New expression of bimodal phase distributions in direct-method phasing of protein single-wavelength anomalous diffraction data

One of the essential points of the direct-method single-wavelength anomalous diffraction （SAD） phasing for proteins is to express the bimodal SAD phase distribution by the sum of two Gaussian functions peaked respectively at φh″＋｜△φh｜ and φh″-｜△φh｜. The probability for △φh being positive （P＋） can be derived based on the Cochran distribution in direct methods. Hence the SAD phase ambiguity can be resolved by multiplying the Gaussian function peaked at φh″＋｜△φh｜ with P＋ and multiplying the Gaussian function peaked at φh″-｜△φh｜ with P_ （=1- P＋）. The direct-method SAD h phasing has been proved powerful in breaking SAD phase ambiguities, in particular when anomalous-scattering signals are weak. However, the approximation of bimodal phase distributions by the sum of two Gaussian functions introduces considerable errors. In this paper we show that a much better approximation can be achieved by replacing the two Gaussian functions with two von Mises distributions. Test results showed that this leads to significant improvement on the efficiency of direct-method SAD-phasing.

移动机器人视觉里程计技术研究综述

随着移动机器人技术不断发展,里程计技术已经成为移动机器人实现环境感知的关键技术,其发展水平对提高机器人的自主化和智能化具有重要意义。首先,系统阐述了同步定位与地图构建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)中激光SLAM和视觉SLAM的发展近况,阐述了经典SLAM框架及其数学描述,简要介绍了3类常见相机的相机模型及其视觉里程计的数学描述。其次,分别对传统视觉里程计和深度学习里程计的研究进展进行系统阐述。对比分析了近10年来各类里程计算法的优势与不足。另外,对比分析了7种常用数据集的性能。最后,从精度、鲁棒性、数据集、多模态等方面总结了里程计技术面临的问题,从提高算法实时性、鲁棒性等方面展望了视觉里程计的发展趋势为:更加智能化、小型化新型传感器的发展;与无监督学习融合;语义表达技术的提高;集群机器人协同技术的发展。

火山灰质材料的火山灰活性检测方法综述

本文将火山灰质材料的火山灰活性检测方法分为直接法和间接法两大类。其中,直接法包括石灰吸收值法,火山灰反应程度评定法和酸、碱溶出度法;而间接法包括物理性能法,水化反应放热量法和物理、化学特征参数法。为正确指导火山灰活性检测方法的应用,本文详细介绍并比较了各检测方法的原理和特点。笔者认为,直接法可直接测定出火山灰质材料与Ca(OH)2反应的程度,但其操作和分析过程相对复杂;间接法可通过测定火山灰质材料对体系物化性能的影响或材料自身的物理、化学特征参数来评价其火山灰活性。本文从材料科学的角度厘清了各检测方法的适用对象,认为应根据不同的火山灰质材料的特性选择与其相适应的火山灰活性检测方法。

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

基于分数阶全变分和低秩正则化的彩色图像去模糊方法

针对现有的彩色图像去模糊过程中存在色彩失衡、阶梯效应和伪影等现象,提出了一种基于分数阶全变分和低秩正则的图像去模糊优化方法。首先,将传统的RGB彩色图像转换到YCbCr颜色空间,利用其亮度通道特征解决色彩失衡问题;其次,利用分数阶全变分的特征消除图像恢复任务中出现的阶梯效应,并且引入加权核范数低秩正则进一步抑制伪影及噪声;最后,利用交替方向乘子法设计出高效的求解方法,通过迭代优化得到纯净图像的最优估计。对彩色图像测试的实验结果表明,所提出的方法对图像去模糊任务取得较好的视觉恢复效果,客观评价指标良好。

基于复合正则化的稀疏SAR成像方法研究

随着高分辨率对地观测要求的不断提高,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的应用将越来越广泛。针对高分辨率SAR成像存在数据量大、存储难度高、计算时间长等问题,目前常用的解决方法是在SAR成像模型中引入压缩感知(Compressed Sensing,CS)的方法降低采样率和数据量。通常使用单一的正则化作为约束条件,可以抑制点目标旁瓣,实现点目标特征增强,但是观测场景中可能存在多种目标类型,因此使用单一正则化约束难以满足多种特征增强的要求。本文提出了一种基于复合正则化的稀疏高分辨SAR成像方法,通过压缩感知降低数据量,并使用多种正则化的线性组合作为约束条件,增强观测场景中不同类型目标的特征,实现复杂场景中高分辨率对地观测的要求。该方法在稀疏SAR成像模型中引入非凸正则化和全变分(Total Variation,TV)正则化作为约束条件,减小稀疏重构误差、增强区域目标的特征,降低噪声对成像结果的影响,提高成像质量;采用改进的交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)实现复合正则化约束的求解,减少计算时间、快速重构图像;使用方位距离解耦算子代替观测矩阵及其共轭转置,进一步降低计算复杂度。仿真和实测数据实验表明,本文所提算法可以对点目标和区域目标进行特征增强,减小计算复杂度,提高收敛性能,实现快速高分辨的图像重构。

