当期目录

2021年 第27卷 第1期    刊出日期：2021-02-28

上一期    下一期

2021年 第27卷 第1期 电子期刊

2021, 27(1):  0-0. 

摘要 ( 501 )   PDF (58103KB) ( 393 )  

相关文章 | 多维度评价

特邀综述

半导体量子点中电子态的绝热捷径控制

班玥, 李欣和, 陈玺

2021, 27(1):  1-17.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2273

摘要 ( 718 )   HTML ( 237)   PDF (2187KB) ( 150 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

量子态的精确制备和相干控制是量子信息处理和固态量子计算中的重要任务. 近年来, 量子绝热捷径技术已经被广泛用于原子的冷却、转移等量子信息处理过程, 旨在加快绝热慢过程, 提高量子态制备和传输的保真度. 介绍了量子绝热捷径技术中不变量反控制法、量子无摩擦动力学等不同方案在 半导体量子点中电子态快速且高保真的控制应用, 并分析了各类方法以及环境退相干等系统因素对量子态操控的影响.



数字与影视技术

基于像素流的视频彩色化

陈钰, 丁友东, 于冰, 徐敏

2021, 27(1):  18-27.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2119

摘要 ( 814 )   HTML ( 31)   PDF (21664KB) ( 96 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对利用传统光流传递关键帧颜色信息的视频彩色化方法计 算耗时问题, 以及全局传递颜色的视频彩色化方法导致欠饱和度问题, 提出基于像素流的视频彩色化方法. 首先, 将参考帧与目标帧转换到 Lab 颜色空间中, 利用其亮度通道通过一个深度学习网络得到像素流, 该像素流中的数值指示了目标帧的颜色在参考帧中的位置; 然后, 利用该像素流对参考帧颜色通道进行双线性插值得到目标帧颜色通道; 最后, 将得到的颜色通道与目标帧亮度通道组合得到最终的彩色化图像. 实验结果表明: 该方法得到的彩色化图像能够保持参考帧颜色的饱和度且边缘颜色清晰, 具有更高的峰值信噪比; 运算速度较基于传统光流彩色化方法大大提高.



一种利用年龄编辑改进年龄估计的方法

张辰昱, 徐树公, 黄剑波

2021, 27(1):  28-38.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2250

摘要 ( 790 )   HTML ( 33)   PDF (5756KB) ( 63 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

人脸年龄估计(face age estimation)作为一种新兴的生物特征识别技术, 是计算机视觉中一个经典的学习问题. 基于生成对抗网络(generative adversarial network, GAN) 强大的数据生成能力, 提出了一种利用年龄编辑改进年龄估计的方法, 并 通过分阶段联合训练年龄编辑网络 StarGAN 和年龄估计软阶段回归网络 (soft stagewise regression network, SSR-Net), 扩增适用于年龄估计的训练数据. 实验证明, 在非受限条件下, 该方法取得了年龄估计较好的结果.



研究论文

强窄带干扰存在时 IEEE 802.15.6 协议下的同步算法

金彦亮, 王雪, 罗雪涛, 聂宏

2021, 27(1):  39-48.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2118

摘要 ( 833 )   HTML ( 22)   PDF (1247KB) ( 74 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

脉冲超宽带(impulse radio ultra-wideband, IR-UWB)是一种通过发射极窄脉冲进行信息传输的无线电技术. 由于脉冲超宽带技术的工作频带特别宽, 因此易混入其他无线系统的窄带干扰信号. 针对超宽带系统中物理层同步头 Kasami 序列的特点, 提出了一种在 IEEE 802.15.6 协议下的同步算法. 一个 Kasami 序列可以被选为与接收信号进行积分相乘的同步模板. 仿真结果表明, 在存在强窄带信号干扰和码间干扰的情况下, 该同步算法比其他针对 IEEE 802.15.6 协议的算法有更高的同步成功率和更低的复杂度.



