• 2022年第14卷第3期文章目次
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      2022, 14(3):0-0.

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      摘要:

    • 封二

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      摘要:

    • 封底

      2022, 14(3):0-0.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 2.59 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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      2022, 14(3):0-0.

      摘要 (57) HTML (0) PDF 773.82 K (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >论文
    • 1951—2017年丽江极端气温和降水事件的变化特征

      2022, 14(3):253-266. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.001

      摘要 (412) HTML (68) PDF 10.68 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:为系统弄清丽江极端气温和降水事件的变化特征,基于丽江气象站1951—2017年逐日最高气温、最低气温和降水量资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验和Morlet复小波的方法对16个极端气温指数和11个极端降水指数的变化趋势、突变和周期特征进行了分析.1)变化趋势分析表明:月最低气温极大值、月最低气温极小值、夏季日数、暖夜日数、暖昼日数、热日持续指数呈显著增加趋势,霜冻日数、冷夜日数、冷日持续指数、月平均日较差呈明显减少趋势,月最高气温极大值、热夜日数、作物生长期呈不显著增加趋势,月最高气温极小值、冷昼日数呈不显著减少趋势,冰封日数在研究期内均为0 d;极端降水指数日降水≥1 mm的降水日数呈显著减少趋势,特强降水量呈显著增加趋势,中雨日数、持续湿期、年总降水量、5日最大降水量均呈不显著减少趋势,大雨日数、强降水量、持续干期、1日最大降水量、降水强度均呈不显著增加趋势.2)突变检验分析表明:部分极端气温指数和降水指数的突变年份显著,大部分指数的显著突变年份集中在20世纪80年代至21世纪初,其余指数的显著突变年份在20世纪50至70年代,并且极端冷事件指数霜冻日数、冷夜日数和冷昼日数在显著突变年份后呈现减少趋势,而极端暖事件指数夏季日数、暖夜日数和暖昼日数在显著突变年份后呈现增加趋势,热夜日数在研究期内只有2015年为1 d,其余年份均为0 d.3)周期分析表明:极端气温指数除冰封日数外的15个指数存在2~6个准周期,介于3~56 a之间,存在1~3个主周期,介于10~56 a之间;11个极端降水指数存在4~6个准周期,介于4~56 a之间,存在1~3个主周期,介于12~56 a之间;部分极端气温指数或降水指数具有相同或相近的主周期.

    • 局地气候区与昼夜城市热岛效应的耦合关系研究

      2022, 14(3):267-276. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.002

      摘要 (200) HTML (76) PDF 8.04 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对局地气候区框架下城市地表热环境昼夜差异研究的不足,本文基于机载LiDAR、IKONOS-2等多源遥感数据实现了局地气候区分类,重点分析了局地气候区与城市地表温度之间的响应关系及其昼夜差异.研究结果表明局地气候区类型地表温度存在显著的昼夜差异.在白天,大型低层建筑区LCZ 8地表温度最高,水体LCZ G地表温度最低.在夜间,裸土/沙土LCZ F为最冷的局地气候区,而水体LCZ G呈现了最高的地表温度.随建筑高度的升高,紧凑建筑类型区和开敞建筑类型区白天地表温度呈现下降的趋势,而夜间则表现出相反的规律.局地气候区类型的热属性在夜间(85.8%)比白天(79.5%)更容易区分.不论白天与夜间,开敞高层建筑区LCZ 4和水体LCZ G分别为建筑类型区和土地覆盖类型区中与其他局地气候区地表温度区分更明显的类型.

    • 基于夜间灯光数据的中国城市增长与收缩时空动态特征分析

      2022, 14(3):277-286. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.003

      摘要 (182) HTML (73) PDF 11.81 M (552) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市增长与收缩都是快速城镇化的必然结果,过度的增长或收缩都会带来资源错配、生态环境恶化等问题.本文基于1992—2019年中国各区县夜间灯光数据,深度挖掘中国城市增长与收缩的时空动态特征及其成因,以期为未来新型城镇化建设、资源均衡配置和国家发展政策制定提供借鉴依据.研究发现:1)中国城市增长与收缩现象交替发生,城市增长与收缩两极分化特征越来越明显.2)形成了较稳定的增长轨迹,城市增长的重心一直在南阳市内移动,并呈现出带状为主、点状为辅的增长结构.其中带状增长结构包括沿海城市带和近期形成的"北京—郑州—南昌"城市带,点状结构是指以内陆省会城市为核心的集聚增长现象.3)形成了由东北转向华中,再转向华西的城市收缩轨迹,收缩重心由邢台市转移到安康市,收缩重心出现了明显的变动;收缩结构由分散的点状收缩逐渐转变成了"北京—西安—成都—昆明"方向的带状收缩结构.4)全球化的金融周期变化、产业结构转型、国家政策等因素都是中国城市增长、收缩的主要动因.

