上海大学学报(自然科学版)

金彦亮, 方昌立, 张晓帅, 姚彬

2017, 23(5): 647-657. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1765

摘要 ( 958 )

PDF (8726KB) ( 237 )

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时间同步是传感器网络的基本需求, 但在复杂的水下环境中, 水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks, UWSNs)的时间同步面临着两大挑战: 长传播时延和节点的移动性. 将萤火虫同步算法模型应用于水下, 提出了水下萤火虫算法机制, 利用其良好的相位补偿特点, 结合新的动态分簇机制, 有效地提高了同步效率, 缩短了同步时间. 同时,巧妙结合Chirp扩频信号具有较强抗多普勒能力的特点, 进一步提高了水下无线传感器网络的同步精度. 通过仿真实验, 验证了水下萤火虫同步算法的优异性能.

基于复合衍射全息图的多路涡旋光解调技术

汪莹莹, 李迎春, 邵蔚, 张卫宾, 孙腾雰, 朱福全

2017, 23(5): 658-665. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1761

摘要 ( 685 )

PDF (13147KB) ( 190 )

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将高斯光束入射到加载有复合衍射全息图的空间光调制器(spatial light modulator, SLM)上可一次生成多个涡旋光(optical vortex, OV); 反之, 将相应的涡旋光入射到相同全息图上, 便可还原为高斯光, 实现涡旋光的解调. 由于传统的涡旋光通信系统中一个全息图只能解调一路入射涡旋光, 故提出了一种基于复合衍射全息图的涡旋光解调法, 该方法能利用一个全息图解调多路入射涡旋光, 具有较好的应用前景. 搭建了一个实验系统, 实现了16QAMOFDM(quadrature amplitude modulation-orthogonal frequency division multiplexing, 正交振幅调制-正交频分复用)光信号的涡旋光生成、传输和解调, 将解调后的高斯光经过一系列离线处理得到了OFDM信号的星座图和各个子载波的误码率. 实验结果表明, 所有子载波的误码率均在前向纠错(forward error correction, FEC)门限之下, 说明该方法具有良好的系统性能.

双向放大转发中继链路的能效

陈芳芳, 王涛, 孙彦赞, 吴雅婷

2017, 23(5): 666. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1762

摘要 ( 540 )

PDF (6307KB) ( 90 )

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研究了一个双向数据传输的3节点中继链路, 在考虑基带和射频电路功耗情况的同时,利用放大转发中继协议, 在误码率小于给定值时分析调制速率对能效的影响. 推导了射频电路的最小发射总功耗, 以及基带电路功耗与调制速率相关时能效性能的函数表达式. 利用数学优化方法解决了构建的优化问题, 分析了调制速率对能效的影响, 并进行了仿真验证.

片状介质材料复介电常数优化计算及测量

周建军, 张宁, 颜锦奎

2017, 23(5): 674-681. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1673

摘要 ( 707 )

PDF (8111KB) ( 122 )

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采用终端短路同轴开口波导技术, 将开口同轴波导作为传感器, 测量样品加载时的复反射系数, 运用优化迭代反演求得待测材料的相对介电常数. 详细介绍了所采用的理论模型和测量系统, 测量了一些常见介质材料的复反射系数, 复反射系数参考值与理论计算值基本吻合, 证明了该方法的合理性及可行性.

保持局部对比度的动态范围压缩算法

燕明1, 胡越黎1, 胡云生2

2017, 23(5): 682-689. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1722

摘要 ( 1128 )

PDF (24647KB) ( 181 )

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针对高动态范围图像在显示时不能突出部分细节的缺点, 提出了一种保持局部对比度的动态范围压缩算法, 解决了传统算法在动态范围压缩时会降低局部对比度和影响高亮区域的缺陷, 提出了新的S形亮度转换曲线, 即通过控制S形亮度映射曲线的强度来提高图像低照度和增强强光区域的显示效果. 实验结果表明, 该算法可以有效压缩动态范围, 使图像拥有较好的视觉效果.

三电平逆变器电流谐波最小PWM 方法

徐渊, 宋文祥, 冯九一, 杨影

2017, 23(5): 690-701. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1724

摘要 ( 815 )

PDF (16231KB) ( 165 )

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三电平逆变器在中高压大功率交流系统中的应用越来越广泛, 但随着工作电压等级提高, 开关损耗也随之增大. 降低功率器件的开关频率可减少大容量逆变器的工作损耗, 同时也会带来电流谐波畸变较大的问题, 因此需要采用特殊的优化脉冲调制策略. 研究了一种二极管箝位三电平逆变器(three-level neutral point clamped, 3L-NPC)在低开关频率运行下的电流谐波最小脉宽调制(current harmonic minimum pulse width modulation, CHMPWM)分段同步调制方法. 通过理论计算得到分段同步调制方案, 采用遗传算法(genetic algorithm, GA)和序列二次规划(series quadratic programming, SQP)算法求取开关角, 最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性及CHMPWM 性能的优越性.

