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硬岩采空硐室稳定性及支撑加固研究 ——以观音堂采空硐室为例

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硬岩采空硐室稳定性及支撑加固研究 —...

作者：何旭辉中国矿业大学

学位级别：硕士

国家统计局数据显示,我国矿山数量众多,且小型的建材、金属及化工矿山占有相当大的比例,这类矿山中有很大一部分是硬质围岩,且大多经历过粗放无序的开采,形成了一系列硬质围岩中空间赋存状态及其复杂的采空硐室。目前,针对此类型的采空... 详细信息

国家统计局数据显示,我国矿山数量众多,且小型的建材、金属及化工矿山占有相当大的比例,这类矿山中有很大一部分是硬质围岩,且大多经历过粗放无序的开采,形成了一系列硬质围岩中空间赋存状态及其复杂的采空硐室。目前,针对此类型的采空硐室研究较少,此类硐室一般埋藏较浅,地应力较小,但他却与日益加快的城市化发展之间的矛盾更为尖锐。很多时候,由于城市土地资源有限和规划问题,不得不在采空硐室上方修建建筑物。如何合理评价此类型采空硐室的稳定性,如何确定此类型采空硐室的承载力,并提出行之有效的安全治理措施具有非常重要的意义。本文以长沙观音堂采空硐室为研究对象,采用现场实地勘测、理论分析和数值模拟分析等研究方法,深入地研究了观音堂采空硐室稳定性的影响因素,详细地研究分析了观音堂采空硐室天然状态下、建筑物荷载影响下和柱墩支撑加固作用下的稳定性,分析探讨了柱墩的支撑加固机理及合理的柱墩截面尺寸。主要研究成果如下:（1）收集已有的地质资料,并进行现场实地勘测,结合无人机勘测技术和三维激光扫描技术,分析研究区内地理环境和地质特征,查明研究区内岩土体的物理力学性质以及采空硐室空间赋存状态;（2）分析总结采空硐室围岩的破坏机理及失稳判据,确定观音堂采空硐室围岩的破坏机理为强度-应力控制型,并选择采空硐室围岩抗拉强度和拱顶位移值作为硐室稳定性研究的综合判据。（3）分析总结采空硐室围岩稳定性的影响因素,并结合观音堂采空硐室的实际情况得出影响观音堂采空硐室稳定性的主要因素为采空硐室覆岩厚度、高度、跨度及规划建筑物荷载。通过正交数值模拟试验,研究采空硐室覆岩厚度、高度、跨度及规划建筑物荷载对采空硐室稳定性的影响程度,对正交数值模拟试验结果进行极差分析,得出跨度是对观音堂采空硐室稳定性影响程度最大的因素。（4）运用SPSS分析软件对正交模拟结果进行拟合分析,得到了不同采空硐室覆岩厚度、高度、跨度和建筑物荷载下的稳定性判别公式。（5）通过无人机勘测技术和三维激光扫描技术获取观音堂采空硐室空间点云数据,建立出观音堂采空硐室复杂三维模型,通过数值分析的方法分别研究观音堂采空硐室天然状态下、建筑荷载影响下和柱墩支撑加固下的硐室围岩稳定性,结果表明观音堂采空硐室在天然状态下和建筑物荷载影响下均是稳定的。在施加柱墩支撑以后,观音堂采空硐室稳定性进一步增强,且2 m×2 m的柱墩截面尺寸能够取得更好的经济性和支撑加固效果。（6）观音堂采空硐室在规划建筑物荷载影响下能够依靠其自身围岩强度保持稳定,但设置柱墩支撑依旧能够对观音堂采空硐室围岩应力状态起到一定的改善作用,柱墩支撑的作用并非是完全承担这些多余的荷载,而是通过提供一个高强度抗力点对硐室围岩应力场进行调整和改善,同时作为一种安全代偿措施,进一步保障硐室稳定性和上部拟建建筑物的安全稳定。

