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基于相机和激光雷达融合的目标检测算法研究

基于相机和激光雷达融合的目标检测算法研究

作者：郭帅吉林大学

学位级别：硕士

随着机器人技术的快速发展,其应用场景也变得更加多样化。目标检测作为机器人感知系统中的核心技术,具有极其重要的研究意义。基于单一传感器的识别策略,由于信息感知维度受限,往往难以准确、全面的完成对环境信息的感知。多传感数据融... 详细信息

随着机器人技术的快速发展,其应用场景也变得更加多样化。目标检测作为机器人感知系统中的核心技术,具有极其重要的研究意义。基于单一传感器的识别策略,由于信息感知维度受限,往往难以准确、全面的完成对环境信息的感知。多传感数据融合通过整合不同传感器的感知数据,增加了感知系统的信息感知维度,为目标识别准确性和鲁棒性的提升创造了条件,因而成为机器视觉领域的研究热点。本文从相机和激光雷达这两种最为重要的机器视觉感知设备入手,提出了一种基于相机和激光雷达融合的目标检测算法,具体研究工作包括以下几个方面。(1)在相机的目标检测算法设计上,本文以YOLOv5s算法为基础,并对其进行了优化和改进。首先,在主干网络中引入可变性卷积DCNv2,以加强网络对物体形状和位置变化的学习能力。同时,采用Bi FPN特征金字塔网络,提升了各层级特征融合效果。此外,改进后的算法采用了EIo U损失函数,以提高网络模型的收敛速度,实现更为精确的目标定位。(2)在激光雷达的目标检测算法设计上,首先,采用RANSAC算法对经过预处理的点云数据进行地面分割,从而有效剔除无效点云的干扰,提高目标检测网络效率和精度。随后,详细分析SECOND网络结构,针对其在特征提取上的不足,引入了CBAM卷积注意力机制,以提升检测网络对局部目标的特征提取能力,实现对激光雷达点云数据的3D目标检测。(3)在相机和激光雷达融合的目标检测算法设计上,首先对相机与激光雷达进行时空同步,建立坐标转换关系,以实现不同传感器数据的精准对齐。随后,采用CLOCs网络对经过改进的YOLOv5s和SECOND目标检测结果进行融合,从而得到了更为准确、全面的目标检测结果。基于KITTI数据集的测试结果显示,本文算法相比于单一传感器的目标检测算法,在不同模式下m AP分别提升了3.92%和3.58%。上述实验结果表明,本论文所提出的目标检测算法实现了对相机、激光雷达数据在决策层面上的有效融合,弥补了单一类型传感器存在的漏检、误检等问题,有助于增强机器人感知系统目标检测精度和鲁棒性,能够更好的满足不用场景的应用需求。

关键词：深度学习激光雷达相机多传感器融合目标检测

我国国家中心城市国际化水平比较评价与优化路径

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西南金融 2024年第6期 79-93页

作者：郭帅新河南省铁路建设投资集团有限公司河南郑州450000

本文基于国家中心城市的战略定位,立足国家中心城市开放合作平台、经贸交流合作、国际软实力等国际化特点,从开放载体、开放通道、对外经贸人文合作、国际化政策环境等四大类指标,构建城市国际化发展的评价指标体系,对九个国家中心城市... 详细信息

本文基于国家中心城市的战略定位,立足国家中心城市开放合作平台、经贸交流合作、国际软实力等国际化特点,从开放载体、开放通道、对外经贸人文合作、国际化政策环境等四大类指标,构建城市国际化发展的评价指标体系,对九个国家中心城市的国际化水平进行了对比。研究发现,后疫情时期国际经济社会交流合作尚处于恢复期,我国国家中心城市国际化水平明显分化,北京、上海等城市多数国际化指标领先;广州、重庆、成都、天津等城市部分国际化指标有一定优势;武汉、西安、郑州等城市多数国际化指标有一定劣势。根据对比结果,提出五个方面的国际化提升对策:明晰城市国际化功能定位,优化提升开放载体功能,提升国际开放通道功能,建设国际化现代产业功能体系,持续增强城市国际化软实力。