基于NSST与稀疏先验的遥感图像去模糊方法

针对遥感图像的模糊问题,设计一种基于非下采样剪切波变换与稀疏先验的图像复原算法.首先,利用遥感图像在非下采样剪切波分解下的高频图像的稀疏特性设置先验条件构造图像复原模型;其次,采用交替方向乘子法求解模型;再次,采用软阈值方法对高频图像进行约束处理,在低频图像进行导向滤波处理,以最大可能保留图像的细节信息;最后,将高频图像与低频图像进行重构,对重构后的图像采用卷积神经网络进行深度去噪,最终复原出清晰的图像.将该去模糊算法与H-PNP,GSR,L2TV算法进行实验对比.实验结果表明,该算法能有效去除遥感图像中的模糊和噪声,保留图像的边缘细节,客观评价指标均高于其他3种对比实验算法.

直播方式对重庆地区稻田杂草群落组成和生态位的影响

为高效绿色防除重庆地区直播稻田杂草,对淹水直播和湿润直播处理下稻田杂草的群落组成和生态位进行研究。结果表明,淹水直播和湿润直播稻田的杂草群落分别由16种(隶属于9科15属)和18种(隶属于10科17属)杂草组成,水蓼(Polygonum hydropiper)和鬼针草(Bidens pilosa)为湿润直播下特有的杂草。淹水直播和湿润直播的重要杂草群落结构分别为丁香蓼(Ludwigia prostrata)+鸭舌草(Monochoria vaginalis)+稗草(Echinochloa crus-galli)和陌上菜(Lindernia procumbens)+稗草(E.crus-galli)+看麦娘(Alopecurus aequalis)+异型莎草(Cyperus difformis)。除稗草(E.crus-galli)外,两种直播方式下重要杂草的重要值均差异显著(P<0.05)。两种直播方式共有的14种重要或主要杂草中,淹水直播下光头稗(Echinochloa colonum)、稗草、异型莎草、陌上菜、看麦娘、笄石菖(Juncus prismatocarpus)、双穗雀稗(Paspalum distichum)共7种重要或主要杂草的生态位宽度较湿润直播下显著降低,且其种间(除笄石菖与双穗雀稗外)生态位叠加值或显著降低或持平。综上,淹水直播可抑制水蓼和鬼针草的萌发,从而改变稻田重要杂草的群落结构,而且可控制光头稗、稗草、异型莎草、陌上菜、看麦娘、笄石菖、双穗雀稗的数量。

考虑异步通信的配电-气网分布式有功-无功协同优化

配电-气网(EGDN)中新能源大量并网和燃气运输过程中管网压力变化均可能导致配电网的电压波动增大。文中提出一种考虑异步通信的EGDN有功-无功协同优化方法。首先,研究EGDN中各元件的有功-无功特性;其次,根据EGDN能量运输过程中无功需求特性,建立EGDN无功供需模型;然后,考虑EGDN无功平衡和网络运行约束,以最小化电网电压波动、网损和EGDN购电/气成本为目标,建立EGDN无功电压优化控制模型;最后,为保障EGDN中各能源主体信息的安全性与私密性,考虑配电网与配气网信息采集传输情况存在差异,可能存在通信延迟和信息丢包情况,采用异步交替方向乘子法对模型进行求解。通过对改进的IEEE 33节点系统和7节点配气网构成的EGDN系统进行仿真,结果表明,所提方法可有效缓解EGDN电压波动问题,减小网损并降低系统总运行成本。

求解不可分离非凸非光滑问题的线性惯性ADMM算法

针对目标函数中包含耦合函数H(x,y)的非凸非光滑极小化问题,提出了一种线性惯性交替乘子方向法(Linear Inertial Alternating Direction Method of Multipliers,LIADMM)。为了方便子问题的求解,对目标函数中的耦合函数H(x,y)进行线性化处理,并在x-子问题中引入惯性效应。在适当的假设条件下,建立了算法的全局收敛性;同时引入满足Kurdyka-Lojasiewicz不等式的辅助函数,验证了算法的强收敛性。通过两个数值实验表明,引入惯性效应的算法比没有惯性效应的算法收敛性能更好。

