基于GMM-CNN的鱼道内鱼类游泳行为提取方法

鱼道设计离不开鱼类行为特性的研究,智能监控是观测、记录和量化鱼类行为的主要手段,但由于鱼道紊动的水流环境对鱼体精确跟踪造成了困难。本研究提出一种适用于鱼道研究的鱼类游泳行为提取方法,通过高斯混合模型（GMM）和卷积神经网络模型（CNN）对鱼体图像语义分割,再根据鱼体像素计算上溯轨迹、游泳速度和摆尾幅度。方法的验证以草鱼为试验对象,分别进行基于UNet和SegNet的鱼体语义分割对比试验和鱼类游泳行为提取试验。试验结果表明：（1） UNet模型的图像语义分割结果（MPA=95.9%,MIoU=93.3%）优于SegNet模型（MPA=95.5%,MIoU=92.8%）;（2）应用GMM-CNN模型进行过鱼轨迹跟踪,其坐标平均相对误差（MRE_x=7.1%,MRE_y=2.4%）低于单独使用GMM方法23.1%、11.6%;（3） GMM-CNN模型测算鱼类行为能够准确定位鱼体特征点,应用于提取鱼类游泳行为时具有较高的精确度。基于GMM-CNN鱼类游泳行为提取方法可以为鱼道设计提供技术支持。     

电力巡检无人机精准降落方法研究与应用

针对现有电力巡检无人机降落方法定位误差较大、机身稳定性较差、易受外部环境干扰等问题,提出一种电力巡检无人机自适应降落方法.构建基于多级视觉标识图像识别的四维定位降落方法,指引无人机进行垂直方向精确降落.开发基于分段式反馈控制的速度矢量的四维控制方法,稳定无人机水平方向的姿态.设计基于视觉标识阵列的自适应抗干扰降落方法,克服降落平台的阴影对无人机定位的影响.开展无人机精准降落现场实验,结果表明所提方法具有非常高的降落定位精度,简单实用.     

基于分形理论的冰下水流流速垂线分布研究

冰下水流流速分布是冰凌生消、泥沙输移、河床演变及冰期输水的重要参考依据,基于分形理论,在前人的研究基础上,研究了冰下水流流速垂线分布规律。结果表明,依托明渠水流的若干成果,从分形理论出发,基于Einstein假定,可推出已有冰下不同形式的流速垂线分布公式;理论分析认为,冰下分区水流流速分布近似镜像,均具有分形特征,可用双对数公式表达,实测结果证明,对于弯曲河道,水流核心区流速分布均匀,并不服从对数分布,公式在运用时需考虑适用性或引入因子项;稳封期,冰盖区水流流速分布的分维值大于河床区,流速分布更均匀,而在弯道卡冰区域,由于弯道冰下水流结构的复杂性,河床区水流流速分布的分维值无规律。对冰下水流流速的研究,拓展了分形理论在水流流速垂线分布研究方面的应用成果,概化的冰下水流结构,对工程运用有一定借鉴意义。     

砂土原位应力场中的灌注桩成孔卸荷收缩理论解

为了探究钻孔灌注桩在竖向成孔时伴随的孔周土体径向应力的卸荷情况,基于SMP屈服准则及非相关联流动法则,探讨了初始原位应力场条件下砂土竖向钻孔孔周存在的2个塑性区的应力状态工况,并推导了该工况的应力场、位移场的解答,给出了工况判别标准。结果表明:静止侧压力系数K₀、土体内摩擦角φ的选取关系到孔周塑性区半径r_e,r_p的变化,对塑性区的产生和发展有很大影响;不同K₀和泥浆重度r_mud下的孔壁相对位移、孔壁应力均随着钻孔深度的增大而呈线性增大,孔壁相对位移随K₀增大而增大,随r_mud的增大而减小,但孔壁径向和环向应力并不随K₀的改变而改变;砂土竖向成孔的孔周塑性区范围几乎沿深度不发生变化,塑性半径r_p对钻孔孔壁环向应力有较大影响。提出的理论解对于砂土初始原位应力场中的灌注桩成孔卸荷问题具有一定的理论意义。     

Analysis of the Micro-Rotation Compliant Mechanism Based on the Corner-Filleted Flexure Hinges

基于直梁圆角型柔性铰链的小转角柔顺机构

鄢永耀^1,2,刘伟¹ ,颜昌翔¹ ,付锦江^1,2

（1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 130033;

2.中国科学院大学,北京 100049）

创新点说明：

1）通过对称变换和坐标平移的方法较为简单方便的推导出了直梁圆角型柔性铰链的柔度公式;

