摘要：首先利用四分量钻孔应变数据独有的自洽特性,构建震前应变特征数据集;之后基于一维卷积神经网络框架,设计地震震级与方位的预测模型;然后通过混淆矩阵计算准确率、召回率以及F1分数,对模型预测结果进行评价与修正;最后对我国西南地区的永胜、昭通、姑咱及腾冲四个台站的钻孔应变特征分别进行训练与验证,并讨论了不同特征窗长对预测效果的影响。训练完成后的模型效果在测试集上均表现优异,四个台站对震级和方位预测的平均准确率分别可达85%和80%左右,说明四分量钻孔应变数据特征与地震的发生有着很强的相关性,通过卷积神经网络对地震前兆特征进行挖掘具有很大研究潜力,本文提出的预测策略也为未来短临地震的精确预测研究打下基础。

摘要：目的针对现有点云语义分割方法对几何与语义特征信息利用不充分,导致分割性能不佳,特别是局部细粒度分割精度不足的问题,提出一种结合双边交叉增强与自注意力补偿的充分融合几何与语义上下文信息的点云语义分割新算法以提升分割性能。方法首先,设计基于双边交叉增强的空间聚合模块,将局部几何与语义上下文信息映射到同一空间进行交叉学习增强后聚合为局部上下文信息。然后,基于自注意力机制提取全局上下文信息与增强后的局部上下文信息进行融合,补偿局部上下文信息的单一性,得到完备特征图。最后,将空间聚合模块各阶段输出的多分辨率特征输入特征融合模块进行多尺度特征融合,得到最终的综合特征图以实现高性能语义分割。结果实验结果表明,在S3DIS(Stanford 3D indoor spaces dataset)数据集上,本文算法的平均交并比(mean intersection over union,mIoU)、平均类别精度(mean class accuracy,mAcc)和总体精度(overall accuracy,OA)分别为70.2%、81.7%和88.3%,与现有优秀算法RandLA-Net相比,分别提高2.4%、2.0%和1.0%。同时,对S3DIS数据集Area 5单独测试,本文算法的mIoU为66.2%,较RandLA-Net提高5.0%。结论空间聚合模块不仅能够充分利用局部几何与语义上下文信息增强局部上下文信息,而且基于自注意力机制融合局部与全局上下文信息,增强了特征的完备性以及局部与全局的关联性,可以有效提升点云局部细粒度的分割精度。在可视化分析中,相较于对比算法,本文算法对点云场景的局部细粒度分割效果明显提升,验证了本文算法的有效性。

摘要：为提高哈希图像检索的准确性,设计并提出一种基于特征金字塔网络的余弦四元组哈希图像检索方法,增强生成哈希编码的区分性。提出一种基于特征金字塔网络的特征提取器,提取到包含多层视觉信息和语义信息的图像特征描述符。设计基于余弦度量的四元组排序损失,使哈希码能够保持相似近邻关系;引入分类损失和二进制约束损失,使离散编码包含更多语义信息。实验结果表明,所提模型具有更好的检索性能。

摘要：针对一维Burgers方程下单一建模方式难以充分考虑不同阶段风向对系数的影响比重,无法有效获得各节点间的关联信息的问题,本文提出了一种风向监督双流神经网络分别预测上下风向的有限差分系数。同时设计了一种风向判断模块,实现了对预测得到有限差分系数的权重融合。通过风向监督双流神经网络,并结合先验知识对学得的系数分配一定的权重,以突出上下风向对预测结果的不同影响,可以有效实现对不同风向上的点分别进行预测,使得空间结构特征信息挖掘更加充分,从而提高差分系数预测的精度。在比传统数值求解方法网格分辨率粗4~8倍的同时,提高了谷歌团队工作的精度,以此提高了计算的速度。

摘要：针对自主式水下航行器(AUV)在海洋中易受海流海浪扰动的问题,本文提出一种基于自抗扰的无模型自适应深度控制方法(ADR-MFAC)。首先,通过引入无模型自适应控制律,解决AUV难以建立精确的数学模型的问题;其次,设计出AUV深度控制器,结合自抗扰控制算法来进一步提高控制器干扰性能,采用跟踪微分器对输入信号进行跟踪,并利用线性状态观测器来估计系统所受扰动。最后,通过仿真和海试验证了ADRMFAC的控制性能:与PID控制相比,ADR-MFAC在保持较高控制精度的同时,超调量减小了51%,深度调节时间减小了21.4%,证明了ADR-MFAC在受到海流干扰时也可以实现稳定的深度控制,算法具有较强的鲁棒性。

摘要：基于生物学原理,采用性能较好的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电材料设计并制作仿生侧线传感器。为了对水下偶极子源的振动幅度和空间位置进行估计,采用6个间距为2cm的PVDF仿生侧线传感器组成长为10cm的感知阵列,建立相应的实验平台。通过解析从各只传感器采集到的电压数据得到各处的实际流速,利用改进型粒子群优化算法进行多次迭代搜索最为匹配的偶极子源相关信息。实验结果表明:在一定范围内,通过此方法可对偶极子源各参数进行估计,且误差较小,结果稳定性强。

