广义Gauss-Markov模型参数估计的效率退化边界分析

广义最小二乘估计(Generalized least squares estimation,GLSE)是最佳线性无偏估计,却有计算复杂高和依赖未知信息的局限性,使得普通最小二乘估计(Ordinary least squares estimation,OLSE)经常成为应用的无奈之选。本文探讨该现象背后的三个循序渐进的理论问题:第一,GLSE的退化问题,给出GLSE完全退化为OLSE的充要条件;第二,退化的分类问题,依据设计矩阵和误差协方差阵的结构把退化现象分为三类,并给出典型的退化特例;第三,不完全退化问题,研讨导致效率退化的因素,刻画效率曲线和效率曲面,最后给出效率不低于95%的退化边界。效率退化和边界分析的潜在应用价值主要包括两方面:第一,为进一步优化试验方案提供效率视角和反馈信息;第二,为设计更简洁更可靠的算法提供理论依据。

具退化边值的时滞抛物问题解的振动性（英文）

本文利用平均化技巧与常泛函微分方程的已知结论建立了一类具退化过值的抛物型偏泛函微分方程解的振动性判别准则．

基于加速退化试验的漏电信号调理电路性能退化及可靠性研究

在电子电路服役过程中,元器件退化会引起电路输出特性变化,降低电子电路的可靠性。漏电信号调理电路作为一种电子电路,其可靠性直接决定了漏电断路器的可靠性。以漏电信号调理电路为研究对象,首先基于灵敏度分析方法确定影响电路性能退化的关键元器件,并对漏电信号调理电路进行了以温度为加速应力、动作电流值为退化特征量的恒定应力加速退化试验;其次根据不同温度应力下的试验数据建立基于Wiener过程的漏电信号调理电路性能退化模型,并利用极大似然估计法求取退化模型的未知参数,进而得出寿命预测的概率密度函数和可靠度函数;最后利用阿伦尼斯(Arrhenius)方程外推出正常应力下漏电信号调理电路的预测寿命。相关结论可为不同电子电路的寿命预测及可靠度分析提供支撑。

黄河源区高寒退化草地空间分布特征

为了解黄河源地区“黑土滩”退化草地的空间分布规律和分布的关键地形特征,利用2019年黄河源区玛沁县、河南县、泽库县遥感影像解译数据,结合实地调查,分析高寒“黑土滩”型退化草地空间分布特征。结果表明:黄河源区“黑土滩”型退化草地海拔为3500~4000m,且在海拔3700~3800m时退化最严重;从坡向分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于阳坡、半阳坡,从坡度分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于缓坡地和滩地。聚类分析发现研究区草地类型为阳坡极度退化草地、半阳坡重度退化草地、阳坡-滩地轻度退化草地、半阳坡轻度退化草地、湿地轻度退化草地、阴坡未退化草地等6类。随着退化程度的加剧,植被盖度、地上生物量减少;同一土层的全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质含量在湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地中最高,阳坡极度退化草地最低,且差异显著(P<0.05);丰富度指数、多样性指数、均匀度指数以及土壤速效钾含量在重度、轻度退化草地较高,湿地轻度退化草地显著最低。阳坡极度退化草地全钾含量、鼠害破坏率和鼠洞数最高,湿地轻度退化草地全钾含量最低,与阳坡极度退化草地差异显著(P<0.05);湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地均无鼠类活动。

D-S理论和Markov链组合的桥梁性能退化预测研究

为准确预测桥梁性能退化,考虑到数据随机性和微小扰动发生状态跳跃,提出了一种D-S(Dempster-Shafer)证据理论和Markov链组合的桥梁性能退化组合预测模型和性能退化率的概念.该模型基于指数平滑(exponential smoothing,ES)方法获得新的预测数据序列,并利用Markov链和D-S理论不断进行优化,从而实现桥梁性能退化的组合预测.实际工程的应用结果表明:性能退化率可以直观地表征在梁性能退化的速度.其次,该模型的平均相对误差为1.54%,较于回归、灰色和模糊加权Markov链模型,精度分别提高了1.11%,0.88%和2.8%,而后验差比值为0.242,小于0.35;模型的标准差为9.021,相比其他模型分别减小了3.978,3.405和7.500,而变异系数为0.109,均小于其他模型,验证了组合预测模型在精度和稳定性方面的优越性,可为在役桥梁结构性能退化预测与维护提供理论基础.

