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基于自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法

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红外技术 2024年第1期46卷 52-60页

作者：马群赵美蓉郑叶龙孙琳倪锋天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津津航技术物理研究所天津300308

红外图像普遍存在对比度低、细节不清晰、边缘特征不突出等问题。针对这些问题,本文提出了一种自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法。采用引导滤波将红外图像分解为背景层和细节层;然后采用自适应阈值邻域条件直方图结合对比度... 详细信息

红外图像普遍存在对比度低、细节不清晰、边缘特征不突出等问题。针对这些问题,本文提出了一种自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法。采用引导滤波将红外图像分解为背景层和细节层;然后采用自适应阈值邻域条件直方图结合对比度受限直方图均衡方式,对背景层图像进行灰度压缩和对比度增强;接着利用引导滤波的中间计算结果构造滤噪掩模,在对细节层进行增强的同时有效滤除背景噪声;最后将背景层和细节层处理结果进行线性融合得到细节增强后红外图像。主观评价和客观数据计算表明,本文提出的红外图像细节增强算法无须手动调节参数即可实现对各类场景的自适应,可以在抑制噪声的前提下,有效增强图像细节,并提升图像整体对比度水平。对算法进行了嵌入式移植,显示效果和资源占用表明算法具有很强的工程化应用水平。

关键词：红外图像增强引导滤波直方图均衡嵌入式移植

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一种穿戴式多IMU的航向对齐方法

导航定位学报 2024年

作者：夏大洲姜卫平旷俭牛小骥武汉大学测绘学院武汉大学卫星导航定位技术研究中心

针对基于穿戴式多惯性测量单元（IMU）的行人定位与步态测量应用中，多IMU之间的航向对齐通常依赖磁力计、专业人员辅助以及关节假设模型，操作流程复杂度高且精度无法保障的问题，提出一种适用下肢安装多IMU的航向对齐方法：设计适用... 详细信息

针对基于穿戴式多惯性测量单元（IMU）的行人定位与步态测量应用中，多IMU之间的航向对齐通常依赖磁力计、专业人员辅助以及关节假设模型，操作流程复杂度高且精度无法保障的问题，提出一种适用下肢安装多IMU的航向对齐方法：设计适用足部、小腿和大腿IMU的统一的杆臂补偿零速修正算法，利用行人足部周期性触地规律构造的零速度观测值，准确恢复所有IMU的运动轨迹；然后基于轨迹相似性约束，实现多个IMU的航向对齐；最后在室外开阔场景下评估运动轨迹恢复精度和航向对齐精度。实验结果表明，航向对齐精度和各部位IMU的轨迹恢复精度呈正相关；在行走轨迹长度大于15 m时，各IMU的航向对齐精度均优于1°（均方根值)。该方法操作简单，易于实施，能够满足基于多IMU的人体运动分析和行人定位应用需求。

关键词：穿戴式惯性传感器航向对齐行人航迹推算人体运动分析扩展卡尔曼滤波

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使用标校源辅助的外辐射源目标定位方法

宇航学报 2024年第5期45卷 731-740页

作者：秦兆涛衣龙腾曹永虎魏少明中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

鉴于定位站位置不确定性会严重影响目标定位性能,提出了一种使用标校源辅助信息的高精度外辐射源目标定位方法。首先利用标校源观测量信息减小接收站位置误差并更新其误差统计特性,随后使用优化的两步加权最小二乘算法,结合先验站址误... 详细信息

鉴于定位站位置不确定性会严重影响目标定位性能,提出了一种使用标校源辅助信息的高精度外辐射源目标定位方法。首先利用标校源观测量信息减小接收站位置误差并更新其误差统计特性,随后使用优化的两步加权最小二乘算法,结合先验站址误差统计信息,实现对外辐射源目标的精准定位解算。对定位算法进行了克拉美罗界推导,理论分析该算法可实现渐进有效。仿真实验结果表明:在标校源辅助定位下,可有效降低定位站位置误差对目标定位性能的影响,显著提高目标定位精度,并且当观测量误差和定位站位置误差较小时,所提定位算法可达到最优估计。该算法可得到目标位置的解析值,不需要迭代运算,计算量较小。

关键词：卫星导航目标定位标校源外辐射源定位精度克拉美罗界

多孔介质微观结构对柴油机颗粒捕集器性能影响的模拟探究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 886-893页

作者：李志军李智洋李振国王妍杨绵松天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 中国汽车技术研究中心有限公司天津300300

为了优化柴油机颗粒捕集器的捕集、压降性能,本文基于孔径概率密度函数和孔隙率分布函数建立了二维柴油机颗粒捕集器孔道微观结构模型,考虑了拦截机理和扩散机理用以计算颗粒在过滤器中的沉积分布情况和捕集效率。计算结果表明:多孔介... 详细信息

