GNSS辅助风云三号卫星MERSI近红外通道的大气可降水量反演方法

大气水汽是对流层中的重要参数之一,已被广泛应用于短临天气预警和长期气候监测等领域。我国风云三号(FY-3)系列卫星搭载的中分辨率光谱成像仪可用于大气水汽监测,但反演大气可降水量(PWV)时存在大气透过率参数低估、水汽与大气透过率回归系数经验选取的缺陷,无法满足在短临降雨监测、数值同化等高精度PWV应用方面的需求。针对该问题,本文提出一种GNSS辅助FY-3卫星的高精度PWV反演方法。本文方法引入高精度实测GNSS PWV作为大气透过率计算模型的回归拟合参数,辅助FY-3 L1级数据精确估计PWV和大气透过率的模型回归系数;同时,该方法顾及季节和高程因素对FY-3-L1 PWV反演的影响,分季节反演PWV并引入数字高程模型修正由于部分大气透过率参数低估导致的FY-3 L1 PWV相对不准确的现象。选取中国区域2013—2014年FY-3A卫星的L1数据和中国地壳运动观测网络的260个GNSS测站数据进行试验。结果表明,本文提出的GNSS辅助FY-3系列卫星PWV反演方法优于传统方法(FY-3A-L2 PWV),其整体精度改善率为74.5%,可得到更加可靠、稳健性更强的PWV格网产品,对于其在短临降雨监测和数值同化等方面具有重要意义。

深度学习的大高差高海拔地区高程拟合方法

大高差高海拔地区的地形复杂多变,传统的高程拟合方法,如多项式拟合、曲面拟合、BP神经网络和遗传算法改进的神经网络等方法,拟合精度都有待提高。本文构建了一种基于深度学习的高程拟合方法,利用西部某铁路控制网的2020年一期二等水准测量数据,采用多层感知器(MLP)作为核心模型,通过结合RAdam优化器和GELU激活函数进行优化,该方法能够有效捕捉该地区的地形特征和高程变化规律,实现高精度的高程拟合。研究分析了不同优化器和激活函数组合对模型性能的影响,结果表明,深度学习模型在大高差高海拔地区高程拟合中表现出较佳性能,其均方误差(MSE)最低,平均绝对误差(MAE)最小,决定系数R 2最接近1,显著优于BP神经网络和遗传算法改进的神经网络方法。特别是RAdam优化器和GELU激活函数的组合,在模型性能上表现最佳。本文所构建出的深度学习大高差高程拟合方法,不仅精度较高且具有良好的泛化能力,能够适应大高差高海拔地区复杂多变的地形特征。

基于SPEI-RRV和MC的云贵高原干旱状态识别

全球变暖趋势明显,致使区域性干湿变化特征的不确定性加剧。通过计算标准化降水蒸散指数(SPEI),结合可靠性-回弹性-脆弱性指标(reliability-resilience-vulnerability,RRV)和马尔科夫链估计(Markov Chains,MC)统计2000~2022年云贵高原区域的干旱风险等级、干旱发生频率、涉及面积占比和平均持续时间,并采用Mann-Kendall检验法检验其趋势显著性,识别云贵高原的干旱事件,定量刻画干旱状态空间特征。结果表明:SPEI-RRV能够有效识别云贵高原干旱事件,该指数能较为精确地评价区域干旱状态;云贵高原78%的地区干旱状态有微弱的逐年加重趋势,有超过35%的概率会遭受从轻度到特级不同程度的干旱,东部丘陵区特旱的稳态概率为25%,该区域发生极端干旱概率较高。研究成果可为云贵高原干旱监测和干旱风险评估提供参考。

时空加权与再分析资料相结合的GNSS PWV时序填补方法

PWV是对流层中的重要参数之一,长时序连续的PWV对长期气候变化研究具有重要影响。但受外界因素影响,目前GNSS获取的PWV长时序数据缺失严重或分辨率较差,无法满足长时序分析的应用需求。针对该问题,本文提出了一种顾及时空加权的PWV长时序填补方法(STW)。该方法引入再分析资料,同时顾及GNSS站点上空水汽在空间和时间上的变化特征,并根据测站位置给予PWV时空变化不同的权值,选取中国地壳运动观测网络的实测数据和欧洲中尺度天气预报中心第五代全球大气再分析数据集进行试验。结果表明,本文提出的STW方法在不同时间分辨率的数据缺失和PWV长时序重采样方面均优于经典的线性插值和模型替换方法,可以得到更加可靠、精确和完整的PWV长时序集。

认证引领、“双创”融入、多维互动的教学新范式——以机械电子工程专业为例

为适应国家科技和经济发展的需求,培养满足社会发展需要的高质量工程技术人才,提出了“认证引领、‘双创’融入、多维互动”的教学新范式,优化了工程教育专业认证背景下的机械电子工程专业课程新体系,构建了将创新方法和创业思维融入专业教育的教学新模式,实施多种教学法,引导学生自主学习,进行多维度师生互动,提高学生的自主学习能力,分析、设计和开发能力,以及解决实际问题的能力,培养学生的社会担当和创新意识,提高工程教育人才培养质量。