一种基于熵函数的合作频谱感知方法

任梦梦, 胡燕妃, 翟旭平

2021, 27(1):  49-58.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2121

摘要 ( 807 )   HTML ( 16)   PDF (720KB) ( 145 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

认知无线电中频谱感知方法的性能与感知场景高度相关. 研究表明, Nakagami-Gamma(KG)衰落信道模型能够可靠地描述无线通信信道. 针对采样点数、接收信噪比、地理位置等多种性能影响因素各不相同的一组异构节点在KG衰落信道下的感知场景, 提出了一种基于熵函数(based on entropy function, BEF)的合作感知方法. 首先, 根据异构节点的不同性能影响因素, 通过定义的熵函数计算各节点的综合评价得分; 然后, 筛选出得分较高的节点进行标准化能量检测; 最后, 采用逻辑或(OR)准则进行融合判决. 仿真结果表明, BEF方法有效地降低了系统的感知开销, 在各个节点的目标虚警概率较低($P_{\rm f}<0.1$)时, 显著提升了全局检测概率.



线性周期快速切换系统的平衡截断模型降阶

杜鑫, 胡正, 王建英

2021, 27(1):  59-77.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2114

摘要 ( 904 )   HTML ( 17)   PDF (1636KB) ( 117 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对电力电子领域中常见的线性周期快速切换系统, 研究了保持系统弱稳定性及平均动态特性的模型降阶问题. 针对输入为直流信号的情形, 引入周期切换系统的直流平均模型并在此基础上给出了可完全匹配其平均直流响应动态特性的平衡截断算法; 针对存在输入交流摄动信号以及切换时间摄动的情形, 引入周期切换系统的交流小信号平均模型, 并在此基础上给出了相应的奇异摄动型平衡截断模型降阶算法. 仿真应用算例验证了所得结果的有效性.



SnO$_{\boldsymbol{x}}$S$_{\boldsymbol{y}}$@PANI@rGO 复合材料的制备及其电化学性能

朱影, 周荻雯, 唐燕, 王浩, 赵攀登, 浦娴娟, 焦正, 程伶俐

2021, 27(1):  78-85.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2104

摘要 ( 893 )   HTML ( 22)   PDF (7442KB) ( 116 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

利用水热法合成二硫化锡六方晶片, 通过氧化聚合包裹聚苯胺, 水热还原制备锡氧硫化合物@聚苯胺@还原氧化石墨烯(SnO$_{x}$S$_{y}$@PANI@rGO)复合材料. 分别利用 X 射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、傅里叶变换红外(Fourier transform infrared, FT-IR)光谱、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)对材料进行形貌和物相分析, 结果表明: 制备的六方形 SnO$_{x}$S$_{y}$被 PANI 和 rGO 双层包覆. 将复合材料作为锂离子电池的负极进行电化学性能研究, 结果显示: 由于多元复合材料中的聚苯胺和还原石墨烯增加了其导电性, 缓冲了 SnO$_{x}$S$_{y}$ 在充放电过程的体积膨胀, 保持了结构稳定性, 展现了优越的电性能.



上海地区 2017 年夏季大气中羰基化合物的空间分布特征

陈丰, 段玉森, 冯艳丽, 路飞

2021, 27(1):  86-96.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2060

摘要 ( 999 )   HTML ( 19)   PDF (812KB) ( 90 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

使用实验室自主研发的多通道含氧挥发性有机物 (oxygenated volatile organic compound, OVOC) 远程控制采样器, 于 2017 年 8 月 4---7 日 对上海地区 20 个监测站点在早高峰 (6:00---9:00) 时段同步采集大气中 20 种羰基化合物, 并利用 2, 4-二硝基苯肼 (dinitrophenyl- hydrazone, NDPH)/高效液相色谱 (high performance liquid chromatography, HPLC) 法进行分析. 研究结果表明: 上海及其周边地区夏季大气中总羰基化合物浓度水平为 14.34$\sim$ 106.15 $\mu $g/m$^{3}$, 并呈现西部高、东南低的空间分布特征; 各地区浓度水平有明显差异, 其中浦东临港、崇明各采样点浓度较低, 金山枫泾、苏州工业园区最高. 甲醛、 乙醛和丙酮是大气中最主要的羰基化合物, 三者共占羰基化合物总量的 68%. 甲醛、乙醛、丙醛之间具有较好的相关性, 苯甲醛、庚醛、 辛醛、壬醛、癸醛之间也存在一定的正相关性, 说明它们之间有着相似的来源. 羰基化合物臭氧生成潜势 (ozone formation potential, OFP) 为 68.01$\sim $326.83 g/m$^{3}$, 其中甲醛贡献最大, 乙醛次之, 二者占羰基化合物臭氧生成潜势总量的 92.93%.



