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Convective Storm VIL and Lightning Nowcasting Using Satellite and Weather Radar Measurements Based on Multi-Task Learning Models

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Advances in Atmospheric Sciences 2023年第5期40卷 887-899页

作者： Yang LI Yubao LIU Rongfu SUN Fengxia GUO Xiaofeng xu haixiang xu Key Laboratory for Aerosol-Cloud-Precipitation of China Meteorological Administration Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China Precision Regional Earth Modeling and Information Center Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China Jibei Electric Power Company Beijing 100054China China Meteorological Administration Beijing 100081China

Convective storms and lightning are among the most important weather phenomena that are challenging to *** this study,a novel multi-task learning(MTL)encoder-decoder U-net neural network was developed to forecast convective storms and lightning with lead times for up to 90 min,using GOES-16 geostationary satellite infrared brightness temperatures(IRBTs),lightning flashes from Geostationary Lightning Mapper(GLM),and vertically integrated liquid(VIL)from Next Generation Weather Radar(NEXRAD).To cope with the heavily skewed distribution of lightning data,a spatiotemporal exponent-weighted loss function and log-transformed lightning normalization approach were *** effects of MTL,single-task learning(STL),and IRBTs as auxiliary input features on convection and lightning nowcasting were *** results showed that normalizing the heavily skew-distributed lightning data along with a log-transformation dramatically outperforms the min-max normalization method for nowcasting an intense lightning *** MTL model significantly outperformed the STL model for both lightning nowcasting and VIL nowcasting,particularly for intense lightning *** MTL also helped delay the lightning forecast performance decay with the lead ***,incorporating satellite IRBTs as auxiliary input features substantially improved lightning nowcasting,but produced little difference in VIL ***,the MTL model performed better for forecasting both lightning and the VIL of organized convective storms than for isolated cells.

关键词： convection/lightning nowcasting multi-task learning geostationary satellite weather radar U-net model

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Comparison of Clinical Value between Right Distal Radial Artery Access and Right Radial Artery Access in Patients Undergoing Coronary Angiography or Percutaneous Coronary Intervention

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Cardiovascular Innovations and Applications 2020年第4期5卷 103-107页

作者： Wen Pan haixiang xu Qingjun Liu Jianhua Fan Department of Cardiology Kunshan Hospital of Traditional Chinese MedicineKunshan Affi liated Hospital of Nanjing University of Chinese MedicineSuzhouJiangsuChina

Objective:To compare the feasibility and safety between right distal radial artery access and right radial artery access in patients undergoing coronary angiography(CAG)or percutaneous coronary intervention(PCI).Methods:On the basis of arterial access,113 patients who underwent CAG or PCI in Kunshan Hospital of Traditional Chinese Medicine between January and October 2018 were divided into two groups:a right distal radial artery group(52 patients)and a right radial artery group(61 patients).We collected general information,the number of puncture attempts,access times,postoperative compression time,and ***:The general characteristics,rate of successful radial artery puncture,and rate of successful catheter placement in the two groups were not *** right radial artery group had fewer puncture attempts(1.26±0.44 times vs.2.19±0.53 times,P=0.001)and a shorter access time(3.23±0.86 min vs.4.77±1.49 min,P=0.001)than the right distal radial artery ***,the postoperative compression time in the right distal radial artery group was shorter(3.44±0.9 h vs.7.16±1.21 h,P=0.001).Two cases of bleeding,four cases of hematoma,and one case of artery occlusion in the right radial artery group and one case of hematoma in the right distal artery group occurred before *** rate of total complications in the right distal radial artery group was lower than in the right radial artery group(1.93%vs.11.48%,P=0.048).Conclusion:CAG or PCI through the right distal radial artery is feasible and safe.

关键词： distal radial artery access radial artery access coronary angiography percutaneous coronary intervention

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Nitrogen deposition suppresses fungal biomass and oxidase activity in faeces of the millipede Spirobolus formosae in a temperate forest

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Soil Ecology Letters 2019年第1期1卷 42-49页

作者： Mengru Wang Shenglei Fu Hongzhi Zhang Meina Wang haixiang xu Leilei Shi Laboratory of Geospatial Technology for the Middle and Lower Yellow River Regions College of Environment and PlanningHenan UniversityKaifeng 475004China

