基于BiLSTM模型的BDS-3短期钟差预报精度研究

提出了一种改进的北斗钟差预测模型,将传统的单向长短期记忆神经网络(LSTM)扩展为双向长短期记忆网络(BiLSTM),引入了3种自适应匹配超参数的算法提高钟差数据短期预报的精度。首先,对LSTM进行优化,建立BiLSTM模型,介绍了超参数的3种选择方案(粒子群搜索(PSO)、麻雀搜索(SSA)和贝叶斯搜索(BOA)),并给出了相应的适用范围。然后,详细介绍基于超参数优化BiLSTM模型的钟差预报的步骤。最后,利用GFZ卫星钟差数据,从不同轨道类型、5 min采样间隔、15 min采样间隔等方面进行了1、6和12 h的单天和多天预报对比试验,并进行了相应模型的时间复杂度分析。试验结果表明,采用超参数方案优化后的BiLSTM模型在进行1、6和12 h预报时,相较于二次多项式模型、灰色模型、长短期记忆神经网络的模型和BiLSTM模型,平均精度可分别提升86.21%、83.32%、69.99%和55.17%。在3种优化方案中,使用PSO算法对IGSO类型卫星的优化效果较好;使用BOA算法对MEO类型卫星的钟差优化效果较好;使用SSA算法在整体上优化效果最好。虽然经过超参数优化后的BiLSTM模型训练时间相对常用模型较长,但预报速度较快,总体上能够满足实时预报时间要求。

余庆花椒精油挥发性成分分析及其对红白血病HEL细胞分化和凋亡的影响

目的研究余庆花椒精油(Yuqing Zanthoxylum bungeanum essential oil,YZBO)的挥发性成分及YZBO对红白血病HEL细胞分化和凋亡的影响。方法采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法(headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)分析YZBO的挥发性成分,并以不同质量浓度YZBO处理HEL细胞24 h后,采用MTT和台酚蓝计数分析细胞存活,流式细胞仪检测HEL细胞CD71、CD235a、CD41的分化情况,流式细胞仪和Hoechst33258染色法检测HEL细胞凋亡情况。结果YZBO含有99种化学成分,包括28种醇类物质、7种酯类物质、1种醛类物质、6种酸类物质、4种酮类物质、37种烯烃类、7种烷烃类物质、2种炔烃类物质、2种酚类物质和5种其他物质。橙花叔醇、榄香醇和τ-杜松醇是主要的醇类物质,乙酸苯乙酯和异乔木萜醇乙酸酯是其主要酯类物质。YZBO对HEL细胞的半抑制浓度(median inhibitory concentration,IC_(50))值为2.94386μg/mL,可促进CD71(45.6%)和CD235a(38.8%)的分化,而对CD41的分化不明显,可诱导HEL细胞程序性凋亡,凋亡数目呈剂量和时间依赖性,镜下和染色观察发现细胞体积变小,核固缩以及呈高亮蓝色等典型细胞凋亡形态学改变。结论YZBO的主要挥发性成分是烷烃类、醇类、烯烃类化合物,YZBO具有抗红白血病HEL细胞的生物活性,可促进分化未成熟的HEL细胞向成熟细胞方向分化,抑制向巨核细胞方向分化,并诱导其凋亡。

三峡水库蓄水后库区水沙变化及其生态环境响应特征

三峡水库举世瞩目,是长江保护与治理的关键性枢纽工程,水库自2003年蓄水运行后库区水沙条件均发生了显著改变,对库区水生态环境产生了深远影响。本文系统综述了三峡水库蓄水运行后库区的水流动力特性和泥沙淤积特性,总结了蓄水后水库的新水沙运动情况;从水库蓄水运行后水质参数特征,营养物质、重金属和典型有毒有机污染物的赋存特征等方面,分析了三峡水库库区新水沙变化条件下的水环境响应特征;基于水库蓄水前后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化规律,探索了三峡水库新水沙变化条件下库区的水生态响应特征;最后对未来三峡水库运行下的水生态环境效应研究提出展望,本文可为三峡水库水生态环境保护科学研究和管理提供新的认识和决策参考。

