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改进A-star算法的无人船动态路径规划

系统工程与电子技术 2025年

作者：焉晓贞周新悦罗清华哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院山东船舶技术研究院

为了解决无人船动态路径规划中路径转折点多、路径安全性差以及传统A-star算法在动态环境中应用受限的问题，提出一种改进的A-star算法。该方法首先通过修改open-list的存储方式和增加邻域搜索方向，灵活调整无人船的行进方向，提升其... 详细信息

为了解决无人船动态路径规划中路径转折点多、路径安全性差以及传统A-star算法在动态环境中应用受限的问题，提出一种改进的A-star算法。该方法首先通过修改open-list的存储方式和增加邻域搜索方向，灵活调整无人船的行进方向，提升其在动态环境中的适应能力；其次，通过引入直线引导函数和安全距离代价公式，有效优化路径规划过程，避免不必要的路径绕行和碰撞风险，最后，通过聚焦搜索方法，减少无人船振荡反复运动。仿真结果表明，改进的A-star算法能够成功躲避动态障碍物，并且与其他动态路径规划算法相比，改进A-star在路径长度方面减少了4.88%和0.09%，平滑度方面减少了37.32%和23.17%。改进后的算法能生成更平滑、安全的路径，适用于无人船的动态路径规划。

关键词：路径规划无人船 A-star算法海洋巡航动态路径规划

一种基于改进卷积神经网络YOLOv8n的黄精种子成熟度识别模型

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山东农业科学 2025年

作者：冯峰孔淳陈诗瑶马春悦王琛郭秀茹孙博王志军山东农业大学信息科学与工程学院

黄精是重要的药食同源品种，在黄精的种植与育种过程中，通常采用基于个人经验的人工方式进行种子成熟度识别，但该方式存在主观性强、精确度不稳定的问题，会在一定程度上影响种植后黄精的产量和质量，进而影响黄精下游产业的品质和经... 详细信息

黄精是重要的药食同源品种，在黄精的种植与育种过程中，通常采用基于个人经验的人工方式进行种子成熟度识别，但该方式存在主观性强、精确度不稳定的问题，会在一定程度上影响种植后黄精的产量和质量，进而影响黄精下游产业的品质和经济效益；另一方面，由于黄精种植地块通常较为分散，使得人工识别种子成熟度的方式较为低效。为了解决以上问题，本研究提出一种基于改进卷积神经网络YOLOv8n的黄精种子成熟度识别模型——YOLOv8n-FasterNet-EMA。首先，在模型轻量化方面，通过将YOLOv8n主干网络中原本的卷积替换为FasterNet的PConv卷积结构，与瓶颈层Bottleneck结合后得到新的c2f-FasterNet模块，从而减小模型的计算量与内存消耗；其次，在模型泛化性能方面，通过使用EMA注意力机制与YOLOv8n颈部网络中检测处的c2f模块结合，提升模型的特征提取能力，进而改善模型的泛化能力。为验证所提模型的性能，在收集的黄精种子成熟度数据集上进行了对比实验。实验表明，与原YOLOv8n模型相比，本研究所提识别模型在平均识别精度上提升了2.1%，同时模型的参数量降低了21.3%；此外，与SSD、Yolov5n相比，本研究所提模型在识别精度和速度上也取得一定的提升。因此，YOLOv8n-FasterNet-EMA能有效识别黄精种子的成熟度，这对实现黄精种子成熟度的智能化识别，进而提升黄精育种的质量、改善下游产业的经济效益均具有重要的实际意义。

关键词：黄精种子成熟度识别卷积神经网络YOLOv8n FasterNet EMA注意力机制

基于未知系统动态估计器的桥式吊车滑模抗摆控制

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系统科学与数学 2025年

作者：陈强虞天鑫施卉辉浙江工业大学信息工程学院浙工大莫干山研究院

针对带有非匹配扰动和未建模动态的桥式吊车系统抗摆控制问题,提出一种基于未知系统动态估计器的滑模控制方法.通过引入一阶低通滤波器,设计未知系统动态估计器,补偿包括非匹配扰动在内的系统未知动态,提高系统抗干扰能力.构造基于两相... 详细信息

针对带有非匹配扰动和未建模动态的桥式吊车系统抗摆控制问题,提出一种基于未知系统动态估计器的滑模控制方法.通过引入一阶低通滤波器,设计未知系统动态估计器,补偿包括非匹配扰动在内的系统未知动态,提高系统抗干扰能力.构造基于两相幂次趋近律的滑模控制器,能较准确获得滑模变量的收敛时间,保证滑模变量具有较快的收敛速度.实验结果表明,所提控制方法能有效确保桥式吊车具有良好的抗摆性能和定位精度.

