引入级联通道注意力的轻量化人体姿态估计

针对当前人体姿态估计模型在轻量化过程中精度损失严重的问题,以高分辨率网络(HRNet)为基线提出一种引入级联通道注意力的轻量化人体姿态估计模型。构建一种保持内部高分辨率特征的级联通道注意力,学习输入特征各通道的重要性来提高模型表征能力;通过设计一种基于MetaFormer结构的轻量级深度卷积变换模块来替换HRNet阶段2、3、4中运算复杂度较高的残差模块;设计一种多尺度特征融合方法减少HRNet原融合方法中的多维特征语义信息损失;采用无偏数据处理来消除关键点热力图编码过程中导致的偏移误差。COCO2017验证集的实验结果表明,所提出的模型同基准模型相比,在AP降低2个百分点的情况下,模型参数量和浮点运算量分别减少了90.2%和83.1%,并且以AP为71.4%的表现在轻量化模型中达到精度最优。

基于双分支在线优化和特征融合的视频目标跟踪算法

针对D3S算法对跟踪目标的判别能力不足的问题,提出了一种基于双分支在线优化和特征融合的视频目标跟踪算法。首先,构建双分支的在线优化分类器,实现对目标的二次定位,得到更准确的目标位置响应图;然后,在特征层上实现响应图与搜索特征的融合,并通过encoder模块促进融合过程,进一步突出跟踪目标的特征;最后,通过encoder模块实现模板特征的更新,拟合特征间的差异,提高分割模块的判别能力。在VOT2018和UAV123数据集进行实验,改进后算法与原算法相比,在VOT2018数据集上EAO提高了2.9%,在UAV123数据集上成功率提高了2.4%,准确率提高了2.9%。实验结果表明,本文方法提高了算法的判别能力,并且进一步提升了精度和鲁棒性。

采用动态样本分配的特征融合目标检测算法

针对轻量级目标检测算法SSD-Lite检测精度低、对小目标预测能力差等问题,提出了一种采用动态样本分配策略的多尺度特征融合目标检测算法。在轻量级目标检测算法SSD-Lite的颈部网络引入特征金字塔结构(feature pyramid network,FPN),并对其进行轻量化设计,同时引入残差特征增强模块(residual feature augmentation,RFA),采用残差分支注入不同空间的上下文信息来改善高层特征的特征表达,以提升网络对小目标的检测能力;在特征金字塔结构中插入轻量级注意力机制ECA模块,提升网络对重要特征的关注能力;针对网络训练过程中采用的固定交并比(intersection-over-union,IOU)阈值的样本分配策略导致的正负样本分配适应性差、难以选出高质量正样本等问题,设计了一种动态样本分配策略,取消锚框的预设置,采用中心点采样的方式,同时结合样本均值、标准差作为筛选阈值,减少人工先验的影响,在不改变网络结构的情况下提升算法性能。算法在Pascal VOC数据集上测试,实验结果表明:该算法整体预测精度相较于基准算法提升1.9个百分点,对小目标检测能力提升3.3个百分点,算法推理时延仅增加2.32%;实验证明了该算法可以以较小的性能代价,显著提升算法的预测精度。

考虑轮轨多点接触关系的车轨系统地震响应分析

为研究地震作用下轮轨多点接触关系及其对车轨系统地震响应的影响,本文基于虚拟渗透理论分析了轮轨多点接触的几何关系,采用修正的Kik-Piotrowski方法和Kalker线性理论求解轮轨接触力,并建立了地震作用下考虑轮轨多点接触关系的列车-无砟轨道系统模型;以某高速铁路为对象,研究了车轨系统的地震响应及列车的行车安全性。研究结果表明:地震作用下轮轨之间会出现2点接触情况,次接触斑对轮轨接触行为具有重要影响;轮轨多点接触关系对地震作用下的轮轴横向力和脱轨系数具有重要影响,不考虑该多点接触关系会低估列车的行车安全性;车轮抬升量对地震动强度不是特别敏感。

