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2019, 40(6):461-468. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06002
摘要:针对目前典型道路边沿识别算法存在实时性与可靠性难以兼顾的问题,基于多线激光雷达,根据道路边沿的几何特征与三维点云特征,提出了一种权衡实时性与可靠性的道路边沿识别算法。依据多线激光雷达扫描获取的大量点云数据,基于RANSAC算法的地面分割方法,滤除了预设感兴趣区域内的地面数据点,然后将剩余的无序点进行有序栅格化投射处理,根据道路边沿区域的几何特征与点云分布特征进行匹配筛选,再融合RANSAC的最小二乘法,以完成道路边沿曲线的鲁棒拟合。实验表明,算法在直道和弯道场景识别准确率均大于95%,耗时均低于15 ms,具有良好的准确性和实时性。所提算法能有效识别道路边沿,可为智能车可行驶区域的识别及控制提供理论参考与方法依据。
2019, 40(6):469-476. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06003
摘要:为了拓展非线性量子差分方程边值问题的基本理论,研究了一类无穷区间上非线性项含有一阶q-微分的二阶三点非线性q-差分方程边值问题解的存在性。首先,给出并证明了含有无穷限广义积分的二重q-积分的交换积分次序公式;其次,计算出了无穷区间上二阶三点线性q-差分方程边值问题的Green函数,并研究了Green函数的性质;再次,在抽象空间上构造积分算子,然后运用Leray-Schauder连续定理,获得了无穷区间上二阶三点非线性q-差分方程边值问题解的存在性结果;最后给出实例。实例验证表明所得结果是正确的。研究结果对量子微积分的发展及其在数学物理等领域的应用都有着重要的意义。
2019, 40(6):477-481. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06004
摘要:为了讨论给定阶数为n且具有n-4个悬挂点的三圈图补图图类中邻接矩阵的最小特征值,刻画其最小特征值达到极小的唯一图。在只考虑简单无向连通图的基础上,从补图的结构出发研究图的最小特征值,通过运用相关知识点分析论证了当值为λ(G([XC符号1.eps;P](n-4)/2,(n-4)/2[XC符号2.eps;P])C)时,给定阶数为n且具有n-4个悬挂点的三圈图补图图类中邻接矩阵的最小特征值达到极小的唯一图。结果表明:结合图邻接矩阵是表示顶点之间相邻关系的矩阵,它的最小特征值为图的最小特征值,较好地刻画图的本质性质。研究得出的具有n-4个悬挂点的三圈图补图的最小特征值达到极小的唯一图,为后续进一步研究补图图类中邻[WT]接矩阵的最小特征值提供了一定的借鉴价值。
2019, 40(6):482-487. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06001
摘要:为了深入阐述变号势对对数非线性项和Hatree非线性项造成的影响,利用Ekeland变分方法,将方程转化为求能量泛函的临界点,然后利用Hatree非线性项的性质和对对数非线性项的技巧性处理,证明了带变号势,对数非线性项和Hatree非线性项的Schrdinger问题的能量泛函满足山路型结构,利用序列的有界性得到了(PS)条件。结果表明,结合山路结构,能够获得问题非平凡解的存在性。研究方法在理论证明得到了良好的预期结果,对研究带有双变号势的对数非线性项的Schrdinger方程解的存在性具有一定的借鉴意义。
2019, 40(6):488-495. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06005
摘要:电位相对较低的价带(VB)是限制体型聚酰亚胺(PI)光催化氧化能力的因素,PMDA/ PDA线型聚酰亚胺具有相对较高的价带电位(+2.45 eV),表现出较强的氧化性,不需要构建异质结就能表现出较强的氧化降解能力。为了制备一种具有较高可见光催化活性的聚酰亚胺,以均苯四甲酸二酐(PMDA)和对苯二胺(PDA)为原料,乙醇为共溶剂,采用二步法制备具有共轭结构的线型聚酰亚胺(PI),采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、紫外可见漫反射仪(UV-vis DRS)、荧光光谱仪(PL)、X射线光电子能谱仪(XPS)等考察PI的化学组成、微观结构和光电化学性质,测定PI的禁带宽度、HOMO电位和最低未占据分子轨道(LUMO)电位。结果表明,线型PI的主要光催化活性中心是光生空穴,利用空穴的强氧化性降解罗丹明B(RhB)溶液,具有较高的光催化降解效果,降解效率是常用光催化剂g-C3N4的3倍。因此,PMDA/PDA线型聚酰亚胺具有较高的可见光催化活性及光催化稳定性。
2019, 40(6):496-502. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06006
摘要:为了获得遗传算法在作业车间调度问题上的最优化解,提高算法的迭代速度,研究了遗传算法的改进方法,以工件的加工时间最短为目标建立调度模型。在算法上提出了基于概率改进的具有自适应能力的交叉与变异算子,以求作业车间调度问题的最优解。在遗传算法上采用精英保留策略方法,并结合改进的自适应算子对问题进行求解。以基准案例LA01和FT06作为实验仿真对象,获得了相应的甘特图以及搜索过程曲线。仿真结果表明,与未改进的算法相比,该算法能够更加快速地获得最优解。改进后的算法在搜索上更加快速有效,在求解作业车间调度问题上具有一定的可行性,更加适合工业加工生产。
2019, 40(6):503-511. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06007