高寒草地退化对土壤碳氮磷及酶活性的影响

【目的】土壤碳氮磷元素是支撑高寒草地生态系统的关键,高寒草甸退化会改变土壤养分含量及分布规律,明确高寒草甸退化对土壤关键养分碳氮磷含量及其与酶活性之间相关性的影响可为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。【方法】以东祁连山围封草地(FG)为对照,对轻度(LD)、中度(MD)和重度(SD)退化高寒草甸土壤有机碳、全氮、有效氮、全磷、有效磷含量,以及土壤碳氮磷转化相关的过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性进行研究。【结果】相比FG,退化基本导致高寒草甸土壤的有机碳含量升高,SD 0~10 cm土层有机碳含量最高,为82.1 g/kg;退化导致过氧化氢酶活性表现出下降的趋势,围封草地20~30 cm土层的过氧化氢酶活性最高,为23.35 mg/g,LD 10~20 cm土层的过氧化氢酶活性最低,为20.90 mg/g。退化导致土壤全氮含量降低,有效氮含量和脲酶活性显著升高,SD草地有效氮含量和脲酶活性均最高,分别为649 mg/k和3.47 mg/g,脲酶活性在FG和SD随土层加深而升高,但在MD和SD随土层加深而降低。4种类型草地全磷的变化范围为0.18~0.22 g/kg,退化对0~10 cm土层的全磷含量没有显著影响,而使0~10 cm土层,LD和MD的有效磷含量分别增加了152%和60%,而SD降低了32%,0~30 cm土层碱性磷酸酶活性升高,变化范围为0.52~0.62 mg/g。相关性分析表明,围封草地土壤有机碳与过氧化氢酶活性呈显著负相关,而轻度和重度退化未表现出有相关性;围封草地土壤全氮、有效氮含量与脲酶活性均没有相关性,而轻度和中度退化高寒草甸的脲酶活性与土壤有效氮含量存在显著正相关性;围封草地的土壤全磷、有效磷含量与碱性磷酸酶活性均成呈显著正相关,而退化草地未表现出明显的相关性。【结论】高寒草甸退化后改变了其关键养分与其相关酶活性之间的相关性,重度退化高寒草甸恢复中应考虑土壤磷素的投入。

钢-混组合桥梁栓钉腐蚀疲劳失效及力学性能退化机理试验研究

腐蚀环境中钢-混组合桥梁的栓钉连接件可能因腐蚀-疲劳耦合作用而劣化,为此设计制作3组10个栓钉推出试件,分别进行腐蚀后的静力、疲劳性能试验和腐蚀-疲劳耦合试验,研究栓钉的腐蚀-疲劳失效及力学性能退化机理。结果表明:腐蚀作用使得栓钉抗剪刚度显著退化;腐蚀-疲劳耦合作用下栓钉疲劳寿命明显低于腐蚀后疲劳寿命;栓钉初始疲劳裂纹产生于钉杆靠近焊趾截面的剪力作用侧,以剪切裂纹扩展为主,当疲劳裂纹或腐蚀疲劳裂纹发展至约1/2栓钉直径后,栓钉在拉-剪组合应力作用下断裂;影响栓钉损伤发展速率的主要因素为荷载比、腐蚀速率及腐蚀-疲劳耦合作用;腐蚀-疲劳耦合作用下栓钉抗剪刚度退化速度大于疲劳单独作用下,抗剪刚度退化包括快速退化和缓慢退化2个阶段,前一阶段约占栓钉腐蚀疲劳寿命的20%。