关键词：硬质围岩采空硐室稳定性三维激光扫描柱墩支撑加固数值模拟

地方病防治专项三年攻坚行动,助力病区群众全面脱贫奔小康

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中华地方病学杂志 2021年第1期40卷 1-4页

作者：高彦辉刘辉哈尔滨医科大学中国疾病预防控制中心地方病控制中心 150081

本文系统介绍了全国地方病防治专项三年攻坚行动进展及主要做法,论述地方病防治成效对于提高病区群众健康水平、全面脱贫奔小康的作用,展示了我国地方病防治经验以及对巩固脱贫成果、实现乡村振兴战略过程的深远影响。

关键词：地方病三年攻坚小康

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荔枝多酚微胶囊的制备及其性能研究

荔枝多酚微胶囊的制备及其性能研究

作者：张汉辉仲恺农业工程学院

学位级别：硕士

荔枝是广东的特色水果,其果实的不同部位(果肉、果壳和果核)均含有大量的多酚类物质。荔枝多酚具有强抗氧化、降血糖及抗癌等多种重要活性,但荔枝多酚不稳定,对温度、p H及光照较为敏感,且多酚在生物体内容易与大分子相互作用,导致其生... 详细信息

荔枝是广东的特色水果,其果实的不同部位(果肉、果壳和果核)均含有大量的多酚类物质。荔枝多酚具有强抗氧化、降血糖及抗癌等多种重要活性,但荔枝多酚不稳定,对温度、p H及光照较为敏感,且多酚在生物体内容易与大分子相互作用,导致其生物利用度降低,这些都限制了它的应用。微胶囊技术是通过高分子材料对某类物质进行包裹,一方面实现芯材的有效递送,提高生物利用率;另一方面可提高芯材的稳定性,延长其活性保留期。本文先对荔枝果实不同部位多酚提取物的主要成分及含量、抗氧化活性及抑菌活性进行了系统分析,并对荔枝多酚抗氧化活性与其多酚成分进行相关性的分析;然后分别采用复合凝聚法及离子交联法制备了两类荔枝多酚微胶囊,对胶囊的形貌、体外释放性能、稳定性及抑菌活性进行了研究,同时对不同工艺、壁材及交联剂结构对胶囊性能的影响进行了初步探讨。(1)通过高效液相色谱(High performance liquid chromatography,HPLC)系统对比分析了源于荔枝果肉、鲜(干)核、鲜(干)壳多酚提取物的主要酚类成分及含量,结果表明各部位多酚提取物中均含有没食子酸,其中果肉多酚主要含有原花青素B及儿茶素,鲜核及鲜壳多酚主要含有表儿茶素及原花青素A,干核多酚主要含有咖啡酸及原花青素A,干壳多酚主要含有原儿茶酸。荔枝多酚对2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)的清除能力:荔枝果肉多酚>干荔枝核多酚>鲜荔枝核多酚≈鲜荔枝壳多酚>干荔枝壳多酚,因果肉多酚成分是以强抗氧化性物质及其聚合体为主,因此其抗氧化活性最强。除了干荔枝壳多酚,各多酚在低浓度(50℃)、碱性及自然光下,抗氧化稳定性较差。荔枝果肉多酚对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌作用,最小抑菌浓度分别是250、125μg·m L,最小杀菌浓度分别是500、250μg·m L。(2)通过复合凝聚法分别制备了海藻酸钠-壳聚糖(Sodium alginate-Chitosan,SA-CS)微胶囊及黄原胶-壳聚糖(Xanthan gum-Chitosan,XG-CS)微胶囊。SA-CS荔枝多酚微胶囊的最佳制备工艺:3.5%海藻酸钠,0.8%荔枝多酚,2.0%壳聚糖,3.0%氯化钙,1 h包埋时间,所得胶囊的包埋率为95.74±0.89%,产率为38.65±2.11%。胶囊近似球状,外表粗糙,内部结构紧密,粒径为1～1.5 mm;傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)分析表明胶囊成功负载了荔枝多酚。该胶囊分别在模拟胃肠液、p H=11.0下,溶胀180 min后,在模拟肠液的溶胀率最大为533.5%,因此胶囊在模拟肠液中的多酚释放率及ABTS清除率达到最大,分别为37.97%、43.01%。XG-CS荔枝多酚微胶囊的最佳制备工艺:2.42%壳聚糖,0.49%氯化钙,1 h包埋时间,芯壁比1:7.63,黄原胶:卡拉胶为1:1,胶囊的包埋率为89.05±0.45%,产率为81.49±1.20%。胶囊近似球状,外表粗糙,内部结构紧密,粒径约0.7 mm;FTIR分析表明胶囊成功负载了荔枝多酚。该胶囊分别在模拟胃肠液、p H=11.0下,溶胀180 min后,在p H=11.0的溶胀率最大为781.3%,胶囊在p H=11.0中的多酚释放率及ABTS清除率达到最大,分别为77.81%、79.82%。两种胶囊均具有良好的p H控释效果,在肠道中具有良好的靶向释放性。在相同条件下,XG-CS胶囊的释放率比SA-CS胶囊高,主要是由于XG-CS胶囊是一步合成的单膜结构,而SA-CS胶囊是两步合成的覆膜结构。两种胶囊在不同温度及自然光下,多酚保留率均高于未包埋的多酚,具有较好的稳定性,且胶囊可较好地保留多酚的抗氧化活性。(3)通过离子交联法分别制备了壳聚糖-三聚磷酸钠(Chitosan-Sodium tripolyphosphate,CS-TPP)纳米胶囊及壳聚糖-植酸(Chitosan-Phytic acid,CS-PA)纳米胶囊。CS-TPP纳米胶囊的最佳制备工艺:1.06 mg·m L壳聚糖,0.97 mg·m L三聚磷酸钠,30 min交联时间,芯壁比1:1,CS溶液p H值4.8,所得胶囊的包埋率为45.53±0.82%,产率为41.28±1.26%。胶囊为球状,粒径约100-170 nm,PDI为0.156±0.025,电位为+35.44±0.59,FTIR分析表明胶囊成功负载了荔枝多酚。CS-PA纳米胶囊的最佳制备工艺:2.0 mg·m L壳聚糖,0.5 mg·m L植酸,30 min交联时间,芯壁比1:1,CS溶液p H值4.8,所得胶囊的包埋率为55.35±1.7

