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基于FPGA的水下单程声径跟踪测速系统设计与实现

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传感技术学报 2024年第5期37卷 807-817页

作者：赵冬冬徐荣宝陈朋梁荣华梁世慧吕成财浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023 中国科学院深海科学与工程研究所海南三亚572000

针对现有水下航行体的导航存在时延大和无法同时满足跟踪测速一体化问题,提出了一种基于单程声径的水下定位测速方法。相比传统长基线的双程声径定位测距,该方法基于高精度原子钟的同步系统,实现单程声径的目标测距测速。该水下定位测... 详细信息

针对现有水下航行体的导航存在时延大和无法同时满足跟踪测速一体化问题,提出了一种基于单程声径的水下定位测速方法。相比传统长基线的双程声径定位测距,该方法基于高精度原子钟的同步系统,实现单程声径的目标测距测速。该水下定位测速一体化系统是基于具有快速并行计算能力的FPGA实现,解算结果可在微秒内完成,时延有效降低。针对目标跟踪测速一体化问题,水下航行体在系统同步时刻周期性发射线性调频信号,水下信标接收基阵设计基于短时傅里叶变换/逆变换算法对信号进行时频域转换分析,能够准确地提取信号的到达时刻和多普勒频偏。水下信标基阵进而可在系统同步周期内解算每个接收信标单元相对于水下航行体的径向速度和径向距离,实现目标的跟踪测速。仿真实验表明,该方法的跟踪相对误差控制在0.2%,测速相对误差控制在0.8 m/s。湖试试验结果表明,该方法跟踪相对误差控制在5%,测速相对误差控制在0.3 m/s。

关键词：水下通信 FPGA 单程声径短时傅里叶变换多普勒频偏到达时刻

基于变权重PSO-Elman神经网络的路面附着系数估计

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浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 622-634页

作者：王骏骋王法慧浙江理工大学机械工程学院浙江杭州310018

针对传统神经网络权值更新不稳定导致路面附着系数预估精度不高的问题,提出基于变权重粒子群优化(PSO)-Elman神经网络的路面附着系数估计方法.搭建基于7自由度汽车动力学模型的神经网络模型,在Elman神经网络模型中引入粒子群算法降低训... 详细信息

针对传统神经网络权值更新不稳定导致路面附着系数预估精度不高的问题,提出基于变权重粒子群优化(PSO)-Elman神经网络的路面附着系数估计方法.搭建基于7自由度汽车动力学模型的神经网络模型,在Elman神经网络模型中引入粒子群算法降低训练绝对误差,并使用线性权重递减策略对粒子群算法中的权重进行改变,平衡粒子全局和局部搜索能力,实现网络权值矩阵优化;采用傅里叶函数方法拟合出理想滑移率-路面附着系数相关曲线;通过理论分析和仿真验证,证明采用该方法能够提升路面附着系数预估精度.仿真结果表明:在定附和变附路面行驶工况下,相比于传统Elman神经网络,采用变权重PSO-Elman神经网络的路面附着系数估计方法获得的路面附着系数均方根误差分别平均降低了35.62%和19.20%,有效提升了防抱死控制效果.

关键词：车辆状态路面附着系数神经网络粒子群防抱死控制

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基于序贯三支神经网络的个性化推荐

控制与决策 2024年第3期39卷 1012-1020页

作者：成淑慧武优西河北工业大学经济管理学院天津300401 河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300401

虽然协同过滤可以实现用户的个性化推荐,但是大多数协同过滤及其改进模型未考虑用户和项目等特征,因而不能发掘样本间的非线性关系.与协同过滤相比,深度学习能挖掘丰富的用户兴趣模式,但网络拓扑结构是基于二支决策的方式,忽略了推荐样... 详细信息

