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轨迹滤波和预测的深度神经网络研究

轨迹滤波和预测的深度神经网络研究

作者：赵鹏越南京理工大学

学位级别：硕士

轨迹作为时序数据类型中的一种,在社会生活与军用领域各个方面都可以看到轨迹数据的影子,如军事领域中战机、车辆等活动轨迹,社会生活中行人轨迹信息,交通工具等轨迹信息,研究人员通过历史信息对机动目标未来运动进行预测,并提前采取措... 详细信息

轨迹作为时序数据类型中的一种,在社会生活与军用领域各个方面都可以看到轨迹数据的影子,如军事领域中战机、车辆等活动轨迹,社会生活中行人轨迹信息,交通工具等轨迹信息,研究人员通过历史信息对机动目标未来运动进行预测,并提前采取措施,因此轨迹预测问题具有重要的现实意义。获益于近年来硬件的发展,兴起了深度学习的热潮,神经网络算法广泛应用于计算机视觉(Computer Vision,CV)、自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)等领域中,但在雷达目标轨迹滤波与预测领域的应用较少。本文以雷达目标轨迹滤波与预测问题为主要研究方向,基于注意力机制、长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)以及Seq2Seq的Encoder-Decoder结构,构建双向记忆力网络。同时本文中借鉴了时间序列预测领域中先进的研究成果Informer和Performer网络,将其应用在长轨迹滤波与预测问题中。此外构建了一个大型的三维机动目标轨迹数据集,针对该数据集的研究实验表明,本文中所提出的方法优于传统统计学方法以及现有的深度学习算法。本文主要的研究工作如下所示:(1)提出了一种嵌入双向注意力机制(Bidirectional Attention,Bi AN)的Seq2Seq模型为基础的双向LSTM(Bidirectional LSTM,Bi-LSTM)网络,用于解决目标轨迹滤波与预测问题。该网络将双向LSTM网络作为编码器部分对输入的轨迹进行编码,使用双向注意力机制对编码的上下文信息进行加权求和,学习目标轨迹量测数据的动力学特征关系,使用LSTM网络作为解码器对轨迹数据进行更新与预测。对比传统非线性滤波算法,该网络表现出了更好的精度,同时外推性能指标也较其他深度学习算法有一定的提升。(2)针对长轨迹预测问题,借鉴最先进的解决方案Informer与Performer,将其应用在雷达目标轨迹滤波与预测问题中。相较于LSTM网络,均改编于Transformer基础网络,拥有自注意力机制,对于时序数据的建模能力更强,同时融合了短期动力学特征和长期趋势特征,在提出的数据集中验证表现出了较好的性能指标。(3)设计实现了一种基于深度学习网络模型的机动轨迹滤波与预测系统,通过使用预训练的深度学习网络模型,向系统输入含有噪音的量测轨迹数据,选择合适的滤波与预测算法得出相应任务所需轨迹,并产生可视化报告。

关键词：轨迹滤波轨迹预测 LSTM Transformer

2型糖尿病患者与正常人群的泪腺CT形态学比较及其临床意义

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2型糖尿病患者与正常人群的泪腺CT形态学比较及其临床意义

作者：赵鹏越南方医科大学

学位级别：硕士

研究背景糖尿病是一种常见的代谢性疾病,在全球范围内患有糖尿病的人数不断增加。糖尿病会导致泪腺的结构和功能发生改变,进而导致糖尿病相关干眼的发生。因此,通过影像学研究糖尿病对泪腺的影响,不仅有助于更好地了解糖尿病相关干眼,... 详细信息

研究背景糖尿病是一种常见的代谢性疾病,在全球范围内患有糖尿病的人数不断增加。糖尿病会导致泪腺的结构和功能发生改变,进而导致糖尿病相关干眼的发生。因此,通过影像学研究糖尿病对泪腺的影响,不仅有助于更好地了解糖尿病相关干眼,也有助于改善糖尿病患者的生活质量。目的研究2型糖尿病患者与正常人群的泪腺CT形态学比较及其临床意义方法回顾性分析,将行头颈部CT血管造影检查340人纳入研究,2型糖尿病患者109例,非糖尿病患者231例。分别以性别(男性215人,女性125人)、年龄(0-60岁176人,≥60岁164人)、糖尿病(2型糖尿病109人,非糖尿病231人)、血糖波动情况(HbA1c0.05)。2型糖尿病组和非糖尿病组之间泪腺大小之间差异具有统计学意义(P<0.05)。HbAlc<6.5%和HbA1c≥6.5%之间泪腺短径、横截面积之间差异具有统计学意义(P<0.05),相关性分析提示HbA1c与泪腺短径和横截面积之间呈负相关(r=-0.282,P<0.05;r=-0.215,P<0.05)。以糖尿病病程为分组的泪腺横截面积差异具有统计学意义(P<0.05),泪腺横截面积随着糖尿病病程的延长而减小,相关性分析提示糖尿病病程与泪腺长径、短径、横截面积之间均呈负相关(r=-0.275,P<0.05;r=-0.191,P<0.05;r=-0.333,P<0.001)。口服药物组和胰岛素联合药物组泪腺长径之间差异具有统计学意义。结论1.泪腺体积缩小可能是糖尿病相关干眼发病机制之一;2.控制好血糖对于防止泪腺体积缩小、延缓糖尿病相关干眼的发生发展有积极作用;3.糖尿病病程在10年以上的患者发生泪腺体积缩小导致糖尿病相关干眼的风险增加;4.加用胰岛素的治疗方案对于泪腺的保护作用有待进一步研究。

