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大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响

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物理学报 2024年第10期73卷 203-211页

作者：刘宇韬徐苗付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干... 详细信息

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.

关键词：空间相干光通信大气湍流混频效率误码率

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基于改进生成对抗网络的甜樱桃数据增强方法

农业机械学报 2024年第10期 252-262页

作者：韩翔李玉强高昂马静怡宫庆福宋月鹏山东农业大学机械与电子工程学院山东省园艺机械与装备重点实验室山东省农业装备智能化工程实验室

为解决在数据不平衡条件下甜樱桃分类模型出现的长尾类不平衡问题，提出了一种基于深度卷积生成对抗网络(Deep convolutional generative adversarial networks, DCGAN)的缺陷甜樱桃图像增强方法。首先，在生成器部分引入多尺度残差块(M... 详细信息

为解决在数据不平衡条件下甜樱桃分类模型出现的长尾类不平衡问题，提出了一种基于深度卷积生成对抗网络(Deep convolutional generative adversarial networks, DCGAN)的缺陷甜樱桃图像增强方法。首先，在生成器部分引入多尺度残差块(MSRB)和CBAM注意力机制，增强了模型特征表达能力和生成图像细节质量，同时改善了梯度流；在判别器部分应用谱归一化技术，并引入Wasserstein距离和加梯度惩罚的损失函数，增强了模型训练稳定性和收敛速度。实验结果表明，与传统的GAN模型相比，本文模型可以生成更高质量的缺陷甜樱桃图像，两种缺陷甜樱桃图像的FID值(Fréchet inception distance)分别为64.36和59.97。本文模型生成的数据增强后，VGG19和MobileNetV3的甜樱桃分类准确率分别提高16.44个百分点和13.94个百分点。

关键词：甜樱桃图像数据生成生成对抗网络长尾类不平衡

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基于形色筛选的苹果园羽化害虫粘连图像分割

农业机械学报 2024年

作者：刘双喜王云飞张宏建孙林林马博慕君林任卓王金星山东省园艺机械与装备重点实验室山东省农业装备智能化工程实验室山东农业大学机械与电子工程学院

针对苹果园害虫识别过程中的粘连问题，提出了一种基于形色筛选的害虫粘连图像分割方法。首先，采集苹果园害虫图像，聚焦于羽化害虫。害虫在羽化过程中已完成大部分生长发育，其外部形态、颜色、纹理更为稳定显著。因此，基于不同种类... 详细信息

针对苹果园害虫识别过程中的粘连问题，提出了一种基于形色筛选的害虫粘连图像分割方法。首先，采集苹果园害虫图像，聚焦于羽化害虫。害虫在羽化过程中已完成大部分生长发育，其外部形态、颜色、纹理更为稳定显著。因此，基于不同种类害虫的形色特征信息分析，来获取害虫HSV分割阈值和模板轮廓。其次，利用形状因子判定分割粘连区域，通过颜色分割法和轮廓定位分割法来实现非种间与种间粘连害虫的分割。最后，对采集的苹果园害虫图像进行了试验分析，采用基于形色筛选的分割法对单个害虫进行分割，结果表明，本文方法的平均分割率、平均分割错误率和平均分割有效率分别为101%、3.14%和96.86%，分割效果优于传统图像分割方法。此外，通过预定义的颜色阈值，本文方法实现了棉铃虫、桃蛀螟与玉米螟的精准分类，平均分类准确度分别为97.77%、96.75%与96.83%。同时，以Mask R-CNN模型作为识别模型，平均识别精度作为评价指标，分别对已用本文方法和未用本文方法分割的害虫图像进行识别试验。结果表明，已用本文方法分割的棉铃虫、桃蛀螟和玉米螟害虫图像平均识别精度分别为96.55%、94.80%与95.51%，平均识别精度分别提高了16.42、16.59与16.46个百分点。这表明该方法可为果园害虫精准识别提供理论和方法基础。

关键词：苹果园羽化害虫粘连图像精准分割形色特征轮廓定位

基于碳势-能源价格双响应的综合能源系统低碳经济调度

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电力系统自动化 2024年第9期48卷 21-33页

作者：张玉敏孙鹏凯孟祥剑吉兴全杨明李晓宇山东科技大学电气与自动化工程学院山东省青岛市266590 电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东省济南市250061

