逐年下降的趋势。2017年至2022... 详细信息

自2013年起,中国政府实施了一系列清洁空气行动,有效地控制了颗粒物污染。根据《中国生态环境状况公报》,2017年至2022年全国PM年平均浓度分别为43μg/m、39μg/m、36μg/m、33μg/m、30μg/m、29μg/m,呈逐年下降的趋势。2017年至2022年全国臭氧年平均浓度居高不下,分别为149μg/m、151μg/m、148μg/m、138μg/m、137μg/m、145μg/m,已成为我国最严重的大气污染物之一。然而,当前臭氧监测体系不完善、形成机制不清楚、多因子驱动,为臭氧浓度预测带来了挑战。在这一背景下,深度学习模型等数据驱动方法以其计算速度快、预测准确度高、可提取多维数据中的复杂非线性特征且易于实施的特点,在污染物浓度预测领域得到了广泛应用。但是,深度学习模型的黑盒特性也导致其预测结果的原因和依据难以解释,从而影响了模型的可信度。因此,如何实现高效准确、可解释的臭氧浓度时空预测,成为当前大气环境治理领域亟待解决的难点问题之一。针对这些难点,本文从臭氧自身特点、驱动因子、模型、可解释性等多个角度出发,构建了基于深度学习的时空序列预测模型——MRD-O3former,即多通道Earthformer模型,以高效准确地预测中国短期每小时地表臭氧浓度,并通过因子消融实验和PI系数尝试量化驱动因子的贡献。本文的主要工作和取得成果如下:（1）受制于臭氧前体物质NO和VOC观测体系不完善,且形成机制不明确,传统数值模型预测O浓度的偏差不容忽视。本文假设臭氧的来源与常规污染物相似,选用常规污染物作为臭氧来源的替代因子,基于多通道Earthformer模型建立了仅由多项气象因子、多常规观测数据（Multi-Routine Data）驱动即可准确高效预测短期臭氧浓度的MRD-O3former模型。结果显示,模型预测值与真实值之间呈现出良好的时空一致性,相关系数高达0.93至0.95。（2）通过多因子消融实验和PI系数,量化并交叉印证了各驱动因子的贡献。实验显示,历史时刻臭氧浓度对短期臭氧预报的贡献最大,其次是风速（u,v）,温度、气压、相对湿度、太阳紫外辐射、常规空气污染物等依次具有较高贡献。（3）模型在O污染严重地区存在低估现象,以京津冀为例尝试建立小区域模型改进这一问题。同时本文发现小区域模型在京津冀地区具有良好的适用性,该模型可用于区域或城市尺度的臭氧污染预测和管理。然后以城乡为例,通过分别扰动城乡区域获得的PI系数,可用于区分城乡影响短期臭氧浓度驱动因子的不同贡献,相关技术可用于研究其它社会经济活动与臭氧的关系。

关键词：多因子数据驱动臭氧浓度时空预测

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习近平经济思想的道理学理哲理

党建 2024年第2期 23-26页

作者：李玉举习近平经济思想研究中心

习近平经济思想是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分,对新时代我国经济发展的一系列重大问题作出开创性回答,为做好经济工作指明了正确方向、提供了根本遵循,指导推动我国经济社会发展取得历史性成就、发生历史性变革。

关键词：习近平经济思想习近平新时代中国特色社会主义思想历史性变革我国经济发展历史性成就我国经济社会根本遵循正确方向

石墨烯/纳米纤维素复合导电纸的制备及电容性能研究

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中国造纸 2024年第8期43卷 106-113页

作者：张长军高健李冠辉杨辉河北机电职业技术学院河北邢台054000 华南理工大学电子与信息学院广东广州510640 广东省科学院半导体研究所广东广州510650 河北省机电装备智能感知与先进控制技术创新中心河北邢台054000

本研究选用球形碳(GS)作为插层剂,还原氧化石墨烯(rGO)作为导电基质,纤维素纳米纤丝(CNF)作为绿色柔性基底,制备了具有三明治结构的石墨烯/纳米纤维素复合导电纸(rGO/GS/CNF),并探讨了GS和CNF的加入对rGO/GS/CNF的影响。结果表明,与纯... 详细信息