Atmospheric nitrogen(N)deposition has increased dramatically since the industrial revolution due to human *** terrestrial ecosystems,excess nitrogen inputs can greatly affect soil chemical properties,plant growth,and activities of soil microbes and *** can fragment and consume large quantities of litter,and they regulate nutrient cycling and affect soil fertility through excretion of *** soil fauna graze on the faeces of millipedes as a part of the soil food *** decomposition and stabilization of these millipede faeces are especially important in soil carbon dynamics and nutrient cycling,and these processes rely heavily upon microbial ***,very few studies have investigated how microbial community structure and oxidase activity of millipede faeces respond to climate change,especially N ***,we designed a microcosm study to investigate this question,which included two treatments,N addition treatment and control(without N addition).We found that:(i)microbial community structure in millipede faeces was altered and the biomass of fungi and actinomycetes in faecal pellets were significantly reduced after N addition,but bacteria still dominated in millipede faeces after N addition,(ii)oxidase activity was suppressed in response to N addition,and(iii)microbial community structure and oxidase activities were significantly correlated to organic carbon and dissolved total nitrogen of *** these changes suggest that millipede excretion activities under nitrogen deposition contribute to carbon stabilization and reduction in greenhouse gas emission owing to the significant role of fungi and associated oxidase in carbon *** is noteworthy to pay more attention to the function of saprotrophic invertebrates in future N deposition studies.

关键词： N deposition Microbial community structure Phenol oxidase Peroxidase Millipede faeces Macroarthropods PLFA

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Inverse Optimal Control for Speed-varying Path Following of Marine Vessels with Actuator Dynamics

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Journal of Marine Science and Application 2017年第2期16卷 225-236页

作者： Yang Qu haixiang xu Wenzhao Yu Hui Feng Xin Han Key Laboratory of High Performance Ship Technology of Ministry of Education Wuhan University of Technology Wuhan 430063 China School of Transportation Wuhan University of Technology Wuhan 430063 China

A controller which is locally optimal near the origin and globally inverse optimal for the nonlinear system is proposed for path following of over actuated marine crafts with actuator dynamics. The motivation is the existence of undesired signals sent to the actuators, which can result in bad behavior in path following. To attenuate the oscillation of the control signal and obtain smooth thrust outputs, the actuator dynamics are added into the ship maneuvering model. Instead of modifying the Line-of-Sight (LOS) guidance law, this proposed controller can easily adjust the vessel speed to minimize the large cross-track error caused by the high vessel speed when it is turning. Numerical simulations demonstrate the validity of this proposed controller.

关键词： path following line-of-sight guidance optimal control backstepping actuator dynamics

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现代通信系统4×4天线的准正交STBC编码

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兵器装备工程学报 2021年第S02期42卷 286-290页

作者：徐海翔电子科技大学信息与通信工程学院成都611731

针对4发4收天线设计了一种运用球体填充方式、具备分组解码性质准正交时空块状编码。通过计算推导与仿真验证,文章设计的新编码方式较目前4×4双组可解最优QSTBC编码方式具备明显性能方面的优势,并且具有相似的解码复杂度,且能有效解决... 详细信息

针对4发4收天线设计了一种运用球体填充方式、具备分组解码性质准正交时空块状编码。通过计算推导与仿真验证,文章设计的新编码方式较目前4×4双组可解最优QSTBC编码方式具备明显性能方面的优势,并且具有相似的解码复杂度,且能有效解决当通信系统使用复杂星座图或天线数量超过2个的正交时空块状编码码率永远低于1的问题。文章提出的利用球体填充的编码方法既能保留传统编码的分组解码特性,又具备优于传统编码的性能。

关键词：分集积球体填充多输入多输出准正交时空块状编码星座旋转

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面向船舶智能航行的多尺度目标检测算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 50-55页

作者：徐海祥龙泽升冯辉武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430064 武汉理工大学交通学院湖北武汉430064

针对船舶智能航行场景复杂以及获取的图像信息中障碍物尺度变化较大的问题,提出一种基于YOLO (you only look once)算法的多尺度目标检测算法.首先设计了一种自适应特征融合模块,使得用于检测的特征图具有各尺度的强语义信息;然后设计... 详细信息

针对船舶智能航行场景复杂以及获取的图像信息中障碍物尺度变化较大的问题,提出一种基于YOLO (you only look once)算法的多尺度目标检测算法.首先设计了一种自适应特征融合模块,使得用于检测的特征图具有各尺度的强语义信息;然后设计了新的损失函数,以缓解样本分布不均匀问题,优化训练过程;最后通过水面图像仿真实验表明:该算法在多尺度检测上优势明显,既提高了目标检测精度,尤其是小目标的精度提升了34%左右,又未明显增加推理时间和参数量,具有高实时性.