基于离散曲率特征的弧线形状检测方法

张旭东, 赵其杰

2017, 23(5): 702-713. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1764

摘要 ( 922 )

PDF (19576KB) ( 290 )

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物体形状检测是实现机器人自主环境理解的基础. 针对机器人作业场景经过色彩分层及多尺度滤波分割后的物体表现为连通域, 以及便于分析形状的特点, 提出了一种基于离散曲率特征的物体轮廓弧线形状检测方法. 该方法将物体轮廓提取、直线和特征点检测作为基础, 剔除影响弧线检测的轮廓直线, 并根据剩余轮廓各点处的离散曲率滑动变化特性检测弧线特征. 对机器人作业场景实物进行实验, 弧线形状检测的平均正确率达到90.6%, 处理时间为0.75 s, 表明该方法能有效地对物体轮廓弧线形状进行检测.

中心自同构几乎是内自同构的有限p-群

张博儒, 郭秀云

2017, 23(5): 714-721. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1744

摘要 ( 880 )

PDF (495KB) ( 164 )

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正整数积性子半群中的计数问题

朱晓杰, 姚维利

2017, 23(5): 722-731. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1749

摘要 ( 751 )

PDF (528KB) ( 90 )

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设S 和S' 为正整数集N 满足特定条件的乘子半群的最小生成元系, 记<A>为由A 生成的乘子半群, 以及N_A(x) :=∑_n∈:n≦_x1. 使用初等的求和换序方法得到了一个建立N_S_(x)和N_S_{∪S' (x)} 联系的计算公式. 利用该公式以及多变量的数学归纳法推出了由有限递增素数列{p_i} 生成的子半群中元素个数的渐近估计式.

时变系数自回归模型参数的贝叶斯估计

陈云仙, 高星月, 王钰莹, 何幼桦

2017, 23(5): 732-741. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1754

摘要 ( 739 )

PDF (8688KB) ( 150 )

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针对时变系数的自回归模型, 假设其系数的先后状态具有一定相关性. 在仅有一条样本函数的情况下, 运用贝叶斯方法给出一阶模型参数估计的表达式. 通过数值模拟展示了模型系数的取值和样本容量对估计效果的影响. 实证分析表明, 该估计方法所得的统计结果能够较好地揭示实际问题的内在规律性.

基于时空信息约束的密集人群分割方法

易娴1,2, 董楠2, 魏建明2, 朱文浩1

2017, 23(5): 742-751. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1760

摘要 ( 776 )

PDF (32918KB) ( 203 )

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在密集场景中, 人群可以看作是由三五成群的、具有运动一致性的子群体构成的集合. 为了能划分这些子群体, 以便对人群的交互行为进行分析, 提出了一种基于时空信息约束的分割方法. 该方法首先利用背景建模和特征点跟踪, 获取视频图像帧中运动目标的时空信息; 然后, 利用前景中群体分布的空间区域信息, 将空间上相邻近的人群划分为若干个子群体; 最后, 通过一段时间内的运动相关性将子群体进行进一步的分割. 这两种约束信息相互作用, 得到具有运动一致性的子群体. 通过大量实验验证测试, 表明该方法可以应用于不同人群密度、视角范围等多种场景视频.

PFCs 在水和底泥中的分布、毒性和去除

梁欢欢1,2, 吴明红1, 徐刚1, 王佳俊1, 毛雯1, 安达2

2017, 23(5): 752-761. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1756

摘要 ( 596 )

PDF (789KB) ( 241 )

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近年来, 全氟化合物(perfluorinated compounds, PFCs)已经在各大河流、海洋和人类血清中被检出, 引起世界范围内环境工作者的注意, 成为环境领域的又一研究热点. 鉴于人体对PFCs 的暴露途径主要通过饮用水、饮食和空气/灰尘等方式, 对国内外不同环境介质中全氟化合物的分布状况、毒性及去除工艺研究现状进行了简要介绍, 讨论了目前存在的问题, 为PFCs 环境污染研究提供相应参考.

温度对高庙子膨润土浸水膨胀特性的影响

蒋江红, 孙德安

2017, 23(5): 762-771. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1728

摘要 ( 906 )

PDF (10900KB) ( 110 )

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对取自内蒙古高庙子地区的GMZ07 钠基膨润土在不同温度下进行了浸水饱和引起的膨胀特性试验. 在不同温度条件下对不同初始干密度试样在100～600 kPa的竖向荷载作用下进行了浸水饱和的膨胀变形及膨胀力试验. 试验结果表明: 在初始含水率相同的情况下, 浸水饱和引起的变形主要取决于干密度和竖向荷载, 对温度也有一定的影响, 但不是很显著; 在相同干密度和温度的情况下, 竖向荷载越大, 浸水变形稳定后孔隙比越小, 且孔隙比与竖向压力在半对数坐标中呈线性关系; 在相同温度和相同竖向荷载情况下, 不同的初始干密度试样在浸水变形稳定后的孔隙比相近. 此外, 随着温度的升高, 膨胀力略微减小.