摘要:为了提高热风炉的燃烧效率,改善热风炉温控系统的自动化程度,提出了一种基于RBF神经网络整定的PID控制策略。首先,通过RBF神经网络算法和增量式PID控制器的结合,将神经网络强大的自学习能力应用于对增量式PID参数的调整。然后,在常规热风炉温控系统的基础上,将其外环改为采用RBF神经网络整定的PID控制。热风炉温控系统中内环以煤气阀门开度为变量,外环以拱顶温度为控制变量,通过改进的串级控制来实现热风炉的燃烧优化调整。 Matlab仿真分析和实际应用效果表明,RBF神经网络整定的PID控制曲线几乎无超调量,系统抗干扰能力相对传统的PID控制提高了50%。与传统的手动控制相比,所提出的控制策略使得原系统的抑制干扰能力明显增强、鲁棒性更好,在热风炉温控方面具有良好的研究和应用价值。
2019, 40(6):512-519. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06008
摘要:为研究地埋管周围不同蓄热材料土壤温度场的分布情况,选定黏土、砂层及砾石3种不同蓄热体,利用Gambit建模软件建立简单的地埋管模型,选择距地埋管中心间距不同的5个测点,利用Fluent数值模拟软件进行蓄热体温度场仿真计算,研究相同蓄热材料距地埋管中心距离不同时以及不同蓄热材料距地埋管中心间距相同时各测点温度的变化情况。结果表明,地埋管周围蓄热材料相同时,土壤各测点温度变化趋势因测点的距离不同而不同,且距离中心越近温度变化越明显;地埋管周围蓄热材料不同时,相同测点温度变化趋势基本一致,且每年取热完成以后的土壤温度升高,但由于导热系数的不同引起每年蓄热及取热过程中温度、蓄热量和取热量的差异。研究结果可为太阳能耦合地源热泵系统地埋管的工程设计提供理论参考。
2019, 40(6):520-525. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06009
摘要:为了提高无人机飞行品质,研究无人机控制的半实物仿真应用,形成一套通用的无人机飞行控制律设计与半实物仿真方法,针对气动特性较为复杂的Z字形飞机进行了研究。Z字形飞机机翼可向机身方向折叠,便于存放和运输。根据Z字形飞机外形参数,求得气动数据,并在此基础上利用小扰动线性化原理建立纵向线性模型,通过加入干扰脉冲方式研究模型纵向静稳定性,选取各环节传递函数,建立俯仰控制回路,调整PID参数,设计纵向控制律,分别使用Simulink和半实物仿真器进行仿真。仿真结果表明,无人机具有较好的静稳定性,PID控制参数选择合理,系统超调量较小,调节时间较短,可以提升无人机飞行品质,半实物仿真可以更真实、直观地反映无人机姿态,所用建模与仿真方法可应用到其他固定翼无人机,具有一定的通用性。
2019, 40(6):526-532. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06010
摘要:为解决传统航迹规划最短路径算法易陷入局部最优及复杂地形情况下的无人机航迹规划问题,提出了一种基于自适应多态融合蚁群算法的航迹规划方法。通过对航迹规划问题进行描述, 建立数学模型, 将自适应和蚁群算法相结合,与多态蚁群形成了全局、局部并行搜索模式,以提高算法寻找全局最优值的能力;提出自适应并行策略和自适应信息更新策略,以提升其全局搜寻能力。仿真结果表明,自适应多态融合蚁群算法较传统蚁群算法和多态蚁群算法具备更好的性能,能有效地提高搜索路径的长度和收敛速度,从而避免在求解过程中陷入局部最优,因此在求解最优航迹规划问题上有很好的应用前景。
2019, 40(6):533-539. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06011
摘要:基于卷积神经网络的行人检测器普遍采用图像识别网络,通常会引起多池化层导致小目标行人特征信息丢失、单一池化方法导致行人局部重要特征信息削弱甚至丢失等,针对以上问题,基于最大值池化和平均值池化方法,提出了一种自适应池化方法,结合通用目标检测器Faster R-CNN,形成了有效的行人检测器,达到增强行人局部重要特征信息、保留小目标行人有效特征信息的目的。对多个公开的行人数据集进行大量实验,结果表明,与传统的卷积神经网络行人检测器相比,所提方法将行人检测漏检率降低了2%~3%,验证了方法的有效性。新方法改进了卷积神经网络结构,在无人驾驶领域具有一定的参考价值。
2019, 40(6):540-547. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06012
摘要:针对卷积神经网络特征提取不够充分且识别率低等问题,提出了一种多特征融合卷积神经网络的人脸表情识别方法。首先,为了增加网络的宽度和深度,在网络中引入Inception结构来提取特征的多样性;然后,将提取到的高层次特征与低层次特征进行融合,利用池化层的特征,将融合后的特征送入全连接层,对其特征进行融合处理来增加网络的非线性表达,使网络学习到的特征更加丰富;最后,输出层经过Softmax分类器对表情进行分类,在公开数据集FER2013和CK+上进行实验,并且对实验结果进行分析。实验结果表明:改进后的网络结构在FER2013和CK+数据集的面部表情上,识别率分别提高了0.06%和2.25%。所提方法在人脸表情识别中对卷积神经网络设置和参数配置方面具有参考价值。
2019, 40(6):548-554. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx06013
摘要:为探究四环素对藻类产生的毒性效应,选择羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)作为受试生物,采用室内试验方法,研究不同质量浓度的四环素(0,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2 mg/L)对羊角月牙藻的生长抑制情况、叶绿素a含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量及活性氧(ROS)水平的影响。结果表明:四环素对羊角月牙藻的生长具有抑制作用,96 h半数效应浓度(EC50)为3.142 mg/L;四环素抑制了羊角月牙藻细胞中的叶绿素a含量;试验96 h时,随着四环素浓度的增大,羊角月牙藻细胞的SOD活性呈现先升高后降低的趋势,MDA含量、ROS水平均表现为升高趋势。因此,四环素可胁迫羊角月牙藻产生氧化应激反应,损害藻体的抗氧化系统,对水生生态系统具有潜在风险。