虽然协同过滤可以实现用户的个性化推荐,但是大多数协同过滤及其改进模型未考虑用户和项目等特征,因而不能发掘样本间的非线性关系.与协同过滤相比,深度学习能挖掘丰富的用户兴趣模式,但网络拓扑结构是基于二支决策的方式,忽略了推荐样本的难易程度.为了增强模型的非线性表达,同时区分推荐样本的难易,受序贯三支决策的启发,提出序贯三支决策神经网络个性化推荐模型(personalized recommendation model based on sequential three-way decision with single feedforward neural network, STWD-SFNN-PR).首先,为了将高维稀疏特征向量映射为低维稠密的特征向量, STWD-SFNN-PR采用嵌入进行特征处理.其次,在增量式的网络结构中学习推荐样本,使用Adam优化网络参数,并返回难以推荐的样本.再次,利用序贯三支决策增加延迟决策的策略,并在不同的粒度层采用序贯的阈值,从而动态地实现难以推荐样本的划分.最后,为了验证模型的可行性和有效性,选择多种电影推荐数据集进行研究,并选择经典的神经网络推荐、经典的深度学习推荐和最新的三支协同过滤推荐进行对比.实验结果表明, STWD-SFNN-PR具有更优的推荐质量.

关键词：序贯三支决策神经网络网络拓扑结构推荐系统协同过滤个性化推荐

基于向量地震动强度指标的海底沉管隧道地震易损性分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1154-1169页

作者：石淑慧范书立上海勘测设计研究院有限公司上海200335 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

为了合理评估海底沉管隧道的抗震性能,基于向量地震动强度指标进行了地震易损性分析,建立了以最大层间位移角和能量比为损伤性能指标的沉管隧道地震易损性曲面.以港珠澳沉管隧道为研究对象,根据地震动强度指标的评价特性(有效性、实用... 详细信息

为了合理评估海底沉管隧道的抗震性能,基于向量地震动强度指标进行了地震易损性分析,建立了以最大层间位移角和能量比为损伤性能指标的沉管隧道地震易损性曲面.以港珠澳沉管隧道为研究对象,根据地震动强度指标的评价特性(有效性、实用性和效益性)对4个典型的地震动强度指标进行了综合评价,并选取地面峰值加速度和结构基本周期谱加速度作为向量地震动强度指标(IM).考虑地震动的不确定性,对沉管隧道进行了增量动力分析,采用回归分析方法获得了概率地震需求模型,进而构建了不同损伤性能指标的沉管隧道地震易损性曲面,并对向量IM和标量IM的沉管隧道地震易损性分析效率进行了比较分析.研究结果表明:基于向量IM进行地震易损性分析,可以合理地反映两个地震动强度指标对沉管隧道失效概率的影响;基于向量IM进行地震易损性分析的效率更高,向量IM能更好地降低沉管隧道响应预测的离散度,提高沉管隧道抗震性能预测的精度.

关键词：沉管隧道地震易损性分析增量动力分析损伤性能指标向量IM

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重症急性胰腺炎早期预测模型的建立与评价

中华急诊医学杂志 2024年第10期33卷 1398-1406页

作者：王梅夏瑜武长美马良慧陈艳艳朱文俊王兴宇安徽医科大学第一附属医院急诊医学科合肥230032 南部战区海军第一医院烧创伤医学科湛江524000

目的使用最小绝对收缩与选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归筛选变量,分别构建Logistic回归模型和决策树模型,旨在探索更为简明、高效的重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)早期预测模型... 详细信息