关键词： 2型糖尿病干眼泪腺影像学

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高炉渣基低温相变复合材料的特性表征与分析

烧结球团 2022年第6期47卷 154-160页

作者：邱明伟龙跃杜培培赵鹏越王铮铮华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

为制备性能良好的高炉渣基低温相变复合材料,本文基于真空浸渍法,研究以改性高炉渣、氧化石墨烯/石蜡复合相变材料为主要原料,采用SEM、Hot Disk及TG-DSC等检测方法分析该材料的微观结构、导热系数及相变潜热等性能,探明材料成型机理。... 详细信息

为制备性能良好的高炉渣基低温相变复合材料,本文基于真空浸渍法,研究以改性高炉渣、氧化石墨烯/石蜡复合相变材料为主要原料,采用SEM、Hot Disk及TG-DSC等检测方法分析该材料的微观结构、导热系数及相变潜热等性能,探明材料成型机理。结果表明:对高炉渣基低温相变复合材料的热性能影响程度从大到小依次为复合相变材料在改性高炉渣中的质量分数、改性高炉渣种类、氧化石墨烯在复合相变材料中的质量分数。综合考虑,以酸性改性水淬高炉渣为载体,当复合相变材料中氧化石墨烯的质量分数为4%,载体中复合相变材料的导入量为30%时,该复合材料的性能最优,材料的导热系数为0.59 W/(m·K),约为酸性改性高炉渣或碱性改性高炉渣的3倍,相变焓约为热循环前的98.82%,熔化潜热、凝固潜热分别为112.27、82.16 J/g,熔融温度、凝固温度分别为50.12、55.45℃。

关键词：高炉渣复合相变材料相变潜热表征

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氧化铝含量对高炉熔渣析晶行为的影响

中国冶金 2022年第4期32卷 106-112页

作者：任倩倩邱明伟裴晶晶赵鹏越龙跃华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

高炉熔渣直接纤维化过程中,晶相析出会使熔渣的黏度增加、流动性降低,从而影响矿渣棉纤维质量。熔渣的化学组成会对其析晶行为产生重要影响。采用FactSage热力学模拟结合X射线衍射分析(XRD)、场发射电子显微镜分析(FESEM)、能谱分析(EDS... 详细信息

高炉熔渣直接纤维化过程中,晶相析出会使熔渣的黏度增加、流动性降低,从而影响矿渣棉纤维质量。熔渣的化学组成会对其析晶行为产生重要影响。采用FactSage热力学模拟结合X射线衍射分析(XRD)、场发射电子显微镜分析(FESEM)、能谱分析(EDS)和热丝法(HTT)等研究方法,探析了Al_(2)O_(3)质量分数(11%~19%)对高炉渣冷却过程中析晶行为的影响。结果表明,高炉渣冷却过程中析出的矿相主要为黄长石相、钙长石相、辉石相和硅灰石相。连续冷却试验结果表明,当Al_(2)O_(3)质量分数分别为11%、13%、15%以及17%时,高炉渣临界冷却速率分别为60、50、15、15℃/min。当Al_(2)O_(3)质量分数增加至19%、冷却速率大于3℃/min时,熔渣中没有晶体析出;随着高炉渣中Al_(2)O_(3)含量的增加,熔渣的开始析晶温度和临界冷却速率降低,有利于高炉渣制备矿渣纤维。重点探析了Al_(2)O_(3)含量对高炉熔渣析晶行为的影响,以期为高炉熔渣直接制备矿渣纤维奠定理论与试验基础。

