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无人机状态检测Kalman滤波空地目标跟踪算法

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航空学报 2024年第16期45卷 227-246页

作者：徐心宇陈建中国农业大学工学院北京100083 浙江省农业智能装备与机器人重点实验室杭州310058 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058

针对无人机(UAV)面向空地目标进行目标跟踪过程中,发生目标离开视野、目标被遮挡、存在相似目标干扰等问题导致追踪失败的情况,提出一种基于追踪状态检测和Kalman滤波的重定位更新机制,将其与孪生全卷积网络(siamfc)跟踪器结合。以空地... 详细信息

针对无人机(UAV)面向空地目标进行目标跟踪过程中,发生目标离开视野、目标被遮挡、存在相似目标干扰等问题导致追踪失败的情况,提出一种基于追踪状态检测和Kalman滤波的重定位更新机制,将其与孪生全卷积网络(siamfc)跟踪器结合。以空地目标为被跟踪对象,以无人机为跟踪空地目标的跟踪者,首先,基于双峰选择、平均峰值相关能量变化率、最高响应值变化率和峰值旁瓣比变化率的检测机制检测当前的追踪状态是否异常,判断siamfc的追踪结果是否满足作为观测值的要求。其次,Kalman滤波利用目标运动的先验信息对追踪进行预测更新,当追踪状态异常时能够及时校正调整目标跟踪结果。基于LaSOT数据集完成训练,在UAV123航空数据集和自制的以无人机为目标的数据集上进行实时目标跟踪测试和对比实验。实验结果表明:该算法在UAV123上的精确率和成功率分别为66.0%和47.4%(62帧/s),在自制的以无人机为目标的数据集上的精确率和成功率分别为72.0%和58.6%(55帧/s),满足目标跟踪的实时性要求,且跟踪结果优于多数跟踪器。该算法在无人机为跟踪者和被跟踪对象的情况下均能完成有效目标跟踪,应对目标离开视野、部分或全部遮挡和存在相似目标干扰等挑战性场景的能力有所增强,且算法具有良好的泛化能力。

关键词：无人机目标跟踪孪生网络 Kalman滤波重定位机制追踪状态检测

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贝类采捕机振动去泥装置设计与试验

中国农机化学报 2024年第6期45卷 72-76,105页

作者：李陈方军罗巍吴康李建平浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州市310058 浙江大学农业农村部设施农业装备与信息化重点实验室杭州市310058 浙江大学浙江省农业智能装备与机器人重点实验室杭州市310058 浙江省海洋水产养殖研究所浙江温州325000

为解决泥质滩涂贝类采捕过程中,去除淤泥,实现贝泥分离,设计一种基于机械振动的贝类去泥装置。对去泥过程的贝类进行受力分析,测量贝类的物理尺寸,明晰影响去泥性能的主要因素,通过预试验确定各因素的试验取值范围。以条形筛倾角、振动... 详细信息

为解决泥质滩涂贝类采捕过程中,去除淤泥,实现贝泥分离,设计一种基于机械振动的贝类去泥装置。对去泥过程的贝类进行受力分析,测量贝类的物理尺寸,明晰影响去泥性能的主要因素,通过预试验确定各因素的试验取值范围。以条形筛倾角、振动电机转速和偏心块数量为试验因素,明贝率和完成时间为评价指标,以泥蛤为研究对象开展正交试验,分析各因素对去泥性能的影响,获得合理的参数组合,并进行验证试验。结果表明,当条形筛倾角为12°,振动电机转速为2100 r/min和偏心块数量为16块时,去泥效果和效率较优,明贝率为74%,完成时间为28 s。

关键词：贝类采捕振动去泥装置正交试验参数优化条形筛

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水解乳清蛋白改善牛乳蛋白过敏的功效及机制

中国食品学报 2024年第3期24卷 46-55页

作者：储小军李归浦熊丽娜姜艳喜郑华艳刘东红浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 贝因美(杭州)食品研究院有限公司杭州310053

目的:研究部分水解乳清蛋白(pHWP)联合不同剂量低聚果糖(FOS)和动物双歧杆菌Bb-12(Bb-12)对小鼠牛乳蛋白过敏(CMPA)的改善效果及免疫耐受调节机制。方法:4周龄雌性BALB/c小鼠随机被分成正常对照组、致敏对照组、p HWP和pHWP+FOS+Bb-12... 详细信息