    • 顾及GNSS水汽分布特性和站间距离的优化IDW插值方法

      2022, 14(3):287-293. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.004

      摘要 (151) HTML (29) PDF 1.63 M (539) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)精细化过程中插值算法的选取,本文系统性地分析了线性插值三角网法、克里金插值法、空间反距离(Inverse Distance Weighting,IDW)插值法3种方法,并提出了顾及GNSS水汽特性和站间距离的优化IDW插值方法.该方法通过分析GNSS站点距离与大气水汽分布特性对插值结果的影响,进而对插值参数进行优化,使插值结果靠近高精度的观测值.利用2017年5—7月徐州连续运行参考站的GNSS实测数据与探空站数据对该方法进行分析,实验结果表明:顾及GNSS水汽特性和站间距离的优化IDW插值方法的标准差、平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差都要低于其他3种经典插值方法,其中均方根误差分别降低了14.88%、15.70%、4.12%.此外,本文分析了暴雨天气下不同插值算法重构高分辨率大气水汽分布图的能力,发现采用优化IDW插值方法能够显著减小采样站点分布不均及降水量激增造成的插值误差.这表明优化方法有助于重构局部地区稀疏GNSS站网的高分辨率大气水汽分布图,改进监测能力.

    • 南京环境空气质量特征及变化分析

      2022, 14(3):294-303. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.005

      摘要 (112) HTML (276) PDF 4.74 M (595) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2015年1月1日—2021年2月10日南京市大气污染物监测数据,分析了南京市主要大气污染物时空分布特征与潜在源区贡献.结果表明:1)近6年南京市6种大气污染物(CO、NO2、SO2、O3、PM10和PM2.5)年均质量浓度分别为800、43.1、13.0、106.0、77.1和43.0 μg·m-3;南京臭氧质量浓度均值高于中国典型城市(北京、上海、广州、成都、兰州和武汉),而PM2.5平均质量浓度最低.2)2015—2020年南京NO2、PM10和PM2.5超标天数呈减少趋势,平均降低率分别为29.1%、38.1%和28.1%,而臭氧超标天数呈增加趋势;臭氧季节变化表现出夏高冬低,其他5种污染物均呈现冬季高特征.3)冬季(特别是1月)南京PM2.5质量浓度均值最高,对该时间段南京细颗粒物进行潜在源分析,发现南京地区细颗粒物主要受周边工业污染物输送影响,安徽、江苏北部和山东为主要潜在源区.4)对比研究了2019、2020和2021年1—2月大气污染物情况,发现2020年南京大气污染物质量浓度最低,说明因新冠疫情采取的封控措施减少了人类活动,进而显著影响了环境空气质量.

    • 刚柔耦合机器人综述

      2022, 14(3):304-316. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.006

      摘要 (436) HTML (399) PDF 2.67 M (762) 评论 (0) 收藏

      摘要:刚柔耦合机器人由刚性材料和柔性材料结合而成,刚性机器人刚度大、可控性好,柔性机器人韧性好,刚柔耦合机器人将其优点集于一身,具有广阔的发展空间.本文介绍了国内外刚柔耦合机器人的发展现状,详细阐述了刚柔耦合机器人的三种驱动方式:气动驱动、电活性聚合物驱动和形状记忆合金驱动,重点分析了目前刚柔耦合机器人特别是柔性机器人常用的建模方法,以及刚柔耦合机器人控制算法.最后,对刚柔耦合机器人未来的发展提出了展望.

    • 城市道路交通主动控制系统与模型设计

      2022, 14(3):317-323. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.007

      摘要 (126) HTML (174) PDF 3.87 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现城市道路交通管控的智能化,缓解交通拥堵,研究和设计了城市道路交通主动控制系统.系统由4个子系统构成,其中云-边-端支撑子系统是计算、通信和存储的基础,可视化软硬件在环子系统是指挥决策与演练的关键,实时控制子系统和实时仿真子系统是道路交通控制的核心,用以保障交通控制的实时性和先进性.系统采用基于时空资源分配的主动控制模型,将传统以周期、绿信比调节为核心的交叉口信号被动控制转变为车道可变、相位相序可调且具有链状连接特性的交叉口主动控制.实际数据仿真分析表明,系统的主动控制能够有效降低交叉口通行车辆的总行程时间和平均排队长度.

    • 基于注意力残差网络的Wi-Fi设备的射频指纹识别

      2022, 14(3):324-330. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.008

      摘要 (118) HTML (16) PDF 1.52 M (519) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于无线介质的开放性,传统的基于安全协议的无线网络安全存在隐患,基于物理层的射频指纹(RFF)识别,具有特征难以伪造的优点,能有效提高无线网络的安全性.针对多场景、多设备识别任务,构建了基于注意力残差卷积神经网络的射频指纹识别方法.实验采集构建了完备的数据集,数据集包含32个Wi-Fi模块,覆盖802.11b标准的2.4 GHz模块.对比结果表明:该方法在32个Wi-Fi模块的识别中达到90%的识别精度,高于传统算法86%的识别率和卷积神经网络方法的89%的识别率;不同采样率的数据集在2 dB时均可以达到90%以上的识别精度,最终在信噪比(SNR)大于20 dB时,识别精度可以达到96%.

