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Using restored two-dimensional X-ray images to reconstruct the three-dimensional magnetopause

Earth and Planetary Physics 2024年第1期8卷 133-154页

作者： RongCong Wang JiaQi Wang DaLin Li TianRan Sun XiaoDong Peng yihong guo National Space Science Center Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing100049China Aerospace Information Research Institute Chinese Academy of SciencesBeijing 100094China

Astronomical imaging technologies are basic tools for the exploration of the universe,providing basic data for the research of astronomy and space physics.The Soft X-ray Imager(SXI)carried by the Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer(SMILE)aims to capture two-dimensional(2-D)images of the Earth’s magnetosheath by using soft X-ray imaging.However,the observed 2-D images are affected by many noise factors,destroying the contained information,which is not conducive to the subsequent reconstruction of the three-dimensional(3-D)structure of the magnetopause.The analysis of SXI-simulated observation images shows that such damage cannot be evaluated with traditional restoration models.This makes it difficult to establish the mapping relationship between SXIsimulated observation images and target images by using mathematical models.We propose an image restoration algorithm for SXIsimulated observation images that can recover large-scale structure information on the magnetosphere.The idea is to train a patch estimator by selecting noise–clean patch pairs with the same distribution through the Classification–Expectation Maximization algorithm to achieve the restoration estimation of the SXI-simulated observation image,whose mapping relationship with the target image is established by the patch estimator.The Classification–Expectation Maximization algorithm is used to select multiple patch clusters with the same distribution and then train different patch estimators so as to improve the accuracy of the estimator.Experimental results showed that our image restoration algorithm is superior to other classical image restoration algorithms in the SXI-simulated observation image restoration task,according to the peak signal-to-noise ratio and structural similarity.The restoration results of SXI-simulated observation images are used in the tangent fitting approach and the computed tomography approach toward magnetospheric reconstruction techniques,significantly improving the reconstruction results.Hence,the proposed te

关键词： Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer(SMILE) soft X-ray imager magnetopause image restoration

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Deriving the magnetopause position from wide field-of-view soft X-ray imager simulation

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Science China Earth Sciences 2022年第8期65卷 1601-1611页

作者： yihong guo Tianran SUN Chi WANG Steven SEMBAY Aerospace Information Research Institute Chinese Academy of SciencesBeijing100094China National Space Science Center Chinese Academy of SciencesBeijing100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing100049China School of Physics and Astronomy University of LeicesterLeicesterLE17RHUK

Imaging techniques provide essential information in astronomical and space physics studies.The Soft X-ray Imager(SXI)will obtain images of the Earth’s magnetosphere via the solar wind charge exchange process in a global view.However,it is a challenge to reconstruct its 3-D structures from the observed 2-D image(s).In this paper,a recently proposed method,Tangent Fitting Approach(TFA),is validated to reconstruct the large-scale magnetopause from a single X-ray image obtained by instrument simulation.It is revealed that the large-scale magnetopause under a medium solar wind number density can be well reconstructed,although the locations of maximum X-ray photon counts are scattered in the image due to instrumental effects and diffusive sky background.Higher solar wind number density leads to stronger signals and further leads to better reconstruction results.For lower solar wind density,the X-ray maximum photon counts may not be identified from the SXI simulations,preprocessing of the images shall be considered before applying TFA.Furthermore,the subsolar magnetopause can be well derived when the satellite is on the dayside orbits.

关键词： Soft X-ray Imager Magnetosphere SMILE TFA

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The Structural Responses of Columns under Various Loadings

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Open Journal of Civil Engineering 2023年第3期13卷 454-478页

作者： yihong guo School of Physics Faculty of Science University of New South Wales Sydney New South Wales Australia

This paper focuses on the seismic resistance of one-storied factories, which are commonly used in China due to their flexibility, low cost, and short construction period. With the increasing demand for construction materials, these factories play a vital role in meeting the demands of urbanization and infrastructure development. The seismic resistance of these factories is critical to ensure safety, and this paper presents research on this topic. The paper highlights the advantages of one-storied factories, such as low maintenance cost and seismic resistance, and emphasizes the importance of conducting research on their seismic resistance to ensure safety in construction projects.

