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一步法制备荧光开启传感器检测BRCA2

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1526-1531页

作者：任林娇魏铭航陈青华张培闫艳霞薛梦晓秦自瑞姜利英郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学计算机与通信工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学量子科技研究院河南郑州450002

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,... 详细信息

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,提高其应用可能性,文章通过DNA分子发夹结构设计,一步实现了BRCA2的检测。其中分子发夹茎部含BRCA2互补序列,茎与环连接处标记四甲基罗丹明荧光基团(TAMRA),环部5个G碱基通过光诱导电子转移猝灭部分荧光信号,降低背景荧光信号;待测BRCA2序列与发夹茎部序列竞争结合,发夹结构被打开,荧光信号上升,测量上升的荧光信号强度即可实现一步法定量检测靶基因。优化实验结果表明,分子发夹浓度不同时,传感器检测范围不同。当分子发夹浓度为150 nmol·L^(-1)时,对BRCA2的线性检测区间为1~50 nmol·L^(-1);浓度为300和600 nmol·L^(-1)时,线性检测区间分别为1~100和1~200 nmol·L^(-1)。三种浓度传感器检出限分别为0.54、0.72和1.81 nmol·L^(-1)。此外,传感器对BRCA2的特异性检测较为突出,尤其对单碱基突变的识别能力较强。该方法制备与检测过程简单且特异性突出,不仅可用于乳腺癌高危人群的早期筛查,还可拓展应用于其他种类的基因检测,为基因传感器的推广应用提供一种制备简单、操作便捷的新方法。

关键词：乳腺癌易感基因2 一步法荧光开启传感器基因检测

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利用机器学习的GNSS欺骗检测综述

计算机工程与应用 2024年第17期60卷 62-73页

作者：周雅兰宋晓鸥武警工程大学信息工程学院西安710086

近年来,随着全球卫星导航的重要性日益突出,欺骗检测成为热点研究问题。机器学习作为一种低成本的方法,具有自动从复杂数据中学习规律的能力,并且已在物联网欺骗检测中取得较好的效果,因此越来越多的研究将其用于GNSS欺骗干扰检测。从... 详细信息

近年来,随着全球卫星导航的重要性日益突出,欺骗检测成为热点研究问题。机器学习作为一种低成本的方法,具有自动从复杂数据中学习规律的能力,并且已在物联网欺骗检测中取得较好的效果,因此越来越多的研究将其用于GNSS欺骗干扰检测。从基于机器学习进行GNSS欺骗检测的基本流程出发,阐述了利用机器学习进行GNSS检测的数据采集和预处理。根据机器学习在欺骗检测中发挥的作用,将基于机器学习的GNSS欺骗检测分为基于信号分类以及基于信息验证的机器学习GNSS欺骗干扰检测两大类进行归纳与总结。最后,根据现有研究问题提出了对未来发展方向的展望。

关键词：机器学习神经网络全球卫星导航系统(GNSS) 欺骗检测欺骗干扰

基于安全边界保护法的非线性系统自适应安全跟踪控制

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控制与决策 2024年第9期39卷 3023-3032页

作者：李小华邹嵩楠辽宁科技大学电子与信息工程学院

为解决因实际输出约束突变而与期望轨迹发生冲突所引起的系统跟踪的安全性问题,针对一类具有未知控制方向、未建模动态及时滞的不确定非线性系统,提出一种自适应安全跟踪控制策略.基于一种新的预设有限时间性能函数(prescribed finite-t... 详细信息

为解决因实际输出约束突变而与期望轨迹发生冲突所引起的系统跟踪的安全性问题,针对一类具有未知控制方向、未建模动态及时滞的不确定非线性系统,提出一种自适应安全跟踪控制策略.基于一种新的预设有限时间性能函数(prescribed finite-time performance function, PFTPF)提出一种安全边界保护方法 (secure boundary protection method, SBPM). SBPM可以自动构建两条自适应调整的安全边界,确保系统同时满足安全边界约束和PFTPF规定的控制性能.在该方法中提出一种双向滤波平滑机制(bidirectional filtering smoothing mechanism,BFSM),能够显著抑制控制输入的大幅抖动.

关键词：非线性系统安全边界保护法双向滤波平滑机制输出约束安全跟踪控制

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面向鱼眼摄像头目标检测的轻量级网络研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：王新蕾廖晨旭王硕肖瑞林南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子信息工程学院

鱼眼摄像头较普通摄像头检测相同场景时，部署成本更低，但要达到精准检测鱼眼图像中畸变目标的目的，就需要增加计算量。针对这种鱼眼图像检测精度和推理速度不能兼得的问题，提出一种改进的YOLOv8m鱼眼图像目标检测模型(Fisheye-YOLO... 详细信息

