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基于深度可分离卷积神经网络的水声目标分类研究及FPGA实现

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第8期54卷 152-165页

作者：张天帅刘金涛王良中国海洋大学信息科学与工程学部山东青岛266100

针对传统声纳处理器算力受限,能效比低,难以支撑水声目标识别实时推理的问题,本文基于异构SoC平台设计了面向被动声纳水下目标实时计算处理系统。该系统具有较低资源开销和较小分类精度损失等优点,是一种低时延、高能效比的硬件加速器... 详细信息

针对传统声纳处理器算力受限,能效比低,难以支撑水声目标识别实时推理的问题,本文基于异构SoC平台设计了面向被动声纳水下目标实时计算处理系统。该系统具有较低资源开销和较小分类精度损失等优点,是一种低时延、高能效比的硬件加速器解决方案。本文以MobileNetV1网络模型为基础并对其进行结构优化,在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)上通过并行流水线的加速结构实现它的前向推理过程,并对其权值参数进行二值化的处理,以达到减少存储量和计算量的同时加快其推理速度的目的。同时,根据在输入通道维度以及输出图像高度上分块并行的优化思想,设计了深度可分离卷积的流水优化策略,采用并行流水的结构极大减少了前向推理的时间。实验表明,在利用出海实际采集得到的水声数据集上,本文实现的系统识别精度为88.5%,在的分辨率的图像上,时间延迟达到4.23 ms。对比CPU速度提升了70.68倍,是GPU速度的68%。能效比分别为CPU的0.08%,GPU的2.12%。本文为神经网络在硬件资源有限以及功耗存在限制的轻量型移动端或者边缘设备上的应用与部署,以及对促进融合水下勘探网络的建设和水下信息的快速获取提供了设计思路。

关键词：水声目标分类深度可分离卷积定点量化 FPGA

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基于ANN的HVFAC拉伸性能预测评价

材料导报 2024年第10期38卷 75-83页

作者：倪彤元杜鑫莫云波黄森乐杨杨刘金涛浙江工业大学土木工程学院杭州310023 浙江省工程结构与防灾减灾技术重点实验室杭州310023 浙江建投交通基础建设集团有限公司杭州310012

基于人工神经网络(ANN)预测混凝土拉伸性能,对研究混凝土开裂机制具有重要意义。基于团队实验数据获得不同粉煤灰掺量、骨胶比、水胶比和养护龄期下大掺量粉煤灰混凝土(HVFAC)的抗压强度、极限拉伸应变、抗拉强度和拉伸弹性模量数据,用... 详细信息

基于人工神经网络(ANN)预测混凝土拉伸性能,对研究混凝土开裂机制具有重要意义。基于团队实验数据获得不同粉煤灰掺量、骨胶比、水胶比和养护龄期下大掺量粉煤灰混凝土(HVFAC)的抗压强度、极限拉伸应变、抗拉强度和拉伸弹性模量数据,用均方根误差(rMSE)最小原则建立一种预测HVFAC拉伸性能的ANN模型,并用公开发表的文献数据对该预测模型可靠性进行分析评估。结果表明:模型预测结果与实验结果的相关系数均大于0.94,文献中的实验值与模型预测值的误差均在±20%以内,说明所建立的模型有较高的预测精度。基于ANN影响权重分析发现:骨胶比对HVFAC的抗压强度、极限拉伸应变和拉伸弹性模量的影响最大;对于HVFAC的拉伸性能,在早龄期时水胶比的影响程度较大,但随着龄期的延长,粉煤灰掺量的影响程度逐渐上升并超过水胶比。

关键词：人工神经网络粉煤灰混凝土抗拉强度弹性模量极限拉伸应变

环鄱阳湖城市群土地利用功能转型及其驱动机制

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农业工程学报 2024年第7期40卷 298-308页

作者：丁孝媛叶长盛胡海平肖蔚刘金花东华理工大学地球科学学院南昌330013

快速城镇化背景下,推进土地利用高质量转型是实现区域可持续协同发展的重要路径。该研究基于土地利用主导功能,运用综合指数法、耦合协调度模型和时空地理加权回归模型(geographically and temporally weighted regression,GTwr)等方法... 详细信息