    • 基于FPGA的人体行为识别系统的设计

      2022, 14(3):331-340. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.009

      摘要 (294) HTML (142) PDF 1.54 M (513) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现边缘端人体行为识别需满足低功耗、低延时的目标,本文设计了一种以卷积神经网络(CNN)为基础、基于可穿戴传感器的快速识别系统.首先通过传感器采集数据,制作人体行为识别数据集,在PC端预训练基于CNN的行为识别模型,在测试集达到93.61%的准确率.然后,通过数据定点化、卷积核复用、并行处理数据和流水线等方法实现硬件加速.最后在FPGA上部署识别模型,并将采集到的传感器数据输入到系统中,实现边缘端的人体行为识别.整个系统基于Ultra96-V2进行软硬件联合开发,实验结果表明,输入时钟为200 M的情况下,系统在FPGA上运行准确率达到91.80%的同时,识别速度高于CPU,功耗仅为CPU的1/10,能耗比相对于GPU提升了91%,达到了低功耗、低延时的设计要求.

    • 基于虚警可控梯度提升树的海面小目标检测

      2022, 14(3):341-347. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.010

      摘要 (153) HTML (31) PDF 3.28 M (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:高维特征检测是提升海面小目标探测性能的一种有效途径,其主要难点在于高维空间分类器设计.本文提出一种基于虚警可控梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)的特征检测方法.首先,从一维长时观测向量中,提取时域、频域、时频域等多个特征,构建高维特征向量,从而将检测问题转换为二分类问题.其次,通过仿真含目标回波,解决两类训练样本非均衡的问题.然后,引入GBDT算法,将高维特征向量凝聚为一维概率预测值,并以预测值作为检测统计量,解决二分类器难以控制虚警的问题.最后,采用IPIX实测数据验证,结果表明:本文所提的检测器充分利用了高维特征的全部信息,性能平均提升13%以上.

    • 基于分数阶广义积分器的电网同步技术

      2022, 14(3):348-360. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.011

      摘要 (104) HTML (22) PDF 2.72 M (476) 评论 (0) 收藏

      摘要:前置滤波结构的锁相环(PLL)是研究电网同步技术的强有力工具.但二阶广义积分器型PLL、复数滤波器型PLL等常用PLL的动态性能因前级结构的截止频率偏低而受到制约.为此,本文提出一种基于分数阶广义积分器的三相PLL技术.该PLL的前级滤波结构由分数阶积分器构成,能够生成两个相位差为45°的斜交信号,经过相关线性运算,可从该对斜交信号中提取出电网电压的正负序分量.结合后级的同步旋转坐标系PLL,建立整个PLL系统的数学模型,并利用三阶最佳设计法对系统进行了校正,确定相关控制参数.研究发现,分数阶广义积分器的截止频率明显高于二阶广义积分器,有利于改善PLL系统的动态品质.仿真和实验结果表明,相比多重二阶广义积分器型PLL,所提PLL的动态性能更佳.

    • 基于先进绝热压缩空气储能的区域综合能源系统优化策略

      2022, 14(3):361-367. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.012

      摘要 (82) HTML (99) PDF 1.34 M (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)装置作为目前最具潜力的储能装置,能更好地促进区域综合能源系统对新能源的消纳、传统能源的高效利用并降低环境污染.本文建立了一种含先进绝热压缩空气储能装置的区域综合能源系统供能优化模型,分析了先进绝热压缩空气储能装置的储能特性以及区域综合能源系统的电功率平衡、热功率平衡和各类供能装置的运行约束.利用GAMS优化软件求解传统区域综合能源系统模型和本文所建立模型在日周期内的运行成本,从环保性和经济性两个方面进行比较,结果表明本文所建立的模型在降低成本、促进新能源消纳和节能减排方面是有效且可行的.

    • 一种基于改进深度残差收缩网络的恶意应用检测方法

      2022, 14(3):368-378. DOI: 10.13878/j.cnki.jnuist.2022.03.013

      摘要 (240) HTML (36) PDF 2.15 M (502) 评论 (0) 收藏

      摘要:恶意应用的快速增长给移动智能终端带来了巨大的安全威胁,实现恶意应用高精度检测对移动网络信息安全具有重要意义.本文提出一种基于改进深度残差收缩网络的恶意应用检测方法.首先将流量特征预处理成卷积神经网络输入,接着引入通道注意力机制和空间注意力机制,从通道和空间两个维度对样本特征进行加权.然后再引入深度残差收缩网络,自适应滤除样本冗余特征并通过恒等连接优化参数反向传播,减小模型训练和分类的难度,最终实现安卓恶意应用高精度识别.所提方法可避免手工提取特征,能实现高精度分类并且具有一定泛化能力.实验结果表明,所提方法在恶意应用的2分类、4分类和42分类中准确率分别为99.40%、99.95%和97.33%,与现有方法相比,具有较高的分类性能与泛化能力.

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