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基于双传感数据融合的车辆定位及运动状态识别研究

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基于双传感数据融合的车辆定位及运动状态识别研究

作者：秦攀重庆交通大学

学位级别：硕士

目前我国高速公路发展迅速,里程不断增加,由于地域差异大,气象条件多变,增加道路行车安全隐患,尤其在低能见度条件下,交通事故频发,检测交通事件的难度增大。因此需实时、准确地采集道路动态及多样的交通信息,为交通事件检测及诱导方案... 详细信息

目前我国高速公路发展迅速,里程不断增加,由于地域差异大,气象条件多变,增加道路行车安全隐患,尤其在低能见度条件下,交通事故频发,检测交通事件的难度增大。因此需实时、准确地采集道路动态及多样的交通信息,为交通事件检测及诱导方案的提出提供依据。到目前为止,交通信息采集主要有感应线圈、视频、微波、超声波、红外、GPS定位、电子标签等方式。目前的检测技术存在价格昂贵、系统复杂、对路面结构产生损害、低能见度环境条件效果差等问题。而微波具有对移动物体反应灵敏、检测速度快等特点;音频也属于交通信息检测技术之一,车辆的自发声是车辆行驶状态的一种表现形式。车辆的运动状态具有移动和自发声双重特点,利用音频和微波对道路车辆运动状态的检测具有互补性强、安装方便、对路面结构无损害、低能见度环境表现良好等优点。因此本文采用微波和音频两种采集技术实现对行驶车辆信息的采集,通过采集的车辆信息实现车辆定位及运动状态的识别研究。本文首次采用微波的脉冲信号实现车辆运动状态的研究分析;通过采集道路有标签的音频数据实现车辆行车车道级定位检测研究;针对单一微波和音频在车辆检测中存在的误检率高等问题,利用微波+音频实现基于表决层融合的车辆检测研究。本文主要研究工作包括以下:(1)首先利用微波传感对运动车辆状态相关参数检测方法分析,提出了一种基于双路微波传感检测车辆与路肩距离方法,构建了车辆运动状态检测系统,并通过实际和模拟环境相关实验对检测方法进行了验证分析,在实验和模拟环境下能够取得很好地检测效果。(2)其次通过将拾音器布设在道路路肩,采集车辆通过的音视频数据,前期通过人为标注的方式对音频进行标注,对提取的不同车道的音频数据进行预处理,通过梅尔频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)提取音频数据特征,提出了一种基于MFCC特征数据的筛选方法。最后按照单源无MFCC筛选方法、单源有MFCC筛选方法、双源无MFCC筛选方法和双源有MFCC筛选方法构建长短期记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)网络模型进行学习训练,测试结果表明,双源有MFCC筛选方法其识别结果最好,识别率达到86.5%。(3)最后根据车辆既具有动的特性,又具有发声的特性,结合微波和音频之间的互补性,提出将微波与音频进行基于表决层的数据融合方法,通过实验模拟并对比分析,融合算法相比单一检测方法提升检测的准确率、降低误检率。

关键词：双传感运动状态车道级定位表决融合方法

基础隔震RC框架结构的不同设计方法比较及其抗震性能研究

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基础隔震RC框架结构的不同设计方法比较及其抗震性能研究

作者：秦攀重庆大学

学位级别：硕士

经过几十年的理论研究和振动台试验,隔震结构在全世界得到了广泛应用。隔震结构是指在建筑中设置剪切刚度较小的隔震层,延长结构的自振周期,从而减小上部结构所受的水平地震作用,提高其安全性。目前已有部分隔震结构经受住了实际地震的... 详细信息