关键词：荔枝多酚抗氧化活性抑菌活性微胶囊纳米胶囊

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图克工业园区道路景观规划设计

图克工业园区道路景观规划设计

作者：郭旭辉内蒙古农业大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,新型工业园区的建设给景观设计带来了新的思考。工业园区道路绿地景观作为工业园区的骨架,其构成对工业园区的整体形象有着至关重要的影响。道路绿化水平不但能反映园区整体绿化的水平,更关系着整个工业园区的形象... 详细信息

随着经济的快速发展,新型工业园区的建设给景观设计带来了新的思考。工业园区道路绿地景观作为工业园区的骨架,其构成对工业园区的整体形象有着至关重要的影响。道路绿化水平不但能反映园区整体绿化的水平,更关系着整个工业园区的形象。本文以鄂尔多斯乌审旗苏里格经济开发区的图克工业园区道路景观为研究对象,探讨工业园区道路绿化景观设计的问题并提出具体的措施。在对国内外工业园区道路景观发展概况研究的基础上,结合理论基础和典型案例的分析,探讨道路景观的使用人群、功能需求和构成要素,提出可行的工业园区道路景观设计方法和原则,并将其运用到了图克工业园区道路景观设计中。基于对道路景观设计方法的研究分析对图克工业园区设计范围内的部分道路,包括经一路、经三路、纬五路等7条道路附属绿地开展规划设计。通过对项目区位条件、上位规划、地形、植物的分析以及SWOT分析,以“人性化、生态性、地域性、协调性”的设计原则为出发点,综合园区内人群工作生活环境需求与工业的长期良好发展,考虑植物种植改善环境的优势,结合道路景观设计方法,实施符合乌审旗图克工业园区情况的景观规划方法。形成“两轴,一环,多节点”的景观格局。打造乌审旗原生自然条件、工业园区与道路绿地景观设计三者之间的和谐共生的工业园区环境。