基于压缩感知的缺失机械振动信号重构新方法

针对工业机械设备实时监测中不可控因素导致的振动信号数据缺失问题,提出一种基于自适应二次临近项交替方向乘子算法(adaptive quadratic proximity-alternating direction method of multipliers, AQ-ADMM)的压缩感知缺失信号重构方法。AQ-ADMM算法在经典交替方向乘子算法算法迭代过程中添加二次临近项,且能够自适应选取惩罚参数。首先在数据中心建立信号参考数据库用于构造初始字典,然后将K-奇异值分解(K-singular value decomposition, K-SVD)字典学习算法和AQ-ADMM算法结合重构缺失信号。对仿真信号和两种真实轴承信号数据集添加高斯白噪声后作为样本,试验结果表明当信号压缩率在50%~70%时,所提方法性能指标明显优于其它传统方法,在重构信号的同时实现了对含缺失数据机械振动信号的快速精确修复。

基于李雅普诺夫直接法的MMC控制策略研究

为改善PI控制下模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的控制效果,提出了基于李雅普诺夫直接法的MMC控制策略。首先,建立MMC整流器的数学模型。其次,构造出MMC系统的李雅普诺夫能量函数。然后,在MMC数学模型和能量函数的基础上设计了控制系统。由奈奎斯特稳定判据分析了直流电压稳定性的影响因素,并在经典频域下通过伯德图对比分析了李雅普诺夫控制策略和PI控制策略的控制性能。最后,在负载阶跃、交流侧电压幅值阶跃和交流侧三相电压不平衡工况下对两种控制策略进行了仿真和半实物在环仿真研究。结果表明,李雅普诺夫控制策略较PI控制策略有着更好的控制效果,李雅普诺夫控制策略更适用于MMC此类非线性强耦合系统。

样本直接涂片法与液基夹层杯涂片法查找抗酸杆菌的效果比较

目的探讨液基夹层杯涂片法查找抗酸杆菌检验方法的临床应用价值。方法从广州市胸科医院医学检验科LIS系统中收集、整理2021年1月至7月痰液与支气管冲洗液主要送检临床样本的涂片染色检查和分枝杆菌培养结果,对同一患者时间间隔不超过1周的直接涂片与液基夹层杯涂片查找抗酸杆菌检验的结果进行回顾性分析。结果在241份痰液样本、178份支气管冲洗液样本和全部419份样本的检测中,直接涂片法、液基夹层杯涂片法的阳性率分别为15.35%(37/241)和13.69%(33/241)、15.17%(27/178)和12.92%(23/178)、15.27%(64/419)和13.37%(56/419)。在同期分枝杆菌培养结果阳性的65份痰液样本、50份支气管冲洗液样本和115份全部阳性样本中,直接涂片法、液基夹层杯涂片法的阳性率分别为56.52%(65/115)和50.78%(65/128)、54.34%(50/92)和45.88%(50/109)、55.56%(115/207)和48.73%(115/236)。在241份痰液样本、178份支气管冲洗液样本检测中,直接涂片阳性且液基夹层杯涂片阳性、直接涂片阳性且液基夹层杯涂片阴性、直接涂片阴性且液基夹层杯涂片阳性、直接涂片阴性且液基夹层杯涂片阴性的样本占比分别为12.03%(29/241)、3.32%(8/241)、1.66%(4/241)、82.99%(200/241)和8.99%(16/178)、6.18%(11/178)、3.93%(7/178)、80.90%(144/178)。结论液基夹层杯涂片法查找抗酸杆菌检验方法总体阳性检出率略低于直接涂片检测法,但可以发现相当比例的直接涂片法阴性的病原学阳性结核病患者,尤其是在支气管冲洗液检测中,具有一定的临床应用价值。

基于自适应深度先验的高光谱图像超分辨率

为了解决现有的高光谱超分辨率方法依赖于手工先验和数据驱动先验会导致参数选择困难或可解释性差的问题,采用一种基于自适应深度先验正则的高光谱图像超分辨率方法,进行了理论分析和实验验证。首先设计基于卷积神经网络的多阶段特征提取网络,提取退化图像的空间和光谱信息;其次将提取到的空-谱先验输入基于transformer模型的特征融合模块;然后自适应交互空域和谱域的互补信息,以捕获图像的全局先验特征;最后在退化模型中插入深度先验正则项,将超分辨率问题表述为一个优化问题,其解可以通过交替方向乘子法获得并降低求解复杂度。结果表明,所提出算法在信噪比均为35 dB时,重建信噪比分别达到了34.16 dB和29.35 dB,比次优算法高出2.78 dB和2.17 dB,重建的高分辨率高光谱图像与其固有结构具有较高的一致性。该研究为综合利用手工先验和数据驱动先验增强高光谱图像空间分辨率提供了参考。