经过几十年的理论研究和振动台试验,隔震结构在全世界得到了广泛应用。隔震结构是指在建筑中设置剪切刚度较小的隔震层,延长结构的自振周期,从而减小上部结构所受的水平地震作用,提高其安全性。目前已有部分隔震结构经受住了实际地震的检验。目前,隔震结构的实际工程设计采用基于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的“小震—分离式”设计方法,取隔震层以上结构进行设计,需要进行反复设计调整才能获得满意的设计结果。2018年新公布的《建筑隔震设计规范(征求意见稿)》提出了基于设防水准地震作用的对隔震整体结构进行设计的“中震—整体式”设计方法,但未有针对按照此规范设计的结构的研究成果发表,结构在罕遇水准地震作用下的性能也不明确。而为了比较设计水准不同和设计方法不同造成的差异,本文认为还有必要对按照“小震—整体式”设计方法设计的隔震结构考察抗震性能。因此,本文在了解了建筑隔震研究现状、规范对隔震结构的设计方法规定,以及实际隔震结构工程的设计方法后,结合某一8度(0.30g)区的乙类钢筋混凝土框架结构实际工程,分别按基础隔震结构的“小震—分离式”设计方法、“小震—整体式”设计方法和“中震—整体式”设计方法进行设计,并考察了按各设计方法设计的隔震结构在罕遇水准地震作用下的性能表现。本文得出主要结论如下:(1)“中震—整体式”设计方案与“小震—分离式”和“小震—整体式”设计方案相比,设计水准的提升,使得设计算例结构的混凝土构件截面尺寸变大,而钢筋用量有所减少。因此采用“中震—整体式”设计方案并不会明显提升工程在材料方面的造价。(2)目前工程设计中采用的“分离式”设计方案由于计算水平向减震系数的需要,在弹性设计阶段就必须选择合适的地面运动记录。而现有的工程中实用的选波方法需要首先满足工程所在地的场地条件,其次要同时满足非隔震模型和隔震模型在主要周期点的PGA指标要求,最后还要进行基底剪力校核。因此,要选出足够数量且合适的地面运动记录有一定困难。(3)在设防水准地震作用下,考虑上部结构非弹性的弹塑性模型水平向减震系数计算结果明显大于设计时采用的弹性模型计算结果,即上部结构所处状态会影响层剪力比值,进而影响隔震效果;而作为“分离式”设计方法的重要参数,“水平向减震系数”并不能反映隔震结构的实际隔震效果。(4)罕遇水准地震作用下,三个方案的隔震支座变形与承载力验算均满足要求;三个方案隔震模型在罕遇水准地震作用下的平均层间位移角最大值出现的楼层位置不一致,但均未超过相应限值;按照“小震—分离式”设计方法和“小震—整体式”设计方法设计的隔震结构,其在罕遇水准地震作用下的性能表现较好,梁构件出现不同程度的损坏或破坏,柱构件大部分无损坏;而按照“中震—整体式”设计方法设计的隔震模型,其在罕遇水准地震作用下仅少数梁构件轻微损坏,大部分梁构件和全部柱构件均无损坏。因此,按照“小震—分离式”设计方法和“小震—整体式”设计方法设计的结构在地震作用下的性能表现接近;而“中震—整体式”设计方法可以有效地提高结构在大震作用下的性能表现,基本可以实现《建筑隔震设计规范》“大震可修”的性能目标。(5)极罕遇水准地震作用下,按照“中震—整体式”设计方法设计的隔震模型,梁构件出现不同程度的损伤,且有少数梁构件严重破坏,而大部分柱构件仍完好。因此,“中震—整体式”设计方法可以有效地提高结构在极罕遇水准作用下的性能表现,基本可以实现《建筑隔震设计规范》“极大震不倒”的性能目标。(6)综合来看,“小震—分离式”设计方案可以认为是在以前设计软件条件限制无法考虑隔震支座,而实际工程又确有需要的情况下的一种对隔震结构的近似设计方案;本文建议的“小震—整体式”设计方案是随着计算机和设计软件的发展,可以考虑隔震支座影响的一种更为合理的设计方案;“中震—整体式”设计方案是随着社会进步和经济的发展,可能会采用的一种提高了建筑结构抗震性能标准的设计方案。本文主要创新点:(1)结合现有规范和《建筑隔震设计规范(征求意见稿)》,系统地介绍并结合实际工程完成了基础隔震框架结构的“小震—分离式”、“小震—整体式”以及“中震—整体式”三种设计方案。(2)基于构件变形,考察了三种设计方案隔震模型在罕遇水准以及“中震—整体式”设计方案隔震模型在极罕遇水准地震作用下的性能状态。