快速城镇化背景下,推进土地利用高质量转型是实现区域可持续协同发展的重要路径。该研究基于土地利用主导功能,运用综合指数法、耦合协调度模型和时空地理加权回归模型(geographically and temporally weighted regression,GTwr)等方法,分析了环鄱阳湖城市群土地利用功能转型的时空演变特征、耦合协调水平及其驱动机制。结果表明:1)2000—2020年,环鄱阳湖城市群土地利用功能指数从0.20上升到0.55,持续优化提升,但总体上处于中低水平,土地利用功能水平表现为阶段性的变化特征;土地利用功能指数逐渐呈现出中西高、东部低的空间格局。2)生产-生活-生态功能及生产-生活功能的协调度指数持续上升,其余耦合度及协调度指数均呈波动发展的趋势,耦合协调度指数呈现中部和西南部高、东北和西北部低的空间分布格局;以低质量转型为主,平均占比约为50%,功能转型质量有所提升,中西部区县的土地利用功能转型质量要明显优于北部和东部区县。3)不同影响因子的驱动作用存在显著的空间差异。人口密度和城镇化水平的正向驱动作用持续增强,二三产业占比的负向驱动作用增强,人均GdP、人均固定资产投资和人均粮食产量的影响力趋于减弱。应根据各区县土地利用功能的转型阶段,实行差别化的发展政策,补齐区县发展短板,提升功能系统间的耦合协调度。研究结果可为提高区域用地效率,促进土地利用多功能协同发展提供参考和决策依据。

关键词：土地利用功能转型时空格局耦合协调关系驱动机制环鄱阳湖城市群

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基于特征复用机制的航拍图像小目标检测算法

浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 437-448页

作者：邓天民程鑫鑫刘金凤张曦月重庆交通大学交通运输学院重庆400074

针对无人机(UAV)航拍图像检测存在的小目标检测精度低和模型参数量大的问题,提出轻量高效的航拍图像检测算法FS-YOLO.该算法以YOLOv8s为基准网络,通过降低通道维数和改进网络架构提出轻量的特征提取网络,实现对冗余特征信息的高效复用,... 详细信息

针对无人机(UAV)航拍图像检测存在的小目标检测精度低和模型参数量大的问题,提出轻量高效的航拍图像检测算法FS-YOLO.该算法以YOLOv8s为基准网络,通过降低通道维数和改进网络架构提出轻量的特征提取网络,实现对冗余特征信息的高效复用,在较少的参数量下产生更多特征图,提高模型对特征信息的提取和表达能力,同时显著减小模型大小.在特征融合阶段引入内容感知特征重组模块,加强对小目标显著语义信息的关注,提升网络对航拍图像的检测性能.使用无人机航拍数据集Visdrone进行实验验证,结果表明,所提算法以仅5.48 M的参数量实现了mAP0.5=47.0%的检测精度,比基准算法YOLOv8s的参数量降低了50.7%,精度提升了6.1%.在dIOr数据集上的实验表明,FS-YOLO的泛化能力较强,较其他先进算法更具竞争力.

关键词：无人机(UVA)图像目标检测 YOLOv8 轻量化主干 CArAFE

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祛魅与返魅:太极拳技击的理性审视

成都体育学院学报 2024年第2期50卷 67-74页

作者：刘金钟米靖黄康辉北京体育大学北京100084 中国人民公安大学北京100038

太极拳技击的发展演进是太极拳技击形象从祛魅走向返魅的逻辑进程。以马克斯·韦伯的祛魅理论为切入点,运用文献资料、历史研究、逻辑推理等研究方法,理性审视传统太极拳技击的祛魅历程及其所引发的危机,进而提出现代太极拳技击形象的... 详细信息

