基于InVEST模型和PLUS模型的云贵高原产水量时空变化特征分析

对云贵高原产水量进行定量评估与研究,有利于探究该地区水资源的动态变化、维护该地区的生态安全以及构建该地区的生态平衡,对维持城市水源涵养具有重要的现实意义。本研究利用PLUS模型预测该地区2025与2030年土地利用类型,利用InVEST模型定量估算2000—2030年(以5年为一期)产水量,并对其进行时空分析;剖析了不同土地利用类型及不同坡度等级下的产水量变化情况;利用地理探测器对产水量进行驱动力分析。结果表明:(1)2000—2030年该地区产水总量呈现“下降-升高-下降-升高”的趋势,其产水总量分别是:7.818×10^(7)m^(3)、5.750×10^(7)m^(3)、4.700×10^(7)m^(3)、9.162×10^(7)m^(3)、7.498×10^(7)m^(3)、7.820×10^(7)m^(3)、8.999×10^(7)m^(3);产水量空间分布呈现东南和北部高、中部低特征;(2)未利用地是该地区产水量最高的地类;(3)气象因子的变化是引起云贵高原年产水量变化的主要因素。地理探测器的分析表明降水量、蒸散发量对产水量的解释力较强,降水量和土地利用的交互作用对产水量变化的解释力最强。产水量集中在坡度为0°~5°的区域,占总产水量的43.80%。研究结果可为云贵高原水资源的动态评估、有效管理和可持续发展提供科学参考。

2000—2030年云贵高原碳储量和生境质量时空格局演变

云贵高原岩溶地质条件导致当地的石漠化严重、生态环境脆弱,对该地区的生态系统服务功能进行评价有助于改善生态环境问题。基于InVEST模型和PLUS模型定量评估了云贵高原2000—2030年的碳储量和生境质量,结合自然资源区划,分析该地区2000—2030年碳储量和生境质量的时空变化特征及驱动因子。结果表明:2000—2030年云贵高原碳储量均值为7.323×10~9t,多年呈现下降趋势,共减少0.471×10~9 t,空间上呈西部高、东部低的特征,最高的四级区划是丽江市东部楚雄北部小区;碳储量贡献率最高的地类是林地(>60%),其次是耕地(>28%);碳储量空间分异解释力最强的因子是高程,交互作用最强的因子是土地利用和坡向。2000—2030年云贵高原生境质量均值为0.755,多年呈下降趋势,共减少0.016,空间上呈现西部高、中部和东部低的特征,最高的四级区划是丽江市西部—怒江傈僳族自治州东南部小区;林地的生境质量最高,指数为0.83。研究结果揭示了云贵高原碳储量与生境质量演变规律及分布格局,可为该区生态环境建设提供科学依据。

瞬态变工况下电厂燃气轮机气路故障诊断方法研究

为避免失修和过修,提高电厂燃气轮机可靠性和可用性,降低运维成本,确保其安全稳定、绿色高效运行,提出了一种适用于瞬态变工况且包含可变几何压气机的电厂燃气轮机气路故障诊断方法。推导了压气机IGV开度变化对压气机流量特性线和效率特性线的影响数学关系式,建立了以燃气轮机性能分析与气路故障诊断为目的高精度燃气轮机热力模型,并提出了适用于瞬态变工况且包含可变几何的电厂燃气轮机气路故障诊断策略。通过现场实际机组运行测试,验证了所提出的方法具有良好的诊断准确性与实时性,实现了在瞬态变工况下的故障辨识。

信息化炮弹抗高过载设计方法

随着作战需求和信息技术的发展,催生了具备侦察定位、精确打击、封锁干扰等各类功能的信息化炮弹,其效能的发挥通常需要弹载功能器/部件和弹体结构、材料能抗各种高过载作用,抗高过载技术已成为制约炮弹信息化、智能化快速发展的主要瓶颈技术之一。梳理了信息化炮弹抗高过载问题的发展历程,阐明了信息化炮弹抗高过载的本质内涵;总结了过载环境建模与测量、抗过载结构与材料、抗过载试验与测试等关键技术;提出了以功能防护为核心目标的抗高过载设计思路,明确了信息化炮弹抗高过载设计流程。提出的“本体强度加固、支撑体变形吸能、结构件破坏转移、前沿技术交叉”抗高过载方法在工程实践中取得了较好效果,为信息化炮弹及具有高过载特征的火箭弹、导弹等抗过载设计提供了参考。

M701F型燃气轮机燃烧室单筒内燃烧特性数值研究

针对三菱M701F天然气燃气轮机燃烧室建立三维全尺寸燃烧室物理模型,采用部分预混燃烧模型,对该燃烧室内的燃烧特性进行了数值模拟研究,获得了不同燃料配比工况下的流场、温度场和污染物分布情况。结果表明:该模型可以准确预测预混燃烧工况;燃料配比的调整对流场的影响较小,但适当增大值班燃料配比会增大出口面平均温度和NOx排放量。所以,在燃烧调整中应将燃料配比控制在合适范围内。