关键词：基础隔震框架结构 PERFORM-3D 非线性动力反应分析抗震性能

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钴基纳米材料的制备及其超电容性能研究

钴基纳米材料的制备及其超电容性能研究

作者：秦攀安徽大学

学位级别：硕士

随着社会经济的快速发展,能源的使用越来越多,尤其是对于不可再生化石能源的使用,给社会和环境带来了巨大的问题。因此,设计新型的储能装置,寻找高的功率密度和能量密度,以及优异循环性能的电极材料受到人们越来越多的关注。因其具有高... 详细信息

随着社会经济的快速发展,能源的使用越来越多,尤其是对于不可再生化石能源的使用,给社会和环境带来了巨大的问题。因此,设计新型的储能装置,寻找高的功率密度和能量密度,以及优异循环性能的电极材料受到人们越来越多的关注。因其具有高的功率密度,高的能量密度,以及优异的循环性能等优点,以超级电容器作为代表的新型绿色能源储能装置,受到很多研发者的青睐。本文以简单的水热反应为基础,制备得到了具有立方体颗粒的Co3O4纳米材料,并在此基础上成功得合成了 Al2O3-dopedCo3O4/graphene纳米复合材料,同时也制备了形貌可控的NiCo204材料,并对它们在超级电容器领域中电化学性质进行研究。主要内容如下:1、Co3O4纳米材料的水热合成及其电化学性质研究选用CoCl2·6H20作为钴源,PVP为表面活性剂。氨水提供碱性环境,在水热条件下,通过调节PVP的量、反应温度等控制合成了具有立方结构的Co3O4纳米材料。采用X-射线晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)等测试手段对样品的组成、形貌、结构进行表征。实验结果表明,合成具有立方结构的Co3O4材料的尺寸为50 nm,同时探索了在不同溶剂下合成Co3O4的形貌及其性质测试,最终得到了水溶剂条件下合成Co3O4材料的性质较好。2、Al2O3-doped Co3O4/graphene纳米复合材料的水热合成及其电化学性质研究在上个实验的基础上,通过分别加入Al(NO3)3·9H20和Al(NO3)3·9H20&graphene,得到了 Al2O3-dopedCo3O4和 Al2O3-dopedCo3O4/graphene 纳米复合材料。采用XRD、SEM、TEM等测试手段对产物的组成、形貌进行表征。表征结果显示,通过一种水热与锻烧相结合的方法,成功得到了 Al2O3-doped Co3O4纳米颗粒负载在石墨烯上。以6 M KOH为电解液,在三电极体系中采用CV、GCD等电化学测试方法对 Co3O4、Al2O3-doped Co3O4 和 Al2O3-doped Co3O4/graphene 电极材料进行电化学性质测试。实验结果表明,在相同电流密度下充放电时,Al2O3-doped Co3O4/graphene 的比电容值要高于 Co3O4 和 Al2O3-doped Co3O4,并且当电流密度从小到大时,其电容值大小变化缓慢,说明通过材料之间的复合可以提高产物在电化学测试中的稳定性,同时提高其比电容值。3、形貌可控NiCo2O4材料的水热合成及其电化学性质研究选用Co(NO3)2·6H20和Ni(NO3)2·6H20作为钴源和镍源,反应体系中稳定剂和表面活性剂为PVP,氨水提供碱性环境,通过水热与锻烧相结合的方法,合成了一种具有形貌可控的NiCo2O4材料。采用XRD、SEM、TEM、XPS、BET等测试手段对产物的组成、形貌进行表征。探究了不同反应温度、PVP的量、不同溶剂比等因素对产物组成和形貌的影响;并研究了不同溶剂条件下合成NiCo2O4电极材料在6MKOH电解质溶液中的电化学性质。总结出了当反应温度180℃、PVP的量为0.25 g、水溶剂条件下合成NiCo2O4材料的性质最好。

关键词： Co3O4 Al2O3-doped Co3O4/graphene NiCo2O4 超级电容器比电容

子汇水区划分精度对SWMM模型应用于城市非点源污染负荷估算影响的研究

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子汇水区划分精度对SWMM模型应用于城市非点源污染负荷估算影响的...

