基于灰度均值的自适应FAST角点检测优化算法

光照不均、突变引起的灰度变化会影响图像特征检测效果。为此,设计一种基于灰度均值的自适应FAST-9-12角点检测算法。首先,利用特征点的延展性设计一种小面积双重检测模板,减少像素点与中心点的比较次数,提高区域正检率和检测速度;其次,依据图像局部灰度均值,在每个像素点检测模板内自适应调整阈值,避免灰度变化影响检测效果;最后,根据柔性非极大值抑制的思想设计角点半径抑制原则,筛选鲁棒性更强的角点。在Inria遥感影像数据集上的实验结果表明,FAST-9-12角点检测速度比FAST-12-16,FAST-9-16两种模板提高22%左右,因自适应阈值的提取方式不易受光照影响,检测准确率分别提高4.16和3.11个百分点,实现了图像特征快速和精准检测。

基于FAST和Sobol指数法的雷达系统效能敏感性分析

为了以较小的代价快速提升对空探测雷达系统的综合效能,首先搭建了对空探测雷达系统综合效能的评估指标体系,在此基础上完成了综合效能评估模型的建立。选择两种基于方差原理的全局敏感性分析方法,即傅里叶幅度敏感性测试(Fourier amplitudes sensitivity test,FAST)和Sobol指数法,分别从频域和时域对建立的评估模型进行敏感性分析。在基于FAST进行敏感性分析时,提出了21维输入指标所对应的特征频率集的选取方法;在基于Sobol指数法进行敏感性分析时,考虑了二阶及高阶敏感性指数的影响。对比FAST和Sobol指数法的分析结果,两种方法获得的敏感性分析结果具有较好的一致性。其中,功率和频率为对空探测雷达系统的主要影响指标,为雷达系统的研发和升级提供了可靠性依据。

CEEMD-FastICA-CWT联合瞬态响应阶次的电驱总成噪声源识别

以某增程式电驱动总成为研究对象,提出基于联合算法的噪声分离识别模型。首先,采用互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)联合快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)方法提取纯电模式稳态工况下单一通道噪声信号特征,利用复Morlet小波变换及FFT对各分量信号时频特性进行识别。其次,采用阶次分析法和声能叠加法对稳态分量信号对应的各瞬态响应阶次能量进行对比分析,并结合皮尔逊积矩相关系数(Pearson product moment correlation coefficient,PPMCC)相似性识别确定不同噪声激励源贡献度。结果表明:减速齿副啮合噪声对该增程式电驱总成纯电模式运行噪声整体贡献度最大。

面向FAST的卫星电磁干扰监测技术研究与实现

来自人造卫星的信号是射电天文观测面临的主要射频干扰(radio frequency interference,RFI)之一,这些RFI会将天文信号掩埋,为天文信号的搜寻和分析带来困扰。为了缓减卫星对天文观测的影响,我们在之前的工作中为500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)开发了卫星电磁干扰监测软件,主要包括卫星数据库、观测模块和监测模块。近年来随着多个巨型卫星星座的规划发射以及望远镜观测模式的增多,卫星对射电天文观测的影响更为复杂,已有的软件已经不能满足实际的需要。为此,本文在单个卫星干扰分析的基础上提出了卫星星座的干扰评估方法,并对已有监测软件进行了升级,升级后卫星数据库覆盖更多的在轨卫星及星座信息且能够自动化更新,观测模块能够支持更多种观测模式下的卫星过境预测和干扰评估。在实际天文观测中,通过接在FAST接收机上的频谱仪数据对软件的干扰预测结果进行了实验验证,结果证明升级后的软件能够在多种观测模式下预测可能威胁的卫星以及对应的过境时间,为望远镜观测规划的调整、卫星干扰的规避和接收系统的保护提供重要的支撑。

500m口径射电望远镜(FAST)索网结构风致破坏概率评估

大跨空间索网结构风敏感性突出,极易遭受风荷载影响。针对目前缺乏此类结构抗风性能评估方法的问题,以大跨空间索网结构FAST为例,提出一种基于实测风场数据的风致破坏概率分析方法。采集1971年~2020年结构所处地区的大量实测风速数据,通过概率分布拟合建立场地的风灾危险性模型。建立FAST的精细化有限元分析模型并模拟风荷载时程输入,采用非线性动力时程分析对结构的风振反应进行计算,基于概率性需求模型绘制易损性曲线。最后,结合得出的风灾危险性和结构易损性,计算得出FAST结构在所处场地实际风灾环境中的破坏概率。研究表明:该地极限风速为17m/s,风速在0~10m/s的概率最大;在120°、210°和300°风向角下,下拉索均为易损构件,210°风向角上吸风对索网结构最不利;在最不利风向角下,结构达到轻微破坏、中等破坏和严重破坏的总破坏概率分别为1.8359×10^(-4)、1.1499×10^(-5)和1.3202×10^(-6)。