黄淮北片冬麦区国家区试冬小麦品种抗寒性鉴定与评价

冬小麦冻害是影响我国粮食生产安全的主要气候灾害之一,对小麦冻害的研究具有重要意义。通过对46个黄淮北片冬麦区国家区试冬小麦品种在山西定襄、太谷和河北遵化三个环境下的苗期表型(死茎率、冬前单株分蘖数和冬前单株次生根数)进行分析,筛选抗寒品种,并结合各试点表现对抗寒鉴定试验提供指导意见。结果表明:定襄环境下品种死茎率与其余两环境存在极显著差异(P<0.01),而太谷和遵化无显著差异。冬前单株分蘖数和冬前单株次生根数在三个环境下均存在极显著差异(P<0.01)。根据三个环境下品种死茎率进行聚类分析,参试品种被分为抗寒能力较强(Ⅰ类)、抗寒能力差(Ⅱ类)与抗寒能力中等(Ⅲ类)三类品种。在三个环境下筛选出死茎率稳定低于对照的7个品种。综合来看,太谷和遵化适宜作为黄淮北片冬麦区品种抗寒性鉴定试点。该研究结果为黄淮北片冬麦区国家区试冬小麦新品种抗寒性鉴定试验提供了理论依据和实践指导。

基于PI自适应卡尔曼滤波的无人机姿态解算算法

针对无人机姿态解算过程中,机载加速度计噪声时变,导致姿态估计值出现较大误差的问题,提出了一种基于PI自适应卡尔曼滤波的姿态解算算法,通过监视残差方差的理论值与实际值的差值,利用PI控制算法对观测噪声协方差矩阵进行在线修正,来解决由于噪声估计不准而导致滤波发散的问题。实验结果表明,即使是在无人机的姿态发生剧烈变化时,该算法依然具有良好的精度,鲁棒性较好。

带有攻击角和视场角约束的制导炮弹导引律设计

针对制导炮弹攻击地面目标的末端导引问题,提出一种带有攻击角和视场角约束的有限时间滑模导引律。首先,在传统终端滑模面的基础上加入视场角约束,并构造正切型障碍李雅普诺夫函数来解决滑模面到达段的约束问题,以保证制导系统在状态受限的情况下有限时间收敛。其次,利用扩张状态观测器来估计并补偿目标机动带来的扰动,有效削弱了导引指令的抖振现象。然后,基于稳定性理论对导引律进行分析与证明。最后,通过仿真对比验证该导引律的有效性与鲁棒性。仿真结果表明,该导引律不仅能满足攻击角和视场角约束,还具有指令连续、制导时间短、命中精度高等优点。

基于串级模糊PID的四旋翼姿态控制研究

目前,传统PID控制器因其通用性已经成为了开源飞控的主流算法,但是由于是线性控制器,其局限性也是显而易见的。本文针对四旋翼无人机的姿态控制的难点,在传统PID控制算法的基础上,提出了串级模糊PID控制算法,该算法构造了一个串联型模糊PID控制器,并用陀螺仪数据代替角度的微分,减小了误差的引入。实验结果表明,串级模糊PID算法具有鲁棒性好,调节速度快,超调量小等优点,在提高控制质量的前提下也保留了PID控制器不依赖精确数学模型的特点。

叶面喷施硒肥对不同基因型谷子农艺性状及籽粒硒含量的影响

通过对不同基因型谷子材料叶面喷施亚硒酸钠,探究谷子种质资源的硒敏感性差异。以31份谷子育成品种及地方品种为试验材料,抽穗期喷施110 g·hm^(-2)的亚硒酸钠,设置清水对照,比较不同谷子品种在硒处理后农艺性状及硒含量的变化。结果显示,施硒可以显著(P<0.05)增加谷子穗粗、穗重和穗粒重;极显著(P<0.01)降低株高和茎粗。经聚类分析,31份谷子种质资源可分为4个类群,其中第一类群为硒敏感型材料三变脸,第二类群为耐硒性材料长穗7,第三类群为瓦屋里、97鉴5、夏2,其余品种为第四类。主成分分析结果表明:前四个主成分累计贡献率为76.11%,主要载荷因子分别为穗重、穗粒重,穗长、硒含量,穗码数和千粒重。上述结果为富硒谷子材料的筛选提供理论依据,并为富硒谷子选育提供参考。

小型攻击型四旋翼无人机系统设计

针对目前攻击型无人机战场响应速度慢、难以支援战术分队的现状,提出了小型攻击型四旋翼无人机系统。该系统可由单兵携带,基于四旋翼的高稳定性,能适应各种作战条件,结合图像处理技术,可以帮助士兵分析战场形势,快速识别敌方单位并发起攻击,满足了信息化条件下士兵的作战需求,为陆军战术分队的作战手段打开了更广阔的空间。