为了优化柴油机颗粒捕集器的捕集、压降性能,本文基于孔径概率密度函数和孔隙率分布函数建立了二维柴油机颗粒捕集器孔道微观结构模型,考虑了拦截机理和扩散机理用以计算颗粒在过滤器中的沉积分布情况和捕集效率。计算结果表明:多孔介质微观结构和入口速度对颗粒捕集效率的影响与粒径有关,100 nm粒径颗粒随流速增大初始捕集效率降低最为明显,1000 nm粒径颗粒在不同均匀性的过滤壁下的捕集效率差超过了30%;孔径分布函数方差越大,颗粒就会更多地分布在过滤壁前端,捕集效率也越高,但较大的孔径方差会导致捕集器的初始压降增大和捕集过程结束时的性能出现恶化。

关键词：颗粒捕集器数值模拟微观结构概率密度函数压降捕集效率

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临近空间太阳能飞行器能源系统控制综述

控制与决策 2024年第6期39卷 1761-1777页

作者：张志成李鹏左志强王一晶呼文韬倪旺刘兴江天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 中国电子科技集团公司第十八研究所天津300384 天津市智能无人集群技术与系统重点实验室天津300072

临近空间太阳能飞行器是由太阳能驱动、可在临近空间连续飞行的长航时无人飞行器,近年来其相关研究已成为各国关注的焦点.能源系统是支撑太阳能飞行器长时驻空的关键,实现连续跨昼夜的不间断能量供给是能源系统领域研究的首要目标.围绕... 详细信息

临近空间太阳能飞行器是由太阳能驱动、可在临近空间连续飞行的长航时无人飞行器,近年来其相关研究已成为各国关注的焦点.能源系统是支撑太阳能飞行器长时驻空的关键,实现连续跨昼夜的不间断能量供给是能源系统领域研究的首要目标.围绕临近空间太阳能飞行器集群化能源系统发展过程中的主要问题和研究现状,首先梳理飞行器应用场景下能源系统的控制目标与多重约束,进而系统论述集群化能源系统结构、功能及建模方法;然后,总结集群化能源系统功率分配、储能均衡以及通信受限下能流控制的发展现状,阐述基于强化学习的能量在线调度策略的最新成果,分析现有策略的有效性及不足之处;最后,结合太阳能飞行器的实际需求,探讨能源系统的未来发展趋势与研究方向.

关键词：集群化能源系统临近空间太阳能飞行器目标与约束分布式控制储能均衡能量调度

甲醇芽孢杆菌:下一代工业生物技术的新型底盘

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中国科学：生命科学 2024年第7期54卷 1159-1172页

作者：刘盼毕亚宁王钰中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学重点实验室天津300308 天津科技大学生物工程学院天津300457

甲醇是绿色生物制造的新一代非粮可再生原料,具有来源丰富、价格低廉、能量密度高等优势.甲醇芽孢杆菌(Bacillus methanolicus)是一种革兰氏阳性、嗜热的兼性甲基营养细菌,通过烟酰胺腺嘌呤双核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,... 详细信息

甲醇是绿色生物制造的新一代非粮可再生原料,具有来源丰富、价格低廉、能量密度高等优势.甲醇芽孢杆菌(Bacillus methanolicus)是一种革兰氏阳性、嗜热的兼性甲基营养细菌,通过烟酰胺腺嘌呤双核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)依赖型甲醇脱氢酶(methanol dehydrogenase,Mdh)和核酮糖单磷酸循环(ribulose monophosphate,RuMP)同化甲醇,能够在50℃~55℃条件下利用甲醇快速生长并合成包括L-谷氨酸和L-赖氨酸在内的多种高附加值产品,是下一代工业生物技术的新型底盘.***模式菌株MGA3的基因组、转录组、蛋白组和代谢组等组学信息已被解析,为了解其遗传代谢特征,进行代谢工程改造奠定基础.但是,相比于大肠杆菌等模式微生物底盘,***的基因编辑和调控使能技术较为落后.本文总结了***的遗传和生理特征、可用的基因表达元件和工具,以及生物合成应用进展,讨论亟需突破的研究方向,展望了***在工业生物技术中的应用前景.

关键词：甲醇芽孢杆菌甲醇下一代工业生物技术生物制造基因编辑

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维生素生物合成途径中酶的代谢与功能的探索

生物工程学报 2024年第8期40卷 2570-2603页

作者：蒲春香李金龙龚大春罗华军张大伟三峡大学生物与制药学院中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院大学

维生素作为生命活动中不可或缺的有机化合物，其生物合成途径依赖于生物体内复杂而精细的代谢网络。这一网络不仅涉及多种酶的协同作用，还包括多条代谢途径的交叉与整合。虽然在代谢工程和催化机制研究方面已取得了一些成果，但大量关... 详细信息