目的:研究部分水解乳清蛋白(pHWP)联合不同剂量低聚果糖(FOS)和动物双歧杆菌Bb-12(Bb-12)对小鼠牛乳蛋白过敏(CMPA)的改善效果及免疫耐受调节机制。方法:4周龄雌性BALB/c小鼠随机被分成正常对照组、致敏对照组、p HWP和pHWP+FOS+Bb-12干预组。试验期间,干预组小鼠每天用含pHWP(15 mg/mL)或pHWP(15 mg/mL)+FOS(0.4/4.0mg/mL)+Bb-12(1×10^(5)/10^(6)CFU/mL)的水溶液替代常规饮用水进行饲喂干预;试验第7,14,21,28,35天,致敏对照组和干预组小鼠采用CMP(20 mg/只)+霍乱毒素(10μg/只)灌胃致敏,正常对照组小鼠灌胃无菌生理盐水;试验第42天,对所有小鼠进行CMP(50 mg/只)灌胃激发,并于激发后1 h内完成过敏症状评分,同时检测血清抗体和组胺含量、脾细胞增殖反应及上清液Th1、Th2和Treg相关细胞因子(INF-γ、IL-4和TGF-β)水平。结果:pHWP+FOS+Bb-12干预组小鼠过敏症状评分(0~1)、血清总IgE(169.4~272.7 ng/mL)、CMP特异性IgE(sIgE)(0.038~0.414 OD)和sIgG1(0.252~0.379 OD)、组胺(19.56~27.35 ng/mL)、脾细胞增殖刺激指数(1.48~1.58)及上清液IL-4(18.48~29.60 pg/mL)均显著低于致敏对照组(P部分指标包括血清总IgE、CMP-sIgE、脾细胞上清液IL-4和INF-γ/IL-4与正常对照组均无显著差异。结论:pHWP联合FOS和Bb-12可通过提高CMP免疫耐受有效改善小鼠CMPA症状,其作用可能与阻断IgE、CMP-sIgE、sIgG1和组胺分泌,抑制脾细胞增殖及上调TGF-β和INF-γ/IL-4相关。

关键词：部分水解乳清蛋白低聚果糖动物双歧杆菌Bb-12 牛乳蛋白过敏免疫耐受免疫调节

摇枝式加工型苹果采摘振动参数仿真优化与试验

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农业机械学报 2024年第5期55卷 28-39页

作者：杨欣姜尊豪李建平谢金燕顾浩源边永亮河北农业大学机电工程学院保定071001 河北省智慧农业装备技术创新中心保定071001 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058

为探究不同振动参数组合对苹果采摘效果的影响,建立苹果树二级树枝振动力学模型,解析分析得到影响苹果脱落的主要因素为振动频率、振幅及夹持位置。测量苹果树形态特征并基于矮砧密植整形原理建立纺锤形苹果树三维模型,利用ANSYS软件对... 详细信息

为探究不同振动参数组合对苹果采摘效果的影响,建立苹果树二级树枝振动力学模型,解析分析得到影响苹果脱落的主要因素为振动频率、振幅及夹持位置。测量苹果树形态特征并基于矮砧密植整形原理建立纺锤形苹果树三维模型,利用ANSYS软件对苹果树模型进行有限元仿真分析,仿真结果表明,振动频率4~8 Hz、振幅20~30 mm、夹持位置0.35l~0.65l(l为二级树枝长度)时,对果树损伤较小且苹果易脱落。设计四因素三水平振动采摘试验,以确定苹果树不同位置树枝最佳的振动参数组合,利用Design-Expert软件对试验数据进行分析和响应面优化,参数优化结果为:采摘苹果树上层苹果时,振动频率为5 Hz,振幅为28 mm,夹持位置为0.40l;采摘苹果树中层苹果时,振动频率为4 Hz,振幅为30 mm,夹持位置为0.43l;采摘苹果树下层苹果时,振动频率为8 Hz,振幅为20 mm,夹持位置为0.65l;通过验证试验得到苹果树上层、中层、下层摘净率为96.4%、94.8%、93.2%,与优化值相近,表明优化模型可靠。