本研究选用球形碳(GS)作为插层剂,还原氧化石墨烯(rGO)作为导电基质,纤维素纳米纤丝(CNF)作为绿色柔性基底,制备了具有三明治结构的石墨烯/纳米纤维素复合导电纸(rGO/GS/CNF),并探讨了GS和CNF的加入对rGO/GS/CNF的影响。结果表明,与纯石墨烯导电纸相比,CNF和GS的存在改变了复合纸的微观结构,使rGO/GS/CNF具有更好的力学强度(53.7 MPa);GS的嵌入增加了rGO的片层距离,有效改善了rGO/GS/CNF的倍率性能和电容性能。在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下,rGO/GS/CNF电极的面积比电容为227.8 mF/cm^(2),经过1000次充放电循环测试后,电容保留率为82.1%,且具有较大的能量密度(62.0μWh/cm2)和功率密度(2080μW/cm2),在柔性超级电容器领域具有良好的应用潜力。

关键词：石墨烯纳米纤维素柔性电极超级电容器

基于多台可编程交换机的网络拓扑仿真与性能评估

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第4期64卷 659-667页

作者：李其奋王旸旸李冠宇王瑞浩徐明伟北京邮电大学计算机学院北京100876 清华大学网络科学与网络空间研究院北京100084

传统网络拓扑结构逐渐无法适用于云计算、人工智能等新兴应用场景,亟需设计新型的网络拓扑结构,但传统的网络模拟器和仿真器已很难满足高带宽、高吞吐的网络场景需要。基于单台可编程交换机的TurboNet框架可以实现高保真的网络拓扑仿真... 详细信息

传统网络拓扑结构逐渐无法适用于云计算、人工智能等新兴应用场景,亟需设计新型的网络拓扑结构,但传统的网络模拟器和仿真器已很难满足高带宽、高吞吐的网络场景需要。基于单台可编程交换机的TurboNet框架可以实现高保真的网络拓扑仿真,但受到不同可编程交换机之间的物理链路带宽限制,其很难用于多台可编程交换机的网络拓扑仿真。因此,该文提出一种基于非线性整数规划的求解方法,在满足物理链路带宽约束的条件下进行网络拓扑划分,并将划分后的每个子拓扑在单台可编程交换机上使用TurboNet框架进行虚拟端口的映射,从而实现对更大规模的网络拓扑仿真。在此基础上,结合网络拓扑仿真场景的特点,引入Netview框架对TurboNet框架进行拓展,利用可编程交换机的匹配—动作表表项记录探针转发路径,从而为网络拓扑仿真引入遥测功能并可支持较长的转发路径。

关键词：网络拓扑仿真图划分可编程交换机网络遥测

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绿色政策选择、粮食技术进步与要素禀赋协调发展研究

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中国农业资源与区划 2024年

作者：叶举艾玮炜石奇南京财经大学现代粮食流通与安全协同创新中心南京财经大学经济学院

[目的] 构建“政策选择—技术进步偏向—要素禀赋”协调发展的分析框架，探究化肥使用零增长专项行动的政策选择，对技术进步类型与要素禀赋结构相互关系的影响。[方法] 基于2010—2020年中国省级面板数据，使用2级嵌套CES生产函数测度... 详细信息

[目的] 构建“政策选择—技术进步偏向—要素禀赋”协调发展的分析框架，探究化肥使用零增长专项行动的政策选择，对技术进步类型与要素禀赋结构相互关系的影响。[方法] 基于2010—2020年中国省级面板数据，使用2级嵌套CES生产函数测度各地区的粮食技术进步类型，并使用多时点双重差分模型，探究政策选择对技术进步及其要素禀赋协调程度的作用。[结果] 政策选择有效促进了生物化学型技术进步，其对机械型技术进步无明显作用；化肥零增长有效促进了粮食技术进步与要素禀赋的协调程度提升；然而，地区异质性分析发现政策选择对协调程度的影响，在北方有显著促进作用，在南方地区有抑制作用。进一步分析发现，政策选择能通过提升协调程度促进粮食全要素生产效率的提升；化肥减量伴随出现了粮地“流失”现象。[结论] 在粮食绿色政策选择的深化改革进程中，仍需明确地方的要素禀赋差异，实施差异化的技术推广路径；并坚持全国一盘棋的解决方针，强化地区间的协同机制，以期粮食生产安全与绿色可持续发展目标的共同实现。

