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海流环境下的无人艇路径规划研究

海流环境下的无人艇路径规划研究

作者：杨朝棚集美大学

学位级别：硕士

随着无人系统理论与技术的快速发展,无人艇(Unmanned Surface Vessel,USV)的相关研究与应用是当前的研究热点。其中,实现USV智能化无人驾驶的关键技术之一便是路径规划。USV在海流的影响下会发生路径偏移,其与障碍物的安全距离会发生变... 详细信息

随着无人系统理论与技术的快速发展,无人艇(Unmanned Surface Vessel,USV)的相关研究与应用是当前的研究热点。其中,实现USV智能化无人驾驶的关键技术之一便是路径规划。USV在海流的影响下会发生路径偏移,其与障碍物的安全距离会发生变化,增加了碰撞风险。因此,在规划阶段,规划的路径应适当远离海流流向一侧的障碍物,为USV实际航行时预留更多的安全余量。为确保USV与障碍物保持足够的安全距离,本文构建了一种基于等效势场力和改进搜索策略的A*算法路径规划模型,用于在海流环境下的USV路径规划。具体内容如下:(1)提出了一种基于改变搜索策略的改进A*算法。针对传统A*算法在栅格图中易穿过相邻障碍物栅格问题,在A*算法搜索过程中引入了危险节点的剔除和自适应引导夹角策略,减少运算量,并提升USV在该路径上的安全性。然后在障碍比分别为0.1、0.2和0.3的随机栅格地图下进行仿真实验。结果表明改进搜索策略后的A*算法比传统A*算法的运算速度平均提升了22.5%,路径点均避开了危险节点,且更加安全。最后在实际海图下与RRT等算法作仿真实验对比,得出本文改进搜索策略的A*算法规划的路径在安全距离和转折点数更优。(2)构建了基于等效势场力的改进A*算法路径规划模型。考虑到海流对USV产生的路径偏移效应,本文将海流的作用力等效为障碍物对USV的反向势场力,以此增加规划的路径与障碍物的距离。通过将势场力函数引入到A*算法的代价函数中,创新性的构建了海流环境下基于等效势场力的改进A*路径规划算法。然后深入分析了障碍物对USV的最大作用距离与流速和USV长度之间的关系,提出了等效势场力的最大作用距离公式。(3)海流环境下的USV路径规划模型仿真验证。在海流环境下的USV路径规划模型构建完成之后,通过多次实验分析,确定了势场力最大作用距离公式的参数。在2种流向和3种流速状态下分别建立了两张实际栅格环境地图,并在MATLAB中用改进A*算法进行了多组仿真实验分析,得到了USV在多组海流状态下具有不同安全距离的可行路径。然后根据贝塞尔曲线原理对路径进行平滑处理,有效地降低了USV在海流环境中航行时面临的转向次数。仿真实验结果表明,海流环境下的改进A*路径规划算法具有更好的寻优能力,合理利用了有限的航道空间,有效地解决海流环境下使USV与障碍物保持合适安全距离的路径规划问题。

关键词：无人艇路径规划改进A~*算法等效势场力搜索策略海流环境

基于可供性理论的社区体育文化公园游憩服务评价与空间优化研究

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基于可供性理论的社区体育文化公园游憩服务评价与空间优化研究

作者：曾智棚重庆交通大学

学位级别：硕士

旅游促进民族交往交流交融的实践路径研究——以广西凌云县浩坤村为例

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广西民族研究 2024年第1期 183-189页

作者：秦娟谭满棚广西民族大学民族学与社会学学院广西南宁530006 南宁师范大学国际教育学院广西南宁530001

民族旅游发展是驱动民族交往交流交融的重要动力。广西凌云县浩坤村紧抓民族旅游发展契机,实现“穷山村”向“新桃源”的巨大转变,推动各民族关系朝着友好和谐的方向发展。文章通过党建引领、经济促进、文化认同、社会建设四个维度探讨... 详细信息

民族旅游发展是驱动民族交往交流交融的重要动力。广西凌云县浩坤村紧抓民族旅游发展契机,实现“穷山村”向“新桃源”的巨大转变,推动各民族关系朝着友好和谐的方向发展。文章通过党建引领、经济促进、文化认同、社会建设四个维度探讨浩坤村民族旅游发展对民族交往交流交融的重大意义,提出坚持党建引领旅游发展、营造浓厚民族文化氛围、加大旅游发展支持力度、推进形成文旅融合模式的“浩坤村经验”,对其他民族地区的旅游发展、民族团结与社会稳定具有一定的实践参考价值。