关键词：国家中心城市城市建设城市国际化产业国际化对外开放全球产业链高质量发展中国式现代化

海水与矿物掺合料对水泥基材料微结构和力学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1477-1485页

作者：朱德举赵雪薇郭帅成湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

海水中多元离子会通过参与水化反应改变水泥水化产物组分和微结构,从而影响其力学性能和耐久性。本工作通过对孔溶液离子成分测试和水化产物矿相表征以揭示海水中多元离子与矿物掺合料耦合作用下,水泥基材料微结构和力学性能演化机制。... 详细信息

海水中多元离子会通过参与水化反应改变水泥水化产物组分和微结构,从而影响其力学性能和耐久性。本工作通过对孔溶液离子成分测试和水化产物矿相表征以揭示海水中多元离子与矿物掺合料耦合作用下,水泥基材料微结构和力学性能演化机制。采用离子色谱仪及电感耦合等离子发射光谱仪测得压滤法获得的净浆孔溶液的离子成分,同时结合X射线衍射、热重分析等微观表征研究水化产物矿相的演变规律。结果表明:海水中多元离子会促进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙的水化,提高海水净浆孔溶液碱度,加快矿物掺合料与氢氧化钙的二次水化反应。硅灰对于孔溶液碱度的降低效果显著优于粉煤灰,也能通过生成更多水化硅酸钙凝胶实现钠离子和钾离子的有效固化。粉煤灰可以通过促进钙矾石、Friedel’s盐等铝相产物生成,实现对氯离子的有效固化,同时固化效果优于硅灰。本工作可以为海水海砂混凝土微结构和力学性能调控提供参考。

关键词：海水海砂混凝土孔溶液水化产物矿物掺合料

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《后汉书》修订项目介绍

文史哲 2024年第4期 F0002-F0002,F0003,F0004页

作者：赵生群郭帅不详

《后汉书》是一部纪传体断代史,记载了东汉近两百年的历史。作者范晔,字蔚宗,南朝宋顺阳(今河南淅川)人,自幼博涉经史,善为文章,历任彭城王刘义康冠军参军、秘书丞、尚书吏部郎等官职。宋文帝元嘉九年(432),范晔因事触犯刘义康,贬为宣... 详细信息

《后汉书》是一部纪传体断代史,记载了东汉近两百年的历史。作者范晔,字蔚宗,南朝宋顺阳(今河南淅川)人,自幼博涉经史,善为文章,历任彭城王刘义康冠军参军、秘书丞、尚书吏部郎等官职。宋文帝元嘉九年(432),范晔因事触犯刘义康,贬为宣城太守,《后汉书》大约于此时开始撰写。元嘉二十二年(445),有人告发其参与孔熙先谋立刘义康为帝,被处死,时年四十八岁。在范晔撰《后汉书》之前,已有多家东汉史著问世。范晔以《东观汉记》为蓝本,采撷众家之长,成一家之书。

关键词：《东观汉记》刘义康《后汉书》彭城王秘书丞顺阳蔚宗尚书吏部郎

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荒漠绿洲区土壤生态化学计量特征及驱动因素

中国环境科学 2024年第1期44卷 300-309页

作者：刘靖宇尹芳刘磊蒋磊郭帅长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心新疆乌鲁木齐830057 长安大学土地工程学院陕西西安710054

通过研究塔里木盆地东北缘绿洲区耕地、园地、林地和裸地中土壤养分元素含量特征,分析了荒漠绿洲区不同土地利用方式对土壤生态化学计量特征的影响,以期为脆弱生态系统土壤质量和功能评价提供参考依据.结果表明:①研究区土壤中TN、SOC... 详细信息