基于CiteSpace的淡水环境微塑料研究现状及新兴趋势的可视化文献计量分析

应用可视化软件CiteSpace将Web of Science核心合集及中国知网CNKI作为数据源,以2007年1月1日—2021年7月24日发表的有关淡水环境微塑料研究的文献为分析对象,通过分析淡水微塑料研究的相关文献关键词共现、关键词聚类、突显词分析、作者合作共现及机构合作共现等内容,对淡水微塑料相关的研究现状及新兴趋势进行分析。发文量分析表明,国内外近几年对淡水微塑料研究的热度持续升高,近两年涨幅较大,主要集中于中国、美国与德国等。通过关键词共现分析、聚类分析,发现国内外关于淡水微塑料的研究方向大体上相似,其中微塑料在淡水环境中的分布、淡水微塑料在沉积物中的分布与污染特征及微塑料对淡水环境的影响等都是国内外广泛关注的热点问题。通过关键词共现分析及突显词分析,发现淡水环境中微塑料的生态风险,如对淡水生物的影响是目前淡水微塑料研究的新兴趋势。除此之外,纳米塑料也是未来重点研究方向。

微电流电解产H_(2)O_(2)抑制铜绿微囊藻生长研究

为了探究微电流电解过程对铜绿微囊藻生长的影响,以铂钛作为阳极,碳黑聚四氟乙烯(C/PTFE)气体扩散电极为阴极,在微电流电解体系中可产生对铜绿微囊藻生长具有选择性抑制作用的活性物质H_(2)O_(2)。探究不同电解时间、电流密度和气体流量对藻细胞生长的影响,结果表明:微电流电解的最佳条件为100 mL细胞密度为5×10^(5)个/mL的藻液在10 mA/cm^(2)的电流密度下以0.4 L/min的气体流量电解60 min。藻细胞光密度OD680从0.035降至0.003,表明藻细胞的生长完全受到抑制。测定电解处理前后藻细胞的叶绿素荧光参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、Y(NO)等可知,电解处理后藻细胞的光合作用机制已遭到完全破坏。测定电解过程中产生H_(2)O_(2)的质量浓度为79 mg/L,并且经过6次循环实验后,C/PTFE气体扩散电极产生H_(2)O_(2)质量浓度仍为首次使用产生H_(2)O_(2)质量浓度的66%(52 mg/L),说明C/PTFE气体扩散电极的稳定性良好,具有较大的应用前景。该研究可为微电流电解抑制蓝藻水华提供新手段。

武汉市后官湖藻类越冬及复苏过程

2021年10月—2022年4月通过现场调查开展了武汉市典型富营养化湖泊后官湖藻类越冬及复苏过程研究。结果表明:后官湖越冬期共检出浮游植物6门26属,其中以绿藻门(Chlorophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)、蓝藻门(Cyanophyta)为主;从时间尺度上看,水体中藻类丰度于11月初(秋季)开始下降,12月份—次年2月份(冬季)处于较低水平,3—4月份(春季)呈上升趋势;底泥藻类丰度从10—11月份则呈现先上升后下降的趋势,并于1月末2月初降至最低,随后上升,该变化较水体而言有所延迟,可能与藻类垂向迁移有关。相关性分析表明:水体和底泥中的藻细胞密度对水温均有较强的响应(p<0.01),水体和底泥中藻细胞密度的变化分别主要取决于绿藻和蓝藻的变化,说明越冬期大量蓝藻细胞沉降至湖底;冬季(11月份—次年2月份)后官湖水体与底泥藻类丰度的比值相对较低,说明大多数藻细胞在冬季沉降在底泥中。研究揭示了武汉市后官湖藻类越冬及复苏过程,为揭示水华发生机理,开展水华防治提供理论支撑。

基于熵的量化工作系统信息加工能力方法研究

量化信息加工能力是推动工作系统突破自身限制,吸收先进生产力的关键。通过工作研究实验,观测到信息加工的不确定性以失真事件、矛盾行为等形式广泛存在于工作系统中。高熵环境中的失真事件普遍以必要非充分关系自发地形成耗散结构。基于耗散特征和信息熵公式,设计了量化工作系统信息加工能力的工作熵简化模型。由实践应用案例,引出了改造管理环境、施加低熵影响的工作熵管理方法。结果表明,在工作熵系统已受高熵环境影响的情况下,仍可使用高阶工作熵来考证量化过程,克服管理错觉。工作熵管理方法明确了工作系统提升和适配信息加工能力的方向,有助于全体管理人员从辩证角度重新审视工作系统和管理行为,为企业融合先进生产力创造机会。