作者：秦攀中国环境科学研究院

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的不断加快,不透水地面面积的快速增长导致雨水径流中的众多污染物通过城市排水系统进入受纳水体,成为城市水环境的主要污染源之一。因此,城市非点源污染负荷估算对于对城市水污染管理和控制有重要意义。论文采用SWM... 详细信息

随着我国城市化进程的不断加快,不透水地面面积的快速增长导致雨水径流中的众多污染物通过城市排水系统进入受纳水体,成为城市水环境的主要污染源之一。因此,城市非点源污染负荷估算对于对城市水污染管理和控制有重要意义。论文采用SWMM模型开展大尺度城市区域下非点源污染的负荷估算研究。为确定大尺度城市区域下SWMM模型建模时合适的子汇水区划分精度,论文建立了五个精度的SWMM模型：高精度SWMM模型、高中精度SWMM模型、中精度SWMM模型、中低精度SWMM模型、低精度SWMM模型。并进行了水质参数的敏感性分析和事件降雨、单月份连续降雨、多月份（雨季）连续降雨三个时间尺度下的模拟计算。根据模拟结果的差异性分析,得出适宜于不同研究目的的子汇水区划分精度精度。研究结果表明：子汇水区划分精度的变化,不会使SWMM水质参数的敏感性发生变化;事件降雨下,子汇水区划分精度对模型模拟的水量水质结果影响较大;单一月份或多月份连续降雨下,子汇水区划分精度对模型模拟的水量水质结果影响较小。在此基础上,论文进一步研究了城市土地利用变化和降雨量变化对于常州市钟楼区和天宁区非点源污染排放负荷的影响。结果表明随着城市不渗透性土地面积占总面积比例的增加,城市非点源污染产生和排放的均呈线性增长趋势。当不渗透性土地面积比例增长30%时,城市非点源污染物TSS、COD、TN和TP的排放负荷分别增长60%、54%、48%和46%。降雨量的增减与城市非点源污染的排放呈正相关关系,当雨季降雨量减少20%时,TSS、COD、TN和TP的排放负荷分别降低8%、7%、7%、10%;当雨季降雨量增加20%时,TSS、COD、TN和TP的排放负荷分别升高9%、9%、10%、11%。最后提出两点建议：一是城市建设发展中需要控制城市不渗透土地利用面积的增长,保证一定面积比例的渗透性地表;二是城市进行发展规划决策时,需要考虑降雨量变化对城市非点源污染排放负荷的影响。

关键词：子汇水区划分精度城市非点源污染 SWMM模型土地利用降雨量变化

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正交异性板钢桁结合梁焊接细节疲劳性能分析

中外公路 2022年第3期42卷 109-114页

作者：黄鹤秦攀中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430052

对某正交异性板钢桁结合梁的3处构造细节制作了试件,通过静载试验的方式、疲劳试验循环加载和有限元方法相结合研究了它们的疲劳性能。结果表明:桥面板焊接码板疲劳起裂位置在中间部位,裂纹从内部开始扩展,说明此处焊缝较薄弱,其原因在... 详细信息

对某正交异性板钢桁结合梁的3处构造细节制作了试件,通过静载试验的方式、疲劳试验循环加载和有限元方法相结合研究了它们的疲劳性能。结果表明:桥面板焊接码板疲劳起裂位置在中间部位,裂纹从内部开始扩展,说明此处焊缝较薄弱,其原因在于中间码板部位横截面积较小,在循环荷载的作用下,持续承受较大的拉应力,从而引起构件开裂;U肋与横隔板及桥面板焊接构造最薄弱的部位是U肋与桥面板的焊缝,在疲劳试验中此处最先断裂;桥面板与横隔板及U肋交叉焊缝构造疲劳裂缝由焊趾起裂,然后斜向扩展,主要原因是外荷载作用下焊趾处的横向及竖向应力均较大,在两个方向力的共同作用下,容易产生斜向裂缝。这些由试验验证的薄弱部位应在疲劳设计中引起重视。