关键词： Structural Design Infinite Element Analysis Abaqus Infrastructure

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超超临界转子用Inconel 617合金的热塑性

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金属热处理 2024年第1期49卷 103-107页

作者：李红梅白亚冠郭伟聂义宏天津重型装备工程研究有限公司天津300457 中国第一重型机械股份公司黑龙江齐齐哈尔161042

研究了不同温度对Inconel 617合金铸锭高温拉伸热塑性的影响。结果表明,Inconel 617合金在900℃以上有良好的热塑性,拉伸断口有明显的颈缩,断面收缩率均在90%以上。随拉伸温度的升高,颈缩越来越明显,断口韧窝变深,热塑性越来越好。拉伸... 详细信息

研究了不同温度对Inconel 617合金铸锭高温拉伸热塑性的影响。结果表明,Inconel 617合金在900℃以上有良好的热塑性,拉伸断口有明显的颈缩,断面收缩率均在90%以上。随拉伸温度的升高,颈缩越来越明显,断口韧窝变深,热塑性越来越好。拉伸时发生了局部动态再结晶,随温度升高,再结晶变得充分,高于1200℃拉伸时晶粒快速长大,且断口出现熔融现象。

关键词： IN617合金热塑性动态再结晶

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A Lunar-based Soft X-ray Imager(LSXI)for the Earth's magnetosphere

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Science China Earth Sciences 2021年第7期64卷 1026-1035页

作者： yihong guo Chi WANG Fei WEI Tianran SUN Xizheng YU Songwu PENG Graziella BRANDUARDI-RAYMONT Steven SEMBAY National Space Science Center Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Mullard Space Science Laboratory University College LondonSurrey RH56NTUK Department of Physics and Astronomy University of LeicesterLeicester LEI 7RHUK

We propose to use the Moon as a platform to obtain a global view of Earth's magnetosphere by a Lunar-based Soft X-ray Imager(LSXI).LSXI is a wide field-of-view Soft X-ray telescope,which can obtain X-ray images of Earth's magnetosphere based on the solar wind charge exchange(SWCX)X-ray emission.Global perspective is crucial to understand the overall interaction of the solar wind with magnetosphere.LSXI is capable of continuously monitoring the evolution of geospace conditions under the impact of the solar wind by simultaneous observation of the bow shock,magnetosheath,magnetopause and cusps for the first time.This proposal is answering the call for the Chinese Lunar Exploration Program Phase IV.

关键词： Soft X-ray imager Lunar Magnetosphere Micro-pore optics

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基于多尺度注意力机制ResNet的雷达工作模式识别

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雷达科学与技术 2024年第2期22卷 170-179,186页

作者：卓奕弘熊敬伟潘继飞郭林青国防科技大学电子对抗学院安徽合肥230037

雷达工作模式识别是解释雷达行为和功能的基本任务。现有方法难以在信号灵活、环境复杂的条件下筛除脉冲序列中不同空间和不同通道中的冗余信息。本文在深度残差网络的基础上,增加了空间自注意力模块和通道自注意力模块以适应上述信号... 详细信息

雷达工作模式识别是解释雷达行为和功能的基本任务。现有方法难以在信号灵活、环境复杂的条件下筛除脉冲序列中不同空间和不同通道中的冗余信息。本文在深度残差网络的基础上,增加了空间自注意力模块和通道自注意力模块以适应上述信号特点。模型引入自注意力机制以实现雷达序列不同空间和通道的自适应权值分配,使网络能更有效地关注更具差异性的信息,实现了极端条件下雷达工作模式的高精度识别。同经典深度学习网络AlexNet、LeNet、VGGNet、ResNet以及常规深度卷积网络相比,该模型在0~50%漏脉冲条件下,平均识别率提升了36%,在独立测试集40%漏脉冲比例下模型仍然具备90%以上的识别率,证明了所提网络的优越性和有效性。