基于GNSS的再分析资料对流层延迟精度评估

对流层延迟对导航定位精度有着重要的影响,而再分析资料提供的高精度气象参数计算的对流层延迟可应用于定位过程中以提升定位精度.本文针对三种再分析资料计算的对流层延迟进行精度评估,并将其应用在精密单点定位中,分析其对定位精度的影响.首先,利用2020年全球范围内125个IGS(International GNSS Service)站的对流层天顶总延迟(Zenith Total Delay, ZTD)作为真值对三种再分析资料(ERA5、MERRA2、CRA40)计算的ZTD进行了精度评估,并分析其时空分布特性.研究结果表明:ERA5-ZTD的均方根误差(RMS)最小(12.1 mm),其次为CRA40-ZTD(15.8 mm)和MERRA2-ZTD(16.9 mm),整体上ERA5-ZTD的精度最高;据所选的IGS站点的比较结果发现赤道平均偏差(BIAS)呈现负值,在中高纬度地区CRA40的精度优于MERRA2,在低纬度地区则相反,而ERA5在各纬度平均精度均为最优;当考虑季节因素时,三者计算的ZTD-RMS在夏秋季较大,其中ERA5的RMS季节变化最稳定.之后还利用180个探空站点对三者计算的ZTD、天顶干延迟(Zenith Hydrostatic Delay, ZHD)、天顶湿延迟(Zenith Wet Delay, ZWD)进行了进一步精度评估,ERA5、MERRA2、CRA40的年均ZTD-RMS分别为13.2, 18.7, 14.9 mm.而年均ZHD-RMS分别为8.2, 8.5, 8.2 mm,差异较小,年均ZWD-RMS分别为9.3, 14.6, 11.6 mm,变化较大.最后,使用ERA5、MERRA2、CRA40计算的ZTD进行精密单点定位实验,结果显示,相对于Saastamoinen模型,其在N方向分别提升了59%、56%、47%、E方向提升了51%、47%、41%、U方向提升了81%、78%、75%.总体而言,ERA5对流层延迟精度在各方面表现均为最优.

联合半参数和长短期记忆神经网络的全球电离层TEC短期预报

半参数球谐函数(Semiparametric Spherical Harmonic,Semi-SH)模型能减少电离层预报模型误差以及残余周期带来的系统误差.但是半参数球谐函数模型中窗宽参数的选取会带来一定的估计偏差,本文利用长短期记忆神经网络(Long-Short Term Memory Networks,LSTM)在非平稳性时间序列预报中的良好适应性,提出了一种联合Semi-SH与LSTM(Semi-SH-LSTM)的全球电离层TEC短期组合预报模型,适用于1—5天的短期预报.Semi-SH-LSTM模型通过预报球谐函数系数解算全球电离层TEC,利用二次多项式和半参数核估计方法分别拟合球谐系数趋势项和周期项,最后基于LSTM对拟合残差进行补偿预报.本文利用欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)球谐函数系数产品,采用单天预报和多天预报两种实验方案验证Semi-SH-LSTM模型的有效性.实验结果表明,相比于Semi-SH模型和综合半参数与自回归模型,Semi-SH-LSTM模型的单天全球TEC预报残差RMS值分别提升了12.6%和13.1%;误差小于1 TECU占比分别提升了4.9%、4.6%.基于Semi-SH-LSTM模型的多天全球TEC预报残差RMS值分别提升了10.5%和8.5%,误差小于1 TECU占比提升了3.9%和3.2%.同时,半参数LSTM组合预报模型每预报一天耗时约在2 h以内.

信息化微元与管理通信技术理论及应用分析

拓展工业工程的应用范围,应深入到信息加工层面研究管理系统,在把握物质、信息、对象与管理概念之间作用规律的基础上进行创新。使用工作研究方法,以信息化微元替代工作系统作为基础单元来探索微观信息加工规律,建立了标准信息化微元的结构模型和认知模型。针对应用需求,提出了管理通信技术这一新的科学管理工具,用于改造信息化微元,统筹通信行为。以工业工程部门为例,简要说明了应用信息化微元与管理通信技术建立管理通信系统的实践过程。结果表明,提出的系统可以辅助管理人员获得全局视角和精准控制管理对象的能力,作用到本体是管理自我,作用到客体则是管理系统。通过开发和优化管理通信系统,工业工程实践从传统制造现场拓展到了全体管理人员进行信息加工的认知概念空间,工业工程从业人员将有机会推动管理系统自底层逻辑到上层建筑的全面革新。