鱼眼摄像头较普通摄像头检测相同场景时，部署成本更低，但要达到精准检测鱼眼图像中畸变目标的目的，就需要增加计算量。针对这种鱼眼图像检测精度和推理速度不能兼得的问题，提出一种改进的YOLOv8m鱼眼图像目标检测模型(Fisheye-YOLOv8)。首先，提出Faster-EMA模块，通过融合轻量级卷积和多尺度注意力，减少特征提取中的延时和复杂度；其次，设计了RFA-BiFPN结构，基于参数共享机制，通过感受野注意力和加权双向金字塔结构，同时提高检测速度和精度；提出轻量级检测头G-LHead，减少了模型参数量和复杂度；最后，引入LAMP剪枝算法，在提高识别精度和推理速度间取得最优平衡。实验结果表明，Fisheye-YOLOv8在Fisheye8K和WoodScape数据集上mAP达到60.5%和59.7%，较YOLOv8m提升了2.2%和1.2%，参数量与计算量仅为YOLOv8m的20.5%和29.7%,FPS达到118，满足了实时性，相较于其他模型，更适合在鱼眼摄像头上部署。

关键词：鱼眼摄像头轻量级网络 YOLOv8m 参数共享机制剪枝

空地协同通信感知一体化系统的轨迹与资源分配联合优化

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2382-2390页

作者：张广驰顾泽霖崔苗广东工业大学信息工程学院广州510006

该文研究空地协同通信感知一体化系统,其中无人车(UGV)基站和无人机(UAV)中继集群组成空地协同网络,为用户提供通信服务,同时对目标区域进行探测感知。在更加准确的莱斯衰落信道模型下,研究联合优化无人机集群的通信感知关联、发射功率... 详细信息

该文研究空地协同通信感知一体化系统,其中无人车(UGV)基站和无人机(UAV)中继集群组成空地协同网络,为用户提供通信服务,同时对目标区域进行探测感知。在更加准确的莱斯衰落信道模型下,研究联合优化无人机集群的通信感知关联、发射功率和飞行轨迹以及无人车基站的发射功率和行进轨迹,在目标区域感知频率和有效感知功率阈值的约束下,最大化用户最小平均通信速率。为了解决变量高度耦合且非凸的整数优化问题,首先利用块坐标下降法将原问题分解成4个子问题;接着引入松弛变量并将整数约束转化为惩罚项,然后证明莱斯信道下的有效感知功率是关于轨迹变量和松弛变量凸复合函数的联合凸函数;再利用连续凸优化法处理非凸项,并提出一种双层迭代算法高效求解次优解。仿真结果表明,与几种基准方案相比,所提优化算法在相同感知性能下,提高了用户最小平均通信速率,更好地实现了通信与感知性能之间的权衡,并具有良好的收敛性。

关键词：通信感知一体化空地协同资源分配轨迹优化

一种应用于物联网传感器的伪三阶Delta-Sigma调制器

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电子学报 2024年第6期52卷 2123-2130页

作者：魏聪黄黎杰胡炜魏榕山福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

针对物联网传感器难以同时满足高分辨率与低功耗的瓶颈问题,本文设计了一种伪三阶离散时间delta-sigma调制器.该架构将一阶无源噪声整形SAR(Successive Approximation Register)量化器嵌入传统二阶delta-sigma调制器以实现更强的噪声整... 详细信息

针对物联网传感器难以同时满足高分辨率与低功耗的瓶颈问题,本文设计了一种伪三阶离散时间delta-sigma调制器.该架构将一阶无源噪声整形SAR(Successive Approximation Register)量化器嵌入传统二阶delta-sigma调制器以实现更强的噪声整形能力.本文设计允许系统在更低的过采样率(Over Sampling Ratio,OSR)下获取更高的峰值SQNR(Signal-to-Quantizing Noise Ratio),有效缓解了系统精度和功耗之间的设计矛盾,并且减少了有源积分器的使用.针对传统有源加法器高功耗和无源加法器存在衰减不确定性的问题,本文提出了一种新型前馈求和量化电路,它具有对衰减不敏感的优势并且降低了第二级有源积分器的驱动压力,这进一步降低了系统的功耗.本文提出的delta-sigma调制器采用180 nm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺制造并测试.在电源电压1.4 V下,芯片测试功耗为47.2μW.在带宽为8 kHz的测试条件下,调制器的DR(Dynamic Range)、峰值SNDR(Signal-to-Noise and Distortion Ratio)和SFDR(Spurious-Free Dynamic Range)分别为97.2 dB,96.6 dB和114.4 dB.因此,Schreier和Walden的SNDR FoM(Figure of Merit)优值达到了178.9 dB和0.053 pJ/step.本文提出的伪三阶delta-sigma调制器在功耗和分辨率之间实现了较好的权衡,为物联网领域的低功耗高分辨率调制器设计提供了较好的解决方案.