升温速率对Micro-FAST制备锰锌铁氧体磁芯显微组织及性能的影响

采用多物理场耦合烧结技术(Micro-FAST)烧结制备了MnZn铁氧体U型磁芯零件,研究了升温速率对MnZn铁氧体磁芯的微观组织和性能的影响。结果表明:在升温速率30℃/s、压力75 kg、烧结温度900℃、保温时间360 s的条件下,烧结制备磁芯的密度4.87 g/cm^(3)、饱和磁化强度55.78 emu/g、剩磁1.59 emu/g、矫顽力14.83 Oe、电阻率3.88Ω·m。适当提高升温速率,可增大磁芯的密度、减少孔隙、促进尖晶石相晶粒的形核与生长以及微观组织均匀完整,从而有利于提高MnZn铁氧体磁芯的磁性能。

基于DAN与FastText的藏文短文本分类研究

随着藏文信息不断融入社会生活,越来越多的藏文短文本数据存在网络平台上。针对传统分类方法在藏文短文本上分类性能低的问题,文中提出了一种基于DAN-FastText的藏文短文本分类模型。该模型使用FastText网络在较大规模的藏文语料上进行无监督训练获得预训练的藏文音节向量集,使用预训练的音节向量集将藏文短文本信息转化为音节向量,把音节向量送入DAN(Deep Averaging Networks)网络并在输出阶段融合经过FastText网络训练的句向量特征,最后通过全连接层和softmax层完成分类。在公开的TNCC(Tibetan News Classification Corpus)新闻标题数据集上所提模型的Macro-F1是64.53%,比目前最好评测结果TiBERT模型的Macro-F1得分高出2.81%,比GCN模型的Macro-F1得分高出6.14%,融合模型具有较好的藏文短文本分类效果。

基于Kano-FAST-FBS的智能扫地机改良设计研究

目的智能扫地机是智能家居生活中不可或缺的产品,但现有扫地机交互性和功能性趋于一致,为了有效识别居家清扫需求,进一步提升交互性和趣味性,并将其科学转化为产品的功能要素及结构参数,提出一种基于Kano-FAST-FBS模型的产品改良设计方法,以提升智能家居产品的满意度。方法首先,基于Kano模型量化评估智能家居产品的用户需求属性,获得用户需求优先级;其次,运用功能分析系统技术(FAST)将用户需求分别转化为对应的产品功能要素;最后,以功能-行为-结构(FBS)设计模型为基础,实现了产品功能到结构参数的合理映射,进而得到改良产品的各个结构模块,输出最终设计方案。结果以扫地机器人为例,验证了基于Kano-FAST-FBS模型的设计流程。结论在该方法指导下的产品设计能系统地解决用户需求和功能结构模块之间的匹配问题,从而得出更符合用户功能预期的设计方案,并可以为其他类似产品设计提供参考思路。

一种融合KPCA、FastICA及SVD的腹壁源胎儿心电 信号提取算法研究

目的:为实现从母体腹壁混合信号中提取高信噪比和波形清晰的胎儿心电信号,提出一种融合核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)、快速独立成分分析(fast independent component analysis,FastICA)及奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的胎儿心电信号提取算法。方法:首先,采用KPCA对母体心电信号进行降维,再利用改进的基于负熵的FastICA处理降维后的数据,得到独立成分。随后,引入样本熵进行信号通道选择,挑选出包含最多母体信息的信号通道。在选中的母体通道上进行SVD,得到母体心电信号的近似估计,再用腹壁源信号减去该信号得到胎儿心电的初步估计。最后,采用改进的基于负熵的FastICA成功分离出纯净的胎儿心电信号。在腹部和直接胎儿心电图数据库(Abdominal and Direct Fetal Electrocardiogram Database,ADFECGDB)和PhysioNet 2013挑战赛数据库中对提出的算法进行验证。结果:提出的算法在主观视觉效果和客观评价指标上都表现出优越的性能。在ADFECGDB数据库中,胎儿QRS复合波检测的敏感度、阳性预测值和F1值分别为99.74%、98.85%和99.30%;在PhysioNet 2013挑战赛数据库中,胎儿QRS复合波检测的敏感度、阳性预测值和F1值分别为99.10%、97.87%和98.48%。结论:融合KPCA、FastICA及SVD的胎儿心电信号提取算法在提取胎儿心电信号的同时有效处理了附加噪声,为胎儿疾病的早期诊断提供了有力支持。