太极拳技击的发展演进是太极拳技击形象从祛魅走向返魅的逻辑进程。以马克斯·韦伯的祛魅理论为切入点,运用文献资料、历史研究、逻辑推理等研究方法,理性审视传统太极拳技击的祛魅历程及其所引发的危机,进而提出现代太极拳技击形象的返魅路径。研究认为:(1)“克力斯玛”光环加持、操化传习与对抗的“缺席”以及技击的“求巧”指向使得传统太极拳技击的祛魅化发展成为历史的必然选择。(2)学术祛魅与实践祛魅共同构成了两条太极拳技击的演进脉络,并引发了对太极拳技击的信任崩塌、技击技术至上主义盛行等危机。(3)现代太极拳技击形象的返魅理路应以太极推手项目为抓手,彰显太极拳技击之门内形象;以综合格斗竞技场、警务实战为应用平台,重塑太极拳技击之门外形象。

关键词：祛魅返魅太极拳技击太极推手综合格斗警务实战

南充市城市表层土壤可溶性有机碳、氮分布特征

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长江流域资源与环境 2024年第5期33卷 1018-1028页

作者：王建刘金胜傅裕杜子银代清林西华师范大学地理科学学院四川南充637009

土壤可溶性碳、氮在城市生态系统碳、氮循环中扮演着重要角色。为了解城市土壤可溶性有机碳、氮的分布特征,以南充市城市土壤为研究对象,多视角分析了城市土壤可溶性有机碳、氮的分布特征。结果表明:南充市表层城市土壤可溶性有机碳含量... 详细信息

土壤可溶性碳、氮在城市生态系统碳、氮循环中扮演着重要角色。为了解城市土壤可溶性有机碳、氮的分布特征,以南充市城市土壤为研究对象,多视角分析了城市土壤可溶性有机碳、氮的分布特征。结果表明:南充市表层城市土壤可溶性有机碳含量在99.84~188.13 mg·kg^(-1)之间,土壤可溶性有机氮含量在7.57~75.09 mg·kg^(-1)之间,二者均随土壤深度的增加而降低;土壤可溶性有机碳、氮在不同植被类型下差异均显著,前者表现为:常绿林>草本>落叶林>灌木,后者从大到小依次为常绿林、落叶林、灌木、草本;防护绿地、附属绿地、道路绿地、街头绿地、公园绿地五种绿地类型城市土壤可溶性有机碳差异显著,其均值依次增大,而土壤可溶性有机氮在不同绿地类型间差异不显著;不同城市功能区绿地土壤可溶性有机碳、氮差异均达到极显著水平,前者从大到小依次为文教区、商业区、工业区、居住区,后者表现为:文教区>商业区>居住区>工业区;城市土壤利用年限越久,土壤可溶性有机碳、氮含量越高,但这种差异在不同利用年限间均不显著。城市土壤可溶性有机碳、氮在不同植被类型、绿地类型、功能区和利用年限下的差异是自然与人为因素交互作用的结果。

关键词：城市表层土壤可溶性有机碳可溶性有机氮南充市

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熔渗法制备w-Ce合金的探索研究

稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1363-1370页

作者：王欣刘兴伟刘天宇王玲李树奎熊宁刘金旭北京理工大学材料学院北京100081 安泰科技股份有限公司北京100081 安泰天龙钨钼科技有限公司北京100094 深圳北理莫斯科大学材料系广东深圳518172 北京理工大学冲击环境材料技术国家级重点实验室北京100081

以制备高密度和高热值的活性合金为目标,开展了w-Ce合金的探索研究。以w粉为原料,通过等静压压制制备多孔w骨架,随后对骨架进行烧结,提高骨架强度,最后通过液相熔渗Ce制备出了高密度w为骨架、活性Ce为填充相的w-Ce合金材料。研究了不同... 详细信息