关键词：物联网 delta-sigma调制器低功耗高分辨率

融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因研究进展

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遥感学报 2024年第3期28卷 558-575页

作者：吴伶刘湘南刘美玲张廷伟杨宝文徐宇岐中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083

遥感时间序列蕴含自然因素和人类活动等不同驱动因子导致的森林组成、结构、功能变化及其差异信息,能有效提升对森林演替过程、发展态势及其驱动和响应机制的理解能力。本文系统评述了融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因... 详细信息

遥感时间序列蕴含自然因素和人类活动等不同驱动因子导致的森林组成、结构、功能变化及其差异信息,能有效提升对森林演替过程、发展态势及其驱动和响应机制的理解能力。本文系统评述了融合遥感时间序列时空谱信息的森林扰动检测与归因研究进展。从数据、特征、算法等多个角度阐述了当前森林扰动检测进展:(1)数据角度。介绍了面向稠密和稀疏时间序列等不同观测频次的变化检测方法;(2)特征角度。归纳了森林扰动光谱响应特征和多光谱特征集成变化检测策略,总结了面向森林扰动检测的时序与空间特征融合方式;(3)算法角度。介绍了并行和串行两种多算法集成策略,描述了面向森林低强度扰动的变化检测算法研究进展。此外,森林扰动归因的本质是面向森林多类型扰动分类问题,本文在分别按照时间顺序和特征维度归纳作为森林扰动归因输入的归因特征的基础上,总结了基于遥感时间序列时空谱和地形特征融合的森林多类型扰动归因方法。最后,本文分析了森林扰动遥感监测目前存在的问题,并对未来研究方向进行了展望,以期为融合遥感时间序列时空谱信息的变化检测和归因研究提供借鉴。

关键词：森林扰动遥感时间序列时空谱信息特征融合扰动检测扰动归因

基于距离信息的追逃策略:信念状态连续随机博弈

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自动化学报 2024年第4期50卷 828-840页

作者：陈灵敏冯宇李永强浙江工业大学信息工程学院杭州313000

追逃问题的研究在对抗、追踪以及搜查等领域极具现实意义.借助连续随机博弈与马尔科夫决策过程(Markov decision process, MDP),研究使用测量距离求解多对一追逃问题的最优策略.在此追逃问题中,追捕群体仅领导者可测量与逃逸者间的相对... 详细信息

追逃问题的研究在对抗、追踪以及搜查等领域极具现实意义.借助连续随机博弈与马尔科夫决策过程(Markov decision process, MDP),研究使用测量距离求解多对一追逃问题的最优策略.在此追逃问题中,追捕群体仅领导者可测量与逃逸者间的相对距离,而逃逸者具有全局视野.追逃策略求解被分为追博弈与马尔科夫决策两个过程.在求解追捕策略时,通过分割环境引入信念区域状态以估计逃逸者位置,同时使用测量距离对信念区域状态进行修正,构建起基于信念区域状态的连续随机追博弈,并借助不动点定理证明了博弈平稳纳什均衡策略的存在性.在求解逃逸策略时,逃逸者根据全局信息建立混合状态下的马尔科夫决策过程及相应的最优贝尔曼方程.同时给出了基于强化学习的平稳追逃策略求解算法,并通过案例验证了该算法的有效性.

关键词：追逃问题信念区域状态连续随机博弈马尔科夫决策过程强化学习

基于案例推理和知识图谱的WRF气象模拟知识推荐研究

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地球信息科学学报 2024年第5期26卷 1257-1269页

作者：张春晓马同彬祁亚州王爱佳郝晓阳中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083

地理模拟作为地理环境模拟与认知的重要方法,是挖掘地理知识、揭示地理规律的重要手段。气象模拟,作为重要组成部分参与到地理环境模拟的诸多方面,影响到地理环境的系统模拟和复杂问题求解。而气象模型专业性强、模拟知识复杂,涉及到输... 详细信息

地理模拟作为地理环境模拟与认知的重要方法,是挖掘地理知识、揭示地理规律的重要手段。气象模拟,作为重要组成部分参与到地理环境模拟的诸多方面,影响到地理环境的系统模拟和复杂问题求解。而气象模型专业性强、模拟知识复杂,涉及到输入数据、模拟方案设置等诸多方面,所以如何高效管理及共享气象模拟知识成为亟需解决的问题。本文应用案例推理和知识图谱,统一异构的气象模拟知识,研究顾及语义和图结构相似度的气象模拟知识推荐方法,以提高气象模拟知识的共享能力。①本文基于中文气象模拟文献资料抽取了气象模拟知识,以模拟案例为载体,在知识图谱中构建气象模拟知识库;②构建气象模拟案例相似度评估模型,实现顾及语义和图结构相似度的气象模拟知识推荐,该模型一方面利用经过气象模拟语料库训练的Bert(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)语义模型挖掘气象模拟知识案例的语义特征,另一方面提取存储在图谱中模拟案例的结构特征,并通过AHP(Analytic Hierarchy Process)层次分析法进行权重设置,从而准确的衡量气象模拟案例的相似度。③研发了可视化的气象模拟知识共享原型系统,可以根据用户需求推荐气象模拟知识的参数方案,为涉及气象过程的地理系统模拟人员提供知识参考。基于所构建的气象模拟知识库,经推荐准确性和稳定性评估,系统的推荐准确率达到91.3%,研究成果提高了气象模拟知识共享和重用能力。

关键词：知识图谱语义模型知识推荐知识共享案例推理气象模拟图相似度 Bert模型