FAST宁静区生态系统服务时空分异特征及权衡/协同关系分析

基于InVEST与光能利用率模型(CASA)对2000-2020年间500m口径球面射电望远镜(FAST)宁静区植被净初级生产力(NPP),水源涵养,土壤保持,生境质量四项生态系统服务进行计算,分析其在不同尺度上的时空变化特征,识别其生态系统服务热点区域,采用权衡-协同指数和随机森林模型揭示四项生态系统服务间的权衡/协同作用关系和强度及其与驱动因子的关系.结果表明:(1)2000-2020年,FAST宁静区四项生态系统服务整体上呈增加趋势,其中NPP增加730.544gC/m^(2),水源涵养量增加5.925mm,生境质量得分上升0.007,土壤保持量增加0.295t/km^(2).(2)圈层差异明显,其中核心区增加最快,服务功能最优;其次是边远区,生态有明显好转;最后是中间区,生态修复相对较慢.(3)土地利用类型中,林地和草地对研究区生态系统服务量的促进作用最大.(4)生态系统服务热点整体上由Ⅰ类和Ⅱ类热点区向非热点区,Ⅲ类热点区及Ⅳ类热点区转变.(5)区内的四项生态系统服务间关系整体以协同为主,且协同作用逐渐增强,在空间上水源涵养与土壤保持和NPP在部分地区呈权衡作用.(6)FAST宁静区四项生态系统服务间权衡/协同关系作用强度的主要驱动因子是降水,蒸散发,石漠化敏感性,坡度和人类活动强度.

FAST所受PMT基站电磁干扰及用频防护方法综述

为确定500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)与其周边公众移动通信(Public Mobile Telecommunications,PMT)系统的电磁兼容(electromagnetic compatibility,EMC)特性,本文综合论述了FAST宁静区内中国移动、中国联通和中国电信三大运营商所属PMT基站对其产生的电磁干扰。首先,从射电天文业务的频谱划分谈起,论述了射电天文业务干扰源类型,引出了其运行保护标准,进而针对FAST详细说明了FAST宁静区的用频法规和保护要求;其次,分析了ITU-R建议电波传播预测与干扰分析方法,并通过实地测量验证了该方法的适用性,进一步针对性地分析了PMT基站的电磁辐射传播特性,综合评估了FAST宁静区内PMT基站的干扰情况:FAST宁静区域90.24%的PMT基站在一定程度上均会对FAST产生干扰,而在所选分析条件下,仅有43.14%的数据符合FAST保护要求;最后,针对PMT基站干扰信号的抑制和消除,分析了常用的射电天文射频干扰抑制方法,同时为保障FAST免受PMT基站干扰,从FAST和PMT基站的角度出发论述了可行的用频防护措施,并基于实施难度、经济成本、策略收益和通信质量4类指标建立了防护方法的评估体系,对所提防护方法进行了实例说明。上述研究成果可为保障FAST的安全观测提供技术基础。

基于FAST-FAHP理论的洗鞋机设计研究

为改善用户的脚部健康问题,探索彻底清洁鞋子的方法,提出一种FAHP(模糊层次分析法)和FAST(功能分析系统技术法)相结合的研究方法。首先,通过FAHP进行用户需求分析,创建模糊判断矩阵,求得权重值;其次,根据FAST将产品功能与用户需求相结合,创建功能树并进行功能分析;最后,将权重值和产品功能树相结合,设计出一款方便用户使用的鞋子清洗产品。整体上实现从需求到功能再到具体产品设计的理论探索,以及洗鞋机从原理、外观、结构等方面的可行性验证,完成从理论到实践的具体性要求。FAST-FAHP理论模式和产品具体设计的结合,有利于设计师在具体产品设计中针对大量的用户需求寻求设计侧重点,从而帮助设计师在实际设计中更加科学、有效地进行设计活动。