关键词：工业园区景观道路绿地景观规划设计

羽衣甘蓝M位点蛋白激酶的表达及相互作用蛋白的研究

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羽衣甘蓝M位点蛋白激酶的表达及相互作用蛋白的研究

作者：李双辉东北林业大学

学位级别：硕士

植物自交不亲和性(Self-incompatibility,SI)是很多显花植物促进异交防止自交的一种机制。M位点蛋白激酶(M locus site pretion kinase,MLPK)是存在于柱头中的SI信号正向调节因子。羽衣甘蓝(Brassica oleracea var.acephala)是十字花科... 详细信息

植物自交不亲和性(Self-incompatibility,SI)是很多显花植物促进异交防止自交的一种机制。M位点蛋白激酶(M locus site pretion kinase,MLPK)是存在于柱头中的SI信号正向调节因子。羽衣甘蓝(Brassica oleracea var.acephala)是十字花科芸薹属植物,具有观赏价值和良好的耐寒性,是北方重要的园艺植物之一,芸薹属植物是植物自交不亲和性的主要研究对象之一。本试验以羽衣甘蓝SS为试验材料,克隆BoMLPKf1和BoMLPKf2全长基因,并进行序列分析;利用原核表达系统获得BoMLPKf1和BoMLPKf2公共激酶域BoMLPK-KD的融合蛋白,制备BoMLPKf1、BoMLPKf2和BoMLPK-KD的多克隆抗体;检测BoMLPKf1和BoMLPKf2在羽衣甘蓝中的表达情况;克隆前期筛选到的与BoMLPK相互作用的蛋白聚糖样蛋白(proteoglycan-like protein,PGLP),对其进行蛋白表达和定位的分析;利用双荧光素酶互补实验分析BoPGLP与BoMLPK的相互作用。主要研究结果如下:1.利用RT-PCR获得BoMLPKf1和BoMLPKf2全长序列,BoMLPKf1的开放阅读框长度为1215bp,编码404个氨基酸,BoMLPKf2的开放阅读框长度为1233bp,编码410个氨基酸。序列比对显示BoMLPKf1和BoMLPKf2与芜菁(Brassica rapa)、油菜(Brassica napus)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)中同源蛋白相似度较高,N端重要结构域保守。2.构建融合表达载体pCold-SUMO-MLPK-KD,在大肠杆菌中诱导并纯化获得BoMLPK-KD融合蛋白,大小约58k Da。根据BoMLPKf1和BoMLPKf2的N端序列特异性设计合成多肽,与获得的BoMLPK-KD融合蛋白分别免疫小鼠,获得多克隆抗体。3.利用实时定量PCR检测BoMLPKf1和BoMLPKf2基因表达情况,发现BoMLPKf1在羽衣甘蓝柱头、花柱和子房较高,在萼片、花瓣和花药中表达量较低;BoMLPKf2在柱头中大量表达,在其他组织少量表达。利用免疫印迹检测BoMLPKf1和BoMLPKf2蛋白表达情况,发现BoMLPKf1在萼片中表达量较低,在花瓣、花药、柱头、花柱和子房中均有表达;BoMLPKf2仅发现在柱头中表达。4.利用5’RACE克隆BoPGLP全长基因,发现BoPGLP开放阅读框长度为390bp,编码129个氨基酸序列;构建融合表达载体p ET-14b-PGLP,在大肠杆菌中纯化获得BoPGLP重组蛋白,免疫小鼠获得多克隆抗体。5.利用免疫印迹检测BoPGLP蛋白表达情况,发现BoPGLP在萼片、花药和子房中表达较少,在花瓣、柱头和花柱中表达交多;BoPGLP在柱头发育的S2和S3时期表达较多,在S1、S4和S5时期表达较少。6.构建融合表达载体p A7-GFP-PGLP,利用真空渗透法转入洋葱表皮细胞,荧光显微镜观察发现荧光信号集中在洋葱细胞壁上,说明BoPGLP定位在细胞膜上。7.在烟草中,利用双荧光素酶互补实验分析羽衣甘蓝MLPK与BoPGLP的相互作用关系,构建融合表达载体pCAMIA1300-c LUC-PGLP、pCAMIA1300-n LUC-MLPKf1、pCAMIA1300-n LUC-MLPKf2和pCAMIA1300-n LUC-MLPK-KD,转化农杆菌后注射烟草叶片,化学发光图像分析,检测到BoPGLP分别与BoMLPKf1、BoMLPKf2和BoMLPK-KD有相互作用荧光信号,说明其存在相互作用关系。