关键词：桥式吊车系统抗摆控制未知系统动态估计器两相幂次趋近律

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全双工中继和速率分割协同的安全传输方案

西安电子科技大学学报 2025年

作者：魏明生端思轶李世党高全学李春国江苏师范大学物理与电子工程学院东南大学信息科学与工程学院西安电子科技大学通信工程学院

针对传统网络框架存在的诸如覆盖范围受限、系统容量偏低等固有缺陷，考虑具有不可信用户中继与速率分割协作通信中的安全问题，构建了远端用户的平均保密率与公共信息可达速率的加权和的最大化问题。首次将速率分割多址技术与协作中继... 详细信息

针对传统网络框架存在的诸如覆盖范围受限、系统容量偏低等固有缺陷，考虑具有不可信用户中继与速率分割协作通信中的安全问题，构建了远端用户的平均保密率与公共信息可达速率的加权和的最大化问题。首次将速率分割多址技术与协作中继技术相结合，同时考虑了公共消息广播特性可能引发的公共信息泄露风险，由于该问题中存在变量的耦合和非线性约束，导致其非凸特性，无法直接求解。因此考虑基站和中继设备的功率预算的约束下，联合优化预编码矩阵、公共信息分割和设备到设备的发射功率，并采用连续凸逼近的方法，引入松弛变量，线性化处理非凸约束，将该非凸问题转换为易求解的凸问题，并进而设计了一种全双工协作速率分割的迭代优化算法，避免了时间资源的浪费。仿真结果证明了所提方案的优越性。相比已有半双工速率分割多址方案，具有更良好的收敛性，硬件配置实时性有相应改善；同时相比不协作速率分割多址方案，可以实现更高的安全传输速率，为远端用户提供切实的安全保障。

关键词：协作通信优化算法安全速率预编码速率分割多址

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基于深度学习的高效率烤烟等级识别模型研究

西南大学学报（自然科学版） 2025年第1期47卷 213-225页

作者：冯川祝诗平黄华严森垚于丽敏西南大学工程技术学院重庆400715 山东农业工程学院信息科学与工程学院济南250110

烤烟的等级识别是烟草产业的一个关键环节,为了降低烟农烤烟分级劳动强度,减少主观因素,提高识别精度,需要实现烤烟的自动分级。研究了深度学习中多种卷积神经网络的多层特征提取方法,并基于ShuffleNetV2网络提出一种改进的网络模型(Shu... 详细信息

烤烟的等级识别是烟草产业的一个关键环节,为了降低烟农烤烟分级劳动强度,减少主观因素,提高识别精度,需要实现烤烟的自动分级。研究了深度学习中多种卷积神经网络的多层特征提取方法,并基于ShuffleNetV2网络提出一种改进的网络模型(ShuffleNetV2_FTC)。ShuffleNetV2_FTC网络是将ShuffleNetV2网络的主干单元进行更改,并引入CBAM(Convolutional Block Attention Module)注意力机制和SiLU激活函数。应用该模型对27种类别的烤烟图像进行识别分类。该模型的最佳测试准确率为93.09%,检测帧率达到每秒15.3张。相对原模型获得了0.24%(0.5×)、6.06%(1×)和4.73%(1.5×)的准确率提升,每秒检测12.3张图片到15.3张图片的检测帧率提升。ShuffleNetV2_FTC网络结合机器视觉技术可以很好地识别烤烟等级,为优化烤烟的收购、烘干和加工等流程奠定基础。

关键词：烤烟等级图像处理机器视觉深度学习 ShuffleNetV2网络

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基于MICP法的巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土的试验研究

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工程科学学报 2025年第1期47卷 158-169页

作者：王艳张李奕岚唐晓武朱鹏陈冠年阮方毅宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211 浙江大学建筑工程学院杭州310058

以重金属污染土的治理为背景,通过毒性浸出、无侧限抗压强度、土柱淋滤试验并结合镉形态分析等其他微观测试方法,探讨了Ca^(2+)的添加、Cd^(2+)浓度、养护时间等因素对驯化巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土特性的影响.结果表明:Ca^(2+)对... 详细信息

以重金属污染土的治理为背景,通过毒性浸出、无侧限抗压强度、土柱淋滤试验并结合镉形态分析等其他微观测试方法,探讨了Ca^(2+)的添加、Cd^(2+)浓度、养护时间等因素对驯化巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土特性的影响.结果表明:Ca^(2+)对固化土中Cd^(2+)浸出特性影响显著,不添加Ca^(2+)时,当尿素浓度为0.5 mol·L^(-1),固化土的Cd^(2+)浸出质量浓度(0.42~5.64 mg·L^(-1))最低;添加Ca^(2+)后,Cd^(2+)浸出浓度略有增大,胶结液中尿素和Ca^(2+)浓度均为0.5 mol·L^(-1)时,Cd^(2+)的固化效果较好.延长养护时间,固化后土体的抗压强度增加,Cd^(2+)浸出浓度降低且固化效果提高;增大Cd^(2+)浓度,固化后土体的抗压强度降低,Cd^(2+)浸出浓度提高;添加Ca^(2+)有助于增强镉污染土的固化效果,在养护时间为28 d时,当Cd^(2+)浓度为100 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到312 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度(234 kPa)提升了33.3%;当Cd^(2+)浓度增大至1600 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到269 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度提升了57.3%,试样的浸出浓度降低了15.4%;经淋滤后,添加Ca^(2+)的试样滤出液中Cd^(2+)浓度始终低于未添加Ca^(2+)试样.固化后土中弱酸可提取态镉向可还原态镉和残渣态镉转变,添加Ca^(2+)进一步降低弱酸可提取态镉所占比例,减小了Cd^(2+)的迁移能力.