氯氧镁水泥涂层钢筋混凝土长期耐久性及退化规律分析

针对氯氧镁涂层钢筋混凝土(coated reinforced magnesium oxychloride cement concrete,CRMOCC)长期耐久性尚无研究的问题,结合西部盐湖、盐渍土环境,对CRMOCC进行溶液浸泡试验研究其长期耐久性退化规律。采用电化学试验、超声波试验、质量检测试验和微观试验对不同浸泡的试件进行耐久性研究;以相对锈蚀评价参数(ω1)、相对动弹性模量评价参数(ω2)和相对质量评价参数(ω3)评价CRMOCC长期耐久性。结果表明:经过2160 d的溶液浸泡试验后,以ω1为耐久性评价指标,裸钢已达到锈蚀状态,涂层钢筋仍处于未锈蚀状态,以ω2、ω3为耐久性评价指标,涂层钢筋和裸钢试件均处于出现损伤未达破坏状态,涂层钢筋试件耐久性退化低于裸钢试件,表明涂层对钢筋具有良好的保护效果;以ω1、ω2、ω3作为退化参数,CRMOCC可靠度曲线分别在25000、20000和15650 d时为零。

基于深度学习的红外成像退化模型辨识及超分辨率成像方法

红外成像系统由于制造工艺和成本制约,分辨率仍然较低。图像超分辨率重建技术是提高图像分辨率的有效方法,获得了广泛研究,并在仿真图像上获得了很好的效果,但应用于实际图像时效果不甚理想,主要原因是实际成像退化更加复杂,包括红外光学系统像差和装配误差引起的空间非一致模糊,以及受工作温度影响导致的模糊核变化。针对上述问题,提出一种基于深度学习的红外成像退化模型辨识方法和基于退化模型约束的超分辨率重建方法,通过在不同工作温度下采集标定靶标图像,标定不同工作温度、不同空间位置的模糊核;采用卷积神经网络建立成像退化模型,并利用定标数据进行模型参数求解,为超分辨率重建提供更多先验信息;设计迭代超分辨率重建网络,交替进行退化参数估计和超分辨率重建,经过多次迭代逐步提高重建效果。实验结果表明,采用卷积神经网络求解的成像退化模型可准确描述模糊核变化规律,基于退化模型约束和退化参数在线学习的超分辨率重建方法可显著提高红外超分辨率成像的效果,具有较高的工程应用价值。

基于温度循环加速退化试验的光纤连接器寿命评估

针对光纤连接器在温度交替变化下寿命评估难的问题,提出一种基于修正Coffin-Manson模型的寿命评估方法。首先,分析了光纤连接器失效模式、机理。接着,开展光纤连接器多个加速应力水平下的温度循环加速退化试验,基于插入损耗加速退化数据建立幂函数退化轨迹模型。然后,结合插入损耗的失效阈值,通过假设检验推导不同加速应力水平下光纤连接器的伪失效寿命。最后,引入修正Coffin-Manson加速模型,进而外推空间环境下光纤连接器寿命。本方法评估的某光纤连接器在实际应力水平下的寿命与实际寿命比较接近,验证了修正Coffin-Manson模型方法对光纤连接器寿命评估的有效性和可行性。

考虑起飞工况的航空发动机性能退化预测研究

针对现阶段航空发动机性能退化建模研究没有考虑起飞工况的影响问题,提出了基于修正的非线性维纳过程发动机性能退化建模方法。该方法结合了同类型号发动机的历史性能退化数据与个体发动机的实时退化和工况数据。首先,考虑发动机每次起飞的工况不同,把工况修正引入非线性维纳过程建立发动机的性能退化模型。然后利用极大似然估计方法求得退化模型离线估计值,基于贝叶斯理论对退化参数进行在线更新,最后基于局部线性嵌入算法,对工况参数进行融合构建工况因子,修正退化参数,实现了基于起飞工况的单台发动机性能退化预测。结果表明,采用融合工况因子修正模型,与未修正和压比修正模型相比,平均绝对百分比误差分别降低1.50%和1.01%。证明融合工况因子修正模型能降低发动机起飞工况差异和仅用单工况参数修正所造成的预测误差,可以用来辅助指导下发决策。