关键词：羽衣甘蓝自交不亲和 MLPK 原核表达 PGLP

氢吗啡酮联合右美托咪定对TURP术后单次硬膜外镇痛的研究

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氢吗啡酮联合右美托咪定对TURP术后单次硬膜外镇痛的研究

作者：祁薪辉河南大学

学位级别：硕士

背景:良性前列腺增生症(Benign prostatic hyperplasia,BPH)是引起老年男性排尿困难最常见的良性疾病之一,经尿道前列腺电切术(Transurethral Resection of the Prostate,TURP)是临床上治疗BPH的首选术式。虽然TURP属于微创手术,但是术... 详细信息

背景:良性前列腺增生症(Benign prostatic hyperplasia,BPH)是引起老年男性排尿困难最常见的良性疾病之一,经尿道前列腺电切术(Transurethral Resection of the Prostate,TURP)是临床上治疗BPH的首选术式。虽然TURP属于微创手术,但是术后发生膀胱痉挛等并发症的概率极高,严重影响患者的身心健康,因此避免膀胱痉挛的发生尤为重要。疼痛与膀胱痉挛互为因果,采取良好的镇痛方式不仅可以避免膀胱痉挛的发生,而且可以缓解患者的生理及心理痛苦。因而,寻找安全有效的镇痛方式极为重要。目前临床常选用患者自控静脉镇痛泵(Patient-controlled intravenous analgesia,PCIA)的方式来进行镇痛。随着“舒适化医疗”的发展,仅仅采取PCIA的镇痛方式已不再满足患者对镇痛的需求,超前镇痛模式应运而生。氢吗啡酮(Hydromorphone,HM)属于纯μ类阿片受体激动剂,镇痛效果好且不良反应少。右美托咪定(Dexmedetomidine,DEX)是去阿片化麻醉(Opioid-free anesthesia,OFA)的常用药物,属于新型高效高选择性的α受体激动剂,具有更优的镇静、镇痛、抗焦虑作用。DEX可以协同阿片类药物的镇痛效果,不仅可以减少了阿片类药物的用量,而且能够降低阿片类药物相关不良反应的发生率。此外,DEX也可以安全应用于硬膜外阻滞麻醉,不仅镇痛镇静效果好而且不良反应小。目的:本文旨在研究单次硬膜外镇痛使用氢吗啡酮、右美托咪定和罗哌卡因联合PCIA在TURP镇痛、镇静等方面的效果,探讨单次硬膜外镇痛最佳用药组合,为临床镇痛提供指导。方法:收集2020年10月至2021年10月于我院行TURP的前列腺增生患者临床资料,符合纳入标准的患者160例,严格按照随机数字表将160例患者随机分为4组进行腰硬联合阻滞麻醉,因其他情况排除16例,最后144例纳入分析。实验组分为(1)H组(37例):0.1%罗哌卡因联合氢吗啡酮0.5mg混合液5ml;(2)D组(33例):0.1%罗哌卡因联合0.5μg/kg DEX混合液5ml;(3)D+H组(39例):0.1%罗哌卡因与氢吗啡酮0.5mg联合0.5μg/kg DEX混合液5ml。对照组为(4)C组(35例):0.1%罗哌卡因5ml。为避免不同麻醉医师和手术医师操作误差影响实验结果,所有患者的麻醉和手术均由相同麻醉医师及手术团队完成。比较四组患者一般资料,记录用药后生命体征、膀胱痉挛及PCIA追加次数、住院费用、Ramsay镇静评分及运动阻滞程度等指标,对术后镇痛效果的评估由相同的团队通过最常用的视觉模拟评分(VAS)进行,同时记录术后不良反应和并发症情况。本研究已通过我院伦理委员会批准(伦理委员会编号2020003),每个入组患者均签署相关知情同意书。结果:1.四组年龄、BMI、MMSE评分、手术时长、出血量及切除腺体大小对比,差异无统计学意义(p>0.05)。2.四组生命体征比较:四组患者在不同时间点(T1、T2、T3、T4、T5)的MAP、HR、Sp O、RR波动较为稳定,数值均在正常范围,差异无统计学意义(p>0.05)。3.四组镇痛程度比较:与D+H组相比,C组、D组、H组的VAS评分在术后的2h、4h、8h、12h、24h均明显增加,差异具有统计学意义(p0.05)。8.四组术后不良反应和并发症比较,差异无统计学意义(p>0.05)。结论:氢吗啡酮、右美托咪定和罗哌卡因采取单次硬膜外镇痛联合PCIA方式应用于TURP,镇痛、镇静效果明显,不仅可以明显减少患者的住院费用,而且不良反应少。