目的使用最小绝对收缩与选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归筛选变量,分别构建Logistic回归模型和决策树模型,旨在探索更为简明、高效的重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)早期预测模型,为识别高危人群,指导临床治疗,改善预后提供科学依据。方法回顾分析2020年11月至2023年9月安徽医科大学第一附属医院本部及高新院区急诊科和消化内科收治的412名急性胰腺炎患者的临床资料,使用LASSO回归筛选出与SAP发生显著相关的影响因素,分别构建多因素Logistic回归模型和决策树模型,以急性胰腺炎严重程度床旁指数(bedside index for severity in acute pancreatitis,BISAP)为参考,比较和评价模型的预测效能。结果412名研究对象中,SAP发病率为12.14%(n=50),LASSO回归筛选出7个与急性胰腺炎严重程度显著相关的变量,包括:入院呼吸频率、入院疼痛评分、胸腔积液、纤维蛋白降解物、C反应蛋白、血肌酐、血清白蛋白;Logistic回归模型纳入胸腔积液、入院时疼痛评分、血肌酐、白蛋白4项指标。训练集中,模型灵敏度=0.528,特异度=0.984,准确度(95%CI)=0.928(0.892~0.955),Kappa值=0.606,AUC(95%CI)=0.920(0.862~0.979);测试集中,模型灵敏度=0.643,特异度=0.925,准确度(95%CI)=0.891(0.822~0.941),Kappa值=0.519,AUC(95%CI)=0.923(0.861~0.985)。决策树模型包含3个分支,4个终端节点,显示血肌酐、白蛋白和胸腔积液3个因素可以有效预测SAP发生。训练集中,模型灵敏度=0.500,特异度=0.973,准确度(95%CI)=0.914(0.876~0.944),Kappa值=0.544,AUC(95%CI)=0.812(0.731~0.894);测试集中,模型灵敏度=0.500,特异度=0.925,准确度(95%CI)=0.875(0.802~0.928),Kappa值=0.412,AUC(95%CI)=0.709(0.565~0.853)。Delong检验显示:在训练集中,Logistic回归模型AUC大于决策树模型(P<0.01)和BISAP评分(P<0.001),而决策树模型和BISAP评分的AUC差异无统计学意义(P=0.762);在测试集中,Logistic回归模型AUC同样大于决策树模型(P<0.01)和BISAP评分(P=0.018),而决策树模型的AUC低于BISAP评分(P=0.017)。结论Logistic回归模型和决策树模型对SAP均有较好的预测价值,两种模型可以联合使用,对临床实践具有指导作用。

关键词：急性胰腺炎 LASSO回归 Logistic回归决策树预测模型

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石墨模具结构优化改善青铜水平连铸坯组织

特种铸造及有色合金 2024年第9期44卷 1218-1226页

作者：郑莲宝王松伟宋鸿武孔凡亚徐勇华北理工大学冶金与能源学院唐山063200 中国科学院金属研究所沈阳110016

锡磷青铜在水平连铸生产时,边部冷却强度较大而优先凝固,导致铸坯横向组织不均匀,并严重影响后续轧制成形和成品带材性能。提出在石墨模具表面开设空气槽结构以实现适当增加边部热阻,达到边部与芯部冷却强度一致的效果。通过有限元软件... 详细信息

锡磷青铜在水平连铸生产时,边部冷却强度较大而优先凝固,导致铸坯横向组织不均匀,并严重影响后续轧制成形和成品带材性能。提出在石墨模具表面开设空气槽结构以实现适当增加边部热阻,达到边部与芯部冷却强度一致的效果。通过有限元软件对水平连铸结晶器进行模型建立及温度场分析,采用元胞自动机法对优化前、后铸坯组织进行计算,并结合正交试验对模具表面空气槽尺寸进行优化,得到最佳空气槽尺寸,长为115 mm、宽为45 mm、深为1 mm。通过工业化试验可知,使用空气槽模具后铸坯表面结晶线弧度区减小了46 mm,铸坯横向温差减小了20.23℃,边部差异化凝固组织区间范围减小了27 mm。

关键词：锡磷青铜空气槽正交试验横向温差凝固组织

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细胞外基质硬度对肿瘤进展的影响及治疗策略

中国组织工程研究 2024年

作者：吴丽娟王振飞谭晓慧武颍彩郑艳玲代风雪内蒙古医科大学北京大学肿瘤医院内蒙古医院肿瘤分子诊断实验室/内蒙古医科大学附属肿瘤医院

背景：细胞外基质是一个复杂的网络结构，不仅为组织构建提供了物理支撑，还在细胞的生存、增殖、分化、死亡等过程中发挥着重要调控作用。细胞外基质生物化学和生物力学性质的异常改变会显著影响肿瘤细胞的增殖、迁移、免疫逃逸及治疗... 详细信息