关键词：旅游民族交往交流交融铸牢中华民族共同体意识经验

规模化电动汽车入网负荷预测及其与电网互动研究

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规模化电动汽车入网负荷预测及其与电网互动研究

作者：葛棚丹重庆三峡学院

学位级别：硕士

随着电动汽车(Electric Vehicle,EV)渗透率的增长,在不同的时间和空间位置上,EV聚集充电的情况将更为加突,充电负荷在时间和空间上的不确定性也将更为明显。传统的电网架构可能无法有效应对EV充电需求的增加,造成电网负荷的不平衡,引发... 详细信息

随着电动汽车(Electric Vehicle,EV)渗透率的增长,在不同的时间和空间位置上,EV聚集充电的情况将更为加突,充电负荷在时间和空间上的不确定性也将更为明显。传统的电网架构可能无法有效应对EV充电需求的增加,造成电网负荷的不平衡,引发线路负荷过载、谐波污染等问题,导致电力网络损失、电力质量恶化、降低电器设备的使用寿命。为有效管理和规划电力系统、适应EV的快速增长和充电需求,需要对EV无序充电负荷进行预测,同时在负荷情况的基础上制定合理有效的EV与电网互动策略,引导EV智能充电、调整EV充电时段,以实现电力系统的平稳运行、提高能源利用率。因此,本论文围绕规模化EV入网负荷预测及其与电网互动研究这一课题展开如下研究:(1)提出了基于动态出行特征的负荷预测方法:为解决EV出行行为和充电行为随机性强和预测难的问题,基于OD分析法构建出行需求概率模型以模拟EV出行行为模式;为对其进行更精细化的动态模拟,基于城市道路属性特征建立交通路网模型,描述了各时段的车流量矩阵,在此基础上分析路况、车流等对通行时间的影响;通过充电需求判断、路径规划等实现了对EV出行和充电行为的全面动态时空模拟;最后通过蒙特卡洛法随机抽样、反复模拟,不断得到充电负荷的随机样本,进而揭示整体的充电负荷时空特性。(2)提出了计及波动性能源消纳的V2G策略:针对光伏和风力发电的随机性,对其出力情况进行预测,并据此制定出波动性能源消纳目标;依据电网运营商、新能源消纳和电力负荷之间存在交互关系,分析各主体运行目标,建立了一个包含多方利益的分层博弈模型,通过使用改进型遗传算法对多主体利益分层博弈模型进行求解,通过动态分时电价引导EV充放电行为,优化各个参与方的运营目标;最后使用仿真算例来验证多主体利益分层博弈模型的可行性和有效性,证明了该V2G策略能够提高电网运行的经济效益6.69%,降低负荷方差92.42%,协助电网实现安全稳定运行,并提高新能源的消纳比例至96%以上(3)充电负荷预测方法及其与电网互动策略应用到实际工程中,并验证其有效性和可行性:以重庆市某区域实际交通路网为例,预测了该区域关键交通节点的EV充电需求,负荷预测结果应用于国网万州供电公司来优化充电桩选址和定容,通过比较选取充电站的真实负荷数据与预测数据统计指标,验证了负荷预测的有效性。

关键词：电动汽车动态交通信息负荷预测波动性能源 V2G

基于区块链的EV充放电聚合平台认证机制与竞价模型

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基于区块链的EV充放电聚合平台认证机制与竞价模型

作者：肖棚玥北方工业大学

学位级别：硕士

随着新一轮科技革命深入发展,新能源电动汽车在环境保护和缓解能源短缺等方面具有较大优势,各国聚焦新能源低碳产业,出台充电桩相关补贴政策支持新能源电动汽车产业发展。随即涌现出了大量的充电基础设施运营商,运营商们都会在提供充电... 详细信息