关键词：加工型苹果振动采摘参数优化有限元仿真

结合改进Weibull时间函数的开采沉陷动态预测模型

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岩土力学 2024年第6期45卷 1824-1834页

作者：张琰君阎跃观龙思放朱元昊戴华阳孔嘉嫄中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058

煤炭开采引起的地表沉陷是一个多维动态变化过程,动态预测可以获取采空区上方任意位置、时刻的形变大小,对保护地面基础设施和人民生命安全具有重要意义。为实现地表沉陷的动态预测,针对Weibull时间函数模型结构复杂、参数较多等不足,... 详细信息

煤炭开采引起的地表沉陷是一个多维动态变化过程,动态预测可以获取采空区上方任意位置、时刻的形变大小,对保护地面基础设施和人民生命安全具有重要意义。为实现地表沉陷的动态预测,针对Weibull时间函数模型结构复杂、参数较多等不足,基于开采沉陷相关理论,建立了仅含一个模型参数,且可以准确描述地表点下沉量、下沉速度、下沉加速度的改进Weibull时间函数模型。在此基础上,结合已有的地表沉陷盆地模型,建立了一种新的开采沉陷动态预测模型,详细阐述了模型参数的确定方法及其对沉陷盆地形态的影响,并结合某矿313工作面和3214工作面实测数据验证了模型的预测精度和适用性。结果表明:改进的Weibull时间函数模型最大均方根误差为52 mm,最大相对误差为2.1%,较改进前分别提高了60.3%和64.4%;开采沉陷动态预测模型预测的下沉曲线形态和实测下沉曲线形态一致,最大均方根误差为17 mm,最大相对误差为1.76%,表明该模型可以预测地表沉陷过程,具有较好的适用性和可靠性。该研究结果可为矿区地表沉陷动态预测提供参考。

关键词： Weibull时间函数开采沉陷沉陷盆地动态预测

无人机状态检测Kalman滤波空地目标跟踪算法

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航空学报 2024年

作者：徐心宇陈建浙江省农业智能装备与机器人重点实验室浙江大学生物系统工程与食品科学学院中国农业大学工学院

针对无人机（UAV）面向空地目标进行目标跟踪过程中，发生目标离开视野、目标被遮挡、存在相似目标干扰等问题导致追踪失败的情况，提出一种基于追踪状态检测和Kalman滤波的重定位更新机制，将其与孪生全卷积网络（siamfc）跟踪器结合... 详细信息

针对无人机（UAV）面向空地目标进行目标跟踪过程中，发生目标离开视野、目标被遮挡、存在相似目标干扰等问题导致追踪失败的情况，提出一种基于追踪状态检测和Kalman滤波的重定位更新机制，将其与孪生全卷积网络（siamfc）跟踪器结合。本文以空地目标为被跟踪对象，以无人机为跟踪空地目标的跟踪者。首先，基于双峰选择、平均峰值相关能量变化率、最高响应值变化率和峰值旁瓣比变化率的检测机制对当前的追踪状态是否异常进行检测，判断siamfc的追踪结果是否满足作为观测值的要求。其次，Kalman滤波利用目标运动的先验信息对追踪进行预测更新，当追踪状态异常时能够及时校正调整目标跟踪结果。基于LaSOT数据集完成训练，在UAV123航空数据集和自制的以无人机为目标的数据集上进行实时目标跟踪测试和对比实验。实验结果表明：该算法在UAV123上的精确率和成功率为66.0%和47.4%(62fps)，在自制的以无人机为目标的数据集上的精确率和成功率为72.0%和58.6%(55fps)，满足目标跟踪的实时性要求，且跟踪结果优于多数跟踪器。该算法在无人机为跟踪者和被跟踪对象的情况下均能完成有效目标跟踪，应对目标离开视野、部分或全部遮挡和存在相似目标干扰等挑战性场景的能力有所增强，且算法具有良好的泛化能力。

关键词：无人机目标跟踪孪生网络 Kalman滤波重定位机制追踪状态检测

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响应面法优化沙棘杨梅复合果汁

化学工程 2024年第1期52卷 1-5,17页

作者：黄卉林夏其乐吴丹浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058 浙江省农业科学院浙江杭州310021

沙棘酸涩,采用杨梅复配技术可改善感官,形成一款消费者喜爱的复合果汁。以沙棘原浆和杨梅汁为主要原料,白砂糖等为辅料,通过单因素和响应面分析试验确定沙棘杨梅复合果汁的最佳原辅料配比。并在此基础上,选取低酯果胶、高酯果胶、黄原... 详细信息