自适应信息选择的变尺度相关滤波红外目标跟踪算法

针对红外目标跟踪中红外图像模糊、存在噪声、目标特征少的问题,提出了自适应信息选择的变尺度相关滤波红外目标跟踪算法。首先,在提取的灰度特征中重新提取了梯度信息,用于增强特征感受野大小,丰富目标特征信息;其次,稀疏滤波器系数,减少滤波器信息冗余,并将其结合至滤波器训练过程中,不同通道下的空间信息保留程度不同,有效提高滤波器表达能力;最后,在原有保留尺度更新的基础上,加入变尺度滤波器,构建边界框比例不同的尺度池,有效应对边界框比例变化的情况。在LSOTB-TIR数据集和PTB-TIR数据集上做了对比和消融实验以验证算法的有效性,结果表明该算法在LSOTB-TIR数据集上精确度和成功率分别达到71.3%和59.4%,在使用手工特征的算法中获得了更好的表现。

人工势场法目标不可达的研究

针对传统人工势场法的缺陷,提出了一种新的改进方法来实现路径规划,更快的规划出一条平滑可行的路径,通过把人工势场法的斥力场函数作用域大小进行动态修改,成功抵达目标点,在目标点附近有障碍物时也能规划出可行路径,通过增加子目标点的方式来解决局部极小点问题,利用增加的子目标点的牵引力使移动机器人成功逃脱局部极小点,抵达目标点。最后仿真验证了改进的人工势场法可以更快的规划出路径,而且路径更加平滑。所提出的改进算法,在移动机器人自主路径规划中,能有效缩短路径长度,提高到达目标点的效率,高效完成路径规划。

智能垃圾分拣系统的设计

针对现阶段人们垃圾分类意识淡薄,缺少财力投入和准确高效的指导,垃圾分类实施起来较为困难这一现状,设计了一套智能垃圾分拣系统。智能垃圾分拣装置采用STM32作为主控制器,通过各种传感器自动检测垃圾种类;由执行机构将垃圾放入所对应的垃圾桶中,并显示垃圾检测结果,将数据上传到服务器。该系统可帮助人们高效地分拣回收垃圾,能有效提高垃圾回收效率,提高资源的可回收性。

人工势场法局部极小值的研究

以人工势场法的局部极小值问题为研究对象,对人工势场法局部极小值进行算法改进。首先,研究了人工势场法的原理,分析了产生局部极小值的原因;其次,对增加障碍物斥力、“绕墙走”方式、自动添加子目标点、手动添加子目标点等4种方法进行了理论分析;最后,使用MATLAB对4种解决方法进行了仿真验证,结果表明手动添加子目标点的改进方式较优。

调谐负刚度-惯质阻尼器对隔震结构减震性能的提升

为控制基础隔震结构的隔震层位移并进一步提升其减震性能,融合负刚度与调谐黏滞质量阻尼器的减震优势,开展了调谐负刚度惯质阻尼器(TNSIMD)对隔震结构的减震性能提升与优化设计研究.基于隔震结构简化分析模型,推导了隔震结构-TNSIMD耦合系统的阻尼增效方程和能量平衡方程,研究了TNSIMD参数对隔震层位移、隔震结构等效阻尼比与TNSIMD耗能比的影响.在此基础上,提出了考虑TNSIMD控制性能和设计成本的协同优化方法,并以五层框架结构为数值案例,评估了TNSIMD对隔震结构在近场脉冲型地震作用下的控制效果.研究结果表明,TNSIMD可以发挥其自身的调谐作用和负刚度优势,实现其耗能提升以及对隔震结构的减震增效;与黏滞阻尼器、调谐黏滞质量阻尼器和负刚度惯质阻尼器相比,TNSIMD对近场脉冲型地震作用下隔震结构的位移和绝对加速度控制效果更优,并能耗散更多的地震能量.

考虑台风空间位置的桥址区风特性模型实测研究

风特性是桥梁结构抗风设计的前提条件。为准确表征台风移动对桥址区风特性的影响,利用桥梁结构健康监测系统测得的多次台风实测数据,研究了考虑台风空间位置的桥址区风特性模型。基于已有台风解析模型和台风路径数据,模拟了台风过境期间桥址区平均风速时程,并利用实测结果验证了解析模型的有效性。在此基础上,分析了湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度等脉动风特性参数随桥址区和台风中心距离的变化规律,据此研究了脉动风特性参数的空间分布模型。结果表明,已有台风解析模型可实现桥址区平均风速的模拟;台风空间位置变化对桥址区脉动风特性影响显著,空间分布模型能有效反映台风移动过程中桥址区脉动风特性的基本变化特征,可为大跨度桥梁等工程结构设计与运维提供有益参考。

