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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

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

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联合注意力与混合卷积的高光谱地物识别研究

云南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：郭国璐范玉刚云南省人工智能重点实验室昆明理工大学信息工程与自动化学院

针对高光谱地物识别模型在提取空谱联合特征时，缺乏对空间特征有效关注的问题，提出了一种基于注意力机制和混合卷积神经网络的高光谱地物识别方法.该方法用三维CNN(3DCNN)以及二维CNN(2DCNN)对高光谱图像的空谱联合特征进行提取，并... 详细信息

针对高光谱地物识别模型在提取空谱联合特征时，缺乏对空间特征有效关注的问题，提出了一种基于注意力机制和混合卷积神经网络的高光谱地物识别方法.该方法用三维CNN(3DCNN)以及二维CNN(2DCNN)对高光谱图像的空谱联合特征进行提取，并在二维卷积阶段引入了注意力机制，构建AFCNet地物识别模型，使得其在提取空谱联合特征的同时，实现对空间特征的有效关注和激活.所提模型使用带批归一化层（Batch Normalization,BN）的3D卷积核和2D卷积核，加快了模型的收敛速度，防止了过拟合现象的发生.相对于传统的卷积网络模型，所提模型提高了噪声抑制能力，得到了较好的地物识别效果，在Salinas和Pavia University&Center数据集上，取得了99.96%和99.87%的地物识别精度，验证了所提方法的有效性.

关键词：高光谱图像分类混合卷积注意力机制空谱联合特征

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船载投料系统饲料颗粒流落点预测方法及实验

广东海洋大学学报 2024年

作者：俞国燕王涛郭国全刘皞春广东海洋大学机械工程学院广东省南海海洋牧场智能装备重点实验室广东省海洋装备及制造工程技术研究中心

【目的】为解决网箱养殖中使用船载投料系统的饲料颗粒流落点控制问题，提出一种用于实时分割饲料颗粒流轨迹并精确预测其落点的方法（MLBP）。【方法】考虑到输料管管内参数及饲料颗粒流出口参数获取难度较大，本研究采用高速相机获取... 详细信息

【目的】为解决网箱养殖中使用船载投料系统的饲料颗粒流落点控制问题，提出一种用于实时分割饲料颗粒流轨迹并精确预测其落点的方法（MLBP）。【方法】考虑到输料管管内参数及饲料颗粒流出口参数获取难度较大，本研究采用高速相机获取饲料颗粒流轨迹图像，并利用提出的混合网络模型分割饲料颗粒流轨迹，以获取轨迹关键信息；为准确预测饲料颗粒流落点，利用BP神经网络的优势，将轨迹信息及投料口高度作为其输入，实现饲料颗粒流落点的预测。【结果】与相关研究方法对比，结合混合网络模型与BP神经网络的MLBP方法，系统单次运行时间降低95%，同时落点预测准确度达到96%，落点的平均误差范围与平均误差百分比也分别降低32.0%和30.5%。【结论】本研究提出的MLBP方法预测精度及实时性均能满足网箱投饵作业需求，可为相关研究提供参考。

关键词：网箱养殖船载式投料系统落点预测模型混合网络模型 BP神经网络

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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离子色谱在中草药成分分析中的应用

色谱 2024年第4期42卷 311-326页

作者：张保鑫田景琴柴国柱贺文琪兰小中韩兴昊西藏大学医学院西藏拉萨850000 西藏农牧学院西藏中(藏)药资源中心西藏自治区藏药资源保护与利用重点实验室西藏林芝860000

离子色谱是用于分离分析不同基质样品中离子性物质的一种新型高效液相色谱技术。自1975年发展至今,已被广泛应用于环境、能源、食品、医药等多个领域,具有操作简单、分析快速、灵敏度和选择性高,且能同时分离测定多种组分等优点。近年来... 详细信息

离子色谱是用于分离分析不同基质样品中离子性物质的一种新型高效液相色谱技术。自1975年发展至今,已被广泛应用于环境、能源、食品、医药等多个领域,具有操作简单、分析快速、灵敏度和选择性高,且能同时分离测定多种组分等优点。近年来,随着离子色谱技术自身迭代发展,可测定分析的样品种类已包括离子、糖类、氨基酸、有机酸(碱)等,同时离子色谱法也越来越成为针对中草药复杂组分中单个有效成分分析与鉴定的重要手段。本文介绍了离子色谱技术的不同类型、原理及研究进展,整理了近几十年离子色谱在中草药糖苷类、氨基酸、蛋白质、无机盐以及有机酸、生物碱类和黄酮类等复杂成分中的应用情况;检索文献发现,离子交换色谱、电导检测法为离子色谱中最常用的技术类型和检测方式,且目前离子色谱在生物碱类成分分析中的应用展现出较传统分析方法更好的优势,但在无机阴离子的形态分析和黄酮类、苯丙素类、甾体类等主要活性物质中的直接应用研究报道较少。最后,综述了离子色谱(联用)新技术及其在中草药中的最新进展,并对该色谱方法未来在复杂组分分离分析方面的应用进行了探讨和展望,为离子色谱技术分析中草药复杂化学成分的进一步发展提供理论参考。

关键词：离子色谱中草药复杂组分成分分析

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基于响应曲面法的交错肋换热特性研究

推进技术 2024年第4期45卷 153-162页

作者：李敏龙余荣国郭定坤王会社孙琦中国科学院工程热物理研究所北京100190

为了深入了解交错肋进口雷诺数在104量级的换热特性,研究了肋倾角、肋宽与肋间距比和进口雷诺数对交错肋换热特性的影响。基于响应曲面法建立了交错肋回归模型,对数值模拟结果进行分析。研究发现各因素对交错肋换热性能的影响力为:肋倾... 详细信息

为了深入了解交错肋进口雷诺数在104量级的换热特性,研究了肋倾角、肋宽与肋间距比和进口雷诺数对交错肋换热特性的影响。基于响应曲面法建立了交错肋回归模型,对数值模拟结果进行分析。研究发现各因素对交错肋换热性能的影响力为:肋倾角>肋宽与肋间距比>进口雷诺数。肋倾角减小,交错肋平均努塞尔数先增大后减小,肋倾角在30°~40°时平均努塞尔数出现极大值,肋倾角太小不利于换热。肋倾角每减小25°时,交错肋流阻系数平均增大10倍;当肋倾角增大时,交错肋流阻系数极大值向低雷诺数方向移动;当肋倾角大于35°时,肋宽与肋间距比和进口雷诺数对交错肋流阻系数影响较小。进口雷诺数与交错肋换热性能参数均呈正相关。交错肋在大肋宽与肋间距比、小肋倾角时的换热能力更强;在大肋宽与肋间距比、大肋倾角时的综合流动传热性能更好。

关键词：燃气轮机涡轮叶片交错肋响应曲面法换热特性

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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

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)

随着风电渗透率的不断提高，系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统故障时频率变化率(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... 详细信息

随着风电渗透率的不断提高，系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统故障时频率变化率(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，从而为低惯量系统提供功率支撑，弥补风电调频的不足，相较传统的风机虚拟惯量控制策略，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电模糊逻辑控制频率调节惯性常数

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