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基于纹理图像和用户动作信息的纹理触觉再现方法研究

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 145-154页

作者：陈大鹏陈庚刘佳方映平张运杰南京信息工程大学自动化学院南京210044 江苏省智能气象探测机器人工程研究中心南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

近年来,对虚拟表面纹理进行工具介导的振动触觉再现已经成为触觉领域的一个研究热点。针对已有的纹理触觉渲染方法还存在适用范围窄、泛化能力弱、交互真实感低等问题,以改进后的MelGAN为基本网络,构建了一种新的纹理触觉渲染模型。该... 详细信息

近年来,对虚拟表面纹理进行工具介导的振动触觉再现已经成为触觉领域的一个研究热点。针对已有的纹理触觉渲染方法还存在适用范围窄、泛化能力弱、交互真实感低等问题,以改进后的MelGAN为基本网络,构建了一种新的纹理触觉渲染模型。该模型以纹理图像和用户的实时动作信息为输入,在能够高保真地生成振动触觉信号的同时,对常见纹理图像拥有更好的泛化能力。此外,设计了一款具有动作信息实时采集和振动触觉表达功能的笔式装置。在采集了数据库之外的真实纹理表面的振动触觉信号后,比较了提出的模型与已有方法在信号生成方面的性能差异。结果表明,模型实现了最低的均方根误差(0.173),验证了其对未建模纹理进行触觉渲染的能力。最后,使用笔式装置进行了两项用户实验。平均6.01的主观相似度评分说明,即使是数据库之外的新纹理,模型也能为用户提供较高的纹理交互真实感。

关键词：纹理触觉渲染深度学习动作信息笔式交互振动触觉反馈

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基于专家PID控制的云水含量传感器设计

传感器与微系统 2024年第4期43卷 68-71页

作者：段然刘清惓杨杰汤鸿霄葛祥建恽雨涵南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044

本文设计了一种基于热线法的便携式微型云水含量传感器。该传感器探头采用环形加热片和测温铂电阻的新结构,保证了加热的均匀性和测温的准确性。通过理论公式推导和流体仿真,传感器设计的可行性得到了进一步验证,并得出云水含量与加热... 详细信息

本文设计了一种基于热线法的便携式微型云水含量传感器。该传感器探头采用环形加热片和测温铂电阻的新结构,保证了加热的均匀性和测温的准确性。通过理论公式推导和流体仿真,传感器设计的可行性得到了进一步验证,并得出云水含量与加热片加热功率之间的函数关系。采用32位STM32F103C8T6芯片为核心,其性能保证了传感器系统的稳定性。通过专家PID控制算法实时控制传感器迎风面温度。仿真结果表明:专家PID系统的响应速度更快,适应性更强。为进行实验测试,搭建了风洞实验平台。通过实验测量,当测试云水含量值为0.5 g/m^(3)时,加热片加热功率为1.4 W,计算出实际值为0.58 g/m^(3),满足设计要求。

关键词：云水含量流体仿真专家PID算法风洞系统

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气象服务中的数据传输

计算机科学与应用 2024年第4期14卷 65-72页

作者：王宁黄伟刘俊宏陕西省气象信息中心卫星遥感业务备份科陕西西安江西应用科技学院软件与区块链学院江西南昌黑龙江省黑河市气象局综合保障中心黑龙江黑河

构建科技领先、监测精密、预报精准、服务精细、人民满意的现代气象体系,计算机与气象并驾齐驱相互促进将气象与计算机紧密结合,然而气象高速发展的同时一些弊端逐渐显现,气象数据备份过程中网络攻击、数据丢失,网络堵塞的现象时有发生... 详细信息

构建科技领先、监测精密、预报精准、服务精细、人民满意的现代气象体系,计算机与气象并驾齐驱相互促进将气象与计算机紧密结合,然而气象高速发展的同时一些弊端逐渐显现,气象数据备份过程中网络攻击、数据丢失,网络堵塞的现象时有发生。通过提高气象数据的传输速率保证数据的实效性,利用加密压缩的传输方式保证数据的安全性,拓宽传输通道减少网络拥堵保证数据的完整性。这样的数据传输可以帮助预测更准确的实时天气预报,帮助从业人员做出决策并深入地研究气候变化的模式和趋势,准确的气象数据还可以为气候变化提供科学依据,提升对农作物的种植和管理,提高农业生产效率和产量。本文利用LZ77算法和数据压缩并行传输技术提升气象系统数据传输稳定、保障气象资料存储安全,加强网络安全建设。

关键词：网络安全存储安全数据完整

基于BLDC的气象温度传感器设计与实验研究

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电子元件与材料 2024年第4期43卷 417-423页

作者：薛良玉刘清惓杨杰许广佳张旭南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044

针对自然通风温度传感器受太阳辐射影响后测量精度较差,而强制通风温度传感器功耗大、能耗浪费严重等问题,设计了一种基于无刷直流电机(BLDC),将自然通风与强制通风相结合的新型温度传感器。首先利用计算流体动力学(CFD)方法量化传感器... 详细信息