通过研究塔里木盆地东北缘绿洲区耕地、园地、林地和裸地中土壤养分元素含量特征,分析了荒漠绿洲区不同土地利用方式对土壤生态化学计量特征的影响,以期为脆弱生态系统土壤质量和功能评价提供参考依据.结果表明:①研究区土壤中TN、SOC含量处于缺乏状态,TP含量处于正常水平,TK含量较为丰富;pH值呈现“西北高、东南低”的分布格局,与其他元素的空间分布格局表现出一定的负相关关系.②TC、SOC、TP、TN含量在耕地中最高,裸地中最低,不同土地利用方式中TK含量差异性不显著.TC、SOC、TN、TP“表聚效应”明显,随土层深度的增加含量减少;pH值随土层深度的增加而增加;TK含量在不同深度变化不明显.③4种土地利用方式中,w(C):w(N)大小依次为裸地>园地>林地>耕地,w(C):w(P)大小依次为园地>林地>裸地>耕地,w(N):w(P)大小依次为园地>耕地>裸地>林地.不同土壤深度上,w(C):w(N)随土层深度的增加而增加,w(N):w(P)随土层深度的增加而减少,w(C):w(P)无明显变化规律.④生态化学计量特征累计方差解释量为91.66%,其中TN对土壤生态化学计量特征的重要性最高,解释量为53.5%.综上,通过提高氮磷复合肥的施用及引种固氮植物等方式,可缓解干旱绿洲区土壤养分元素缺乏的现象.

关键词：荒漠绿洲过渡带土地利用方式生态化学计量土壤养分影响因素

氧化镍的制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

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氧化镍的制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

作者：郭帅兵曲阜师范大学

学位级别：硕士

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)因其高效、制备工艺简单、低廉的成本等优点成为未来光伏的重点关注对象。近年来,有机-无机杂化PSCs的光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)从最初的 3.8... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)因其高效、制备工艺简单、低廉的成本等优点成为未来光伏的重点关注对象。近年来,有机-无机杂化PSCs的光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)从最初的 3.8%提高到 26.1%,超过了硅基太阳能电池。尽管PSCs的PCE飞速提升,但是稳定性问题仍然是阻止PSCs走向商业化道路的重要因素。用于PSCs的空穴传输层(Hole Transport Layer,HTL)材料主要分为有机和无机两大类。本文通过引入无机HTL来解决PSCs的稳定性进而提高PSCs的PCE。与有机HTL相比,无机HTL具有制造方便、价格低廉、稳定性高、不需要添加任何吸湿掺杂剂等独特的优点。然而,由于薄膜沉积过程(包括极性溶剂和高温过程)在钙钛矿光吸收衬底上的严重不相容,大多数无机HTL在正式(n-i-p)结构PSCs中受到限制。因此,寻找有研究前景的无机替代品,并应用一般沉积工艺作为n-i-p结构PSCs的HTL是当务之急。在各种无机p型半导体中,氧化镍因其带隙大、价带能级深、稳定性好等优点而备受关注。因为溶剂热法合成的氧化镍存在不同价态的镍离子,因此氧化镍的缩写形式为NiOx,而非NiO。尽管相对于有机HTL,NiOx可以制造更稳定的PSCs,但是其自身导电性差仍会导致PSCs的PCE的降低。针对上述问题,本文研究内容如下所示:(1)开发出一种新型溶剂热法合成纳米材料NiOx,取代有机HTL Spiro-OMeTAD应用在n-i-p结构的PSCs中。克服了传统合成法(如溶胶-凝胶法、燃烧法)制备的NiOx对钙钛矿材料的溶解和破坏的问题。基于(Cs0.03FA0.97PbI3)0.95(MAPbBr3)0.05型钙钛矿组装的n-i-p结构的PSCs实现了 10.49%的PCE和优异的稳定性。此外,通过Mg2+的掺杂及其掺杂量优化解决了 NiOx自身导电性差的问题。研究表明,不同比例的Mg2+掺杂的NiOx应用于PSCs中产生的PCE不同,其中1%Mg:NiOx的比例为最优,其PCE为12.41%。微量Mg2+的掺杂有利与提高NiOx的电导率和空穴迁移率,从而提高PSCs的整体性能。(2)基于溶剂热法合成的纳米材料NiOx用于PSCs已经展示出优异的稳定性,但其导电性和PSCs的PCE仍然较差。为了解决这个问题,对材料的合成方法进行整改。纳米材料NiOx的合成原材料中含有长链配体物质(油胺),这会钝化纳米晶表面的缺陷;但是链长过长的配体会影响晶体的生长尺寸,还会影响纳米晶本身的导电性能。因此,在纳米材料NiOx合成过程中找到一种短链配体三苯基膦用于替换油胺长链配体来解决NiOx导电性差的问题。研究表明,基于三苯基膦短链配体可以合成出纳米结晶强度更强和纳米尺寸更大的NiOx材料。在相同条件下,基于溶剂热法配体替换合成的NiOx应用于同类型n-i-p结构的PSCs实现了 12.63%的PCE。尽管制造的PSCs的PCE与单掺杂Mg2+制造的PSCs的PCE差别不大,但合成出的未经修饰的NiOx的原材料性能提高,为后续金属离子共掺杂提升NiOx的性能打下了基础。(3)尽管基于溶剂热法配体替换合成的NiOx纳米材料用于的n-i-p结构的PSCs已经取得了 12.63%的PCE,但与常用的有机HTL组成的PSCs相比,其PCE仍然较低。为了进一步提高NiOx材料的导电性和PSCs的PCE,提出了双金属离子共掺杂提高材料导电性的想法。目前基于单掺杂金属离子引入NiOx材料晶格的研究中,Li+已经取得了一定的地位;为了验证双金属离子共掺杂对NiOx性能的调控,我们借助第一项实验的结果合成了Mg2+-Li+共掺杂的NiOx。同时为了排除Li+单掺杂对NiOx的作用,我们合成了 Li+单掺杂的NiOx作对比。结果表明,Mg2+-Li+共掺杂的NiOx的PSCs的PCE达到16.20%。Mg2+-Li+共掺杂的NiOx导电性强于单掺杂Li+的NiOx导电性能,进一步实现了与(Cs0.03FA0.97PbI3)0.95(MAPbBr3)0.05更好的能级排列,提升了 NiOx材料的半导体性能。