乌江流域某水库浮游藻类群落结构及多样性分析

岳一鸿, 傅志伟, 陈学萍, 杨明, 王宝利, 汪福顺

2021, 27(1):  97-105.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2085

摘要 ( 1168 )   HTML ( 21)   PDF (1837KB) ( 144 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

浮游藻类在河流生态系统中发挥着重要的生态功能. 为探明乌江流域不同梯级水库中浮 游藻类的种群结构特征, 采集了乌江流域某水库水深分别为 0, 10 和 45 m 的水样过滤膜分层样 本, 利用两对浮游藻类通用简并引物对水样进行 23S rRNA 基因扩增、扩增片段建库和高通量测序分析. 通过对两对引物获得的浮游藻类种群 覆盖度比较, 选择出了相对高效的分子标记, 获得了不同水深水体中浮游藻类群落结构组成的初步信息, 为进一步深入研究乌江流域不同梯级水库中浮游藻 类物种多样性提供了一种新手段.



蛋白质-蛋白质相互作用的实验检测方法

孔文娜, 周宓, 林海霞, 王任小

2021, 27(1):  106-116.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2065

摘要 ( 1868 )   HTML ( 40)   PDF (939KB) ( 258 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

生物体内的蛋白质分子常常通过与其他蛋白质分子发生相互作用来发挥其生物功能. 因此, 研究蛋白质-蛋白质相互作用 (protein-protein interaction, PPI) 对于阐明蛋白质分子的生物功能以及分子作用机理具有重要的意义. 主要介绍基于生物物理和生物化学原理的检测蛋白质-蛋白质相互作用的实验研究方法, 并对发展趋势做出展望.



双层壳结构 Co$_{\bf 2.7}\rm {\bf Cu_{0.3}O_{4}}$ 立方体复合材料的制备及锂电性能

赵攀登, 何永超, 何新华, 冯笑笑, 浦娴娟, 程伶俐, 焦正

2021, 27(1):  117-124.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2113

摘要 ( 804 )   HTML ( 19)   PDF (4901KB) ( 48 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过溶剂热法合成了 Co/Cu-BTC 实心立方体前驱体, 并以此为自牺牲模板在空气中煅烧得到双层壳结构 Co$_{2.7}$Cu$_{0.3}$O$_{4}$ 立方体复合材料, 使用 X 射线衍射(X-ray diffraction, XRD)仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)对材料进行物相形貌分析. 结果表明: 制备的 Co$_{2.7}$Cu$_{0.3}$O$_{4}$ 具有双层壳立方体结构. 制备的复合材料作为锂电池负极材料, 表现出优异的循环稳定性能, 这归因于其独特的双层壳结构有效地缩短了电子转移路程, 缓解了在充放电过程中的体积膨胀, 保持了结构的稳定性.



金属有机骨架衍生双金属氧化物的锂离性能

张燕锋, 蔡昌, 谈馨怡, 孙炜伟

2021, 27(1):  125-132.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2072

摘要 ( 922 )   HTML ( 18)   PDF (2462KB) ( 308 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过一步微波法设计合成了含有 Co 和 Zn 的双金属有机骨架结构, 并在氧气氛围下 500 ${^\circ}$C 煅烧衍生获得由纳米粒子组装的 Co-Zn-O 双金属氧化物微米棒材料. 衍生材料延承了双金属有机骨架前驱体的微米棒形貌和多孔特性, 具有两种不同的金属组分之间的协同储锂作用. Co-Zn-O 双金属氧化物作为锂离子电池负极材料时展现了较高的比容量与循环稳定性, 经过 100 圈的充放电循环后, 比容量保持在 1 137 mA$\cdot$h$\cdot$g-1.