一种激光切割打磨装置

介绍一种激光切割打磨装置,可用于商用车U型纵梁切割加工时的打磨除渣。本装置由固定打磨机构、活动打磨机构、气动系统、控制系统等组成。本设计对现有技术中存在的不足,提供了一种结构简单、操作方便且性能稳定的激光切割打磨装置。

一种自动隔板取放装置

本文介绍一种自动隔板取放装置,用于商用车U型纵梁的转运和输送。该装置由气动抓取装置、料框单元、控制系统等组成。本设计针对现有技术的不足,提供了一种结构简单、操作方便且性能稳定的隔板自动取放解决方案。

利用ECMWF改善射线利用率的三维水汽层析算法

针对传统水汽层析技术只能利用完整穿过研究区域射线重构三维水汽的缺陷,提出了一种利用欧洲中尺度天气预报中心格网产品改善三维水汽反演射线利用率的方法。该方法通过引入比例因子,计算出侧面穿出射线在层析区域内的水汽含量,并参与观测方程的建立。利用香港卫星定位参考站网的实测全球定位系统和气象数据,结合该区域的无线电探空站45004和ECMWF格网点数据,对该方法的可行性及精度进行验证。试验结果表明:相对于传统方法,该方法的射线利用率和网格覆盖率分别提高了55.16%和16.46%;分别以探空数据和ECMWF格网数据为参考基准,发现提出的方法其均方根误差、平均绝对偏差和相对误差等均优于传统方法。

基于曲线合成插补理论的慢走丝线切割反向回退功能设计

从理论上和实践上论述了具有丝半径补偿功能的曲线合成插补理论。该理论直接利用轮廓曲线和丝圆的信息 ,不需计算等距曲线 ,间接实现任意直线和二次曲线的等距曲线的插补 ,有效地避免了传统计算等距曲线产生的计算误差 ,简化了数控机床控制程序设计 ,提高了机床的控制精度。并研究了基于曲线合成插补理论的慢走丝线切割机床反向回退指令的形成、控制程序设计 ,并在慢走丝线切割机床数控系统设计中得到了应用。

不同贮藏温度下鲐鱼生物胺变化的研究

为探究不同温度和预处理对鲐鱼生物胺含量变化的影响,用高效液相色谱法分析了整鱼和去内脏鱼在不同贮藏温度下8种生物胺以及总生物胺含量的变化,结果发现,鲐鱼中主要的生物胺为组胺、腐胺、尸胺、酪胺。随着温度的升高,鲐鱼中总生物胺含量的增加迅速变快。在0、4、10、15、20、25和30℃贮藏1 d后,整鱼中总生物胺的积累量分别为40.34、93.44、107.95、73.39、119.99、4649.90、6446.43 mg/kg。在0、4、10、15、20、25和30℃贮藏条件下,整鱼中组胺的含量超过国家规定的高组胺鱼类安全限量(400 mg/kg)的时间分别为12、5、4 d和48、36、15、14~16 h,-18℃贮藏6个月,组胺积累量仅为13.45 mg/kg。另外,去内脏能减少生物胺的生成,在-18、0、4、10、15、20、25和30℃贮藏条件下,去内脏后总生物胺最终积累量减少程度分别为14.22%、39.79%、13.83%、29.06%、22.60%、13.56%、26.13%、21.26%。因此,低温冷冻和去内脏处理能够有效控制鲐鱼中生物胺的生成,防止腐败。本研究为有效控制鲐鱼生物胺的产生提供了参考依据。

基于差分插补理论的慢走丝线切割上下异型面工件新方法

提出了基于差分插补理论的加工上下异型面工件的新方法,把工件的下表面(参考平面,PRP)和工件的上表面(第二平面,PSP)上的插补运动位移换算为UV及XY两平面上的位移叠加,具有简化编程、减小传统计算方法产生的累积误差、提高加工精度的明显优点。论述了上下异型面合成插补控制程序设计原理,并在慢走丝线切割机床计算机控制系统设计中得到了应用。

曲线合成插补理论及其在慢走丝线切割加工中的应用

从理论和实践上论述了具有丝半径、放电等各种间隙补偿功能的曲线合成插补理论。该理论直接利用轮廓曲线和丝圆的信息 ,间接实现任意直线和二次曲线的等距曲线的插补 ,而不需计算等距曲线。有效地避免了传统的计算等距曲线产生的计算误差 ,提高了机床的控制精度 ,解决了该理论涉及的有关问题 ,并在慢走丝线切割机床加工中得到了应用。