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。

浓度直读法快速测定市售腌菜中的硝酸盐和亚硝酸盐含量

该研究探讨建立一种快速检测硝酸盐和亚硝酸盐含量的方法。结果表明,pH为2~6时,加入1 mL氨基磺酸溶液消除NO 2-的干扰,在此基础上,用浓度直读法测定5种市售腌菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量,其亚硝酸盐含量在2.76~67.5 mg/kg之间,硝酸盐含量在37.58~149.7 mg/kg之间,回收率在91.0%~110.0%之间。与GB 5009.33-2016第二法相比,经F检验和t检验,二者结果之间无显著性差异。与国标法相比,该方法具有操作简单、无需进行复杂计算、测定速度快、仪器便于携带等优点,适用于腌菜中亚硝酸盐及硝酸盐含量的测定。

冷弯薄壁卷边C形不锈钢梁的力学性能试验

为了研究冷弯壁薄卷边C形钢受弯构件的力学性能,以冷弯薄壁不锈钢梁为研究对象,重点研究加载条件、跨度对构件屈曲模式和受弯承载力的影响。结果发现:试件的加载条件和跨度对冷弯薄壁卷边C形钢受弯构件屈曲模式和极限承载力的影响显著,纯弯加载下的短梁极限承载力高达169.1 kN,破坏模式为畸变屈曲,其余试件破坏模式也为畸变屈曲;腹板V型加劲能够有效抑制腹板鼓曲的产生,提高试件的极限承载力。利用现有直接强度法修正公式的计算结果与试验结果进行对比,以验证公式的准确性。

基于同步ADMM算法含P2G-CCS的多园区综合能源系统优化调度

多园区综合能源微电网系统交互需要解决每个微电网之间的协调优化调度的问题,文中通过引入交互耦合功率变量解耦的方法,来求解园区内微电网之间交互的电功率,将集中求解的复杂问题转换为各微电网之间相互合作而且可以内部管理的优化问题,于是文中考虑采用同步式交替向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)分布式求解方法来实现各个园区微电网系统的成本关系分配,系统只需要求解分布式优化方案所需的信息,可以最大限度地降低运行成本,同时为了保证多园区微电网系统的低碳运行和降低环境成本,在考虑单个电热冷综合能源微电网系统的基础上,采用碳捕集设备和电转气装置以及配合阶梯碳交易机制的方法,更进一步降低系统碳排放;最后,通过仿真算例来验证所提方法和模型的有效性。

人造金刚石的合成机理研究现状

人造金刚石合成机理的研究符合发展新质生产力的内在要求,可以高效指导优质金刚石晶体材料的制备,特别是对合成边界条件的预测和探究,形核和长大过程的控制,性能的调控和修饰等具有重要作用。本文就目前金刚石合成方法中的高温高压法、爆轰法、气相沉积法的相关合成机理进行详细的阐述,以期对金刚石的合成过程有更加深入的了解。由于目前的技术条件无法对合成过程进行直接实时观察,对人造金刚石的合成机理暂未形成统一的认识,上述理论研究方法主要通过对实验过程和合成前后产物的分析进行推理。笔者认为借助于分子动力学等方法进行模拟仿真,同时利用原位测量设备如原位X射线进行实时监测,结合合成过程中的其他表征,未来有望进一步揭示人造金刚石合成的本质。

考虑高阶振型效应的大跨度钢桁拱桥瑞利阻尼参数取值研究

为了解高阶振型效应对大跨度钢桁拱桥地震反应的影响机制,以及在采用直接积分法时构建合适的瑞利阻尼矩阵,以某490 m跨径钢桁拱桥为背景,采用SAP 2000软件建立全桥弹性动力计算模型。针对主拱圈上(下)弦杆轴力、弯矩,研究振型参与质量最大的7阶(第1、4、8、11、13、23、49阶)振型反应与总反应的占比关系,并对构建瑞利阻尼矩阵的特征频率选取方法展开研究。结果表明:主拱圈上、下弦杆拱脚区域的轴力主要由1阶振型(第1阶)控制,由拱脚向拱顶过渡,逐渐转变为由2~4阶振型控制,高阶振型效应显著;同一阶振型对主拱圈上、下弦杆轴力贡献率及分布规律的影响不同;对于复杂钢桁拱桥,采用振动方向上振型参与质量较大的2阶振型特征频率构建瑞利阻尼矩阵可能因高估了高阶振型阻尼比,导致除拱脚区域以外的拱圈弦杆杆件轴力计算结果偏小,结构偏于不安全;采用直接积分法对复杂钢桁拱桥进行地震反应分析时,建议选取多阶控制振型构建相应的瑞利阻尼工况,并对其计算结果取包络用于抗震设计。