Zn-Ti-O/FTO 复合薄膜的选择降解

石基, 赵加栋, 俞圣雯

2021, 27(1):  133-143.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2063

摘要 ( 925 )   HTML ( 14)   PDF (3202KB) ( 94 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

采用溶胶-凝胶法在氟掺杂氧化锡(fluorine-doped tin oxide, FTO) 导电玻璃上制备 Zn-Ti-O/FTO 复合薄膜, 并通过 X 射线衍射 (X-ray diffraction, XRD)分析样品的物相结构, 利用紫外可见 (ultra-violet and visible, UV-Vis) 分光光度计测试样品的吸收光谱, 使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)表征样品的微观形貌. 分别研究了 Zn-Ti-O/FTO 对甲基橙 (methyl orange, MO)、亚甲基蓝 (methylene blue, MB) 以及罗丹明 B (rhodamine B, RhB) 的光催化降解作用. 结果表明: 所得到的 Zn-Ti-O/FTO 结构表现出明显的有机物降解的 优选性, 对于 MB 具有光催化降解效率为 90.3%/(6 h) 的最优降解效果. 这种优选性可能与薄膜、衬底的导带底/价带顶以及有机降解物的最低未占分子轨道能级和最高占据分子轨道能级的相对位置相关.



锂离子电池三维多孔硅/银复合材料负极设计及性能

朱德伦, 彭雨晴, 白瑞成, 李爱军, 赵添婷, 孙宁霞

2021, 27(1):  144-153.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2061

摘要 ( 936 )   HTML ( 19)   PDF (10083KB) ( 133 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

以商品单质硅为原料, 利用金属辅助化学刻蚀方法结合化学镀方法制备了三 维多孔硅/银复合负极材料, 采用X射线粉末衍射仪、场发射扫描电镜及比表面与孔隙度分析 仪对其组成、结构、比表面积及孔隙率进行研究, 随后对其电化学性能进行研究. 结果表明, 三 维多孔硅呈现狭缝型的介孔, 平均孔径宽度为 12.5 nm, 比表面积达到 6.083 m$^{2}$/g. 三维多孔硅/银复合材料在 420 mA/g 条件下恒流充放电, 首循环放电比容量 2 822 mA$\cdot$h/g, 首循环库仑效率 87.8%, 经过 50 个循环后容量仍保持有 832 mA$\cdot$h/g. 研究表明: 三维多孔结构和银包覆层可以缓解嵌锂/脱锂时硅巨大的体积效应; 银包覆层可以改善硅基负极材料的电化学性能.



新型多孔聚苯胺在超级电容器电极材料中的应用

琚歌, KHAN Muhammad Arif, 郑惠文, 安仲勋, 吴明霞, 赵宏滨, 徐甲强

2021, 27(1):  154-160.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2116

摘要 ( 935 )   HTML ( 25)   PDF (4829KB) ( 148 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过一个简便的方法, 将苯胺单体在含氯化钾 (KCl) 的盐酸溶液中聚合制备出多孔聚苯胺 (polyaniline, PANI). 以 KCl 作为形成多孔聚苯胺的赝模板, 既有效地避免了有机溶剂和硬/软模板的使用, 又减轻了对环境的污染. 由于具有独特的多孔结构和相互交错的纳米棒结构, 多孔聚苯胺的比表面积较大, 显示出良好的电化学性能. 电化学测试结果表明: 当 KCl 添加至饱和态时, 所制备的多孔聚苯胺电极表现出 800 F$\cdot$g$^{-1}$ 的高比电容, 是普通聚苯胺 (不使用 KCl 作为赝模板) 的 6 倍多, 显示出多孔聚苯胺在超级电容器方面的应用潜力.



高次光滑边界单元的构建与性能

田钰, 和东宏, 马杭

2021, 27(1):  161-170.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2108

摘要 ( 888 )   HTML ( 19)   PDF (671KB) ( 26 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

基于 Lagrange 插值多项式, 实现了高次边界单元形函数系数的计算机自动生成. 在已有闭合单元的基础上, 充分利用粒子几何形状的特性构建了高次光滑边界单元. 数值算例表明, 与传统的二次单元和闭合单元相比, 高次光滑边界单元能够较大地提高椭圆和椭球粒子数值模拟的计算精度与效率.



钢筋混凝土肋梁楼盖的优化设计

周博伦, 朱杰江

2021, 27(1):  171-180.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2106

摘要 ( 980 )   HTML ( 18)   PDF (1286KB) ( 75 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

采用鹰策略优化算法处理钢筋混凝土肋梁楼盖优化问题, 包括普通楼板和地下车库顶板的优化. 对于不同的柱网情况, 在满足相应约束条件的情况下, 以造价为目标函数, 得出最优的梁平面布置方式、梁板的最优截面尺寸及对应配筋. 结合国家规范, 对一个 8 m$\times $6 m 柱网的车库顶板及普通楼板的梁板结构布置分别进行整体优化, 优化效果良好, 可应用于实际 工程.