关键词：粮食生产化肥零增长行动偏向型技术进步协调发展双重差分法

硅酸钠对碱性盐胁迫下阳光玫瑰葡萄叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响

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果树学报 2024年第7期41卷 1359-1367页

作者：李冠宇马闯田淑芬王超霞王荣天津农学院园艺园林学院天津300392

【目的】探明硅对碱性盐胁迫下阳光玫瑰葡萄叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响,进一步解释硅元素提高植物抗性的机制,为硅肥在葡萄生产中的应用提供理论依据。【方法】以一年生阳光玫瑰葡萄扦插苗为材料,对其分别施用硅酸钠(Na_(2)SiO_(3),2 mmo... 详细信息

【目的】探明硅对碱性盐胁迫下阳光玫瑰葡萄叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响,进一步解释硅元素提高植物抗性的机制,为硅肥在葡萄生产中的应用提供理论依据。【方法】以一年生阳光玫瑰葡萄扦插苗为材料,对其分别施用硅酸钠(Na_(2)SiO_(3),2 mmol·L^(-1))、碱性盐(NaHCO_(3),100 mmol·L^(-1))、两者混合溶液(Na_(2)SiO_(3)+NaHCO_(3),2 mmol·L^(-1)+100 mmol·L^(-1)),以蒸馏水为对照,每7 d对根系进行浇灌1次,分4次进行,总计1 L。处理后60 d,测定其叶绿素荧光参数。【结果】与对照相比,单一Na_(2)SiO_(3)处理后阳光玫瑰叶片PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))和性能指数(PI_(abs))升高,NaHCO_(3)处理则显著降低,而Na_(2)SiO_(3)和NaHCO_(3)复合处理后较NaHCO_(3)处理显著升高,缓解了碱性盐对叶片PSⅡ活性的抑制;与对照相比,NaHCO_(3)处理下OJIP曲线上L、K、J点的相对荧光强度和相对可变荧光值明显升高,最大光化学效率(φP_(o))、电子传递的量子产额(φE_(o))、光合电子传输效率(φE_(o))值下降,而在Na_(2)SiO_(3)和NaHCO_(3)复合处理后较NaHCO_(3)处理趋势则相反,且φP_(o)、φE_(o)、ΨE_(o)值升高显著;与对照相比,NaHCO_(3)处理下单位叶面积吸收的光能(ABS/CSm)、单位叶面积捕获的光能(TR_(o)/CSm)、单位叶面积电子传递的能量(ET_(o)/CSm)、单位面积的反应中心数量(RC/CSm)和单位面积光合反应中心用于电子传递的能量(ET_(o)/RC)值最低,而Na_(2)SiO_(3)和NaHCO_(3)复合处理后较NaHCO_(3)处理显著升高;DI_(o)/CSm、ABS/RC值则表现出相反的趋势。【结论】NaHCO_(3)对葡萄叶片造成的伤害主要表现在降低单位叶面积中光合反应中心的数量,抑制单位反应中心的电子传递能力,而Na_(2)SiO_(3)可通过增加反应中心的数量,增强对光能的吸收与捕获能力,缓解单位反应中心的电子传递,提升光合效率,进而缓解盐胁迫对植物造成的伤害。

关键词：阳光玫瑰葡萄 PSⅡ 叶绿素荧光硅酸钠碳酸氢钠

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网联车混入条件下混合交通流跟驰稳定性

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 419-426页

作者：宋成举贾洪飞秦昊溥吉林大学交通学院长春130022 东北林业大学土木与交通学院哈尔滨150040 大连交通大学交通运输工程学院大连116028

为描述智能网联车混入下的混合交通流跟驰稳定性,揭示混合交通流稳定性变化过程,解析HDV和CACC交通流稳定性,引入CACC混入率,构建混合交通流跟驰模型,推导混合交通流稳定性判别条件,分析速度、混入率在单一条件和组合条件下对混合交通... 详细信息

为描述智能网联车混入下的混合交通流跟驰稳定性,揭示混合交通流稳定性变化过程,解析HDV和CACC交通流稳定性,引入CACC混入率,构建混合交通流跟驰模型,推导混合交通流稳定性判别条件,分析速度、混入率在单一条件和组合条件下对混合交通流稳定性变化规律的影响。研究结果表明:混合交通流的稳定性取决于单一交通流的稳定性和混合流组成,HDV和CACC单一交通流跟驰稳定性的速度临界值分别为19.65 km/h和18.01 km/h,且速度与混合交通流稳定性正相关,混入率对混合交通流稳定性的影响效果与速度条件有关,在两因素共同作用下,混合交通流稳定性变化趋势表现多样化。

关键词：交通信息工程及控制混合交通流稳定性混入率速度