基于多元精细复合多尺度波动散布熵和累积欧氏距离矩阵测度的风电机组变桨轴承退化状态评估

针对风电机组变桨轴承服役过程环境噪声干扰严重、退化状态评估精度低的问题,提出一种基于多元精细复合多尺度波动散布熵和累积欧氏距离矩阵测度的退化状态评估模型。该模型将监测数据状态特征获取过程由单通道拓展为多通道进行,通过提出的多元精细复合多尺度波动散布熵算法来获取多通道监测数据的多尺度状态特征,并将累积和检验算法与欧氏距离矩阵测度方法相结合,用于定量衡量基准样本与待分析样本间的差异,从而实现变桨轴承退化状态评估。风电机组变桨轴承全寿命周期加速疲劳实验验证结果表明:该模型能够及时捕捉到变桨轴承的初始退化时刻并且准确跟踪整个退化过程。

设施农业土壤质量退化及生物修复

设施农业在促进现代农业发展、提高农民收入、保障国家粮食安全等方面发挥着重要作用。随着设施农业的高速发展,因其特殊的生态环境和耕作模式,引发了设施土壤质量退化问题,严重影响着人类的生存环境和现代农业可持续发展。生物技术已成为设施农业土壤退化控制领域重点开发和应用的技术手段。主要从我国设施农业现状、设施农业土壤质量现状及存在问题、生物技术修复土壤质量退化等方面进行综述,并对设施农业土壤生物修复技术进行展望。

基于冲击的涡扇发动机退化建模与下发预测

为解决多性能参数模型无法描述不同起飞推力下发动机性能退化的问题,利用单性能参数结合极端冲击模型描述起飞时发动机全功率运转对热端部件的热冲击影响,利用线性退化模型描述发动机自然退化过程,建立发动机性能可靠度退化模型。利用V2500发动机全寿命EGTM数据,结合最大似然估计给出性能可靠度表达式与模型参数,最后利用机队中同型V2500发动机非完整EGTM数据验证模型,预测下发时间,结果表明此模型预测下发时间和实际下发时间的误差小于3%,证明了模型的有效性。

湖泊湿地生态退化原因剖析与修复策略

湖泊湿地是湿地的重要类型,在自然生态系统中发挥着涵养水源、滞污造淤、净水防蚀、调洪防涝、观光游赏、生物多样性维持等重要功能,是各种鸟类和底栖动物的栖息地。湖泊湿地依然存在着湿地遭受侵占、水体富营化、植被简单化、生物多样性降低、生态服务功能价值下降等问题,成为制约地方经济可持续发展的症结。该文通过查阅文献资料,剖析了各地湖泊湿地的生态退化的状况,归纳了湖泊湿地生态退化的环境诱因,评述了当前湖泊湿地生态修复工程中存在的问题与不足,并对未来湖泊湿地生态保护与修复研究工作提出了的策略和建议。

半干旱区退化草地开垦为苜蓿地对土壤无机碳的影响

为分析半干旱区退化草地开垦后土壤无机碳储量的变化,探讨开垦对土壤无机碳的影响机制,以半干旱区开垦农田(苜蓿地)为研究对象,以邻近的退化草地(荒漠草原)作为对照,借助碳稳定同位素技术,测定并计算0~300 cm土壤深度土壤无机碳(SIC)、次生碳酸盐(PIC)和原生碳酸盐(LIC)的储量。结果表明,与退化草地相比,苜蓿地0~300 cm处的SIC总储量显著增加了88.42 Mg·hm^(-2),PIC总储量显著增加了105.71 Mg·hm^(-2),LIC总储量显著减少了17.29 Mg·hm^(-2)。退化草地开垦促进了PIC在深层土壤的积累,进而促进了SIC的增加,表明开垦能够增强半干旱地区土壤的固碳能力,且PIC的增加导致了SIC的净累积。