全腹腔镜脾切除术在儿童血液病性脾肿大中的应用及临床疗效

目的 探讨全腹腔镜脾切除术在儿童血液病性脾肿大中的应用价值并分析其临床疗效。方法 回顾性分析2020—2022年宁夏医科大学总医院小儿外科18例行脾切除治疗的血液病性脾肿大患儿的临床资料,并对患儿家长进行腹部手术切口大小及手术时间接受度进行问卷调查。5例行腹腔镜手术(腹腔镜组),13例行开腹手术(开腹组)。结果 腹腔镜组较开腹组术中出血量少[(8.33±2.34)mL vs (20.77±11.87)mL]、术后住院时间短[(5.80±2.10)d vs (8.39±4.19)d]、引流管放置时间短[(4.00±2.41)d vs (5.62±1.04)d],术后进食时间早[(1.60±1.81)d vs (2.69±0.75)d],手术时间较开腹组长[(3.80±1.11)h vs (1.42±0.45)h],差异均具有统计学意义(均P<0.05)。相比手术时间长短,93%的家长更接受手术切口较小的术式。结论 全腹腔镜下脾脏切除术治疗儿童血液病性脾大,患儿恢复快、疗效满意,且手术切口小,符合多数患儿家长的对切口瘢痕的要求。

调谐负刚度阻尼器的H2优化及减震性能评估

为进一步阐明调谐负刚度阻尼器(tuned negative stiffness damper,TNSD)对结构减震控制的优势,本文开展了TNSD对单自由度结构减震控制的H2优化设计,并研究了TNSD的减震增效作用与减震机理。首先,基于单自由度结构-TNSD耦合系统的H2性能指标,推导了TNSD最优负刚度系数和最优阻尼系数的设计公式;然后,研究了TNSD的刚度特性和阻尼特性、TNSD对结构的阻尼增效作用、TNSD-结构耦合系统的耗能特点,阐明了TNSD的减震增效机理;最后,开展了TNSD对结构减震控制的地震响应分析。结果表明:TNSD可进一步提升负刚度阻尼器对结构的减震效果,其调谐弹簧可以放大TNSD内部阻尼元件的位移和TNSD等效阻尼系数,提升了TNSD的耗能效率和结构的等效阻尼比。

非线性电涡流惯质阻尼器力学性能仿真与试验

为提高板式电涡流阻尼器(ECD)的耗能减振效率,融合旋转式电涡流阻尼技术与滚珠丝杠式两节点惯质单元,发展与研制了一种非线性电涡流惯质阻尼器(NEMD).首先阐明了NEMD的整体构造与工作原理,然后综合半理论半仿真分析、三维电磁场有限元仿真分析与样机力学性能测试,获得了NEMD的轴向出力特性,提出了旋转式电涡流阻尼计算分析方法,最后总结建立了NEMD的两阶段设计方法.结果表明:NEMD实现了阻尼器惯性质量与电涡流阻尼的双重增效,显著提升了ECD的耗能减振效率;随着NEMD轴向速度的增加,电涡流阻尼力表现出先上升后下降的非线性特征;综合半理论半仿真与三维电磁场有限元仿真的电涡流阻尼力预测方法可以满足NEMD设计要求.

摆式调谐质量阻尼器频率调节新方法

针对大型摆式调谐质量阻尼器(PTMD)频率调节较难的问题,提出了一种基于永磁体作用力的频率调节新方法,即在PTMD上附加安装永磁体刚度调节装置,通过调整永磁体产生附加刚度的正负与大小,改变PTMD的等效刚度,继而实现PTMD频率的双向调节。基于拉格朗日方程建立了PTMD与永磁体刚度调节装置耦合系统的运动微分方程,阐述了该频率调节方法的可行性,以及PTMD振动频率随幅值的定性变化规律,最后开展模型试验进一步验证与明确了永磁体作用力对PTMD频率的调节机理。理论分析与试验结果表明:当摆式PTMD质量块两侧均布置相吸永磁体时,PTMD频率降低;当布置相斥永磁体时,PTMD频率增大;PTMD频率调节初步设计时,永磁体作用力的附加刚度理论计算值宜适当折减后作为实际等效刚度,该折减系数可偏保守的取为0.5。

