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基于PLUS模型的典型农牧交错带土地利用驱动力分析与多情景模拟

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水土保持研究 2025年第1期32卷 368-378页

作者：张启扬刘仁志栾朝旭北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

[目的]实现农牧交错带地区破碎化土地利用变化的精准预测,为农牧交错带土地利用预测与结构调整提供重要工具。[方法]研究针对性构建了农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS),引入土地扩张分析策略(LEAS)、基于多类型随机斑块种子的CA模... 详细信息

[目的]实现农牧交错带地区破碎化土地利用变化的精准预测,为农牧交错带土地利用预测与结构调整提供重要工具。[方法]研究针对性构建了农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS),引入土地扩张分析策略(LEAS)、基于多类型随机斑块种子的CA模型(CARS)、Markov模型和土地利用情景设计,解决农牧交错带土地利用模拟中斑块零散、景观破碎、变化机制复杂的问题。采用二调、三调土地利用数据,分析了2014-2020年土地利用变化及其驱动力,模拟了2032年科左后旗自然增长、生态优先、耕地保护和可持续发展情景下的土地利用格局。[结果](1)农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS)精度较高,Kappa系数为0.87,总体精度达到0.92;(2)科左后旗2014-2020年土地利用变化显著,全旗47.85%的土地类型发生改变,14.65%的土地由耕地转变为草地,DEM和水资源是这一时期土地利用变化的主要驱动力;(3)2032年多情景预测中,可持续发展情景耕地面积增长1.31%,林地和草地分别减少了0.77%和1.72%,其他用地面积减小28.4%,相比于其他3种情景,土地利用数量结构与空间格局更合理。此情景有助于减缓耕地扩张趋势和草地缩减趋势,有效控制水土流失、土壤沙化问题,提高生态保护与经济发展的协调程度。[结论]农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS)对科左后旗的土地利用具有较高的模拟精度,可以对农牧交错带斑块级的土地利用变化进行高精度的预测。

关键词：土地利用变化农牧交错带 PLUS模型科尔沁左翼后旗驱动因子

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基于改进NMPC的永磁电动悬浮汽车横向控制

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西南交通大学学报 2025年

作者：毕经国柯志昊杨轶莹李诤言邓自刚西南交通大学信息科学与技术学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

针对横向力不足、模型不确定和时变扰动环境下的永磁电动悬浮汽车横向运动控制问题，提出一种改进非线性模型预测横向跟踪控制方法(NMPC-ESO-EKF)以实现车辆横向精准控制. 首先，提出通过偏转磁轮来补偿系统横向力的横向运行模式，以此... 详细信息

针对横向力不足、模型不确定和时变扰动环境下的永磁电动悬浮汽车横向运动控制问题，提出一种改进非线性模型预测横向跟踪控制方法(NMPC-ESO-EKF)以实现车辆横向精准控制. 首先，提出通过偏转磁轮来补偿系统横向力的横向运行模式，以此建立横向非线性动力学模型. 然后，建立含有约束条件的NMPC控制器，并构造扩张状态观测器(ESO)来观测系统内外扰动以补偿控制输入，同时引入扩展卡尔曼滤波器(EKF)来消除传感器测量噪声对ESO观扰的影响. 最后，搭建联合仿真平台和实验平台进行仿真与实验验证. 研究结果表明：永磁电动悬浮汽车在横向运行模式下能有效实现左右横移运动；与PID-EKF控制相比，在定常数参考信号下，NMPC-ESO-EKF超调量降低98.90%，系统调节时间降低47.78%；方波参考信号下，系统平均超调量和平均跟踪误差分别降低93.77%和36.13%；施加扰动后，系统横向位移波动幅值减小34.51%，恢复时间缩短42.08%，横向控制精度与抗扰能力大幅提升，为永磁电动悬浮汽车横向控制研究提供一定参考.