摘要：针对欠驱动式自主水下航行器AUV的三维路径跟踪控制问题,设计了一种按设定误差性能指标函数收敛的反演滑模控制器。首先基于航行器的运动学和动力学模型将路径跟踪问题转化为非线性系统的镇定问题;然后,利用反演法和李雅普诺夫稳定性理论逐步修正虚拟控制律,从而使控制器能够保证系统的稳定性和鲁棒性。为解决舵执行器的速率受限的问题,通过调整跟踪误差的收敛过程速度的方法设计了控制器。仿真结果表明,上述控制器能够实现对三维直线路径的精确跟踪,而且明显降低了控制系统执行器的速率要求。

摘要：海洋与大气交换的CO_(2)通量是研究海-气之间碳循环过程及海洋酸化问题的重要指标,其估算方法主要依赖于海水中CO_(2)的测量。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)作为一种常用的气体浓度检测技术,因其具有较好的环境适应性、选择性和较高的灵敏度,亦可发挥出水中溶存气体原位测量的潜力。为验证将TDLAS技术应用到海洋中溶存CO_(2)原位探测的可行性,将渗透膜脱气技术与实验室研发的TDLAS气体探测样机相结合,实现了海水中溶存CO_(2)的原位探测。为适应水下的复杂环境,样机整体被设计为铝合金密封舱结构,具有良好的密封性、耐压性与耐腐蚀性。激光光源采用中心波数位于4 990 cm^(-1)的DFB激光器,其波数扫描范围为4 992~4 994.5 cm^(-1),可覆盖CO_(2)在4 992.51和4 993.74 cm^(-1)的相邻两条吸收谱线。渗透膜采用具有优秀耐压性与透气性的Teflon AF-2400 X,可满足样机在深水区长期探测的目的。为兼顾较高探测灵敏度与较快响应速率双重指标要求,样机采用了一种小型化多次反射式气体吸收池,有效吸收光程可达8 m,内部仅需气体量24 mL,具有良好的吸收特性。在实验室对样机进行校正实验,使用样机对5种不同浓度(202.8×10^(-6),503×10^(-6),802×10^(-6),1 006×10^(-6)和2 019×10^(-6))的标准CO_(2)气体进行测量,测量值与实际值的线性相关度R^(2)高达99.94%,最大相对误差小于8%,减小了样机误差对测量值的影响。为评估样机长时间工作的稳定性,使用样机对浓度为802×10^(-6)的标准CO_(2)气体进行了30 min的连续测量,平均测量浓度为802.6×10^(-6),其波动范围仅为10×10^(-6),样机精度约为0.5%,可满足水中溶存气体探测的要求。选取水深3米的近海码头进行试验,成功获得了24 h水中CO_(2)的典型吸收光谱及浓度时间序列测量结果,验证了样机水下工作的能力与稳定性。通过在东海海域五处不同深度的区域进行现场试验,成功获取溶存CO_(2)的典型吸收光谱,证明了结合渗透膜脱气技术的TDLAS探测样机在30 m以浅水域的工作适应性。

摘要：为实现海水吸光度大范围长时间的测量,设计了适用于海洋拖曳观测系统的原位吸光度传感器。传感器可实现多波段吸光度同步探测,选取LED和光电二极管分别作为光源和探测器,通过多通道并排排列的光机结构布局方式及高集成电路优化等实现传感器的小型化及低功耗设计;使用窄带光学滤光片及数字锁相处理算法实现明场环境下的海水吸光度原位探测。实验证明该吸光度传感器具有高精度、小体积、抗环境干扰能力强、功耗低、稳定等优点,传感器精度优于0.0001 AU。该吸光度传感器可通过设计不同路径长度的吸收池来适应复杂的水域环境,也可在近岸海域搭载船只通过走航式实现连续探测,具有广泛的应用前景。

摘要：针对现阶段强度调制偏振光谱测量技术在光程差域内不同通道间存在频谱信息串扰的不足,采用加窗插值傅里叶变换法,研究了不同切趾函数对强度调制偏振光谱测量技术的影响。首先,进行强度调制偏振光谱测量技术理论分析,完成强度调制模块的设计;其次,根据强度调制模块的设计指标,模拟入射光的光强信息及采用不同切趾函数的信息解调复原过程;最终,对强度调制偏振光谱测量系统进行仿真,根据仿真模型结合高分辨率光谱仪、平行光管等器件完成偏振光谱测量装置的搭建,进行偏振光谱测量实验。研究结果表明,偏振光谱测量系统设计指标选择合适的切趾函数可以减少光强信息截断过程中造成的频谱能量泄露,使光程差域内不同通道之间的串扰信息减少、偏振光谱复原精度提高,不同切趾函数切趾处理后线偏振光的偏振度最小误差由0.0768减小到0.0014,偏振度接近1。