基于优化自注意力神经网络的卫星钟差短期预报

为了提高卫星钟差短期预报精度,有效利用钟差数据之间的依赖关系,实现深层隐含特征提取与并行化计算,提出了一种序列到序列的基于优化自注意力机制的神经网络钟差预报模型(Informer)。首先,对自注意力机制进行概率稀疏性优化,合理分配权重,给出详细的稀疏优化方法,降低模型的训练与预报时长;其次,引入麻雀优化算法进行超参数优化,得到神经网络的最优超参数;然后,给出Informer模型钟差预报的具体步骤;最后,将Informer模型与已有模型进行实验对比。实验结果表明:在计算效率方面,LSTM模型、Transformer模型和Informer模型在输入长度低于336个历元时运行时间大致相同;在预报时间方面,Informer模型优势明显;利用12 h的数据建模,与QP、GM以及LSTM模型相比,Informer模型3 h的预报精度分别提高了66.83%、79.78%、71.11%,6 h的预报精度分别提高了50.50%、70.84%、53.54%,12 h的预报精度分别提高了37.91%、60.12%和15.74%,验证了Informer模型在钟差短期预报中具有较高的准确性和稳定性。

支持站端五防逻辑校核的调控防误一体化系统

随着无人/少人值守变电站及主站程序化操作模式的推广,调度中心的远方遥控操作任务趋于复杂,对主站程序化操作的防误校核提出了更高要求。文章结合调控与站端双重防误模型、通信通道改造与数据采集、基于典型间隔的五防逻辑生成与校验模型,开发了一套支持站端五防逻辑校核的调控防误一体化系统。该系统已经成功应用于某电网,可实现主子站一体化多层次防误闭锁。实践结果表明,相较于其他技术路线,该系统防误更加专业、全面,可助力数字电网建设。

黔中生态区茄子品种展示筛选试验初报

为筛选适宜黔中生态区种植的茄子新品种,2022年春季对18个茄子品种进行比较试验,从生育进程、农艺性状、果实商品性状、口感及产量等方面进行了综合评价。试验结果表明,苏茄401、苏崎4号品种综合性状较好,产量高,商品性好,果实光滑柔软,果肉白色,口感细腻,适宜在贵州贵阳地区大面积推广种植。

光电探测组件电源抑制比测试方法

抑制电磁干扰是解决光纤陀螺尤其是轻小型光纤陀螺低速灵敏度的关键问题,为了从电源完整性角度研究光纤陀螺检测电路干扰传导特性,需要对光电探测组件的电源抑制比进行测试。针对光纤陀螺微弱信号检测的特点,提出一种基于锁相放大器的光电探测组件电源抑制比测试方案,通过测量普通运算放大器的电源抑制比并与手册给定的典型值进行对比,校验了测试系统的准确性。以中低精度光纤陀螺调制-解调频率范围为例,利用该测试系统测量了光电探测组件100 k Hz^3 MHz内电源抑制比频率特性曲线。实验结果表明,光电探测组件的电源抑制比呈明显的高通特性,在100 k Hz频率点处+PSRR约为29.5 d B,到达3 MHz处衰减为17.8 d B,为后续计算电源传导干扰抑制要求和优化电源退耦网络提供了依据。

基于无关变量分离的EFSM测试数据进化生成

扩展有限状态机(EFSM)相比于有限状态机(FSM)能够更加精确地刻画系统的动态行为,因而广泛作为各种控制流与数据流系统的测试模型。在EFSM模型的测试中,使用搜索的方法获得触发目标测试路径的测试数据是近年来的一个研究热点。为进一步提高搜索效率,在遗传算法(GA)的基础上提出一种自动分离测试路径中无关输入变量的方法,该方法通过分析模型中变量与迁移间的关系,判定不影响子路径中谓词条件的无关输入变量,进而从个体中将其分离以实现搜索空间的自动缩减,提升测试数据生成效率。对几种具有不同复杂度的基准EFSM模型进行实验后的结果表明,该方法生成有效测试数据的成功率均达到98. 2%以上,且与未分离输入变量的遗传算法相比,所需平均迭代次数减少44. 7%～85. 9%,平均运行时间减少24. 1%～85. 5%。

SRAM型FPGA单粒子随机故障注入模拟与评估

在空间应用中,静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)电路会遭遇空间辐射环境单粒子效应(SEU)引起的逻辑位翻转错误.为了在设计过程中,快速对功能电路设计的容错防护能力进行评估,本文提出一种基于部分重配置技术的随机多位故障注入和统计评估的方法,可计算出动态翻转截面.并搭建了一个故障注入系统,以六路移位寄存器作为功能电路进行了多种参数组合(重复次数和注入位数)的随机故障注入试验.实验数据与传统方法数据进行对比,证明本文所述方法的可行和准确性.

