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ArUco辅助的爬壁机器人自主定位方法

机器人 2024年第1期46卷 27-35,44页

作者：张文杨耀鑫黄天帜孙振国清华大学机械工程系北京100084

针对现有的爬壁机器人定位技术在纹理特征不明显、环境相对封闭、存在强磁干扰等特殊环境下的不足,提出利用机载鱼眼相机观测固定于地面的ArUco码的全新定位方案并实现了基于该定位方案的惯性测量单元/编码器/鱼眼相机多传感器融合的自... 详细信息

针对现有的爬壁机器人定位技术在纹理特征不明显、环境相对封闭、存在强磁干扰等特殊环境下的不足,提出利用机载鱼眼相机观测固定于地面的ArUco码的全新定位方案并实现了基于该定位方案的惯性测量单元/编码器/鱼眼相机多传感器融合的自主定位方法A-IEF。该方法首先识别ArUco码,并根据其在鱼眼图像中的位置筛选关键帧;然后,研究了固定于地面的ArUco码的角点在鱼眼图像中的重投影规律,并结合机器人姿态约束进行重定位优化;其次,在关键帧区间内,推导了角点重投影误差关于机器人位置和姿态增量的雅可比矩阵;接着,设计了基于ES-EKF(误差状态扩展卡尔曼滤波)的多信息融合方法,以编码器估计的位移误差及ArUco角点重投影误差作为观测量,实现对机器人航向角和位置的修正;最后,在大型钢制构件上进行测试,试验结果表明,本文方法具有更高的定位精度,其中位置估计精度保持在0.06 m以内,航向角估计精度保持在3.7°以内,相较于ArUco-rectified、航位推测法等定位算法,位置误差降低约47%,航向角误差降低约68%,并能够实现在弱光照环境中的定位。

关键词：多传感器融合误差状态扩展卡尔曼滤波爬壁机器人位姿估计 ArUco码

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超级电容参与风电调频的动态响应优化策略

电力系统自动化 2024年第17期48卷 46-55页

作者：黎静华敖国进宋诚鑫兰飞广西电力系统最优化与节能技术重点实验室(广西大学) 广西壮族自治区南宁市530004

随着风电渗透率的不断提高,电力系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统在故障时的频率变化率(RoCoF)和最大频率偏差显著增大,传统频率控制方法效果减弱,频率的安全、稳定面临挑战。针对上述问题,先于一次调频动作的快速频率响应(FFR)已... 详细信息

随着风电渗透率的不断提高,电力系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统在故障时的频率变化率(RoCoF)和最大频率偏差显著增大,传统频率控制方法效果减弱,频率的安全、稳定面临挑战。针对上述问题,先于一次调频动作的快速频率响应(FFR)已成为解决低惯量系统频率稳定问题的重要手段。首先,建立风-火-储电力系统频率响应模型,分析FFR调频资源对低惯量系统频率响应的影响;其次,基于模糊逻辑推理,提出了一种超级电容参与风电调频的储能动态响应优化策略以控制储能,使其能够动态响应系统频率变化,在频率跌落期遏制频率跌落,在频率恢复期调控储能恢复功率以维持荷电状态稳定;最后,对提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,所提策略能够利用超级电容快速动态响应系统频率变化,从而为低惯量系统提供功率支撑,弥补风电调频的不足,相较传统的风电机组虚拟惯量控制策略,在减小最大RoCoF及抑制最大频率偏差效果上均有大幅提升。

关键词：低惯量系统快速频率响应超级电容风力发电模糊逻辑控制频率调节惯性常数

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解密全球河川径流季节性对气候变化的响应机制

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科学通报 2024年第25期69卷 3686-3688页

作者：刘俊国王泓来和鑫华北水利水电大学水利学院郑州450046 河南省水圈与流域水安全重点实验室郑州450046 南方科技大学环境科学与工程学院深圳518055

地球水循环犹如我们身体内不断流动的血液,为地球上的生灵创造了生机.河川径流作为水循环的主要环节,为人类和生态系统提供了宝贵的水资源,并在调节洪涝灾害方面扮演着重要角色.河川径流是衡量人类和环境可用水资源量的重要指标.人类活... 详细信息

地球水循环犹如我们身体内不断流动的血液,为地球上的生灵创造了生机.河川径流作为水循环的主要环节,为人类和生态系统提供了宝贵的水资源,并在调节洪涝灾害方面扮演着重要角色.河川径流是衡量人类和环境可用水资源量的重要指标.人类活动通过修建水库等水利工程可以直接调控河川径流,同时也能通过改变气温、降水、土壤湿度、融雪状况或土地利用方式间接地影响径流.