关键词：磁悬浮汽车非线性模型预测控制扩张状态观测器扩展卡尔曼滤波器横向控制

考虑期权合同的零售商主导供应链多周期决策优化模型

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系统科学与数学 2025年

作者：万娜娜范建昌吴晓志杜娟西南科技大学经济管理学院南京财经大学营销与物流管理学院电子科技大学中山学院

考虑由一个供应商和一个强势零售商组成的两阶段零售商主导供应链,基于期权合同和包含期权的组合合同,构建了多周期情形下的供应链动态博弈模型,运用随机动态规划方法,研究了两种合同下供应商的多周期最优生产策略和零售商的多周期最优... 详细信息

考虑由一个供应商和一个强势零售商组成的两阶段零售商主导供应链,基于期权合同和包含期权的组合合同,构建了多周期情形下的供应链动态博弈模型,运用随机动态规划方法,研究了两种合同下供应商的多周期最优生产策略和零售商的多周期最优订货策略,提供近似算法来估计相应的最优策略参数。在此基础上,进一步探讨了不同期权合同形式对供应商和零售商的影响,发现期权合同对供应商更有利,而包含期权的组合合同对零售商更有利。最后,通过算例分析对上述结论进行了验证

关键词：零售商主导期权合同多周期生产多周期订货动态规划

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基于高斯加权投票的多实例点云位姿估计方法

光学学报 2025年

作者：张瀛杜弘志胡蕴博孙岩标邾继贵天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

针对堆叠场景下物体相互遮挡、特征简单导致的位姿估计误差大和同一类多实例多目标点云位姿鲁棒性精确估计的问题，提出一种基于高斯加权投票的多实例点云位姿估计方法。首先为获取准确的对应点，避免因物体本身产生较多相似特征而产生... 详细信息

针对堆叠场景下物体相互遮挡、特征简单导致的位姿估计误差大和同一类多实例多目标点云位姿鲁棒性精确估计的问题，提出一种基于高斯加权投票的多实例点云位姿估计方法。首先为获取准确的对应点，避免因物体本身产生较多相似特征而产生大量倾向性投票的问题，提出一种基于高斯加权的投票方法，根据点对法向量的夹角作为加权标准对特征匹配进行加权投票，获得对应点集和粗估计位姿集合；然后引入距离不变性矩阵，通过特征向量的相似性将对应点集快速聚类，选取每一类中匹配分数最高的位姿，实现候选实例的位姿粗估计；最后利用基于中心点的细化聚类过滤重复的位姿，基于点云重叠度去除错误位姿，采用点到面的ICP算法完成位姿优化，获得精确的多实例位姿。最后，进行了仿真实验和机械臂分拣实验。结果表明：所提方法在堆叠工件仿真数据集下平均实例识别个数最高达10个，平均召回率和平均准确率的调和均值F1分数比对比方法的最高得分高16.56%，具有较强的鲁棒性；在实际场景中实现了堆叠工件的自动化分拣，平均抓取成功率达93%，相比于单一目标点云位姿估计方法提升33%，验证了该方法可以有效应用在堆叠场景下的机械臂自动分拣系统。

关键词：机器视觉位姿估计多目标识别点对特征高斯加权投票位姿聚类

基于动态输出反馈的汽车横摆与侧倾稳定性控制

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中国机械工程 2025年

作者：尹夕志胡三宝冯智勇武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心新能源与智能网联汽车湖北省工程技术中心

为了提升轮毂电机驱动电动汽车在高速、低附着等极限工况下的横摆与侧倾稳定性，提出了基于降阶动态输出反馈（DOF）的鲁棒分层控制方法。考虑车辆车速的时变性，建立了车辆横向动力学三自由度多胞型模型。在上层降阶DOF控制器的设计中... 详细信息