关键词： NiOx的合成配体替换金属掺杂 n-i-p结构的PSCs

用于ZGV Lamb波检测的PVDF梳状换能器及性能研究

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仪器仪表学报 2024年

作者：郭帅尹莘新邓明晰重庆大学航空航天学院

能够准确激励与响应零群速度（ZGV）Lamb波的换能器是ZGV Lamb波检测应用的重要支撑。现有用于ZGV Lamb波检测的换能器存在信号弱、信噪比低等问题，为此，本文设计了一种柔性好、灵敏度高的聚偏二氟乙烯（PVDF）梳状换能器，并研究了... 详细信息

能够准确激励与响应零群速度（ZGV）Lamb波的换能器是ZGV Lamb波检测应用的重要支撑。现有用于ZGV Lamb波检测的换能器存在信号弱、信噪比低等问题，为此，本文设计了一种柔性好、灵敏度高的聚偏二氟乙烯（PVDF）梳状换能器，并研究了换能器对ZGV Lamb波的激发响应性能。首先，分析了梳状换能器的工作特性，根据薄铝板的ZGV模式设计制作了PVDF梳状换能器;其次，在不同中心频率的脉冲信号下通过PVDF梳状换能器激发ZGV Lamb波，并与PVDF方形电极换能器做了性能对比实验;最后，分析了PVDF梳状换能器电压响应特性与附着层厚度之间的关系。实验结果表明，设计制作的PVDF梳状换能器能够精准的激励与响应ZGV Lamb波，其响应信号的ZGV频域幅值相对大小随着附着层厚度的增加显著减小。

关键词：零群速度 Lamb波 PVDF 梳状换能器附着层厚度

中国中老年人白内障手术发生率及影响因素的前瞻性队列研究

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中华疾病控制杂志 2024年第3期28卷 303-309页

作者：金鑫梁晨郭帅郑晓瑛北京大学人口研究所北京100871 北京大学医院眼科北京100871 中国医学科学院/北京协和医学院群医学及公共卫生学院北京100730 北京大学亚太经合组织健康科学研究院北京100871

目的探讨我国中老年人(≥45岁)白内障手术发生率及影响因素。方法采用前瞻性队列研究设计,利用2011―2018年中国健康与养老追踪调查数据,跟踪12 522名中老年人队列白内障手术发生状况,采用logistic回归分析模型分析白内障手术发生率... 详细信息