关键词：水循环洪涝灾害河川径流土壤湿度对气候变化的响应生态系统水资源量水利工程

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计及网络动态特性的电-热互联系统仿射优化法

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4715-4731,I0010页

作者：陈飞雄蔡明杰郭奕鑫邵振国福建省电器智能化工程技术研究中心(福州大学电气工程与自动化学院) 福建省福州市350108

热网动态特性带来能量传输延时的同时,使得空间上的源荷不确定性对系统造成的影响存在时序上的先后差异,导致电-热互联系统日前调度转变为复杂的时空耦合问题。为此,该文提出一种计及网络动态特性的仿射优化法。首先,利用流量分段法与... 详细信息

热网动态特性带来能量传输延时的同时,使得空间上的源荷不确定性对系统造成的影响存在时序上的先后差异,导致电-热互联系统日前调度转变为复杂的时空耦合问题。为此,该文提出一种计及网络动态特性的仿射优化法。首先,利用流量分段法与节点网络模型,构建计及能量传输延时且适用于环网的热网动态模型。在此基础上,利用仿射算法与牛顿-拉夫逊能流计算原理,通过线性化建模方式与模型凸化方法,构建仿射凸优化模型。其次,利用仿射优化法解决电-热互联系统不确定性优化调度问题,实现对源荷不确定性传播轨迹的跟踪及其影响的量化分析。最后,33节点电-热互联系统仿真算例证明,所提方法能够揭示网络动态特性下源荷不确定性影响机理,并获得具有低保守性、高经济性的调度方案。

关键词：电-热互联系统热网动态特性不确定源跟踪仿射算法日前调度

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非完美CSI下基于D2D通信的V2X频谱分配方案

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北京交通大学学报 2024年

作者：权仕鑫孙志国孙溶辰刘留哈尔滨工程大学信息与通信工程学院北京交通大学电子信息工程学院

车联网（Vehicle-to-Everything，V2X）通信与传统通信场景相比，不仅具有通信环境复杂的特点，而且对信息传输与交互的通信性能指标有着更为严格的要求.V2X通信融合设备到设备（Device-to-Device，D2D）通信是一种无需经过基站转发从... 详细信息

车联网（Vehicle-to-Everything，V2X）通信与传统通信场景相比，不仅具有通信环境复杂的特点，而且对信息传输与交互的通信性能指标有着更为严格的要求.V2X通信融合设备到设备（Device-to-Device，D2D）通信是一种无需经过基站转发从而实现端到端通信的技术，相比V2X蜂窝通信具有低时延、低功耗、高速率的优势.频谱资源分配作为实现V2X通信的关键问题亟需被解决.然而，V2X-D2D场景下信道的快速时变导致BS端通常无法获取完美CSI.针对现有V2X频谱分配方案不适用于V2X-D2D场景的问题，本文考虑V2V链路可靠性、最大发射功率、频谱复用的约束，建立了满足V2V链路可靠性的前提下最大化车与基础设施（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）链路的遍历容量的数学模型，提出了一对一频谱复用的基于改进匈牙利算法的快速频谱分配方案和一对多频谱复用的基于图着色-偏好列表的频谱分配方案.仿真结果表明：与现有算法相比较，快速分块迭代的频谱分配方案具有接入率高、复杂度低的优势，基于图着色-偏好列表的频谱分配方案具有接入率、频谱利用率高的优势.

关键词：无线通信 D2D通信频谱分配非完美CSI

基于fNIRS和神经反馈的记忆认知训练研究

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中国医疗器械杂志 2024年第2期48卷 132-137页

作者：李鑫鑫卜令国山东大学软件学院济南市250101

该研究使用功能性近红外光谱技术和神经反馈机制开发了记忆任务训练系统,并对被试的脑电信号进行采集和分析。结果显示,参与神经反馈任务的被试在前额叶部右半脑区具有更高的相关性脑网络节点度和平均集群系数,中介中心度的分散程度相... 详细信息

该研究使用功能性近红外光谱技术和神经反馈机制开发了记忆任务训练系统,并对被试的脑电信号进行采集和分析。结果显示,参与神经反馈任务的被试在前额叶部右半脑区具有更高的相关性脑网络节点度和平均集群系数,中介中心度的分散程度相对降低。此外,被试的前额叶部左半脑区在神经反馈任务中的核心地位上升。通过通道网络模型和支持向量机模型对脑数据进行分类,结果表明两个模型在任务态和静息态的分类准确率高于反馈任务和对照任务,且通道网络模型的分类准确率更高。该研究结果表明神经反馈任务的被试具有明显的脑数据特征,并且这些特征能够被有效识别。