基于FAST算法的核动力旋转机械故障诊断

基于FAST算法设计了核动力旋转机械故障诊断方法。提取候选区故障特征,在卷积层内输出候选区向量,通过计算图像尺寸得到候选区内故障特征函数值;基于FAST算法标记旋转机械故障点,对最大池化值与最小池化值进行计算,得到标准层的梯度收敛情况;设计了核动力旋转机械故障诊断算法,得到旋转机械故障诊断方法。对比4种不同旋转机械故障诊断方法的实验结果可知,针对6种不同的故障特征,基于FAST算法的核动力旋转机械故障诊断方法的对数似然率均为最大,诊断准确率更高。

基于改进Fast-DTW的多维地磁序列匹配算法研究

传统单点的地磁匹配定位算法运算量大,且定位时效性及定位精度较差。针对该问题,采用基于序列的快速动态时间规整算法Fast-DTW实现多维的地磁序列匹配,并利用最长公共子序列LCS的有序聚类进行优化。离线阶段通过坐标转换法构建四维地磁指纹库,在线阶段进行实时地磁序列匹配,获得定位结果。实验结果表明,该算法的定位时效性及精度均有提升。

基于FAST-GRA-AHP的住院部病房陪护家具设计与评估

基于FAST-GRA-AHP法对住院部病房陪护家具进行设计与评估,提出优化措施并确定最终方案。首先,运用FAST功能分析系统技术,将调研内容进行梳理并转化为具体的设计要素,形成清晰的设计框架,输出两种设计方案。其次,采用灰色加权关联度分析法,对设计示范进行可行性评价,依据需求要素,使用AHP构建评价指标,并计算评价指标权重及灰色加权关联度得分。最后,再根据每个方案的设计指标得分,逐条分析进行改良迭代,并提出优化措施,从而得到最终方案。

FAST运行前后所处电磁环境特性研究

为掌握500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meters Aperture Spherical radio Telescope,FAST)运行前后周边的电磁环境特性变化,针对FAST主要观测频段的电磁信号进行了观测。基于观测结果,分析了FAST周边电磁环境信号的分布特性:在FAST调试期间,主要以87~108 MHz频段广播信号、117.975~137 MHz航空移动信号、806~960 MHz固定移动信号为主,其中900~1200 MHz频率占用度最高,达到1.8%。FAST运行后,在485~566 MHz、614~640 MHz频段新增广播信号,702~798 MHz频段新增了中国广电5G公众移动通信信号,806~960 MHz频段新增固定、移动信号。同时,受2G基站部署密度提升以及3G和4G信号的接入影响,1710~1930 MHz频率占用度显著提升,1200~2000 MHz频率占用度提升至6.78%。对比《500米口径球面射电望远镜(FAST)干扰保护要求》,信号谱功率通量密度未全部达到要求的阈值以下。上述观测与FAST调试运行同步进行,所测信号包括了FAST调试过程中测控、通信等信号,上述分析研究对改进FAST周边电磁环境和指导FAST运行具有重要的参考意义。

FAST周边喀斯特峰丛洼地不同演替阶段土壤微生物群落变化

为探索FAST周边喀斯特峰丛洼地不同植被演替阶段土壤微生物群落结构变化规律及其影响因素,该文以FAST周边草本、灌木、乔木3个演替阶段表层土壤为研究对象,采用高通量测序技术,研究不同演替阶段土壤微生物多样性、群落组成及与土壤化学性状之间的关系。研究发现:随着演替进行,土壤细菌和真菌的Shannon指数和Chao1指数呈显著下降趋势。不同演替阶段变形菌、放线菌和酸杆菌均为优势细菌门,分别占细菌群落的34.83%、19.22%、18.56%;子囊菌和担子菌为优势真菌门,分别占真菌群落的40.72%、40.11%。Pearson相关性分析发现,土壤pH、有机质、全氮、碱解氮和有机质显著影响细菌和真菌多样性;Spearman相关性分析发现,全磷、全钾、速效钾、氧化铝和交换性镁与变形菌门呈显著负相关关系(P<0.05),土壤pH、交换性钙与放线菌门呈显著正相关关系(P<0.01),铁铝氧化物与子囊菌门呈显著负相关关系(P<0.01),有效磷与担子菌门呈显著负相关关系(P<0.01)。冗余分析和Mantel分析表明,土壤pH是影响细菌和真菌群落组成的共有关键化学因子。研究结果对深入理解峰丛洼地喀斯特森林土壤微生物的变化特征与规律、科学保护和发展FAST周边喀斯特森林生态环境具有重要参考价值。