目的探讨我国中老年人(≥45岁)白内障手术发生率及影响因素。方法采用前瞻性队列研究设计,利用2011―2018年中国健康与养老追踪调查数据,跟踪12 522名中老年人队列白内障手术发生状况,采用logistic回归分析模型分析白内障手术发生率及其影响因素。结果共计12 522名中老年人参加2011―2018年的连续4轮随访,7年期间白内障手术发生率为2.89%,其中≥60岁老年人7年期间白内障手术发生率为5.34%,呈上升趋势。Logistic回归分析模型显示,年龄较大、女性、远视力或近视力较差、患有糖尿病、教育程度较低、家庭人均周支出较低均与白内障手术发生的增加显著关联(OR=1.072,95%CI:1.071~1.074,P<0.001;OR=1.141,95%CI:1.108~1.176,P=0.030;OR=1.587,95%CI:1.531~1.646,P<0.001;OR=1.445,95%CI:1.394~1.499,P<0.001;OR=1.474,95%CI:1.417~1.533,P<0.001;OR=0.867,95%CI:0.840~0.895,P=0.002;OR=0.982,95%CI:0.966~0.997,P=0.019),对风险人群如≥60岁和远视力状况较差的老年人分析中有相似的结果,但社会经济因素已不再是白内障手术发生的主要影响因素。结论个体的人口特征和慢性病患病情况明显影响白内障手术发生率,相关部门推广的眼保健项目有助于减少社会经济因素对接受白内障手术的影响提高老年人白内障手术可及性综合考虑健康状况和眼健康服务对白内障手术促进计划至关重要。

关键词：中老年人白内障手术发生率影响因素队列研究

湿度对于空气环境中制备高效率钙钛矿太阳电池的影响研究

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湿度对于空气环境中制备高效率钙钛矿太阳电池的影响研究

作者：郭帅帅南昌大学

学位级别：硕士

空气环境中的水分是钙钛矿薄膜成核和结晶过程中的一把双刃剑。在空气中存在适当的水分的情况下,晶界将会合并相邻的晶粒,促进未反应离子的转化,从而产生大的晶粒和无针孔薄膜。相反,过量的水分会破坏钙钛矿的晶体结构,从而对其产生不... 详细信息

空气环境中的水分是钙钛矿薄膜成核和结晶过程中的一把双刃剑。在空气中存在适当的水分的情况下,晶界将会合并相邻的晶粒,促进未反应离子的转化,从而产生大的晶粒和无针孔薄膜。相反,过量的水分会破坏钙钛矿的晶体结构,从而对其产生不利影响。此外,小面积金属卤化物钙钛矿太阳电池已经实现了高达26.1%的转化效率,展现出巨大潜力。然而,目前小面积与大面积钙钛矿太阳电池器件之间的效率差异显著。全球科研人员正积极探索适合钙钛矿太阳组件的大面积制造技术,以实现高效、可重复的钙钛矿太阳电池的制备。刮涂印刷技术以其卓越的高通量特性,成为推动钙钛矿太阳电池走向商业化的关键路径。由于环境变化的湿度,使得刮涂印刷钙钛矿液膜中钙钛矿薄膜的结晶不易调控,从而影响其结晶质量。与大面积印刷兼容的基底加热方法能够直接消除环境中的水分,降低了衬底附近的局部相对湿度,因此,衬底界面比环境湿度更能影响薄膜结晶。精确控制湿度和去除界面中多余的水分对于在空气中印刷高质量和可重复的薄膜至关重要,这无疑将促进钙钛矿太阳电池的快速商业化发展进程。因此,本文通过分析在空气环境中制备钙钛矿薄膜对其性能产生影响的因素,提出了一种以界面水分为研究对象印刷钙钛矿薄膜的方法。有限元模拟结果表明,界面湿度是影响钙钛矿薄膜形成质量的关键因素。结果表明,当界面湿度在7%-25%范围内时,薄膜具有高质量的结晶性能。该方法制备的器件的产率为92%,表明获得了一种制备优越光电性能的高重复性钙钛矿薄膜的良好途径。空气印刷工艺将为高性能钙钛矿光电子器件的商业制造提供广泛的指导。

关键词：钙钛矿太阳电池界面湿度空气中制备刮涂印刷可重复性