关键词：多功能雷达模式识别自注意力机制特征提取深度学习

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基于GA-BP神经网络的铁水硅含量预测方法

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钢铁研究学报 2024年第3期36卷 309-318页

作者：何奕波郭辉张冰谦朱强汤海明李怡宏太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 澳大利亚伍伦贡大学创新材料研究所澳大利亚新南威尔士州伍伦贡市NSW2522 山西太钢不锈钢股份有限公司山西太原030003

长期以来在高炉炼铁过程中铁水硅含量一直作为代表高炉热状态的重要指数。然而由于高炉具有动态特性,内部化学反应十分复杂,是一个典型的黑箱模型,因此对高炉铁水硅含量进行实时预测十分困难。针对这一问题,利用遗传算法(Genetic Algori... 详细信息

长期以来在高炉炼铁过程中铁水硅含量一直作为代表高炉热状态的重要指数。然而由于高炉具有动态特性,内部化学反应十分复杂,是一个典型的黑箱模型,因此对高炉铁水硅含量进行实时预测十分困难。针对这一问题,利用遗传算法(Genetic Algorithm, GA)对传统BP(Back Propagation)算法进行改进,构建GA-BP神经网络预测铁水硅含量。首先将高炉炼铁过程中的13个参数(如风量、风压等)进行特征提取,并利用遗传算法全局搜索BP神经网络最优的初始权值和阈值,接着利用前向传播算法(Forward Propagation, FP)在三层神经网络中传递筛选出来的特征并计算出预测值,其中三层神经网络每层神经元个数分别为7、50、1。最终将铁水硅含量预测值与真实值进行误差分析,利用梯度下降(Gradient Descent, GD)的原理不断更新神经元的权重,直到预测值与真实值之间的误差达到所给定的阈值。相比于传统BP神经网络,GA-BP神经网络改善了BP神经网络权值、阈值难定,学习速度慢且易陷入局部最优等缺点。将某钢厂生产过程中实时采集到的数据经过预处理之后,输入到神经网络中进行训练并且利用测试集来验证该模型的精度。最终该模型在测试集上取得了92%的正确率且均方误差(Mean Square Error, MSE)稳定在0.001,证明了该模型的有效性。选取了50组数据集之外的新数据来进行预测,结果验证了该模型具备指导生产实践的能力。

关键词：高炉炼铁硅含量 BP神经网络遗传算法特征工程

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猪粪和羊粪对盐碱障碍粮田冬小麦生理特征和产量的影响

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麦类作物学报 2024年第4期44卷 504-512页

作者：张天英李义红黄朋娟张月辰董伟欣郭丽河北省农林科学院农业资源环境研究所河北石家庄050051 河北农业大学农学院河北保定071001 河北省肥料技术创新中心河北石家庄050051 河北开放大学河北石家庄050080

为探明不同有机肥施用条件下河北低平原咸水补灌区盐碱障碍粮田冬小麦的耐盐抗氧化特征,设置常规施肥(CK)、推荐施肥(RC)以及在RC基础上猪粪和羊粪各3个施用量(低量:9 t·hm^(-2);中量:18 t·hm^(-2);高量:27 t·hm^(-2))处理,分析了不... 详细信息

为探明不同有机肥施用条件下河北低平原咸水补灌区盐碱障碍粮田冬小麦的耐盐抗氧化特征,设置常规施肥(CK)、推荐施肥(RC)以及在RC基础上猪粪和羊粪各3个施用量(低量:9 t·hm^(-2);中量:18 t·hm^(-2);高量:27 t·hm^(-2))处理,分析了不同处理下盐碱田冬小麦生长、碳氮代谢、抗氧化特性及产量的差异。结果表明,高量猪粪和羊粪处理下小麦孕穗期单株分蘖数较RC处理分别提高了18.42%和23.68%;高、中量猪粪和羊粪处理下干物质积累量在孕穗期、开花期和收获期较CK和RC处理均显著提高,其中在收获期高量猪粪处理的增幅分别为24.54%和24.60%,高量羊粪处理的增幅分别为29.94%和29.99%;高量猪粪和羊粪处理较CK和RC处理均显著提高了冬小麦花后旗叶可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸含量及SOD、POD活性,降低超氧阴离子自由基积累量,其中羊粪较猪粪显著提高了可溶性糖含量。高、中量有机肥处理提高了穗数和千粒重,增产效果显著,其中高、中量猪粪处理较CK分别增产15.09%和8.95%,高、中量羊粪分别增产22.06%和9.34%,但两种有机肥处理间产量无显著差异。综合来看,针对河北低平原咸水补灌区轻度盐碱土壤,建议在生产实践中施用高量(27 t·hm^(-2))猪粪或羊粪,以改善冬小麦耐盐生理特征,进而促进产量提高,且总体上羊粪增产效果优于猪粪。