随着新一轮科技革命深入发展,新能源电动汽车在环境保护和缓解能源短缺等方面具有较大优势,各国聚焦新能源低碳产业,出台充电桩相关补贴政策支持新能源电动汽车产业发展。随即涌现出了大量的充电基础设施运营商,运营商们都会在提供充电运营服务的同时,推出专门的充电App。由于充电桩生产企业较多,各个充电平台间信息不兼容,用户经常安装多各充电平台的应用程序才能够找到合适的充电桩,严重影响使用效率。如果各个充电平台能够聚合和信息共享,就会大大提高充电效率,方便用户使用。受到聚合平台的启发,本论文将多方充电平台进行了聚合。聚合平台过程中由于信任问题而导致的单点故障、身份统一的信任难点问题,使得聚合模式难以实施。聚合后更意味着价格之争,多方充电平台在面临同一个服务时,要找到一个最优价格来吸引用户选择,如何在多方充电平台聚合时实现平台利益最大化也成为聚合时不得不考虑的难题之一。区块链在多方实体上的应用是解决上述问题的方案。链上的数据信息被确认添加到链上后,不再修改,多方实体分别拥有这些信息,相互监督,解决了信任问题。智能合约是应用在区块链上的自动执行的代码,在认证权限问题的解决上提供了有力的工具并提高了高效认证。因此,本论文提出了基于区块链的电动汽车聚合充电平台模型,并提出了聚合充电平台跨平台身份认证方案,利用区块链的特性解决平台信任问题,使用智能合约编写认证合约,提高身份认证效率。针对大量认证请求,论文还设计了批量认证方案,进一步提高认证效率。在聚合多方充电平台时,为了实现充电平台的最大化利益,本论文设计了基于博弈的竞价模型以实现该目标。具体研究内容如下:(1)构建了基于联盟区块链的聚合EV充电平台模型。模型基于联盟区块链实现了不同平台之间的互联,建立了平台之间信任,允许每个子平台下的车辆用户能够请求其他平台的服务,实现了跨平台充电。(2)提出了跨平台身份认证方案。方案实现了区块链子平台用户、非区块链子平台用户和新用户这三类用户的注册,统一了身份;并实现了跨平台认证,设计了批量认证过程,基于智能合约验证批量消息,提高验证效率。(3)提出了多平台竞价模型。模型实现了多方平台在面对同一服务信息时,根据其他平台提供的服务价格来调整自身平台的服务价格,来实现平台利益最大化,进而达到博弈的纳什均衡点。(4)构建了系统并且进行了详细的安全性分析,并与现有工作进行了安全性比较。通过性能测试与分析比较,发现方案不仅实现了跨平台认证,而且能够降低认证开销,可以完成竞价模型,所提出的方案有明显优势。

关键词：充电平台跨平台认证聚合模型电动汽车

高马赫数激波作用下单模界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性数值模拟

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爆炸与冲击 2024年第7期44卷 36-56页

作者：高士清邹立勇唐久棚李季林健宇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所四川绵阳621000

为了研究高马赫数激波冲击下的单模界面Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性,特别是高马赫数激波带来的热化学非平衡效应的影响,采用基于有限体积方法的二维高温非平衡流动程序,利用自适应非结构网格模拟了空气中高马赫数激波冲击两侧温度不... 详细信息

为了研究高马赫数激波冲击下的单模界面Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性,特别是高马赫数激波带来的热化学非平衡效应的影响,采用基于有限体积方法的二维高温非平衡流动程序,利用自适应非结构网格模拟了空气中高马赫数激波冲击两侧温度不同的单模界面导致的RM不稳定现象。研究中涵盖了轻/重界面和重/轻界面2种情况,涉及的激波马赫数范围分别为6~9和8~11。对比了冻结流、热非平衡流和热化学非平衡流3种气体模式下的流场演化过程,揭示了扰动增长和增长率的变化规律。通过对比扰动增长的线性理论和非线性理论,分析了初始激波马赫数和初始扰动尺度的变化对RM不稳定性的影响,同时讨论了涡量场分布和环量的演化规律。结果表明,与冻结流相比,热化学非平衡流中透射激波、反射波及界面速度明显不同,扰动振幅增长率峰值降低,界面增长率脉动减弱,界面不稳定性增长速度变慢。通过对比多种理论模型和本文的数值模拟结果,发现Zhang-Sohn模型相对于其他模型更适用于高马赫数激波作用下的单模界面RM不稳定性问题。对涡量场的研究发现,有2个较强的涡量生成区域,一个位于界面上,另一个位于透射激波波后,这同低马赫数下涡量主要在界面上生成的结论显著不同。此外,热化学非平衡流中环量的幅值大小低于冻结流中的结果,这与热化学非平衡流中扰动的增长低于冻结流的结论对应。

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性高马赫数激波高温非平衡效应 Zhang-Sohn模型

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核桃谷蛋白抗菌肽的分离纯化及抑菌稳定性分析

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食品科学 2024年第7期45卷 69-77页

作者：马慧顾雪敏梅洁李芳王佳利王梓棚孔令明新疆农业大学食品科学与药学学院新疆乌鲁木齐830052 新疆轻工职业技术学院食品与生物技术分院新疆乌鲁木齐830021

目的:以核桃粕谷蛋白为原料生产抗菌肽,研发一种新型抗生素的替代品。方法:通过菌酶协同固态发酵法(枯草芽孢杆菌和碱性蛋白酶协同)从核桃粕谷蛋白中制备抗菌肽,通过超滤、凝胶层析过滤、液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tande... 详细信息