非时隙CSMA/CA性能分析与研究

通过对基于IEEE802.15.4的无线传感网络的非时隙CSMA/CA的算法进行分析,建立了适合于大部分无线传感网络实际应用的具有单步转移概率分布的离散马尔可夫链模型。并给出了在该模型下数据包延时、退避次数两个主要的网络性能评价指标的计算公式。最后通过仿真实验分析了CSMA/CA算法的三个网络参数对系统性能的影响。

一种多通道精密时间间隔测量系统设计

针对需要测量精密时间的应用场景,如炸弹起爆、超声波测距、弹丸飞行速度测量等,设计了一种多通道精密时间间隔测量系统。使用TDC(time-to-digital converter)测量芯片结合ARM控制器,设计并搭建了四通道时间间隔测量电路。通过倍频主参考时钟,使子参考时钟的最小时钟周期达到1 ps,设计出使用子参考时钟结合主参考时钟测量精密时间间隔的方法。搭建了延时电路,使用LabVIEW编写了人机界面,通过大量实验数据记录和对比,结果表明,该测量系统能够实现四通道同时测量,测量结果稳定,每通道测量误差小于73 ps。

PE管道智慧焊接监测系统的设计

随着信息技术的发展,为了提高PE管道的焊接质量,设计了基于"互联网+"的PE管道智慧焊接检测系统。通过指纹验证,完成了焊接人员身份的智慧识别;通过北斗定位技术,完成了焊接地点的智慧定位;通过焊接参数的无线传输,完成了焊接结果的智慧判断。采用STM32F103RCT6作为硬件平台,添加了R305指纹识别、CH376SU盘管理、北斗定位、KS97无线通信、蓝牙等功能模块,完善了系统设计。该监测系统实时性好,在焊接结束后的10 s内即可得到焊接结果;定位精度高,焊口定位误差最高仅为3 m;评价正确率高达90%。该系统体积小、功能全、稳定性好,能够实时监测影响PE管道焊接质量的三个要素(焊接人员、焊接地点、焊接结果),已经成功应用于实际工作中。

启发式搜索算法路径规划研究

通过对启发式搜索算法和盲目式搜索算法的对比分析,选择作为启发函数的A＊算法作为本文的研究对象。A＊算法因为其搜索效率高,一直受到专家学者的关注和研究,在传统A＊算法的基础上对其进行了改进,来改善A＊算法的规划出的路径。通过仿真验证了A＊算法,总结出A＊算法的缺点,然后针对A＊算法的缺陷进行了相应的改进。并对启发函数距离计算方法进行了改进,通过修改启发函数中的权值,使得在使用A＊算法进行路径搜索时,搜索的点数减少了50%,同时规划出的路径长度并没有发生太大的变化。然后对传统A＊算法规划出的路径进行了平滑处理,最后通过MATLAB仿真验证了改进的A＊算法的可行性和有效性。

基于动力特性的螺栓连接钢框架结构有限元建模

合理选取螺栓节点处理方式与确定层间柱有效长度,是螺栓连接钢框架结构有限元建模的难点所在。首先对3层螺栓连接钢框架结构室内模型进行了动力特性测试,然后采用ANSYS分析软件开展了结构三自由度集中参数有限元模型和板-梁有限元模型的动力特性分析。板-梁有限元模型的螺栓节点分别按铰接、半刚性连接、刚接处理。通过对比结构前3阶模态的自振频率、振型的有限元值与实测值发现:螺栓节点按半刚性处理较为合理。为了进一步提高半刚性节点处理板-梁有限元模型的精度,将模型的实测动力特性值代入三自由度集中参数模型,反推结构层间柱的实际有效长度,并对有限元模型进行修正。研究表明:在结构层间柱的实际有效长度修正后,结构动力特性的计算精度可以得到进一步提升。

智能消杀机器人控制系统设计

随着新冠疫情的爆发,公共卫生问题日益严峻,公共场所需要定期进行消毒来预防疾病传播。该文在此背景下设计了一款智能消杀机器人控制系统,该智能消杀机器人控制系统包含了检测功能和消杀功能,检测功能主要检测消杀机器人工作环境信息与消杀机器人自身状态信息,消杀功能主要对特定场所进行消毒,并且可以将智能消杀机器人的检测信息与状态信息显示在显示屏上,可以实时检测消毒液余量,当消毒液容量低于阈值时,会自动报警提醒工作人员添加消毒液。该智能消杀机器人能够极大地提高消毒效率,有效地切断病毒传播,提高了公共场所的安全性。