关键词：微生物诱导碳酸盐沉淀镉污染土巴氏生孢八叠球菌固化

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改进YOLOv8n的轻量化交通标志检测算法

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激光与光电子学进展 2025年

作者：罗向龙吕温馨石镇岳刘若辰长安大学信息工程学院首钢集团有限公司技术研究院

针对复杂场景下交通标志小目标检测精度下降和模型复杂度过高问题，本文提出一种改进YOLOv8n的轻量化交通标志检测方法。在YOLOv8n的主干网络中引入全维动态卷积和EMA注意力机制以精准获取标志特征和上下文信息；增设160×160小目标检... 详细信息

针对复杂场景下交通标志小目标检测精度下降和模型复杂度过高问题，本文提出一种改进YOLOv8n的轻量化交通标志检测方法。在YOLOv8n的主干网络中引入全维动态卷积和EMA注意力机制以精准获取标志特征和上下文信息；增设160×160小目标检测层，有效结合不同尺度的特征，保留更多细节信息，提升对小目标检测的准确率；引入GhostBottleneckv2进行轻量化处理，并设计GSConv模块，降低模型复杂度提升收敛速度；采用Wise-IoUv3损失函数提高模型定位目标的能力。实验结果表明本文算法在TT100K数据集和CCTSDB2021数据集上与原始YOLOv8n相比平均精度分别提升了7.6%和2.4%，参数量分别降低了7.6%和7.9%，不仅保持了YOLOv8n模型的轻量性，同时具备更高的检测性能。

关键词：交通标志检测深度学习 YOLOv8 注意力机制轻量化

基于氢氧同位素的塔里木流域径流组分特征研究

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北京大学学报(自然科学版) 2025年

作者：左浩李斌王易初北京师范大学水科学研究院北京大学环境科学与工程学院

基于水体氢氧同位素数据，采用MixSIAR混合模型，识别塔里木流域22个样本子流域主干河道的径流组分特征，并结合流域气候与下垫面信息，深入分析内陆河径流组分与流域特征的响应关系。结果表明，以降水为径流主要补给来源的子流域... 详细信息

基于水体氢氧同位素数据，采用MixSIAR混合模型，识别塔里木流域22个样本子流域主干河道的径流组分特征，并结合流域气候与下垫面信息，深入分析内陆河径流组分与流域特征的响应关系。结果表明，以降水为径流主要补给来源的子流域主要分布在塔里木流域南部地区(径流中降水、地下水和冰川融水占比为39%～55%， 23%～30%和22%～32%); 以地下水补给为主导的子流域主要分布于塔里木河流北部的绿洲区(径流补给来源组分占比为14%～32%， 44%～76%和0%～39%); 以冰川融水为径流主要补给来源的子流域则多分布于西南部(径流补给来源组分占比为29%～33%， 14%～31%和40%～53%)。在众多流域地理气候因子中，实际蒸发量、土壤含水量、植被覆盖度、沙漠面积和冰川面积占比是塔里木子流域径流组分特征的主要影响因素; 流域下垫面特征对于河道径流组分的差异起关键作用。研究结果可为气候变化背景下内陆河流域水资源管理和生态保护提供科学依据。

关键词：内流河径流组分氢氧同位素下垫面塔里木

冲击质量对方形锂离子电池在冲击载荷下动态力学响应和失效模式的影响

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爆炸与冲击 2025年

作者：王涛孟康培刘跃专袁泉黄浩陈晓平宁波工程学院机械与汽车工程学院长安大学能源与电气工程学院

电动汽车在运行过程中容易发生碰撞事故，动力锂离子电池不可避免会受到冲击作用，导致电池不同程度的损伤，而损伤程度的判断对电池的安全使用至关重要。基于上述背景，开展了不同冲击质量对方形锂离子电池动态冲击响应和失效行为影响... 详细信息

电动汽车在运行过程中容易发生碰撞事故，动力锂离子电池不可避免会受到冲击作用，导致电池不同程度的损伤，而损伤程度的判断对电池的安全使用至关重要。基于上述背景，开展了不同冲击质量对方形锂离子电池动态冲击响应和失效行为影响的研究。首先在准静态压缩试验中，采用了6种不同的进给速度对锂离子电池进行挤压测试。试验结果显示，随着进给速度的递增，锂离子电池达到硬短路失效所需的峰值载荷持续减小。这表明，准静态条件下，锂离子电池的短路失效载荷主要由挤压速度决定。然后采用落锤冲击试验，通过调控冲头的质量与冲击速度，系统模拟了锂离子电池可能遭遇的多种冲击工况。研究结果表明，冲击质量和冲击速度是决定锂离子电池动态失效行为的关键因素。在冲击能量恒定的条件下，相较于高速、小质量的冲击条件，低速、大质量的冲头冲击对电芯内部造成的损伤更明显；当冲头质量不变时，提高冲击速度则会提前触发锂离子电池的内短路。

关键词：方形锂离子电池冲击质量冲击速度冲击能量动态失效