关键词：正交异性板斜拉桥焊接构造疲劳试验有限元分析

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光照鲁棒的人脸检测和人脸识别方法研究

光照鲁棒的人脸检测和人脸识别方法研究

作者：秦攀华东理工大学

学位级别：硕士

随着近几十年计算机技术的不断发展,人脸识别技术得到了长足的发展。目前,已有产品往往是在近似于实验室的环境下完成识别操作。对于自然环境下的光照不均、表情变化等一系列不利因素带来的影响通用性较差。对于在自然光照等环境下良好... 详细信息

随着近几十年计算机技术的不断发展,人脸识别技术得到了长足的发展。目前,已有产品往往是在近似于实验室的环境下完成识别操作。对于自然环境下的光照不均、表情变化等一系列不利因素带来的影响通用性较差。对于在自然光照等环境下良好工作的人脸识别系统的需求日益旺盛。一般而言,人脸识别系统包括图像预处理、人脸检测和人脸识别三个部分。预处理环节中去光照是一个很重要的组成部分。在诸多光照不均的补偿算法当中,基于Retinex理论的诸多衍生算法受到的人们的关注。不同于其他算法需要有先验样本进行训练,Retinex仅根据图像本身数据可以完成去光照工作。因此在人脸识别领域得到了广泛运用。人脸检测领域内,基于Adaboost理论的Viola-Jones人脸检测算法是一种经典的级联架构检测算法。它基于Haar-like特征进行计算,可满足实时处理的要求,同时还有着很高的检测率,成为了众多人脸识别系统中首选的检测算法。相比前述人脸检测算法,人脸识别算法在数量上有绝对的优势,经典的算法有主成分分析、线性鉴别法、支持向量机和隐马尔科夫方法等,而随着Donoho等人提出压缩感知理论（Compressed sensing）,信号处理技术突破了奈奎斯特率的限制,开创了研究的新领域。随后,Wright和Yang等人将压缩感知理论成功应用到人脸识别领域中,提出了基于稀疏表示的人脸分类算法,并验证了该算法对于光照不均、局部遮挡和表情变化等不利因素有较高的鲁棒性。此外,由于稀疏表示算法可以利用信号的稀疏性,直接对高维度原始数据进行计算。对于人脸识别中的高维度数据有更好的适应性。本文研究覆盖了人脸识别系统的基本功能模块,内容涵盖Viola-Jones人脸检测、Retinex光照处理和改进的稀疏表示人脸识别三个部分。其中在人脸识别模块中,对经典稀疏表示算法进行改进,将其与PCA特征提取、Meta-face字典学习结合起来,提高了算法性能。最后,通过ORL、 Yale-B以及自建人脸库验证,并与现有经典人脸识别算法进行对比。

关键词：人脸检测人脸识别 Retinex光照补偿稀疏表示字典学习

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整流设备及其通用数字控制装置的研究开发

整流设备及其通用数字控制装置的研究开发

作者：秦攀湖南大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术和控制技术的发展，在电解、电镀、冶金等工业变流控制领域中，整流装置的应用最为普遍并在其中发挥着关键作用，而在整流装置中最重要的是脉冲触发和调节控制环节的设计。由于整流装置的被控对象复杂性和时变性，维持... 详细信息