2）设计了一种由8个直梁圆角型柔性铰链组成的适用于某快速微调装置中的小转角柔顺机构

研究目的：

根据研究的直梁圆角型柔性铰链柔度公式及小转角柔顺机构力学特性,对某快速微调机构的旋转部分进行结构设计及优化。

研究方法：

1）对称变换及坐标变换的方法（理论计算）;

2）三维建模和有限元分析;

3）建立优化模型及运用matlab软件的fmincon优化指令。

结果：

1）推导了直梁圆角型柔性铰链的柔度公式;

2）设计了小转角柔顺机构,并推导出了工作力矩/刚度的理论公式;

3）根据某快速微调机构的技术要求,进行了结构设计及优化。

结论：

1）本文通过采用对称变换及坐标变换的方法,相比于传统的微积分直接计算更加简单方便的推导出了倒圆角柔性铰链的柔度公式,经验证,理论推导的结果与有限元结果比较大体一致,误差不超过8%。

2）结合此倒圆角柔性铰链的柔度公式,研究出一种一维旋转机构——小转角柔性机构,并推导出工作力矩/刚度的理论公式,分析了结构参数对工作刚度的影响,通过有限元分析及测试实验验证了柔性机构的力矩理论公式准确可靠。

3）根据某空间项目的技术要求,设计了相应的小转角柔性机构,并通过优化模型对此柔性机构进行了尺寸优化使得其满足约束条件的同时工作力矩尽量小。

关键词：柔性铰链,直梁圆角,柔顺机构,刚度,优化,理论模型

     

沥青混凝土心墙土石坝水力劈裂计算分析

分析了土石坝水力劈裂原理,针对新疆吐鲁番二塘沟沥青混凝土心墙土石坝,选取河床部位最大断面为典型断面,采用有限元法对其进行水力劈裂计算分析,得出:该土石坝心墙任一高程处的中主应力都小于竖向应力,且中主应力和竖向应力都大于水压力。因此,该坝的心墙不会发生水力劈裂。     

静态温度分层水体中点源羽流云团垂向运动规律

为了解水温分层型水库中瞬时点源污染物的运动规律,通过物理试验研究了点源羽流云团在静态温度分层水体中的垂向运动规律。试验结果表明:不同水温结构水体中,羽流云团的运动规律有着显著差异;线性分层水体中,云团沉降时横向扩散受到一定限制;有温跃层存在的水体中,云团会在温跃层位置停滞,由于云团与环境水体密度之间的差异,可能出现Rayleigh-Taylor不稳定或双扩散对流,并出现指状侵入;云团垂向沉速与所受浮力正相关,与云团前锋位置和浮力频率负相关。     

基于AHP的异构网络安全切换算法

移动终端在异构网络中进行垂直切换时不但要考虑周围无线网络各项性能指标,还要考虑安全问题。针对异构网络中的安全切换问题,提出了一种基于层次分析法的异构网络安全切换算法。在传统的层次分析法的基础之上引入了安全因子和安全参数。安全因子随着网络安全特性的变化而动态改变,而安全参数是对网络安全性的量化表示。实验结果表明,算法不仅能使终端切换到性能最佳的网络,还能够保证终端切换时的安全性。     

基于Eulerian模型的三维立式脱水沉降罐数值模拟

利用计算流体力学(CFD)分析软件ANSYS(FLUENT)的多相流Eulerian模型对三维立式脱水沉降罐油水分离过程进行了非稳态数值模拟,同时使用用户自定义函数(UDF)编写流体物性值随温度的变化关系。从模拟结果中观察了温度场、体积分数和流场的细节特征,结果发现,配液管温度、油相体积分数影响配液孔流速;进液温度在60~80℃时,较高的温度总是有利于油水分离;罐内油相速度在乳化层处扩散。     

直墙拱形巷道围岩应力场分析

为得出直墙拱形巷道围岩应力分布规律,应用复变函数弹性理论推导了直墙拱形巷道围岩应力分布的解析表达式。对直墙拱形巷道边界的围岩应力和巷道水平线方向的围岩应力分布规律进行分析,并考虑直墙拱形巷道断面高宽比和侧压系数对其影响规律。研究表明：在不同巷道断面高宽比、侧压系数下,直墙拱形巷道围岩应力集中区域主要集中在直墙底部底角处、拱形顶板中点附近和底板中部3个位置。不同巷道断面高宽比下,直墙拱形巷道沿水平线的应力分布规律基本相同。侧压系数大于1时,采用巷道断面高宽比小于1较有利于巷道稳定;侧压系数小于等于1时,采用巷道断面高宽比大于1较有利于巷道稳定。