关键词：高炉渣 Al_(2)O_(3) 析晶行为开始析晶温度临界冷却速率

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交通肇事逃逸致人死亡问题研究

交通肇事逃逸致人死亡问题研究

作者：赵鹏越黑龙江大学

学位级别：硕士

进入二十一世纪后,随着中国经济的蓬勃发展,汽车也走进了千家万户成为人们的主要交通工具,与此同时,交通肇事发生率也呈逐年上升之势,每年因交通肇事逃逸而造成人员伤亡的案例屡见不鲜。因此,对于研究交通肇事逃逸致人死亡的问题势在必... 详细信息

进入二十一世纪后,随着中国经济的蓬勃发展,汽车也走进了千家万户成为人们的主要交通工具,与此同时,交通肇事发生率也呈逐年上升之势,每年因交通肇事逃逸而造成人员伤亡的案例屡见不鲜。因此,对于研究交通肇事逃逸致人死亡的问题势在必行。从先行行为的角度出发,交通肇事者在发生交通肇事后理应给予被害者积极地救助,但是在现实生活中部分肇事者不履行该义务和承担相应救助的责任,这也给事后交通事故处理和责任认定上带来了许多困难。让人痛心疾首的是在发生交通事故后,因肇事者逃逸致使被害人死亡的现象与日俱增,这是对人类道德底线的一种挑衅,更是对于法律的一种轻视。然而在司法实践中,由于人们的立场与价值观的不同,对司法解释的理解也大相径庭,类似的案子却产生了不一样的判决,在定罪量刑上出现了截然不同的结果,从而让法律的公正性在国民的心中大打折扣。所以,要维护司法公正在人们心中的形象并且确保人民的人身安全以及财产安全就必须对该罪的定罪量刑做出统一的标准。

关键词：交通肇事因逃逸致人死亡不救助共同犯罪立法完善

基于微观结构的多晶Cu纳米压痕表面缺陷研究

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金属学报 2018年第7期54卷 1051-1058页

作者：赵鹏越郭永博白清顺张飞虎哈尔滨工业大学精密工程研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

基于多晶材料的微观拓扑结构,从多晶Cu纳米压痕中晶粒内部、晶界面、三叉晶界和顶点团等4类微观结构与缺陷结构的配位数、内应力、原子势能等方面,研究了压痕表面位错缺陷的演化机制。结果表明:当高维数的微观结构承载压应力时,与其邻... 详细信息

基于多晶材料的微观拓扑结构,从多晶Cu纳米压痕中晶粒内部、晶界面、三叉晶界和顶点团等4类微观结构与缺陷结构的配位数、内应力、原子势能等方面,研究了压痕表面位错缺陷的演化机制。结果表明:当高维数的微观结构承载压应力时,与其邻近的低维数微观结构表现为拉应力,且更低维数的微观结构(顶点团)更易表现为拉应力;位错缺陷形核时其原子具有较高的内应力与原子势能,扩展时其边缘的不完全位错原子内应力高于内部堆垛层错原子内应力;位错形核与扩展和内应力的累积与释放具有相似的方向性,首先扩展至低维数的顶点团、三叉晶界,而后传递至高维数的晶界面并止于晶界面。

关键词：多晶Cu 微观拓扑结构纳米压痕分子动力学

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铜铅合金和多晶铜力学特性及变形机理的研究

铜铅合金和多晶铜力学特性及变形机理的研究

作者：赵鹏越哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

目前,对微机电系统制造技术的研究已较为完善,而对纳机电系统加工机理的研究仍存在大量空白。纳米尺度下的尺寸效应、表面效应使纳机电系统具有与宏观尺度机电系统所不具备的特性。然而,目前对纳机电系统的研究仍处于理论层面,这主要是... 详细信息