目的:以核桃粕谷蛋白为原料生产抗菌肽,研发一种新型抗生素的替代品。方法:通过菌酶协同固态发酵法(枯草芽孢杆菌和碱性蛋白酶协同)从核桃粕谷蛋白中制备抗菌肽,通过超滤、凝胶层析过滤、液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)和分子对接对核桃粕谷蛋白抗菌肽(walnut glutelin antimicrobialpeptide,WGP)进行分离、纯化和筛选。以对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性保持率为指标,研究抗菌肽的抑菌稳定性。结果:经超滤、凝胶层析分离后,WGP-ⅢA和WGP-ⅢC组分均具有较强抗菌活性;LC-MS/MS结合虚拟筛选,从2种组分中共鉴定得到6条多肽,分子对接筛选得到3个肽段,分别为WGP-ⅢA组分的LAEAYNIPDTIARRL和WGP-ⅢC组分的SHSVIYVIR、APQLLYIVK;分子对接结果显示,WGP-ⅢC组分的抑菌活性更强;抑菌稳定性分析表明,核桃谷蛋白抗菌肽在高温热处理、紫外线、不同pH值下和不同蛋白酶处理后均表现出较好的稳定性。结论:核桃粕谷蛋白抗菌肽在食品抑菌防腐领域具有一定的应用价值。

关键词：谷蛋白抗菌肽菌酶协同分离纯化抑菌稳定性分子对接

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软物质中场论模拟方法的应用及展望

高分子学报 2024年第7期55卷 856-871页

作者：熊俊棚李昶皓李剑锋复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为,给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势,其通过引入连续的场变量,为描述和处理软物质系统中的复杂相互作... 详细信息

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为,给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势,其通过引入连续的场变量,为描述和处理软物质系统中的复杂相互作用提供了一个更加高效和宏观的视角.本文首先介绍了场论模拟方法的基本原理并阐述了它们在软物质物理上的应用,如蛋白质的HP模型结构预测、高分子链的静态拓扑缠结、化学反应或光反应驱动微观相分离等,接着探讨了深度学习等现代计算技术在软物质研究中的应用.最后展望了软物质研究领域的未来发展趋势,指出场论方法在软物质物理研究领域仍具有巨大优势.

关键词：软物质场论模拟自洽场理论深度学习

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多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测

光学精密工程 2024年第5期32卷 740-751页

作者：邓耀华黄志海广东工业大学机电工程学院广东广州510006

针对单可见光或单红外条件下的IC器件表面缺陷对比度不足,缺陷检测精度低的问题,提出多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测方法。针对IC器件可见光与红外图像配准中存在尺度不一致和对比度反转问题,引入拉普拉斯金字塔和特征描述符重组... 详细信息

针对单可见光或单红外条件下的IC器件表面缺陷对比度不足,缺陷检测精度低的问题,提出多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测方法。针对IC器件可见光与红外图像配准中存在尺度不一致和对比度反转问题,引入拉普拉斯金字塔和特征描述符重组策略改进ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)图像配准算法。在图像配准的基础上,提出NSST_VP图像融合方法,以非下采样剪切波变换(Non-Subsample Shearlet Transform, NSST)得到红外图像和已配准可见光图像的低频和高频子带,对低频子带采用视觉显著图(Visual Significance Map, VSM)加权融合规则,高频子带则采用自适应脉冲耦合神经网络(PA-Pulse Coupled Neural Network, PA-PCNN)决策融合规则,进而通过NSST逆变换得到高质量多光谱融合图像。最后,将融合图像输入YOLOv8s模型进行检测。实验结果表明,改进ORB的图像配准平均精度为87.8%,比ORB图像配准精度提高了62%,NSST_VP图像融合算法在主观视觉效果和客观评价指标上均有所提高。在缺陷检测实验中,NSST_VP融合方法的均值平均精度(mean Average Precision, mAP)达到83.15%,比单可见光、单红外缺陷图像检测的mAP分别提高了22.97%,28.31%,比双树复小波变换融合、曲线变换融合、非下采样轮廓波变换融合方法的mAP分别提高了13.14%,15.01%,20.35%。

关键词：缺陷检测 IC器件多光谱图像融合图像配准非下采样剪切波变换 YOLOv8s