利用电-气-热多元负荷节点碳势引导需求响应是实现综合能源系统(IES)低碳运行的有效手段。IES中多能流耦合关系复杂、动态特性交织,碳排放特性难以准确表达。文中针对IES中低碳运行潜力挖掘不足的问题进行了研究,提出了一种基于节点碳势... 详细信息

利用电-气-热多元负荷节点碳势引导需求响应是实现综合能源系统(IES)低碳运行的有效手段。IES中多能流耦合关系复杂、动态特性交织,碳排放特性难以准确表达。文中针对IES中低碳运行潜力挖掘不足的问题进行了研究,提出了一种基于节点碳势-能源价格双响应的经济调度方法,用于IES源-荷协同,实现低碳运行。一方面,通过剖析气、热动态特性对碳排放流的影响机理,引入动态特性等价替换思想,得出计及动态特性的碳排放流模型,进而得到负荷节点的碳势,实现碳排放责任的分摊;另一方面,从碳视角出发,考虑多元负荷的碳排放责任,设计了基于多元负荷节点碳势-能源价格双响应的IES源-荷低碳互动机制,充分挖掘IES中多元负荷的低碳潜力。通过对IES中碳排放产生、传输、消费全过程的追踪与计量,制定兼顾经济性与低碳性的调控策略。以电网14节点-热网6节点-天然气网6节点(E14-H6-G6)和E57-H12-G12测试系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：综合能源系统低碳经济调度碳排放流碳势能源价格动态特性

高强度耐低温离子水凝胶的制备及在摩擦纳米发电机中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 125-133页

作者：王洋刘文博杨宇姜炜坤吕高金齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室山东济南250353

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种新型可持续的能量收集设备,具有自供电、高输出、低成本、灵活性和轻量化等优点。然而,传统TENG的电极材料为金属薄膜、碳片和液态金属等,存在可拉伸性差、导电性差且在低温无法工作等缺点。文中将氯化锌(Z... 详细信息

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种新型可持续的能量收集设备,具有自供电、高输出、低成本、灵活性和轻量化等优点。然而,传统TENG的电极材料为金属薄膜、碳片和液态金属等,存在可拉伸性差、导电性差且在低温无法工作等缺点。文中将氯化锌(ZnCl_(2))、磺基甜菜碱(SBMA)、纳米纤维素(CNC)和柠檬酸(CA)引入聚丙烯酸(AA)基体中,制备了具有优异力学性能(拉伸强度2.16 MPa、断裂伸长率382%)、抗疲劳性、导电性能(9.3 mS/cm)、抗冻性能(-75℃)和保水性能的离子水凝胶材料。基于该离子水凝胶所制备的TENG具有良好的可拉伸性、抗冻性(-50℃)和稳定的输出电压(60 V),能够将人体运动产生的机械能转化为电能,并成功点亮了39个LED灯。因此该水凝胶基TENG在能量收集领域展示出巨大的发展潜力,具有广阔的应用前景。

关键词：纳米纤维素柠檬酸磺基甜菜碱氯化锌摩擦纳米发电机

基于无模型自适应控制的半潜式平台运动性能研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 88-96页

作者：余杨张鹏辉成司元张文豪余建星天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学天津市港口与海洋工程重点实验室天津300072

南海海域油气资源极其丰富,半潜式平台在该海域工作时常常面临着系泊失效这一重大危险情况。该研究以一艘装配有悬链式系泊系统和DP-3动力定位系统的半潜式平台为研究对象,利用AQWA软件开展系泊失效前后半潜式平台运动性能研究。同时,... 详细信息

南海海域油气资源极其丰富,半潜式平台在该海域工作时常常面临着系泊失效这一重大危险情况。该研究以一艘装配有悬链式系泊系统和DP-3动力定位系统的半潜式平台为研究对象,利用AQWA软件开展系泊失效前后半潜式平台运动性能研究。同时,借助于AQWA软件二次开发功能,将无模型自适应控制作为动力定位系统控制理论,以研究半潜式平台系泊失效后运动性能恢复。数值仿真模拟结果表明,采用无模型自适应控制作为动力定位系统控制理论的半潜式平台能很好地恢复系泊失效后的运动性能,有效地减小系泊失效带来的危害;基于偏格式动态线性化和全格式动态线性化的无模型自适应控制比基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制能让半潜式平台更快地恢复运动性能。