关键词：氢吗啡酮右美托咪定单次硬膜外镇痛去阿片化麻醉

智慧城市下基于区块链的去中心化密文数据安全共享

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智慧城市下基于区块链的去中心化密文数据安全共享

作者：曾辉祥西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着物联网、云计算等技术快速发展,作为物联网的典型代表,智慧城市技术得到不断普及,智慧城市中流转的资源也与日俱增。然而智慧城市中的安全问题日益凸显,对数据的流转造成了极大的威胁。访问控制是保障信息安全的基石性技术,... 详细信息

近年来,随着物联网、云计算等技术快速发展,作为物联网的典型代表,智慧城市技术得到不断普及,智慧城市中流转的资源也与日俱增。然而智慧城市中的安全问题日益凸显,对数据的流转造成了极大的威胁。访问控制是保障信息安全的基石性技术,智慧城市数据共享系统采用访问控制技术能够抵抗许多安全攻击(例如越权访问、篡改、假冒等攻击),保证系统的安全与隐私。而在数据共享过程中,数据通常由第三方云管控,导致用户缺乏对数据的控制权以及数据的安全性降低。实际系统中不仅存在恶意攻击者越权访问数据,还可能存在内部攻击者(如不可信第三方云)窃取甚至篡改用户数据,造成用户隐私泄露的问题。因此在数据共享过程中实现去中心化尤为重要。此外,智慧城市数据共享中的效率问题也是关注的重点。智能终端作为智慧城市中的用户节点,存在计算能力有限、存储能力低的缺陷。同时智慧城市节点的移动特点为系统带来了动态接入问题,加重了系统负担。因此需要提出动态轻量的数据安全共享方案,实现智慧城市中快速资源流转。针对智慧城市数据共享中的安全和效率问题,本文研究基于区块链的去中心化密文数据安全共享方法,并设计实现了微服务跨域安全共享系统,具体贡献如下:1)在深入分析现有智慧城市数据共享方案和访问控制方法的基础上,针对智慧城市数据共享过程中的数据安全问题,通过将区块链、密文策略属性基加密以及外包计算技术运用到数据共享方案中,设计了基于区块链的去中心化动态密文数据安全共享系统架构和方案,给出了具体的共享流程。通过安全性分析与实验测试,方案实现了数据的安全共享,在摆脱对可信第三方依赖的同时,满足了数据机密性、数据完整性、抵御用户属性假冒与篡改攻击、抵御共谋攻击等安全需求,有效保证数据安全流转。2)在分析现有动态密文数据安全共享方案的基础上,针对密文策略属性基加密开销较大的问题,设计了基于区块链的轻量级去中心化密文数据安全共享系统架构和方案,给出了具体的数据共享过程。经安全性分析和实验测试,方案实现了数据的高效共享,并增加了撤销阶段和优化了二次共享场景,在满足去中心化数据共享的安全性与隐私性的同时,有效提升了数据共享系统的效率,减轻开销。3)在去中心化动态密文数据安全共享方案和轻量级去中心化密文数据安全共享方案的基础上,结合实际智慧城市微服务管理场景,设计和实现了微服务跨域安全共享系统,并进行实验测试。运行结果表明该系统完成了用户管理、访问控制策略管理、区块链管理、微服务跨域共享等功能。满足智慧城市资源流转的基本安全和功能需求。在以上研究内容及系统实现的基础上,本文研究的内容对我国智慧城市数据共享的安全性和隐私性具有推动作用,为其标准制定和应用开发提供支撑。