甘南高寒草甸退化对植物功能群物种多样性与物种多度分布的影响

【目的】探究甘南高寒草甸植物功能群多样性及其物种多度分布对退化的响应,分析随退化程度的加深不同植物功能群的群落构建机理及资源利用方式。【方法】研究以甘南高寒草甸为对象,采用样地调查法收集数据,使用物种多度模型对其进行拟合分析,并采用双向聚类分析对群落物种进行分类。【结果】随着退化程度的加深,植被优势种以禾本科和莎草科植物为主,逐渐变为杂类草功能群植物为主,杂类草功能群在群落多样性分布中起主导作用;全部物种多度分布随着退化程度的加深发生变化,其中,无退化草甸的最优拟合模型是VOLKOV,轻度退化草甸的最优拟合模型是GEO,中度退化草甸和重度退化草甸的最优拟合模型为BRO,资源分配模式由随机分配转向固定分配的分配模式;禾草功能群的最优拟合模型以生态位模型为主,资源分配方式由固定分配和随机分配共同主导,豆科功能群的最优拟合模型是BRO,资源分配方式以固定分配为主,杂类草功能群的最优拟合模型从中性模型向生态位模型转变,与全部物种多度分布的最优模型基本一致,且资源分配由随机分配向固定分配转变。【结论】杂类草功能群是影响群落物种多度分布的主要原因,但是禾草和豆科功能群的贡献也不可忽视。

施肥和补播对不同坡向斑块化退化高寒草甸生物量和物种多样性的影响

探索黄河源区斑块化退化高寒草甸有效的人工修复措施,对促进退化高寒草甸生态修复具有重要意义。本研究通过设置不同有机肥施用量与不同禾草补播量的交互处理试验,分析斑块化退化高寒草甸不同坡向草地生物量和物种多样性的变化特征,以期筛选出适合该地区有效恢复的施肥量与补播量的最优组合。结果表明:(1)施肥和补播处理均可提升斑块化退化高寒草甸植物地上和地下生物量,但对植物物种多样性的促进效果不明显;(2)施肥和补播处理对草地生物量和多样性的影响因阳坡和阴坡坡向不同而存在差异;(3)分布在阳坡滩地的斑块化退化高寒草甸适宜修复措施为添加有机肥150 g/m^(2)+补播牧草(垂穗披碱草0.75 g/m^(2)+青海中华羊茅0.375 g/m^(2)+青海冷地早熟禾0.375 g/m^(2)),阴坡滩地适宜修复措施为补播垂穗披碱草1.5 g/m^(2)+青海中华羊茅0.75 g/m^(2)+青海冷地早熟禾0.75 g/m^(2);(4)在斑块化退化高寒草甸修复过程中,阳坡和阴坡草地的生物量与物种多样性之间总体呈现相反的关联性。研究结果表明斑块化退化高寒草甸的生态修复需要考虑坡向环境的影响。

考虑个体差异的车轮二元相关退化可靠性分析

由于动车组车轮受加工装配及工况载荷等不确定因素的影响,车轮退化过程复杂,存在显著的个体差异及多个性能退化特征量,且多个退化特征量间相互耦合,仅考虑单个性能特征量难以全面反映其退化过程。因此,以轮缘和轮径作为车轮退化特征量,通过随机化尺度参数表征车轮个体差异,采用Gamma过程和Copula函数建立二元相关退化模型,并根据赤池信息准则(Akaike Information Criterion, AIC)筛选Copula函数,得到可靠度解析式。基于某型动车组车轮实测磨耗数据,对车轮进行可靠性分析,同时通过车辆动力学模型进行仿真验证。结果显示:考虑二元相关时的可靠性结果比仅考虑一元退化更贴近车辆实际运行情况;根据动力学仿真结果体现了考虑个体差异的必要性,表明所提模型能够更准确地表征车轮退化过程,可为可靠性分析以及维修决策优化提供理论支撑。

退化环境中基于空间几何特征的激光SLAM方法

针对同步定位与地图构建(SLAM)在无全球定位系统(GPS)信号、缺乏环境特征纹理的退化环境中出现定位失败、建图重叠漂移和无法实时运行的问题,提出了一种基于空间几何特征的激光SLAM方法。算法前端设计了一种基于空间线面几何特征的特征点提取方式,依据点线面约束构建点云配准残差函数,采用高斯-牛顿法优化残差以实现点云配准。算法后端基于关键帧构建子图,通过子图间的map-to-map匹配来获得精确位姿,采用插值融合前后端位姿,实现了全局定位优化。仿真与实际退化环境中的实验结果表明:所提算法在20 m的里程计测试中位姿估算误差小于5%;退化环境中的建图效果优于Hector、Gmapping和Cartographer算法,地图更新平均速度提高近4倍。