基于FAST和QFD的养老陪伴机器人用户体验设计研究

为提升养老陪伴机器人的使用体验,提出基于FAST和QFD的养老陪伴机器人体验设计方法。首先,将老年用户作为研究对象,通过对其需求的分析和抽取,将其划分为不同的类别,对用户需求进行属性归类。其次,利用FAST对养老陪伴机器人的功能进行分解,获得养老陪伴机器人功能树。然后,引入养老陪伴机器人的功能架构导入到QFD中,建立质量屋模型,并以此为基础,构造用户需求与设计特征之间的关系矩阵。确定了老年用户需求中各设计特征的重要度。最后,通过设计特征转化成养老陪伴机器人功能定位,指导产出养老陪伴机器人用户体验设计方案。研究结果表明,方法可以有效地挖掘用户需求,并将用户需求充分合理地转化成设计要素用于设计实践,优化了养老陪伴机器人用户体验设计流程,用于提高产品设计的质量。

基于Kano-FAST-E的鞋面压合机优化设计

目的降低鞋面压合机设备作业过程中的失误率、优化人机交互体验。方法基于Kano模型调研分析作业人员与企业经理对当前设备的使用感受及需求;利用FAST理论重新定义设备的功能区域并指导设计展开;基于人机工程学理论(E),对设计方案的功能布局和结构尺寸进行优化,提升人机操作效率;利用眼动试验对改进前后的功能布局进行对比分析验证,并借助李克特量表对设计方案进行用户满意度评价。结果完成鞋面压合机的优化设计实践,提升了设备的人机性能和用户满意度,有效提高了作业人员认读效率、减少视觉疲劳和错误操作。结论改进后的鞋面压合机赋予了工人更加安全、高效且人性化的操作模式,验证了Kano-FAST-E的设计策略对该设备的人机优化设计具有指导意义,也为同类设备的开发实践提供参考。

混合光谱曲线的Fast ICA盲源解混及影响因子研究

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学模型对混合物实测高光谱反射曲线进行了盲源解混试验,从解混过程的白化方式、初始权阵,源光谱高斯性3个方面分析了光谱解混的结果,为混合物光谱检测的后期分析提供了研究基础。选取化学纯氧化铜和氧化亚铜混合物、碱式碳酸铜和氢氧化铜混合物为试验对象,采用解混性能指数PI、光谱均方根误差和光谱角距离作为评价指标,开展了源光谱高斯性与g函数、ZCA和PCA白化方式、及单位权、随机权、指定权3种初始权对解混光谱结果影响的对比实验。实验结果表明:Fast ICA算法在未知混合矿物高光谱先验信息的基础上,能够有效分离出混合物组分源光谱,样本分离精度PI值均小于0.18,光谱盲源解混的效果显著。解混后光谱曲线与源光谱曲线在特征趋势上保持一致,具有相同的吸收位置和特征峰,但是存在一定尺度的差异。另外,源光谱的高斯性与解混g函数的选取会直接影响解混结果,亚高斯区间曲线分离精度优于超高斯部分。依据高斯性进行分段解混结果的吸收特征会更加突出,与源光谱反射率数值差异也随之增大;光谱预处理的白化方式会对解混结果精度产生微小影响,经过ZCA白化后解混结果的分离精度、光谱的准确度均略高于PCA白化;在Fast ICA模型3种初始权解混结果对比发现,以初次迭代结果计算的指定权进行迭代解混时,其分离精度、解混准确度及解混时间均为最佳,解混过程更易收敛。结果表明,根据全波段高斯性来选取g函数解混效果最优,分离指数PI小于0.14,光谱角距离在0.1左右,ZCA白化比PCA白化对解混光谱的影响更小,ZCA白化后的两组混合物解混的分离指数在0.1左右,而PCA白化的分离指数PI均高于0.13,当指定权作初始权时有助于提高牛顿迭代中收敛速度,使解混光谱更接近组分已知光谱,指定权的解混时间低于0.2 s,其他两种定权方式均在0.3 s以上。