关键词：智慧城市数据共享区块链密文策略属性基加密访问控制

基于IMU与LiDAR紧耦合定位算法研究及其在无人车上的应用

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基于IMU与LiDAR紧耦合定位算法研究及其在无人车上的应用

作者：陆锦辉广东工业大学

学位级别：硕士

随着社会对出行需求的提高,自动驾驶技术研究的不断深入,自主无人车已经成为当前发展的潮流,其中,定位技术是实现无人车自动驾驶的核心之一。同步定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）技术能够使无人车在没有... 详细信息

随着社会对出行需求的提高,自动驾驶技术研究的不断深入,自主无人车已经成为当前发展的潮流,其中,定位技术是实现无人车自动驾驶的核心之一。同步定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）技术能够使无人车在没有先验信息的未知环境中运动时,根据自身搭载传感器提供的数据,实现自身的定位和环境地图的构建。3D LiDAR具有测量精度高,不受日照影响等优点,被广泛的应用于无人车同时定位与建图的技术上,但是它鲁棒性较差。因此,将3D LiDAR信息与其他传感器信息相融合来提高定位的鲁棒性是近年的研究热点。为了提高无人车定位的鲁棒性、精确性及其效率,本文提出一种基于IMU与LiDAR紧耦合定位算法并对其研究。具体工作如下:介绍本文提出的IMU与LiDAR紧耦合的定位系统框架和激光SLAM系统的理论基础,简单介绍新式固态LiDAR的工作原理,以及详细研究LiDAR与IMU的量测模型,并在此基础上深入推导用李群李代数表示的IMU预积分方法以及更新零偏的IMU预积分公式。针对3D LiDAR在无人车运动时存在运动畸变的问题,通过IMU辅助3D LiDAR去除点云中的运动畸变,并对点云中的动态障碍点去除,以此提高LiDAR原始点云的质量。创新性地使用一种新型的基于迭代的点云存储数据结构,并在此基础上提出一种快速的3D LiDAR前端直接匹配流程,提出一种快速的地面点云提取并分割的方法作为全局优化的地面约束项,并利用IMU预积分给出关键帧间的航迹推算作为IMU约束因子。为了提高无人车定位的鲁棒性和精确性,提出了一种新的混合自我定位估计方法,其中基于迭代的误差状态卡尔曼滤波的IMU与LiDAR局部优化与基于因子图优化的全局优化相结合。针对3D LiDAR前端里程计产生的累计误差以及IMU预积分由于零偏更新产生的误差,提出了一种基于迭代的误差状态卡尔曼滤波器的3D LiDAR与IMU紧耦合的局部优化方法,在抑制3D LiDAR累计误差的同时对IMU预积分进行修正。针对3D LiDAR点云数据量庞大的情况,提出了关键帧策略,有效减少了后端因子图全局优化和地图构建的次数,降低了算法的复杂度。针对局部优化只依赖前一帧数据的局限性,通过基于因子图优化的3D LiDAR与IMU全局优化方法,将3D LiDAR观测值、IMU预积分、地面约束以及回环检测等作为约束条件,利用因子图优化得到组合系统位姿与全局地图。针对回环检测,为兼顾算法的运算量和准确度,提出一种瞳孔启发式的回环检测描述符,并提出将粗检测与精检测相结合,有效降低闭环检测模块的运算量并提高闭环检测的准确度,提高IMU与3D LiDAR紧耦合定位系统的稳定性。搭建了搭载3D LiDAR和IMU的无人车应用平台,以RTK-GPS数据作为真值并与开源算法Livox-mapping、LINS-Livox做对比实验,通过基于广东工业大学校园场景数据集的仿真实验对比结果,对提出的基于IMU与LiDAR紧耦合定位方法进行验证。最后将本文提出的方案应用在无人车平台上,并实测运行。结果表明IMU与LiDAR紧耦合定位方法在动态场景、结构化场景、缺乏特征的大场景均能得到较高精度的定位结果,提高LiDAR与IMU紧耦合定位系统的精确性和鲁棒性,在非结构化的室外大场景下可达到分米级定位效果能媲美民用GNSS定位系统,在结构化的小场景中可以达到厘米级的定位效果。