背景：细胞外基质是一个复杂的网络结构，不仅为组织构建提供了物理支撑，还在细胞的生存、增殖、分化、死亡等过程中发挥着重要调控作用。细胞外基质生物化学和生物力学性质的异常改变会显著影响肿瘤细胞的增殖、迁移、免疫逃逸及治疗抵抗等行为。硬度是细胞外基质的重要力学特性，基质硬度的异常与肿瘤进展紧密相关。目的：通过梳理近年来关于细胞外基质硬化的机制、高硬度基质对肿瘤进展的影响以及降低基质硬度治疗癌症等方面的最新研究进展，深化对细胞外基质力学特性的理解，提升对肿瘤进展复杂机制的认识，为肿瘤治疗提供新的思路和方向。方法：以“细胞外基质功能，细胞外基质硬度，胶原蛋白沉积交联，细胞外基质僵硬治疗，免疫治疗”为中文检索词，以“extracellular matrix function,extracellular matrix stiffness,collagen deposition cross-linking,extracellular matrix stiffness therapy,immunotherapy”为英文检索词，检索中国知网、PubMed数据库、万方数据库2016年1月至2024年6月发表的相关文献，最终纳入80篇文章进行综述。结果与结论：(1)细胞外基质中胶原蛋白和弹性蛋白的沉积和过度交联导致基质重塑，进而增加基质硬度，这种硬化激活了cyclin-D1、Rho/ROCK、p-PXN-Rac1-YAP、STAT3/p-STAT3等促癌信号通路，促进了癌细胞的增殖、转移、肿瘤微血管生成及免疫逃逸等恶性行为，加速了肿瘤的进展；(2)减少基质蛋白的沉积和交联可以降低基质硬度，不仅可以抑制多种促癌信号通路的活化，还能够增强药物在肿瘤部位的渗透和递送，是癌症治疗的新策略；(3)目前，基于基质降解以降低肿瘤硬度的药物正在研发中，少数药物已进入临床试验阶段，有望为肿瘤治疗提供新的有力武器。

关键词：基质硬度肿瘤细胞生物学行为癌症治疗免疫治疗细胞外基质工程化组织构建

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网电对抗战备器材储备布局物流场模型研究

火力与指挥控制 2024年第2期49卷 108-113,118页

作者：李晓星吴世龙许有武刘有军王昌宝国防科技大学合肥230037

网电对抗战备器材储备布局的科学性、合理性,直接影响制约战时网电对抗维修器材供应,影响网电对抗装备保障的效能。着眼网电对抗战备器材储备布局的目标,立足网电对抗战备器材储备布局的原则,基于物流场理论构建网电对抗战备器材储备布... 详细信息

网电对抗战备器材储备布局的科学性、合理性,直接影响制约战时网电对抗维修器材供应,影响网电对抗装备保障的效能。着眼网电对抗战备器材储备布局的目标,立足网电对抗战备器材储备布局的原则,基于物流场理论构建网电对抗战备器材储备布局模型,并运用线性规划和Matlab进行模型求解,获得网电对抗战备器材储备布局的优化方案。

关键词：物流场网电对抗战备器材储备布局

义能矿区景观格局及生态环境时空动态遥感监测

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遥感技术与应用 2024年第2期39卷 426-434页

作者：陈杏闪陈宇陆慧李杰闫庆武李彤云孙萌中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学公共管理学院江苏徐州221116

煤炭资源在国民经济中占有非常重要的地位,而煤炭的开采则会引发诸多环境问题,制约矿区绿色可持续发展。对矿区的景观格局及生态环境时空动态监测,能为矿区生态环境治理提供决策支持,缓解人与自然之间的矛盾,引导矿区生态环境协调发展... 详细信息

煤炭资源在国民经济中占有非常重要的地位,而煤炭的开采则会引发诸多环境问题,制约矿区绿色可持续发展。对矿区的景观格局及生态环境时空动态监测,能为矿区生态环境治理提供决策支持,缓解人与自然之间的矛盾,引导矿区生态环境协调发展。以山东省济宁市汶上县义能矿区为研究区,基于2000~2021年Landsat影像,采用景观分类方法、景观格局指数法、遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)法和重心迁移模型,分析义能矿区景观格局及生态环境时空动态变化。结果表明:2000~2021年义能矿区最大斑块指数下降,景观破碎度和形状指数上升,煤矿开采对矿区原有景观格局影响较大;生态环境质量呈现下降—上升—下降变化趋势;绿度和干度指标对生态环境影响较大;义能矿区差等级和优秀等级迁移幅度较大。

关键词：义能矿区景观格局 RSEI 生态环境质量评价