维生素作为生命活动中不可或缺的有机化合物，其生物合成途径依赖于生物体内复杂而精细的代谢网络。这一网络不仅涉及多种酶的协同作用，还包括多条代谢途径的交叉与整合。虽然在代谢工程和催化机制研究方面已取得了一些成果，但大量关键酶缺乏详细的酶学属性研究，这一现状限制了维生素生产效率的提升，同时也阻碍了对维生素合成机制的深入理解与优化。这不仅制约了维生素的工业化应用，也限制了相关生物技术的发展。本文综述了维生素合成途径酶领域的研究进展，详细阐述了13种维生素合成途径酶的研究现状，包括它们的代谢特性、动力学性质以及在生物工程中的应用，同时探讨了不同维生素代谢途径间以及与糖酵解途径合成酶的酶学性质差异，揭示了维生素合成途径中催化效率和底物亲和力的特点。此外，本文还探讨了深度学习方法在推进维生素酶学性质研究方面的潜力和应用前景，为维生素生产和优化提供了新的思路。

关键词：维生素酶动力学性质代谢途径生物酶功能深度学习

谷氨酸棒杆菌中L-高丝氨酸转运蛋白的挖掘及功能分析

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食品与发酵工业 2024年

作者：张霞祁玉婷钟兆月徐宁刘君姜巨全邵丽东北农业大学生命科学学院中国科学院天津工业生物技术研究所

L-高丝氨酸是一种非必需手性氨基酸，在农业、化工、生物医药等领域具有重要的用途。近年来，利用微生物发酵法生产L-高丝氨酸越来越受到人们的关注。氨基酸转运蛋白不仅可以降低反馈抑制和细胞毒性，还能提高氨基酸产量，已成为代谢工... 详细信息

L-高丝氨酸是一种非必需手性氨基酸，在农业、化工、生物医药等领域具有重要的用途。近年来，利用微生物发酵法生产L-高丝氨酸越来越受到人们的关注。氨基酸转运蛋白不仅可以降低反馈抑制和细胞毒性，还能提高氨基酸产量，已成为代谢工程改造的重要靶点。目前，谷氨酸棒杆菌中L-高丝氨酸转运蛋白仍然未知。该研究通过生物信息学分析，从谷氨酸棒杆菌中筛选出10个L-高丝氨酸转运蛋白候选基因，经过体外和体内L-高丝氨酸耐受性生长实验，结果显示在大肠杆菌三重高丝氨酸转运缺陷突变体中，异源过表达brnFE、azlCD和lysE基因，能显著恢复大肠杆菌突变体的生长缺陷，而在谷氨酸棒杆菌体内，只有lysE敲除菌较对照生物量下降16%，推测在体内LysE蛋白具有更重要的高丝氨酸外排能力。进一步对LysE的外排活性进行分析，发现lysE敲除菌的外排能力降低了18%。最后，在高丝氨酸底盘菌中，评估了敲除或过表达lysE基因对L-高丝氨酸产量的影响，结果发现lysE基因缺失导致L-高丝氨酸的产量降低了65%，而过表达lysE使L-高丝氨酸产量提高了22%。综上所述，谷氨酸棒杆菌LysE蛋白具有转运L-高丝氨酸的能力，相关结果为开发高效的L-高丝氨酸细胞工厂提供了新靶点。

关键词： L-高丝氨酸外排蛋白谷氨酸棒杆菌序列比对 LysE

代谢改造谷氨酸棒杆菌高效发酵生产L-高丝氨酸

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食品与发酵工业 2024年

作者：钟兆月马振平祁玉婷张霞徐宁刘君邵丽姜巨全东北农业大学生命科学学院中国科学院天津工业生物技术研究所

L-高丝氨酸是一种非蛋白质手性氨基酸，在食品、饲料、医药和农业等领域中具有广阔的应用潜力。但目前改造食品安全微生物谷氨酸棒杆菌发酵生产L-高丝氨酸的实例仍然较少。该研究以野生型谷氨酸棒杆菌为出发菌，通过敲除thrB、alaT和dd... 详细信息

L-高丝氨酸是一种非蛋白质手性氨基酸，在食品、饲料、医药和农业等领域中具有广阔的应用潜力。但目前改造食品安全微生物谷氨酸棒杆菌发酵生产L-高丝氨酸的实例仍然较少。该研究以野生型谷氨酸棒杆菌为出发菌，通过敲除thrB、alaT和ddh弱化L-高丝氨酸竞争途径，并过表达lysC、hom和ppc强化L-高丝氨酸合成代谢流，实现了L-高丝氨酸的有效积累。随后，通过增强胞内NADPH供应以及促进L-高丝氨酸外排效率，进一步提升L-高丝氨酸生产。最后，通过改造和重塑葡萄糖摄取和利用系统，在谷氨酸棒杆菌中实现了L-高丝氨酸的高效合成。最优基因工程菌在摇瓶条件下可积累9.29 g/L L-高丝氨酸，在5 L发酵罐条件下可积累77.53 g/L L-高丝氨酸，生产强度达到1.29 g/L/h，是已报道谷氨酸棒杆菌生产L-高丝氨酸的最高水平。该研究将为构建L-高丝氨酸高产菌株提供一定参考依据。

关键词： L-高丝氨酸谷氨酸棒杆菌代谢工程细胞工厂发酵