基于改进Yolo v3的弹载图像弱小目标检测算法

结合弹载摄像机的成像特点,对不同目标在弹载图像中的尺度信息进行分析,重点对复杂作战环境下的弱小目标检测问题进行研究。优化小目标样本数据结构,扩充小目标样本比例,并将远距离成像不易区分类别的目标统一标注为“target”类。优化Yolo v3网络结构,利用K-means对多尺度预测分支上的anchor大小重新聚类,并在FPN大尺度特征提取前融合中、小尺度特征信息,通过卷积注意力模块和双线性插值上采样提高特征图中显著特征的表达能力,减少弱小目标特征信息损失。优化后的算法大幅度提高了弱小目标检测精度,降低误检和漏检率,并保证了算法的处理速度。

产量相关优异等位变异在小麦骨干亲本阿夫及其衍生后代中的分布

[目的]利用已报道的穗粒数和千粒重位点,通过分析上述位点优异等位变异在骨干亲本阿夫及其在河南育成衍生后代中的分布,从分子水平解析骨干亲本阿夫在小麦育种中发挥的作用。[方法]对骨干亲本阿夫及其在河南育成的18份衍生后代的26个SSR位点使用ABI3730进行基因型扫描分析。[结果]26个SSR标记分布在小麦13条染色体上,其中主要等位变异频率平均值为0.557,频率的变异范围为0.211~0.889;标记所对应的等位变异呈现了从2到9的数量变化;多态性信息指数平均值为0.512,范围为0.194~0.830。NJ聚类分析结果显示,19份材料聚成3组。对优异等位变异的分析表明,阿夫子四代豫30691-1-3携带与穗粒数关联的优异等位变异最多(8个),阿夫子一代开封10号携带与千粒重关联的优异等位变异最多(8个)。[结论]阿夫及其在河南选育的衍生后代覆盖了全部26个产量相关优异等位变异,这也一定程度上从分子角度揭示了这些后代能够成为河南省育成品种的原因。

基于综合优化函数的中制导段弹道规划

为合理规划制导炮弹中制导段的滑翔弹道,构建了综合优化函数,并将其作为弹道规划的性能指标。相比于传统性能指标,所提函数综合考虑了炮弹在滑翔飞行时的能量损失与机动效率,解决了传统性能指标过于片面等问题。为验证其有效性与优越性,着重分析了其取值对滑翔弹道的影响,并利用hp-自适应拉道伪谱法对弹道规划问题进行求解。结果表明,以综合优化函数作为性能指标,可以大大提高制导炮弹的末端速度以及机动能力,有利于提高炮弹的命中精度与毁伤效能。此外,综合优化函数也可与传统性能指标相结合,构建复合型优化指标,进一步扩大其应用范围。

考虑弹目速度时变的攻击角约束终端滑模导引律

针对制导炮弹和地面目标速度变化导致传统导引律制导精度不高的问题,提出了一种考虑弹目速度时变的攻击角约束终端滑模导引律。设计了自适应扩张状态观测器对弹目速度变化进行估计与补偿,减小了切换项的增益。改进了传统指数趋近率,提高了滑模面到达段的动态品质,有效削弱了滑模面的抖振现象。通过数值仿真验证了该导引律的有效性,并与现有的导引算法进行了对比分析,结果表明,提出的导引律具有制导时间短、弹丸落速大以及命中精度高等优点。

谷子角质合成基因对干旱胁迫的响应

干旱是影响谷子产量的重要因素,以抗旱性强的谷子品种赤谷16(M79)及其母本赤谷10号(E1),父本承谷8号(H1)作为研究材料,采用苗期自然干旱处理并设置对照,在干旱处理第6天(土壤水分含量约为20%)时取叶片进行转录组测序。用ExPASY分析基因的理化性质,GSDS 2.0分析基因结构,MAGA 7.0构建系统进化树,TMHMM Server v. 2.0预测跨膜结构域,SOPMA预测蛋白的二级结构。结果显示8个谷子角质合成基因编码的蛋白均为亲水性蛋白,且均为酸性;经干旱胁迫处理之后,M79、E1和H1中8个基因的表达变化趋势有所不同,Seita.8G128800和Seita.7G197000表达明显上调;8个基因中有4个基因与玉米的基因具有同源性,有3个基因与水稻的基因具有同源性,编码蛋白部分有跨膜结构域。角质合成基因在谷子响应干旱胁迫过程中发挥作用,其调控机理较为复杂。本研究的结果为进一步探讨谷子角质与抗旱的关系提供了一定理论依据。

基于FPGA的弹载相机自动白平衡算法设计及实现

针对色温影响造成的弹载相机成像色彩偏差问题,提出了一种基于统计分析的色温估计自动白平衡校正算法。通过研究不同色温下白点R/G和B/G分布特点,界定不同色温区间的白点范围,以此为参考基准对弹载相机工作色温进行估计并计算增益值。实验结果表明,该算法能够准确检测出不同色温下图像中的白点信息,校正结果较传统算法有显著提升,验证了该算法的可行性和有效性。同时,通过并行流水线设计实现软件算法向FPGA移植,降低了硬件资源消耗和图像处理时延,为弹载图像采集系统嵌入式设计提供了参考。