曲线合成插补理论及其在慢走丝线切割外角内角过渡中的应用

从理论和实践上论述了具有丝半径补偿功能的曲线合成插补理论 ,解决了该理论涉及的有关问题。这种理论直接利用曲线和丝圆的信息 ,间接实现任意直线和二次曲线的等距曲线的插补 ,而不需计算等距曲线。有效地避免了计算等距曲线产生的误差 ,解决了丝半径补偿和曲线衔接处外角和内角过渡问题 ,提高了机床的控制精度 。

课程思政在仪器类专业课教学中的融合探索与实践——以山东理工大学《传感器结构原理与设计》为例

高校思想政治工作,关系着高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题,加强课程思政建设是当今高校在教育方面刻不容缓的工作。以16年全国高校思想政治工作会议为引,介绍了目前高校在思政与课程融合中的部分主要问题,并以山东理工大学测控技术与仪器专业所开设的《传感器结构原理与设计》课程为例,对专业课程的思政建设进行了探索。

利用最小二乘支持向量机的短临降雨预测模型构建

针对传统降雨预测理论错报率高及算法拟合精度低等缺陷,将与降雨过程相关的多种气象参数(温度、相对湿度、露点温度、气压等)及时间参数(年积日和天积时)引入短临降雨预测模型的构建。将新加坡2个GNSS和气象并址的测站(NTUS、SNUS)2010~2012年的气象数据及降雨数据作为样本,研究气象参数与降雨数据的时变特征,结果发现,降雨发生前气象参数均表现出异常的变化趋势,且各类气象参数与降雨均表现出弱相关性特征。基于该发现,首次应用最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型实现对未来降雨的预测,将气象参数和时间参数作为模型输入,降雨数据作为模型输出,并利用正确率(TFR)和错报率(FFR)评价LS-SVM模型的精度。实验结果表明,该算法可预测出99%的降雨事件,且FFR为40%;与现有最小二乘降雨预测模型相比,该算法的FFR降低近20%,TFR提高近10%。

电火花线切割机床可重构模块划分的理论和应用研究

分析了零件表面形成三要素确定机床的功能,提出了以三要素模块为可重构粒度划分可重构机床模块的理论,用该理论容易使可重构机床的设计制造成本最低,为可重构机床的研究、设计和制造打下了比较好的基础,并在可重构慢走丝电火花线切割机床设计中得到了应用。

双柱坐标镗床加工斜孔专用夹具设计

这里分析了双柱坐标镗床回转工作台夹具加工斜孔的缺点,设计了一种孔加工专用夹具,提高了加工精度,简化了计算,加工效果很好。

GNSS约束的MERSI/FY-3A PWV校准方法

精确的水汽信息对于短临天气预警和长期气候监测具有重要意义。本文针对搭载在我国第2代极轨卫星风云三号A星(FY-3A)上中分辨率光谱成像仪(medium-resolution spectral imager,MERSI)获取水汽精度较低的现状,提出一种GNSS约束的MERSI/FY-3A PWV校准方法。首先,对MERSI/FY-3A的PWV段产品进行处理得到水汽日产品,并利用GNSS和无线电探空(radiosonde,RS)数据对其进行评估;然后,根据PWV的季节分布特性,构建GNSS约束的MERSI/FY-3A PWV季节自适应校准模型;最后,分别利用GNSS、RS和再分析资料对校准后的MERSI/FY-3A水汽进行对比,验证提出方法的有效性。研究表明:本文提出的PWV校准方法,能够有效改善MERSI/FY-3A水汽日产品和旬产品的精度,改善率分别为58.63%和68.72%。该方法可为遥感水汽快速校准研究提供重要的理论依据。

顾及层析区域外测站的GNSS水汽层析建模方法

针对传统水汽层析技术无法利用层析区域外GNSS测站数据的现状,提出一种顾及层析区域外测站数据的三维水汽建模方法。基于GPT2w模型计算层析区域的水汽密度初始场,首先,引入比例系数并联合水汽密度初值确定该比例系数表达式;然后,估计层析区域外测站信号在区域内的水汽含量;最后,构建顾及层析区域外测站数据的水汽观测方程。本文方法能够有效利用层析区域外的测站数据,改善层析结果的精度和可靠性,但仅能利用层析区域外一定范围内的测站。选取浙江CORS网中24个GNSS测站和一个无线电探空站共23 d的数据进行验证。试验结果表明,相对于传统层析方法,本文方法的射线利用率和有射线穿过的体素数分别提高了26.8%和14.9%;以探空数据为参考基准,本文方法计算的IWV和水汽密度均优于传统方法。

数控机床动力伺服系统原理及故障诊断维修

论述了数控机床动力伺服系统2种设计方案的原理,着重论述了普通车床数控改造主轴和冷却电动机动力伺服控制电路设计、故障诊断与维修方法,具有比较广泛的工程应用和推广价值。