为了提升轮毂电机驱动电动汽车在高速、低附着等极限工况下的横摆与侧倾稳定性，提出了基于降阶动态输出反馈（DOF）的鲁棒分层控制方法。考虑车辆车速的时变性，建立了车辆横向动力学三自由度多胞型模型。在上层降阶DOF控制器的设计中考虑H∞性能，并引入区域极点配置，通过迭代求解该问题的线性矩阵不等式（LMI）条件得到了该问题的局部最优解。下层控制器以轮胎综合附着利用率最小化为目标，通过有效集法实现四轮转矩的优化分配。Simulink和Carsim联合仿真结果表明：在不同工况下，该控制器能明显提升车辆的稳定性，同时对系统参数变化和外界干扰保持鲁棒性。

关键词：降阶动态输出反馈鲁棒控制横摆稳定性侧倾稳定性

单模态Lamb波检测板类结构损伤识别成像方法

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交通运输工程学报 2025年

作者：田亮王宇宁樊立龙赵健司志远天津城建大学土木工程学院中国铁建大桥工程局集团有限公司清华大学土木水利学院

采用单模态Lamb波对带矩形预制贯穿裂缝的钢板进行了损伤检测；将激励及接收换能器以稀疏阵列的形式布置于带损伤钢板上，基于ABAQUS软件建立了Lamb波在钢板中传播的数值模型，搭建了相应的试验平台，并通过数值模拟与试验分析了Lamb波... 详细信息

采用单模态Lamb波对带矩形预制贯穿裂缝的钢板进行了损伤检测；将激励及接收换能器以稀疏阵列的形式布置于带损伤钢板上，基于ABAQUS软件建立了Lamb波在钢板中传播的数值模型，搭建了相应的试验平台，并通过数值模拟与试验分析了Lamb波在钢板中的传播特征；基于MATLAB开发了钢板损伤定位程序，根据激励-接收换能器阵列的差值信号确定了椭圆轨迹，进而通过多组椭圆轨迹的交汇点确定了钢板的损伤位置，将多组椭圆轨迹进行数据融合处理，实现了钢板损伤定位并将其图像化显示；结合Lamb波损伤检测的数值仿真结果和试验数据，进一步对比了不同数据融合方法对钢板损伤定位精度的影响。研究结果表明：采用200 kHz的激励信号频率和双侧对称激励方式可以有效保证Lamb波的单模态特征，从而避免Lamb波传播时的频散效应和多模态干扰；对于单损伤钢板，幅值全加法和幅值全乘法的损伤成像误差均在5 mm以内；对于双损伤钢板，幅值全加法的成像结果出现难以区分的赝像，损伤成像误差高达30 mm，而幅值全乘法的成像结果接近真实损伤位置，最大误差仅为4 mm，且损伤成像对比度更明显，表明幅值全乘法在预测钢板多损伤时更有优势；数值模拟与试验信号得到的双损伤钢板的定位误差在2 mm以内，验证了数值模型具有良好的损伤预测精度。

关键词：桥梁工程 Lamb波椭圆定位损伤成像数据融合无损检测

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基于机器视觉的碳纤维丝束微张力检测

激光与光电子学进展 2025年

作者：纪越张海李金义宋丽梅董九志天津工业大学控制科学与工程学院天津工业大学天津市电气装备智能控制重点实验室天津工业大学机械工程学院

纤维张力是制约碳纤维产品质量的关键因素，机器视觉检测方法因模型测量极限无法精确测量碳纤维丝束微张力。在现有机器视觉张力测量模型的基础上，本文提出一种引入神经网络的机器视觉碳纤维丝束微张力分类检测方法。根据纤维图像特征... 详细信息