关键词：功能性近红外光谱技术神经反馈脑网络通道网络模型

二氧化锰改性粉煤灰制备及其对地下水中砷的吸附特性

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地球科学 2024年第3期49卷 1005-1016页

作者：王丽楠杨保国谢作明赵欣鑫石天池中国地质大学环境学院湖北武汉430078 宁夏回族自治区地球物理地球化学调查院宁夏银川750001 中国地质大学生物地质与环境地质重点实验室湖北武汉430078

高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表... 详细信息

高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表明,NaOH水热处理破坏了原始粉煤灰的玻璃体结构,且在这一过程中生成沸石相,粉煤灰比表面积由1.30 m^(2)/g增加至40.26 m^(2)/g.在负载MnO2后,MFA150比表面积达到148.82 m^(2)/g.此外,吸附材料表面-OH的含量显著增加,为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)提供了更多的吸附活性位点.MFA150对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程符合Elovich模型和Freundlich模型.在中性条件下MFA150对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附量分别达到2.55 mg/g和9.71 mg/g,酸性条件更有利于吸附.溶液中共存的HCO_(3)-和PO_(4)^(3-)会抑制As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附,而SO_(4)^(2-)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除具有轻微促进作用.在模拟地下水中,MFA150对总砷的去除率达到91.90%.MFA150制备方法简单,制备原料廉价易得,吸附性能好有望用于含砷地下水处理.

关键词：高砷地下水粉煤灰锰氧化物吸附资源化利用环境地质

生活污水中大麻素类物质及其主要生物代谢产物的稳定性研究

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环境化学 2024年

作者：蔺鑫陈志香李先国张大海中国海洋大学化学化工学院

近年来，以污水流行病学为基础的污水验毒技术在大麻滥用评估中应用愈加广泛，大麻中主要活性物质及其生物代谢产物的稳定性是准确评估滥用量的关键.本研究通过标准加入法，研究了避光和光照条件下生活污水中四氢大麻酚（THC）、大麻酚... 详细信息

近年来，以污水流行病学为基础的污水验毒技术在大麻滥用评估中应用愈加广泛，大麻中主要活性物质及其生物代谢产物的稳定性是准确评估滥用量的关键.本研究通过标准加入法，研究了避光和光照条件下生活污水中四氢大麻酚（THC）、大麻酚（CBN）、大麻二酚（CBD）的稳定性，并与其主要生物代谢产物四氢大麻酸（THC-COOH）进行了比较；采用多元线性回归以及相关性分析，探讨了样品存储时间（t）、污水水质参数(化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、总氮（TN）浓度和pH)对THC、CBN、CBD和THC-COOH稳定性的影响.结果表明：避光和光照条件下，18 h内THC、CBN和CBD均降解产生较低浓度的THC-COOH，光照会加快THC、CBN和CBD的降解；24 h内THCCOOH稳定性高于THC、CBN和CBD;4种目标物去除率与t、水质参数的多元线性回归方程中，R2值均大于0.89，在P≤0.05的置信水平上，THC去除率与t具有正相关性，CBN、CBD去除率均与t和NH3-N存在正相关性，THC-COOH去除率与t具有正相关性，与NH3-N存在负相关性.因此，利用生活污水样品进行大麻滥用评估时，以THC-COOH作为目标分析物为佳，取样后避光保存且尽快完成测试（24 h内）对于准确评估大麻滥用量至关重要.

关键词：四氢大麻酚大麻酚大麻二酚四氢大麻酸稳定性

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铁死亡在放射损伤中的作用及机制研究进展

中华放射医学与防护杂志 2024年第6期44卷 537-542页

作者：王清鑫王中秋王伟王佩国天津医科大学肿瘤医院放射治疗科国家恶性肿瘤临床医学研究中心天津市恶性肿瘤临床医学研究中心天津市肿瘤防治重点实验室天津300060

放射治疗(放疗)是恶性肿瘤综合治疗的重要组成部分,肿瘤患者在接受放疗时正常组织会发生不同程度损伤,是放疗最常见的不良反应,也是影响放疗进程的一个重要因素。但目前对此尚无有效防治措施。铁死亡作为一种新型细胞死亡方式,多次被报... 详细信息

放射治疗(放疗)是恶性肿瘤综合治疗的重要组成部分,肿瘤患者在接受放疗时正常组织会发生不同程度损伤,是放疗最常见的不良反应,也是影响放疗进程的一个重要因素。但目前对此尚无有效防治措施。铁死亡作为一种新型细胞死亡方式,多次被报道与放疗所致正常组织损伤存在密切联系。本文对铁死亡的调控机制及其与放射损伤之间关系的研究进展作一综述。

关键词：放射治疗放射损伤铁死亡