盐溶液饱和高庙子膨润土膨胀特性的时效性

杨康, 孙德安, 张乾越

2021, 27(1):  181-189.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2127

摘要 ( 836 )   HTML ( 13)   PDF (1884KB) ( 43 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

考虑到缓冲材料膨润土块体从制作到浸水的时间很长, 需要分析膨润土膨胀特性的时效性. 以高庙子钠基膨润土为试验材料, 在保持试样干密度和含水率不变条件下, 分别静置 0, 7, 15, 30 和 90 d, 利用单向固结仪进行不同总溶解固体 (total dissolved solid, TDS) 浓度溶液饱和的膨胀力和膨胀变形试验, 同时完成部分试样的扫描电镜 (scanning electron microscope, SEM) 试验. 试验结果表明, 在相同初始状态下, 高庙子膨润土膨胀变形和膨胀力随静置时间增长不断减小, 且前期衰减明显, 后期趋于稳定; 相同静置时间下, TDS 浓度增加, 膨胀特性衰减的时效性减弱. SEM 测试结果表明: 随着静置时间增加, 膨润土发生水化分解, 聚集体间的孔隙趋于均质化; 相比于静置时间增长, TDS 浓度增加引起的聚集体间的孔隙变化更大, 这与膨胀力衰减率得出的结论相吻合, 即在低 TDS 浓度和较短静置时间的条件下, TDS 浓度相比于静置时间对膨胀力的衰减影响可能更为明显.



一种基于区间值 Pythagorean 三角模糊语言集的多准则决策方法

丁雪枫, 钟俊慧

2021, 27(1):  190-207.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2175

摘要 ( 865 )   HTML ( 23)   PDF (767KB) ( 70 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为提升不确定环境下信息描述的准确性, 提出了区间值勾股三角模糊语言集(interval-valued pythagorean triangular fuzzy linguistic set, IVPTrFLS), 并研究了区间值勾股三角模糊语言变量(IVPTrFL variable, IVPTrFLV)相关的基本理论. 同时, 针对区间值勾股三角模糊语言环境的多准则决策问题, 提出了一种改进的基于区间的组合评价(combinative distance-based assessment, CODAS)方法, 即 IVPTrFL-CODAS 法. 首先, 定义了 IVPTrFLV 的概念、运算法则、Score 函数、Accuracy 函数及距离公式, 提出了区间值勾股三角模糊语言优先加权(IVPTrFL prioritized weighted arithmetic averaging, IVPTrFLPWAA)算子, 并对计算规则及算子性质给予证明; 然后, 通过求解属性权重的相对重要性系数, 建立了基于 IVPTrFLV 的改进 CODAS 方法; 最后, 通过实例对所提出方法的有效性及稳定性进行了验证.



中立型时滞微分方程 Rosenbrock 方法的弱时滞相关稳定性

张明坤, 王艳沛, 赵欢欢

2021, 27(1):  208-217.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2115

摘要 ( 944 )   HTML ( 17)   PDF (975KB) ( 60 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在中立型时滞微分方程存在时滞相关渐近稳定解的条件下, 研究了中立型时滞微分方程的 Rosenbrock 方法的弱时滞相关稳定性. 基于辐角原理, 给出了 Rosenbrock 方法的弱时滞渐近稳定性的充分条件, 并通过数值例子验证理论结果的有效性.



半参数顺序回归的贝叶斯推断

赵焕丽, 何幼桦

2021, 27(1):  218-226.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2124

摘要 ( 886 )   HTML ( 21)   PDF (427KB) ( 65 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

结合比例优势模型和半参数回归模型建立了一般形式的半参数顺序回归模型. 对于模型的参数与非参数部分, 构造了基于随机过程有限维分布的贝叶斯估计量, 并在正态情形下给出了估计量的解析表达式. 数值模拟结果表明, 即使在小样本情况下, 模型参数的估计值也接近真实值, 非参数部分的估计值能描绘出真实函数的形状. 对根据家庭消费结构预测收入等级的实证分析表明, 相同收入等级的城镇居民与农村居民家庭的消费结构存在差异, 外推情形下也有较理想的表现.