关键词：智能航行目标检测卷积神经网络特征融合样本分布

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一种基于极限学习机的推力分配方法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第12期49卷 34-39,70页

作者：徐海祥马晨龙冯辉武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063

针对传统迭代推力分配方法实时性较差的问题,提出了一种基于极限学习机(ELM)的推力分配方法.该方法考虑了推进器的布局条件与推进器推力约束,利用序列二次规划(SQP)算法在短时间内生成了大量用于极限学习机神经网络训练的推力分配样本数... 详细信息

针对传统迭代推力分配方法实时性较差的问题,提出了一种基于极限学习机(ELM)的推力分配方法.该方法考虑了推进器的布局条件与推进器推力约束,利用序列二次规划(SQP)算法在短时间内生成了大量用于极限学习机神经网络训练的推力分配样本数据.利用生成的数据集进行了离线训练,并进行了在线测试.仿真结果表明:该方法可以较高的精度和更快的计算速度完成推力分配,体现了其相较于传统迭代优化算法的优越性,更能满足工程应用的实时性需求.

关键词：极限学习机推力分配神经网络数据集生成序列二次规划

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水面图像目标检测的强语义特征提取结构

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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第4期49卷 38-43页

作者：徐海祥龙泽升冯辉武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430064 武汉理工大学交通学院湖北武汉430064

针对船舶航行场景多样、船载视觉传感器获取的实海域水面图像信息复杂、难以提取目标的有效特征等问题,提出了一种用于水面图像目标检测的强语义特征提取结构.首先,在骨干网络中使用可变卷积,使卷积采样点具有平移量,适应目标的几何变换... 详细信息

针对船舶航行场景多样、船载视觉传感器获取的实海域水面图像信息复杂、难以提取目标的有效特征等问题,提出了一种用于水面图像目标检测的强语义特征提取结构.首先,在骨干网络中使用可变卷积,使卷积采样点具有平移量,适应目标的几何变换,拥有自适应感受野;然后,在特征金字塔中使用基于语义信息的特征重组,通过全局语义信息自适应聚合特定目标信息,输出强语义特征图,提高后续目标检测精度.实海域水面图像目标检测试验表明:所提出的特征提取结构在提高目标检测任务的精度上优势明显,提升幅度约为10%,并且未大幅增加目标检测算法的推理时间,能满足工程应用的要求.

关键词：水面图像目标检测卷积神经网络特征提取自适应感受野

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面向精准目标定位的水面目标检测算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第10期51卷 38-43页

作者：冯辉郭俊东徐海祥武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

为提升水面目标的检测性能,保障智能船舶的航行安全,基于YOLOv3 (you only look once)提出了一种面向精准目标定位的水面目标检测算法.首先,利用残差密集模块改进了YOLOv3的头部网络,让不同特征间能够进行跨越式的信息交互.其次,将头部... 详细信息

为提升水面目标的检测性能,保障智能船舶的航行安全,基于YOLOv3 (you only look once)提出了一种面向精准目标定位的水面目标检测算法.首先,利用残差密集模块改进了YOLOv3的头部网络,让不同特征间能够进行跨越式的信息交互.其次,将头部网络中的最近邻上采样层替换为了反卷积层,使得网络在训练过程中能够更加自主地学习特征缩放.最后,将普通的学习率衰减策略和余弦退火策略相结合,进一步提升网络的训练效果.利用真实水域下的图像数据对提出的方法进行训练和测试,实验结果表明:提出的方法将水面目标的检测精度提升了4.7%,实现了更加精准的目标定位.

关键词：智能船舶目标检测精准目标定位残差密集模块反卷积

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基于复信息量的频域多通道盲解卷积算法

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数据采集与处理 2008年第3期23卷 278-283页

作者：许海翔丛丰裕史习智上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

基于复信息量,发展了一种频域多通道盲解卷积算法。第一阶段,将频域内复变量的伪协方差矩阵融入到分离算法中,能完全实现非线性不相关,从而使得算法性能得到显著提高。第二阶段,通过Kullback-Leibler(KL)距离来解决次序不确定性问题。... 详细信息

基于复信息量,发展了一种频域多通道盲解卷积算法。第一阶段,将频域内复变量的伪协方差矩阵融入到分离算法中,能完全实现非线性不相关,从而使得算法性能得到显著提高。第二阶段,通过Kullback-Leibler(KL)距离来解决次序不确定性问题。将复变量出现的频度与复变量幅值的均匀分布相结合的复变量概率密度函数能更加准确地计算KL距离,使得该方法的性能得到改善。空旷场地下的仿真试验证明了所提出的算法更加有效。

关键词：多通道盲解卷积伪协方差矩阵复变量概率密度函数 KL距离

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