纤维张力是制约碳纤维产品质量的关键因素，机器视觉检测方法因模型测量极限无法精确测量碳纤维丝束微张力。在现有机器视觉张力测量模型的基础上，本文提出一种引入神经网络的机器视觉碳纤维丝束微张力分类检测方法。根据纤维图像特征改进ResNet18模型，将纤维图像分类为振动图像和下垂图像，结合图像分类结果和图像处理算法，获取横向振动模型的测量下限，引入下垂弦模型解算纤维丝束微张力。结果表明：所提方法相比于SVM、传统CNN和ResNet18模型验证集准确率分别提升了14.2%、9.2%和10.5%，图像识别时间为3.5 ms。通过图像分类实现纤维张力分段解算的方法，突破单一横向振动模型的测量下限，在1.5～3 cN微张力区间内，机器视觉测量值与张力传感器测量值相对误差降低至±10%，碳纤维丝束的下垂高度和实际张力拟合优度达0.964。该方法有效提高碳纤维丝束微张力的检测精度。

关键词：机器视觉碳纤维张力图像处理神经网络非接触式检测

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共轴偏光瞳主被动复合无焦光学成像系统设计

光子学报 2025年

作者：张力李旭阳袁灏陆志贤许彤裕边立国中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室中国科学院大学

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求，设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统，实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础，通过离轴优化设计了焦距为2 500 mm，视场角0.12°×0.12°，F数为8.33的共... 详细信息

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求，设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统，实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础，通过离轴优化设计了焦距为2 500 mm，视场角0.12°×0.12°，F数为8.33的共轴偏光瞳系统。后端光学系统采用共孔径分光结构，由分光镜分为两路。一路为被动可见光成像，工作谱段为450～850 nm，成像端采用5片透镜作为成像镜组，后两片透镜为补偿镜组可实现1 km～无穷远范围的连续调焦。另一路主动成像采用激光外差相干成像，工作波长为1 550 nm，通过孔径分光完成收发一体的成像系统设计。设计结果表明，被动成像系统在100 lp/mm时各视场调制传递函数均大于0.34，接近衍射极限，主动成像系统波像差优于1/300λ，满足成像质量要求。

关键词：光学设计偏光瞳主被动复合连续调焦无焦系统

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面向变电站嵌入式设备的指针式仪表识别方法

电子测量与仪器学报 2025年

作者：胡欣刘瑞峰肖剑段承志程鸿亮罗诗伟长安大学能源与电气工程学院长安大学电子与控制工程学院中陕核工业集团陕西二一〇研究所

针对变电站嵌入式设备在识别指针式仪表时常面临实时性差以及小目标和密集目标场景漏检的问题，提出了一种基于YOLOv5s-BCGS的变电站指针式仪表识别模型。该模型以YOLOv5s为基础网络，首先在其网络颈部引入协调注意力机制，并将路径聚... 详细信息

针对变电站嵌入式设备在识别指针式仪表时常面临实时性差以及小目标和密集目标场景漏检的问题，提出了一种基于YOLOv5s-BCGS的变电站指针式仪表识别模型。该模型以YOLOv5s为基础网络，首先在其网络颈部引入协调注意力机制，并将路径聚合网络替换为加权双向特征金字塔网络，以更好地融合特征图中的位置和细节信息，从而增强模型对目标位置和尺寸的敏感性。其次，原网络中的传统卷积被轻量化的幽灵卷积替代，既加快了推理速度，又减小了模型体积。最后，将原网络中的CIoU损失函数替换为SIoU损失函数，提高了模型训练速度并改善了远距离小目标的推理精度。实验结果表明，改进后的模型在自制变电站指针仪表数据集上的表现优于YOLOv5s，mAP0.5提高了2.2%，mAP0.75提高了3.8%，mAP0.5-0.95提高了6.7%，同时模型体积减少了34.07%。与常用的Faster R-CNN、YOLOv4-tiny、YOLOv7-tiny和YOLOv8n等模型相比，本模型在精度和速度上均具有明显优势，展现了良好的泛化能力和鲁棒性，且模型体积仅为18.0 MB，实现了轻量化部署。在PC机和Jetson Xavier NX开发板上的推理速度分别为154.7 FPS和18.7 FPS，能够满足嵌入式设备在变电站指针仪表巡检中的实际工程需求。

关键词：变电站指针式仪表识别轻量化协调注意力机制嵌入式设备