针对自然通风温度传感器受太阳辐射影响后测量精度较差,而强制通风温度传感器功耗大、能耗浪费严重等问题,设计了一种基于无刷直流电机(BLDC),将自然通风与强制通风相结合的新型温度传感器。首先利用计算流体动力学(CFD)方法量化传感器在不同环境变量及电机转速下的辐射误差,并基于此制定电机转速的控制策略。其次利用粒子群优化的神经网络算法对仿真数据进行训练学习,并拟合成辐射误差修正方程。最后搭建户外测试平台验证新型温度传感器的测温精度以及修正方程的修正效果。实验结果表明,新型温度传感器具有较高的温度测量精度,其修正值与基准值的差值的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为0.035℃和0.043℃。

关键词：无刷直流电机强制通风温度传感器辐射误差计算流体力学

基于PCA和ICA模式融合的非高斯特征检测识别

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自动化学报 2024年第1期50卷 169-180页

作者：葛泉波程惠茹张明川郑瑞娟朱军龙吴庆涛南京信息工程大学自动化学院南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 江苏省大数据分析技术重点实验室南京210044 河南科技大学信息工程学院洛阳471023

针对无人船(Unmanned surface vehicle,USV)航行位姿观测数据的非高斯性/高斯性判别问题,提出一种基于主成分分析(Principal component analysis,PCA)和独立成分分析(Independent component analysis,ICA)模式融合的非高斯特征检测识别方法.首先,采用基于标准化加权平均和信息熵的数据预处理方法.其次,引入混合加权核函数并使用灰狼优化(Grey wolf optimization,GWO)算法进行参数优化,以提高PCA方法的准确性.同时,该算法采用一种新的非线性控制因子策略,提高全局和局部搜索能力.最后,建立了一种基于ICA和PCA联合的相关性分析方法来实现多维数据的降维,在降维数据的基础上综合T型多维偏度峰度检验法和KS(Kolmogorov-Smirnov)检验法进行非高斯性/高斯性特征检测识别.该方法考虑了非线性非高斯的噪声对降维结果精确度的影响,有效降低了多维数据非高斯检测的复杂度,同时也为后续在实际USV位姿估计等应用中提供了保障.实验表明,该方法具有较高的准确性和稳定性,可为USV航行位姿观测数据处理提供支持.

关键词：主成分分析混合核函数灰狼优化算法高维降维非高斯

考虑员工技能等级的软件项目多目标超启发式调度

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南京信息工程大学学报 2024年

作者：申晓宁陈文言陈星晖佘娟南京信息工程大学自动化学院南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室南京信息工程大学江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心

以最优化项目工期和员工满意度为目标，建立多目标软件项目调度问题的数学模型。该模型考虑员工的技能等级划分、任务重要程度等实际因素，并将重要任务与高技能等级员工相匹配。提出一种基于Q学习的超启发式算法求解该模型。基于交叉... 详细信息

以最优化项目工期和员工满意度为目标，建立多目标软件项目调度问题的数学模型。该模型考虑员工的技能等级划分、任务重要程度等实际因素，并将重要任务与高技能等级员工相匹配。提出一种基于Q学习的超启发式算法求解该模型。基于交叉算子和引入随机抖动的Jaya算子对任务-员工矩阵进行全局搜索；利用问题信息设计了减少项目工期和增加员工满意度的局部挖掘策略；将全局搜索算子、邻域参数的取值和局部挖掘策略组合为8种低层启发式策略；给出一种基于Q学习的高层策略，根据低层策略的历史表现为不同进化状态下的种群自适应选择合适的低层策略。实验结果表明，所提算法在绝大多数算例上的超体积率（HVR）和反世代距离（IGD）性能优于代表性算法。

关键词：软件项目调度员工技能等级超启发式 Q学习多目标优化

基于迁移成分分析的火星LIBS光谱数据定量分析方法

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量子电子学报 2024年第3期41卷 463-472页

作者：吴敏浩陈靖郑子宇李宣佑王爽丁宇南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心江苏南京210044

火星土壤中的元素成分及其含量是地质演化历史的重要记录载体,可以反映火星环境、气候等信息,因此对火星土壤进行检测和分析具有重要意义。本研究提出了一种迁移成分分析(TCA)结合随机森林(RF)的LIBS定量分析方法,用于预测火星在轨标样... 详细信息

火星土壤中的元素成分及其含量是地质演化历史的重要记录载体,可以反映火星环境、气候等信息,因此对火星土壤进行检测和分析具有重要意义。本研究提出了一种迁移成分分析(TCA)结合随机森林(RF)的LIBS定量分析方法,用于预测火星在轨标样的K_(2)O质量分数。选取了383种标样在模拟火星环境下的光谱数据作为训练集,6种在轨标样在真实火星环境下的光谱数据作为测试集。使用训练集建立决策树为250棵的RF模型,其平均绝对误差(E_(MA))、均方根误差(E_(RMS))和平均相对误差(E_(MR))分别为1.117、1.148和10.104,预测性能较差。为了缩短训练集和测试集光谱数据之间的分布距离,建立TCA-RF模型并调整参数。相较于RF模型,TCA-RF模型的E_(MA)、E_(RMS)和E_(MR)分别降低了90.7%、88.1%和94.1%。而与参考模型MOC(一种偏最小二乘法结合独立成分分析的模型)对比,TCA-RF模型在预测测试集中K_(2)O质量分数≥0.15%的样品时,其准确性高于MOC模型。因此TCA-RF模型可以为探测火星土壤元素含量提供新的技术手段。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱火星探测迁移成分分析定量分析