关键词：半潜式平台系泊失效无模型自适应控制动力定位系统运动性能

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苹果颗粒离散元接触参数标定与仿真试验

农业工程学报 2024年第12期40卷 66-76页

作者：张宏建韩欣杨化伟陈修波赵光泽孙经伟孙林林王金星山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业机械科学研究院济南252100 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数。其次,通过碰撞弹跳试验、... 详细信息

为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数。其次,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验,得到红富士、花牛和黄元帅苹果与亚克力板的碰撞恢复系数分别为0.473、0.432和0.466;与亚克力板的静摩擦系数分别为0.435、0.536和0.519;与亚克力板的滚动摩擦系数分别为0.007 7、0.013 8和0.008 8。最后,通过堆积角试验、最陡爬坡试验确定二次回归正交旋转组合试验,得到红富士、花牛和黄元帅同种苹果间的碰撞恢复系数分别为0.487、0.348和0.469;静摩擦系数分别为0.584、0.869和0.644;滚动摩擦系数分别为0.084、0.096和0.093。试验结果表明,红富士、花牛和黄元帅苹果仿真试验与物理试验的休止角相对误差分别为5.95%、6.55%、8.67%。研究结果可为苹果物理特性和低损采收技术研究提供理论依据和模型支撑。

关键词：离散元模型苹果接触参数标定与试验堆积角

广东省周边海域风能和波浪能联合开发潜力分析

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太阳能学报 2024年第8期45卷 651-659页

作者：李妍妮史宏达曹飞飞中国海洋大学工程学院青岛266404 山东省海洋工程重点实验室青岛266100 青岛市海洋可再生能源重点实验室青岛266100

参考现有海上风电场位置选择广东省周边海域的5处联合开发场址,基于2001—2020年的风和波浪再分析数据,从资源储量和稳定性等角度对选址开展资源特征的详细分析,并评估不同额定功率的6种风力机和6种波浪能装置在选址处的发电性能。结果... 详细信息

参考现有海上风电场位置选择广东省周边海域的5处联合开发场址,基于2001—2020年的风和波浪再分析数据,从资源储量和稳定性等角度对选址开展资源特征的详细分析,并评估不同额定功率的6种风力机和6种波浪能装置在选址处的发电性能。结果表明,广东省周边海域的风能和波浪能均有明显的季节分布差异,在秋冬季节更为丰富且更为稳定;风能和波浪能具有较强的相关性;风力机额定功率越大平均发电功率越大,但容量因数随额定功率的增大呈现波动趋势;风力机的容量因数明显大于波浪能装置;综合考虑多种因素,W2E-215/9.0风力机和Wave Star波浪能装置更适合投放于所提5处场址。

关键词：风能波浪能资源评估风力机波浪能转换

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支持等式测试及密码逆向防火墙的SM9标识加密方案

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计算机研究与发展 2024年第4期61卷 1070-1084页

作者：熊虎林烨姚婷电子科技大学信息与软件工程学院成都610054 网络与数据安全四川省重点实验室(电子科技大学) 成都610054

支持等式测试的标识加密(identity-based encryption with equality test, IBEET)体制解决了传统等式测试方案中证书管理的问题,得到了广泛的关注.但现有的IBEET体制难以抵抗渗透攻击,且都是基于国外密码算法设计,不具有自主知识产权.... 详细信息

支持等式测试的标识加密(identity-based encryption with equality test, IBEET)体制解决了传统等式测试方案中证书管理的问题,得到了广泛的关注.但现有的IBEET体制难以抵抗渗透攻击,且都是基于国外密码算法设计,不具有自主知识产权.基于此,提出一种支持等式测试并具有密码逆向防火墙的SM9标识加密方案(SM9 identity-based encryption scheme with equality test and cryptographic reverse firewalls, SM9-IBEET-CRF).该方案在用户与云服务器的上行信道间部署密码逆向防火墙(cryptographic reverse firewalls,CRF),对用户发出的信息执行重随机化以达到抵抗渗透攻击的作用.该方案拓展国密算法SM9至IBEET领域中,提升其运行效率并丰富国密算法在云计算领域的研究.给出了SM9-IBEET-CRF的形式化定义和安全模型,并在随机预言机模型中考虑2种不同的敌手将此方案在选择密文攻击下的不可区分性与单向性分别形式化地规约到BDH困难假设上.同时,该方案通过考虑第3种敌手证明CRF的部署为其带来维持功能性、保留安全性以及抵抗渗透性.实验仿真和分析结果展示了该方案的有效性.

关键词： SM9 等式测试密码逆向防火墙标识加密渗透攻击