沙棘酸涩,采用杨梅复配技术可改善感官,形成一款消费者喜爱的复合果汁。以沙棘原浆和杨梅汁为主要原料,白砂糖等为辅料,通过单因素和响应面分析试验确定沙棘杨梅复合果汁的最佳原辅料配比。并在此基础上,选取低酯果胶、高酯果胶、黄原胶、卡拉胶、魔芋胶和柚皮果胶为复合果汁稳定剂,通过单因素和响应面分析试验确定稳定剂最佳配比。结果表明:沙棘杨梅复合果汁的最佳原料复配比为沙棘原浆∶糖∶杨梅汁质量比=30∶15∶31.113,此时感官分最高为34.83,总酚质量浓度为432.66 mg/L,DPPH(2,2-联苯基-1-苦基肼基)自由基清除率为39.29%。沙棘杨梅复合果汁稳定剂最佳配比为低酯果胶0.15%、魔芋胶0.095%、柚皮果胶0.093%。杨梅汁复配可以提高沙棘汁感官特性,经响应面优化复配的果汁具有沙棘和杨梅独特的香气,色泽呈橘黄色,组织状态均匀,口感酸甜适口。

关键词：沙棘杨梅果汁稳定性响应面

淡水鱼预制产品风味形成机理及调控方式研究进展

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食品工业科技 2024年

作者：朱翠玲王章铁季圣阳陆柏益浙江大学生物系统工程与食品科学学院农业农村部农产品品质评价与营养健康重点实验室浙江农业商贸职业学院

淡水鱼制品因其高蛋白低脂肪，味道鲜美、香气醇厚而备受消费者们喜爱。其良好风味物质是鱼肉中可溶性物质间发生的一系列复杂的生化反应形成的，主要有蛋白质降解、脂质氧化、美拉德反应及美拉德与脂质氧化相互作用。淡水鱼预制过程中... 详细信息

淡水鱼制品因其高蛋白低脂肪，味道鲜美、香气醇厚而备受消费者们喜爱。其良好风味物质是鱼肉中可溶性物质间发生的一系列复杂的生化反应形成的，主要有蛋白质降解、脂质氧化、美拉德反应及美拉德与脂质氧化相互作用。淡水鱼预制过程中良好风味的形成是其品质评价和消费者购买导向的重要指标，也是淡水鱼预制产品的工业化生产和推广的重要影响因素。基于此，本文系统综述了预制淡水鱼产品的风味特征、风味形成机理、影响因素及调控方法。此外，在充分了解风味形成的基础上，还讨论了预制淡水鱼产品未来发展过程中的重要研究方向。

关键词：淡水鱼预制产品风味机理调控方式

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流速对鱼类的影响及其在循环水养殖中的应用

水生生物学报 2024年

作者：朱庭耀李冬春向坤梁超朋泽群赵建郭建林叶章颖浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江省淡水水产研究所农业农村部淡水渔业健康养殖实验室浙江大学海洋研究院

流速是循环水养殖中重要的环境因子。流速影响水体的动力,有助于冲刷和清洗水体中的废物,从而减少污染物浓度,改善养殖水环境。流速刺激鱼类的游泳行为,激发它们的活动性和游动欲望,对消化和新陈代谢产生显著影响,进而影响鱼类的成活率... 详细信息

流速是循环水养殖中重要的环境因子。流速影响水体的动力,有助于冲刷和清洗水体中的废物,从而减少污染物浓度,改善养殖水环境。流速刺激鱼类的游泳行为,激发它们的活动性和游动欲望,对消化和新陈代谢产生显著影响,进而影响鱼类的成活率。此外,流速对鱼类的生长发育、体型特征、心血管功能、免疫力和肉质都有重要作用,目前已得到广泛研究,并在实际生产中得到应用。因此,文章综述了流速对养殖水质、养殖鱼类的游泳行为、生长生理及肌肉品质的影响。同时,针对当前循环水养殖中流速调控存在的问题,提出了今后流速智能调控的应对措施,旨在为循环水养殖中流速的调控提供理论参考和指导意义。

关键词：流速循环水水质生长生理肌肉品质智能调控