以制备高密度和高热值的活性合金为目标,开展了w-Ce合金的探索研究。以w粉为原料,通过等静压压制制备多孔w骨架,随后对骨架进行烧结,提高骨架强度,最后通过液相熔渗Ce制备出了高密度w为骨架、活性Ce为填充相的w-Ce合金材料。研究了不同w骨架制备工艺得到的w-Ce合金的组织、性能、反应活性,结果表明:w-Ce合金致密度均在95%以上;合金相组成为w、Ce 2个单质相,未形成金属间化合物;动态压缩强度范围为621~905 MPa,动态压缩塑性在20%~30%之间;w-Ce合金具有较低的反应阈值。

关键词：熔渗 w-Ce合金微观组织合金性能

大气成因放射性宇生核素^(10)be指示土壤演化:机理与进展

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地球科学进展 2024年第6期39卷 565-575页

作者：刘彧刘金涛刘承帅罗维均程安云王世杰中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站贵州普定562100 河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098

在全球变化背景下,我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题,正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化(时间和速率等)是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素^(10)be(以下简称大气^(10)be)是天然示... 详细信息

在全球变化背景下,我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题,正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化(时间和速率等)是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素^(10)be(以下简称大气^(10)be)是天然示踪剂,其在土壤中的含量受成土时间、地表侵蚀和化学风化等土壤演化过程综合控制,是定量示踪千万年来土壤形成演化过程的有效手段,具有广阔的应用前景。首先系统梳理了^(10)be在地球大气层的生成、传输、沉降以及在土壤中累积和迁移过程的最新研究进展,指出大气^(10)be长期沉降速率及其在风化带中迁移性的精确估算,是该研究领域亟待解决的重要难题;其次评述了大气^(10)be用于估算成土时间、成土速率、指示土壤侵蚀及在坡地运移等方面的方法,提出深入调查区域地质和环境过程并对模型参数和结果进行合理约束,是应用大气^(10)be技术的关键前提。我国加速器质谱分析技术和能力的快速发展,将有力推动大气^(10)be技术在土壤演化定量研究中的广泛应用,帮助解决环境生态系统演变预测及耕地土壤保育等难题。

关键词：大气^(10)be 土壤成土时间成土速率侵蚀速率

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煤系通用型碳纤维的制备与研究

煤炭科学技术 2021年第2期49卷 254-261页

作者：刘金昌杨帅解强梁鼎成中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

与聚丙烯腈基碳纤维和中间相沥青基碳纤维相比,通用型碳纤维具有突出的价格优势,但较差的强度性能限制其只能应用在建筑补强等低附加值领域。因此,在控制通用型碳纤维制备成本的同时提高其强度性能从而拓宽其应用领域已然成为研究热点... 详细信息

与聚丙烯腈基碳纤维和中间相沥青基碳纤维相比,通用型碳纤维具有突出的价格优势,但较差的强度性能限制其只能应用在建筑补强等低附加值领域。因此,在控制通用型碳纤维制备成本的同时提高其强度性能从而拓宽其应用领域已然成为研究热点。迄今,原料选择与调整以及沥青前驱体合成方法的改进被认为是解决上述问题的极具潜力的途径。煤加工过程中副产的煤焦油等产品是制备通用型碳纤维的重要原料。结合我国能源结构特点,研发与优化煤系通用型碳纤维的制备方法和技术对我国碳纤维行业的发展具有重要意义。以煤系通用型碳纤维的制备研究为主旨,首先从原料的角度讨论了煤系原料的种类、前处理方法、性质与特点以及在用于通用型碳纤维制备过程中优缺点;此外,详细论述了通用型碳纤维的制备方法,包括热缩聚法、共炭化法、加氢聚合法和卤化-脱卤化法。未来的煤系通用型碳纤维的研究开发工作应该多集中于如何从分子层面实现沥青前驱体的可控合成,从而提高碳纤维的强度性能,而不应该再仅关注简单地改变原料比例和调整反应条件。

关键词：通用型碳纤维煤沥青前驱体煤焦油