新疆喀什高台民居地基变形影响下缺陷协同演化分析

孟丹1, 庞峰2

2017, 23(5): 772-779. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1717

摘要 ( 796 )

PDF (13134KB) ( 97 )

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针对地基变形引起的新疆喀什高台民居砌体结构建筑物开裂损伤的工程实际情况, 借助协同学的方法, 选取序参量为建筑物裂纹在坐标系方向上投影矢量和的夹角, 在考虑涨落的情况下利用势函数的特征, 通过将平衡相变系统的熵类比到协同系统来研究其相变特征, 以揭示建筑物受到地基变形影响过程中的相变行为及序参量的演化规律. 分析结果表明, 砌体结构建筑物裂纹演化的过程与建筑物的自由能紧密相关, 根据建筑物自由能变化规律及其相关影响因素, 可以获得建筑物的开裂损伤演化规律, 进而为高台民居地基变形引起的建筑物损伤防护提供理论依据.

标准砂直剪试验的PFC 数值模拟

李航, 陆烨, 孙康

2017, 23(5): 780-788. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1672

摘要 ( 1683 )

PDF (18945KB) ( 496 )

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直剪试验作为一种常用的室内土工试验, 在实践中得到了广泛的应用, 但是目前在细观尺度上对其剪切带的研究还不多, 因为这涉及到试验手段和试验仪器方面的问题. PFC(particle flow code)是目前使用较多的模拟软件, 其以颗粒为基本单元, 可以较好地模拟材料的颗粒属性. 因此利用PFC 数值模拟的方法, 探讨了颗粒形状、试样初始孔隙率对直剪宏观力学行为的影响. 在成功建立砂土直剪试验数值模型的基础上, 分析了试样内颗粒配位数、颗粒速度场以及局部孔隙率分布, 发现砂土直剪中的剪切带并非是完全水平的直线, 而是具有一定的斜率和曲率, 其剪切带厚度大约为平均粒径的10.37 倍.

基于滚动计划的堆场出口箱存储位置分配两阶段模型

刘婵娟, 胡志华

2017, 23(5): 789-800. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1741

摘要 ( 818 )

PDF (12858KB) ( 84 )

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考虑出口箱进场时间的随机性, 将集装箱堆场出口箱箱位分配问题分为两个阶段进行研究: ①在滚动计划的基础上, 以最小化场内集卡运输距离为目标建立整数规划模型, 对到场出口箱进行箱区分配; ②以取箱装船过程中贝位内翻箱数最小和平衡贝位内各堆栈箱数为目标, 建立堆场出口箱具体箱位分配的多目标优化模型. 应用Matlab 软件中Yalmip 工具箱编程求解, 通过数值实验验证了模型的有效性. 实验结果表明, 该方法能够有效解决堆场出口箱箱位分配问题, 减小堆场设备作业量, 并通过减少翻箱操作提高码头作业效率.

基于新版GSP标准的医药冷链物流配送优化

熊永婧, 于丽英

2017, 23(5): 801-809. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1766

摘要 ( 841 )

PDF (1669KB) ( 479 )

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随着我国医药行业、物流行业的不断发展, 医药冷链物流市场发展潜力巨大. 分析了国内外医药冷链物流管理标准, 以新版产品供应规范(good supply practice, GSP)标准为基础, 总结了医药冷链物流配送问题的关注点, 并建立了医药冷链物流配送优化模型. 该模型以配送成本最小为目标, 在约束条件中考虑了供需平衡、中转站容量以及不同周期的最大运输量等问题. 以实例说明了改进后的配送方案符合新版GSP标准的要求且成本更低, 为构建高效率、低成本和低损耗率的医药冷链物流体系提供了一定的参考依据.

基于GREET模型的新能源汽车污染排放特征分析

王恩慈1, 范松1, 吴雪斌1, 浦娴娟2, 焦正1,2, 聂永有1

2017, 23(5): 810-820. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1723

摘要 ( 1465 )

PDF (5223KB) ( 875 )

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利用美国阿贡国家实验室提出的“从油井到轮胎”(well-to-wheel, WTW)评价体系和交通运输中温室气体排放、排放控制和能源使用(greenhouse gases, regulated emissions, and energy use in transportation, GREET)交通运输仿真模型, 采用控制变量的方法分析了传统汽车和新能源汽车在排放量和能耗方面的区别, 同时以4个能源结构差异明显的国家为例, 对电动汽车从能耗和排放两个方面进行了环境性方面的分析. 从模拟输出数据可以看出, 以新能源为主的国家比较适合发展纯电动车, 其排放量明显小于以化石能源为主的国家的排放量, 可见研究能源结构和电源结构对新能源汽车的环境性影响意义较大, 为政府和企业的决策提供了相应的对策和建议.

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