关键词：惯性测量单元激光雷达多传感器融合误差状态卡尔曼滤波因子图优化

基于核心素养“模型认知”的模型教学研究——以《化学反应原理》为例

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基于核心素养“模型认知”的模型教学研究——以《化学反应原理》...

作者：汪奇辉合肥师范学院

学位级别：硕士

新世纪的经济全球化的高速发展背景下,对人才综合要求不断提高。伴随着“人才培养要求是什么、又如何培养人才”等问题被诸多国家相继提出,“核心素养”也在教育领域被诸多学者所研究,并逐步建立。在贯彻新课改精神的背景下,教育目标也... 详细信息

新世纪的经济全球化的高速发展背景下,对人才综合要求不断提高。伴随着“人才培养要求是什么、又如何培养人才”等问题被诸多国家相继提出,“核心素养”也在教育领域被诸多学者所研究,并逐步建立。在贯彻新课改精神的背景下,教育目标也随之变化。2016年我国提出《中国学生发展核心素养》,其中核心素养结构框架的发布,明确说明不仅要根据不同学年阶段学生及课程的特点来制定,又需要兼有一定可操作性。而化学作为一门面向生活、应用生产的基础学科,更是同时肩负起培养人才核心素养的责任。于2018年初,我国教育部发布了《普通高中化学课程标准(2017年版)》,其中作为化学学科五大核心素养之一的“证据推理与模型认知”更是高中化学学习重要思维核心,这也成为近年来高中化学教育教学研究的新视点。新课标中“核心素养”本质目的即为教师提升教学理念,丰富教学手段,切实有效地将素养落地于课堂教学:也为更有针对地、更为合理地培养学生核心素养的提供导向标。笔者参考已有研究,方法上主要选取运用文献分析法、问卷调查法、教育实验法。通过收集及梳理分析相关研究得知:众多国内外学者在关于新时代下化学教学的研究中,以化学模型与化学模型教学来培养学生“证据推理与模型认知”这一重要素养的教学方式已在多数国家备受推崇。基于新的教学,教学组织者通过一定设计让原本枯燥且琐碎的化学教学内容有了更进一步的清晰逻辑,也降低了学习者学习高中化学特别是较为复杂的选择性必修模块学习难度,显著提升化学教与学的质量。但是从目前可以参考的相关文献来看,关于“模型认知”教学研究,尤其是教学设计案例的开发明显不足。故本研究以核心素养中“模型认知”为切入点,基于化学模型教学的相关理论,试图找到促进培养“模型认知”的教学的新教学设计思路。在研读教材及新课标后,对教师与学生展开相关问卷调查,得出目前关于选择性必修模块相关基于化学模型的教学现状。最后内容上选定选择性必修“化学反应原理”模块,后续浅尝开发相关此模块内容教学案例设计并加以教育实验,结束后通过编制相关试题对实验班学生进行知识测验、结合所得数据及运用相关软件来评价教学结果。最终结果表明,在选择性必修《化学反应原理》模块基于“模型认知”素养进行培养模型认知能力的教学切实有效,教学中的化学相关模型可优化学习者化学思维,注重细化推理、降低了原本复杂难懂的《化学反应原理》模块学习难度,帮助学生掌握化学知识的同时能提高学生的学习兴趣及学习效果,进而促进了学生“模型认知”化学核心素养的提升。这也为一线教学工作者以及教师提供相关参考,具有一定的创新性。

关键词：核心素养模型认知化学模型选择性必修教学设计