Galileo在轨卫星钟性能评估与分析

Galileo系统是目前大范围、常态化装配高精度、高性能星载氢原子钟的唯一卫星导航系统,对其卫星钟长期性能进行分析有助于对该系统的整体评估。首先,基于德国地学研究中心(GFZ)的精密钟差产品,通过最小二乘法拟合钟差数据计算了卫星钟的频率准确度和频率漂移率,采用重叠哈达玛方差讨论了卫星钟的频率稳定度,同时对Galileo卫星钟差模型拟合残差序列长期变化特点进行了分析和精度统计;然后,根据频谱分析的方法提取了卫星钟差的周期项;最后,使用Lag1自相关法识别了卫星钟的噪声类型。综合上述方法所得到的指标较为全面地评估了Galileo在轨卫星钟的性能,结果表明:Galileo卫星钟的频率准确度均值为1.79×10^-11,日漂移率均值为1.46×10^-14,万秒稳均值为1.32×10^-14,模型拟合残差平均精度为0.102ns;Galileo卫星钟差序列周期特性显著,前三个主周期近似为其卫星轨道周期的0.5倍、1倍和0.33倍左右;不同平滑时间下Galileo卫星钟主要受调频白噪声、调频闪烁噪声和调频随机游走噪声的影响。

BDS-2卫星钟设计年限末期阶段性能评估与分析

为探究BDS-2卫星钟在当前阶段的运行状态及性能情况,采用国际GNSS监测评估系统(iGMAS)2018年共365 d的精密钟差数据,将Score检验量引入钟差异常探测,并结合中位数法进行数据质量控制,弥补了中位数法部分粗差漏探的缺陷;再从频率准确度、频率漂移率、频率稳定度、模型拟合残差、周期特性、噪声类型等6个方面对BDS-2卫星钟的相关性能进行全面评估。结果表明,现阶段BDS-2在轨卫星钟的运行状态良好,各项性能指标均正常,可继续提供相应的系统服务。其中,BDS-2卫星钟的频率准确度为3.15×10^-11,日漂移率为1.59×10^-13,万秒稳为5.72×10^-14,模型拟合残差平均精度为0.596 ns;GEO、IGSO和MEO三类卫星的钟差序列周期特性显著,第1、2主周期与其各自卫星轨道周期相关,分别为其轨道周期的0.5倍或1倍左右;不同平滑时间下的BDS-2卫星钟主要受调频白噪声(WFM)、调频闪烁噪声(FFM)和调频随机游走噪声(RWFM)的影响。

基于电流探头的干扰源电流谱测试

抑制电磁干扰是提高轻小型光纤陀螺低速灵敏度的关键问题。为了减小电磁干扰,必须对电磁兼容三要素中干扰源的干扰特性、耦合通道的传输特性以及敏感设备的抗干扰特性进行深入分析。本文选取光纤陀螺检测电路中DA转换芯片到光电探测器的电源干扰耦合路径为研究对象,利用R&S公司的RT-ZC30电流探头对DA转换芯片电源管脚干扰电流谱进行了测量。测量结果为后续指导光纤陀螺电源分配网络设计、提高电路抗干扰能力提供了参考。

SpaceWire网络层分析的时间自动机模型

SpaceWire总线作为航天器数据/控制的"神经中枢",其网络层的结构和应用设计是系统可靠性的重要影响因素.为了在SpaceWire总线网络层设计部署过程中,对其进行形式化分析,发现设计缺陷,提高可靠性.提出了一个用于SpaceWire网络层验证的形式化分析模板框架,将网络层的核心要素:实时数据包、终端节点、路由器和路由机制都使用时间自动机建模.然后根据具体案例将之实例化,并在UPPAAL模型检验工具中根据规范提出性质进行检验.典型案例的分析验证了所提出的方法的有效性.