激光诱导击穿光谱(LIBS)结合字典学习对气溶胶光谱数据筛选方法的研究

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中国无机分析化学 2024年第2期14卷 176-182页

作者：李雨亭韦中陈靖陈文杰袁茼珊王启璇蒋焱丁宇南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心南京210044

气溶胶是大气中的重要组分,对气候、生态环境等均有重要的影响。激光诱导击穿光谱(LIBS)在用于气溶胶检测时,由于气溶胶的离散分布,导致采集到大量无效光谱。通过制备7种不同浓度的NaCl气溶胶样品,选取NaCl溶液(10%)的5000条光谱数据进... 详细信息

气溶胶是大气中的重要组分,对气候、生态环境等均有重要的影响。激光诱导击穿光谱(LIBS)在用于气溶胶检测时,由于气溶胶的离散分布,导致采集到大量无效光谱。通过制备7种不同浓度的NaCl气溶胶样品,选取NaCl溶液(10%)的5000条光谱数据进行分类,其中70%作为训练集,30%作为测试集,建立一种结合字典学习对有效光谱数据进行筛选的方法——K-SVD-SVM。当字典基向量数设置为3时,模型分类性能最优,准确率(Accuracy)、精确率(Precision)、召回率(Recall)、精确率和召回率的调和平均(F1)分别达到96%、95%、95%、0.95。此外,采用K-SVD-SVM方法对7种不同浓度的气溶胶样品进行筛选后,输入结合遗传算法的极限学习机(GA-ELM)模型开展定量分析,同时将未筛选的原始光谱数据输入定量模型进行对比。未筛选的原始数据测试集RMSE和R^(2)分别是0.0303和0.8726,筛选光谱后,分别提升至0.0187和0.9809。结果表明,K-SVD-SVM方法有着较好的分类性能,且采用此方法筛选出的有效数据可以为气溶胶中元素定量分析提供数据支撑。

关键词：激光诱导击穿光谱字典学习气溶胶分类识别

基于PIE-Engine Studio的西藏典型湖泊总悬浮物反演

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人民长江 2024年

作者：赵爽柳锦宝耿蔚陶星宇汪菀蔚成都信息工程大学资源环境学院四川省气象灾害防御技术中心四川省宜宾市屏山县气象局

总悬浮物浓度能在各个方面影响水体其他参数，基于近年来兴起的遥感云计算平台PIE-Engine Studio和2013～2023年期间遥感反射率数据，进行西藏湖泊总悬浮物反演。结果表明，绿光、红光波段对总悬浮物浓度最为敏感。在此基础上，对常用... 详细信息

总悬浮物浓度能在各个方面影响水体其他参数，基于近年来兴起的遥感云计算平台PIE-Engine Studio和2013～2023年期间遥感反射率数据，进行西藏湖泊总悬浮物反演。结果表明，绿光、红光波段对总悬浮物浓度最为敏感。在此基础上，对常用波段进行组合试验，建立西藏典型湖泊总悬浮物浓度遥感反演最佳模型(建模时R2=0.815，RMSE=4.739 mg/L；验证时R2=0.881，RMSE=5.616 mg/L)。基于总悬浮物浓度遥感反演最佳模型，对色林错、扎日南木错和塔若错的总悬浮物浓度进行时空变化分析，得到明显的时空分布特征。并观察到存在明显的季节性变化规律，夏季总悬浮物浓度高，而春秋季低。在色林错，总悬浮物浓度在北部较高，夏季主要分布在西北岸，而秋冬季则主要分布在东北岸，南部和东部相对较低，峰值出现在7月；在扎日南木错，总悬浮物浓度在西部较高，而东南突出部分和东部则较低，总悬浮物浓度8月最高；在塔若错，总悬浮物浓度夏季在南部较高，而其他时间则较低，总悬浮物浓度8月最高。此外，在三个湖泊均在11月时出现东部的悬浮物浓度重新升高的现象。年降水量与各湖泊的悬浮物浓度相关性存在，分别为0.74、0.52以及0.69。2013～2023年期间，悬浮物浓度的年均值先是逐年升高，在2018年后随着年降水量的减少而逐渐下降或稳定。另外，自2013年以来，色林错、扎日南木错、塔若错湖面面积分别增长了2.87%(约68.14 km2)、3.01%(约30.31 km2)、1.01%(约4.87 km2)，色林错持续扩张，扎日南木错和塔若错2016～2018年快速扩张，2020年～2022年萎缩，湖面面积与悬浮物浓度均值表现较同步，是受降水量和径流的影响。本研究可为高原湖泊水质评价提供理论依据，为水土流失、水资源保护提供科学参考。

关键词： PIE-Engine Studio 总悬浮物遥感反演云计算高原湖泊