关键词：有机肥盐碱障碍粮田冬小麦生理特性产量

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基于余热梯次利用的氢能发动机系统设计

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汽车实用技术 2024年第11期49卷 8-13页

作者：郭一弘刘祯齐诗佳李正湖北文理学院纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053

氢燃料由于具有零二氧化碳排放、可治理NO_(X)等有毒气体的优点,尤其在氢能发动机与动力装置的研究领域内备受关注。但是,卡诺循环定义的燃料转换效率始终不能超过50%,与常规发动机存在较大距离。为此文章构建了一种集压缩室空气增压、... 详细信息

氢燃料由于具有零二氧化碳排放、可治理NO_(X)等有毒气体的优点,尤其在氢能发动机与动力装置的研究领域内备受关注。但是,卡诺循环定义的燃料转换效率始终不能超过50%,与常规发动机存在较大距离。为此文章构建了一种集压缩室空气增压、内燃室氢气燃烧膨胀做功、膨胀室低品位余热能回收于一体的氢发动机系统,系统采用有机液态形式贮存氢的方法,基于氢内燃机建立高效的废热梯级利用体系,将高品质废热用于氢源脱氢,将中低品质废热进行朗肯循环,实现废热资源的梯级利用。该系统设计不仅具有重要的科学研究价值,而且在经济、环境和社会可持续发展等多个层面都具有深远的影响。

关键词：氢能有机液态储氢氢能发动机废弃余热利用

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Safe and Stable Lithium Metal Batteries Enabled by an Amide-Based Electrolyte

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Nano-Micro Letters 2022年第3期14卷 120-133页

作者： Wanbao Wu Yiyang Bo Deping Li yihong Liang Jichuan Zhang Miaomiao Cao Ruitian guo Zhenye Zhu Lijie Ci Mingyu Li Jiaheng Zhang Sauvage Laboratory for Smart Materials Harbin Institute of Technology(Shenzhen)Shenzhen 518055People’s Republic of China Research Centre of Printed Flexible Electronics School of Materials Science and EngineeringHarbin Institute of Technology(Shenzhen)Shenzhen 518055People’s Republic of China School of Materials Science and Engineering Harbin Institute of Technology(Shenzhen)Shenzhen 518055People’s Republic of China Department of Chemistry University of IdahoMoscowID 83844‑2343USA

The formation of lithium dendrites and the safety hazards arising from flammable liquid electrolytes have seriously hindered the development of high-energy-density lithium metal batteries.Herein,an emerging amide-based electrolyte is proposed,containing LiTFSI and butyrolactam in different molar ratios.1,1,2,2-Tetrafluoroethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropylether and fluoroethylene carbonate are introduced into the amide-based electrolyte as counter solvent and additives.The well-designed amide-based electrolyte possesses nonflammability,high ionic conductivity,high thermal stability and electrochemical stability(>4.7 V).Besides,an inorganic/organic-rich solid electrolyte interphase with an abundance of LiF,Li3N and Li-N-C is in situ formed,leading to spherical lithium deposition.The formation mechanism and solvation chemistry of amide-based electrolyte are further inves-tigated by molecular dynamics simulations and density functional theory.When applied in Li metal batteries with LiFePO4 and LiMn2O4 cathode,the amide-based electrolyte can enable stable cycling performance at room temperature and 60℃.This study provides a new insight into the development of amide-based electrolytes for lithium metal batteries.

关键词： Amide-based electrolyte Nonflammable Inorganic/organic-rich solid electrolyte interphase Dendrite-free Lithium metal batteries

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