目前,对微机电系统制造技术的研究已较为完善,而对纳机电系统加工机理的研究仍存在大量空白。纳米尺度下的尺寸效应、表面效应使纳机电系统具有与宏观尺度机电系统所不具备的特性。然而,目前对纳机电系统的研究仍处于理论层面,这主要是由于对纳机电系统的研究需要极为苛刻的实验条件及实践基础,这些因素限制了对纳机电系统力学特性及加工机理研究。本文基于分子动力学理论,构造纳米金属材料模型并通过模拟材料加工变形过程,从原子尺度对纳构件的力学性能和变形机理进行研究。本文基于LAMMPS软件对铜铅合金块体进行拉伸模拟,获得了不同时刻合金模型及其微结构的力学参数。同时,对多晶体块体进行扫描探针的压痕及刻划仿真。揭示了金属材料在拉伸及刻划加工过程中,材料及内部微结构的变化机理。结果表明:具有高活化能、过渡态原子排布、高应力梯度的晶界结构更易产生缺陷;低维数的三叉晶界、顶点团在加工过程中承载更高的内应力;第二相合金元素能够抑制材料内部缺陷的产生,提高材料的韧性;多晶铜加工过程中缺陷主要由探针刻划作用引起并由探针局部区域产生,这与金属拉伸过程有所不同。其次,采用Voronoi方法分别建立了不同晶粒度的铜铅合金模型,分析合金的Hall-Petch效应并对铜铅合金材料特性进行研究。铜铅合金的晶粒尺寸在100 nm以内,纳米晶体晶粒细小、晶界体积分数大,晶界具有较高活化能。合金各晶粒之间存在明显的压应力及切应力作用。模拟了铜铅合金拉伸变形过程,结果表明,晶界结构在合金的力学特性中起重要作用。具有较高活化能及应力梯度的晶界结构更易使位错缺陷成核;位错在晶粒内沿滑移系运动但无法穿过晶界向相邻晶粒内部扩展;具有较低维数的微结构在这一过程中承载较高的内应力。另外,第二相元素能够使金属材料的强度及韧性等特性显著提升。最后,采用Voronoi方法建立了多晶铜压痕及刻划模型。通过模拟探针对多晶铜表面的压痕及刻划作用,结合多晶材料内应力分析,研究金属材料在纳米尺度下的变形机理。结果表明,多晶铜受力沿探针运动方向变化明显,其余方向受力较低;多晶铜加工过程伴随能量的累积和释放,同时伴随着位错的成核和滑移;与合金拉伸相似,具有较低维数的微结构在加工过程中承载较大应力。无论拉伸或加工过程,金属变形均以位错滑移机制为主,具备Hall-Petch效应。

关键词：分子动力学铜铅合金力学特性加工变形机理

基于分子动力学模拟的金属材料纳米加工机理研究进展

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中国有色金属学报 2019年第8期29卷 1640-1653页

作者：刘欢郭永博赵鹏越苏殿臣哈尔滨工业大学机电工程学院

微纳器件已经广泛应用于光学、电子、医学、生物技术、通信、航空航天等领域,研究金属材料在纳米尺度下的变形特性及材料的去除机理对实现微纳器件的功能具有重要意义。利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法可以实现对纳米加... 详细信息

微纳器件已经广泛应用于光学、电子、医学、生物技术、通信、航空航天等领域,研究金属材料在纳米尺度下的变形特性及材料的去除机理对实现微纳器件的功能具有重要意义。利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法可以实现对纳米加工过程的“实时在线”观察,从而能够更好地理解金属材料的纳米加工机理。从纳米压痕和纳米加工两个方面,阐述近年来金属材料纳米加工机理的研究进展,指出目前MD模拟方法的一些不足并提出几个改进建议。

关键词：分子动力学金属材料加工机理纳米切削纳米压痕

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压痕位置对多晶铜纳米压痕变形机理的影响

哈尔滨工业大学学报 2018年第7期50卷 11-16页

作者：赵鹏越郭永博白清顺张飞虎哈尔滨工业大学精密工程研究所哈尔滨150001

为研究在纳米压痕过程中微观结构多晶铜力学特性及变形机理的影响机制,采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大尺度多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜不同微观结构分别建立初始压痕位置位于晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团4类微观... 详细信息

为研究在纳米压痕过程中微观结构多晶铜力学特性及变形机理的影响机制,采用Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法建立大尺度多晶铜分子动力学模型,针对多晶铜不同微观结构分别建立初始压痕位置位于晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团4类微观结构的纳米压痕模型,采用分子动力学方法模拟计算金刚石探针压入模型的纳米压痕过程,计算4种模型的纳米压痕力及原子的静应力与第三应力.采用中心对称参数法分析多晶铜表面及亚表面位错演化对纳米压痕过程的影响.结果表明:探针对4种微观结构的纳米压痕过程存在显著的规律性,纳米压痕力的增长速率、纳米压痕过程位错向邻近晶粒扩散的难度、纳米压痕后多晶铜亚表面位错分布范围、纳米压痕过程中低维数微观结构累积原子势能的难度等均满足降序关系:晶粒、晶界面、三叉晶界、顶点团;压痕位于高维数微观结构时,其相邻的微观结构呈拉应力;而压痕位于低维数微观结构时,其相邻的微观结构呈压应力.在多晶铜的纳米压痕过程中,为减少缺陷结构数量及其能量累积,降低材料的残余应力,应针对多晶铜的晶粒进行机械加工并避开顶点团、三叉晶界等微观结构.

关键词：微纳加工多晶铜微观拓扑结构纳米压痕压痕位置变形机理分子动力学