随着电力电子技术和控制技术的发展，在电解、电镀、冶金等工业变流控制领域中，整流装置的应用最为普遍并在其中发挥着关键作用，而在整流装置中最重要的是脉冲触发和调节控制环节的设计。由于整流装置的被控对象复杂性和时变性，维持整流装置输出的稳定，并使各个控制环节合理地衔接以达到最优控制显得尤为重要。因此研究设计出控制精度高,动态响应速度快,抗干扰能力强的脉冲触发控制系统具有重要的理论意义和实用价值。本文在单片机MPC89E52的基础上，将数字触发器与数字调节器结合起来，构成一种集脉冲触发和控制为一体的整流数字脉冲触发控制装置，所产生的触发脉冲实时性好，控制精度和稳定性程度高，适用范围广，通过试验证明，该脉冲触发控制装置可保证整流电路长期稳定的运行，输出电压（电流）稳定性高。本文对整流设备及数字控制装置的研究开发工作进行了系统的总结，并在此基础上对系统的控制方案进行了改进。主要内容介绍如下：首先，本文对整流设备及脉冲触发控制装置的基本原理进行了阐述，并对装置的硬件结构进行了设计。硬件部分主要包括整流设备及控制系统的主回路、控制回路和操作回路，主回路包括供电电源、三相桥式整流电路;控制回路包括同步信号变换与检测电路，相序自适应电路，信号采样与处理电路，脉冲触发与移向控制电路，以及脉冲输出放大电路等;操作回路包括缺相保护、过流保护、脉冲封锁以及继电器等操作。其次，在KEIL-C编译平台上对整流设备及控制装置的软件流程进行了设计，软件程序包括控制主程序，相序判断与缺相判断，信号采样与处理，PID控制，脉冲触发与移相，故障监测判断与处理，过流保护等程序。最后对整流设备及其控制装置进行了调试，并对软硬件调试过程中所出现的问题以及解决办法进行了总结，并完成了该装置的总体测试，测试结果表明该触发控制装置的触发可靠性和稳定性高，满足整流装置对触发脉冲的要求。本文在此基础上还提出DSP控制的改进方案，详细的介绍了由DSP控制的软硬件设计方案，可作为本脉冲触发控制装置升级版的有益参考。

关键词：整流设备脉冲触发 PID调节控制器

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基于高速公路改扩建的桥梁检测技术的研究

建筑安全 2017年第2期32卷 62-64页

作者：秦攀中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430050

随着经济的快速发展,高速公路改扩建已成为我国交通基础设施建设中的一项重要而紧迫的任务。本文从多个方面展开论述,剖析了改扩建检测与普通检测的异同点,总结出针对高速公路改扩建的桥梁检测技术和方案,为以后的其他类似项目提供参考。

关键词：高速公路改扩建桥梁检测

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基于蚁群算法的肿瘤驱动通路搜索方法研究

大连理工大学学报 2018年第2期58卷 180-186页

作者：潘蕾秦攀顾宏大连理工大学电子信息与电气工程学部辽宁大连116024

肿瘤的发生和发展主要是由基因突变的累积导致细胞信号通路调控紊乱而引起的.将通路中基因集的两个特性——高覆盖性和高排他性,与基因协变量相结合,提出了一种基于蚁群优化算法的驱动通路搜索方法.旨在基因突变数据及基因协变量数据的... 详细信息

肿瘤的发生和发展主要是由基因突变的累积导致细胞信号通路调控紊乱而引起的.将通路中基因集的两个特性——高覆盖性和高排他性,与基因协变量相结合,提出了一种基于蚁群优化算法的驱动通路搜索方法.旨在基因突变数据及基因协变量数据的基础上,搜索满足高覆盖性和高排他性的通路基因集,从而识别致癌的驱动通路.首先,通过对基因表达水平、复制时间和染色体状态3个基因协变量相互的关联性,以及它们与基因突变频率的相关性进行分析,选择复制时间作为影响基因突变频率的权重协变量.然后,将权重协变量与现有方法结合,构造了一个新的最大权重子矩阵函数作为组合优化问题的目标函数.为克服该优化问题的NP难题,采用蚁群优化算法求解.应用该方法在肺腺癌的突变数据上进行了分析与验证.结果证明,该方法不仅比现有方法找到了更多在已证实通路中的癌基因,而且其中包含多个互斥性显著的基因对,证明了方法的有效性.

关键词：细胞信号通路覆盖性排他性突变频率蚁群算法

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