基于多通路融合网络的高速公路雾天能见度等级识别

雾天是影响高速公路交通安全的重要因素。研究从监控图像进行高速公路雾天能见度的自动识别方法可以为交通管理部门的智能管理和决策提供技术支持。根据大气散射模型分析出与雾浓度相关的多个物理因素,提出了综合这些物理因素的多通路融合识别网络。该网络使用三个通路联合学习深度视觉特征、传输矩阵特征和场景深度特征,并设计注意力融合模块来自适应地融合这三类特征以进行能见度等级识别。同时构建了一个合成数据集和一个真实的高速公路场景数据集,用于网络参数学习和性能评估。实景数据集中的图像是从中国多条高速公路的监控视频中收集的。在这两个数据集上的实验表明,所提方法可以适应不同的监控拍摄场景,能够比现有方法更准确地识别能见度等级,有效提升了识别精度。     

基于特征分解的快速位姿图优化算法

位姿图优化（pose graph optimization,PGO）是计算机视觉领域中广泛应用的高维非凸优化算法,很难直接求解,主要依赖于迭代技术,对初始值的质量要求较高,在实践中很难得到保证。针对位姿图优化问题进行了研究,提出了基于特征分解的位姿图简单封闭解算法,该算法首先对PGO问题的最大似然估计进行半定松弛,然后将其转换为特征分解问题,并利用数据的稀疏性设计了改进的模型降阶方法进行求解,进一步提高了算法的计算速度。算法具有可伸缩性、计算成本低和精度高等优点。最后,在模拟和真实的位姿图数据集上进行实验评估,结果表明在不影响精度的情况下,该算法可以快速地进行位姿图优化。     

一种mIBS方案的分析与改进

魏松杰等人提出一种基于安全仲裁SEM（security mediator）的mIBS（identity based signature）方案,利用SEM节点实现用户身份实时撤销。mIBS方案中,SEM持有部分用户私钥,与签名者共同完成签名。对mIBS方案进行了安全性分析,发现该方案存在严重安全缺陷,并给出一个具体的攻击实例。在攻击实例中,签名者通过与SEM的一次正常签名交互,窃取SEM持有的部分私钥,进而绕开SEM单独实施签名,使得SEM失效。提出一种改进的mIBS方案（记为mIBSG）,对SEM持有的部分私钥增加了随机性保护。进一步,建立了mIBS方案安全模型mEUF-CMIA（existential unforgeability under adaptive chosen message and identity attacks）,重点讨论了其敌手模型。除传统IBS敌手外,mEUF-CMIA模型定义第二种类型敌手模拟一个恶意但合法的签名者,通过访问随机预言机,在没有SEM参与的情况下独立产生签名。在mEUF-CMIA模型下,mIBSG方案的不可伪造性被归约为求解循环群上的CDH问题。对比分析表明,mIBSG方案以较小的计算代价实现了可证明安全性。mIBSG方案可用于构建基于IBC的跨域认证系统。     

Snowpack response in the Assiniboine-Red River basin associated with projected global warming of 1.0 °C to 3.0 °C

This study assesses snow response in the Assiniboine-Red River basin, located in the Lake Winnipeg watershed, due to anthropogenic climate change. We use a process-based distributed snow model driven by an ensemble of eight statistically downscaled global climate models (GCMs) to project future changes under policy-relevant global mean temperature (GMT) increases of 1.0 °C to 3.0 °C above the pre-industrial period. Results indicate that basin scale seasonal warmings generally exceed the GMT increases, with greater warming in winter months. The majority of GCMs project wetter winters and springs, and drier summers, while autumn could become either drier or wetter. An analysis of snow water equivalent (SWE) responses under GMT changes reveal higher correlations of snow cover duration (SCD), snowmelt rate, maximum SWE (SWE_max) and timing of SWE_max with winter and spring temperatures compared to precipitation, implying that these variables are predominantly temperature controlled. Consequently, under the GMT increases from 1.0 °C to 3.0 °C, the basin will experience successively shorter SCD, slower snowmelt, smaller monthly SWE and SWE_max, earlier SWE_max, and a transition from snow-dominated to rain-snow hybrid regime. Further, while the winter precipitation increases for some GCMs compensate the temperature-driven changes in SWE, the increases for most GCMs occur as rainfall, thus limiting the positive contribution to snow storage. Overall, this study provides a detailed diagnosis of the snow regime changes under the policy-relevant GMT changes, and a basis for further investigations on water quantity and quality changes.     

A matrix population model to aid agency response to grass carp (Ctenopharyngodon idella) in the Great Lakes Basin - Lake Erie

Managers and researchers have identified a reproducing population of grass carp (Ctenopharyngodon idella) in the western basin of Lake Erie, generating concern over the potential threat to ecosystem function in the Great Lakes Basin. Capture histories indicate that grass carp may be present at low levels in other areas of Lake Erie, necessitating a large scale, multi-jurisdictional response. As a result, a group of experts and decision makers began a structured decision making exercise to collaboratively address the threat and identify potential response actions. To aid this process, we developed a spatially-explicit periodic matrix population model to project grass carp abundance, and probabilistically evaluate specific management actions. We evaluated four potential management response actions ranging from no action, diffuse removal efforts, and concentrated removal efforts with and without a barrier on the Sandusky River to reduce spawning success. Based on our current knowledge, concentrated removal including a barrier on the Sandusky River provides the most likely path to achieving and maintaining a management target of no more than 10 fish/ha. Our understanding of grass carp ecology in Lake Erie is growing. This model and parameter development methods were designed to flexibly accommodate new information as our understanding of grass carp ecology evolves, or management objectives change. Ultimately, this modeling framework and use of Bayesian methods could facilitate management response efforts for other invasive species occurring over large scales and multiple jurisdictions.     

改进蚁群算法在路径规划中的应用

针对传统蚁群算法在机器人路径规划时存在收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,提出了一种基于自适应归档更新的蚁群算法。根据路径性能指标建立多目标性能评估模型,对最优路径进行多指标优化;采用路径方案归档更新策略进行路径方案的更新和筛选,提高算法的收敛速度;当搜索路径进入不可行区域时,采用自适应路径补偿策略转移不可行路径节点,构造可行路径,减少死锁蚂蚁数量;若算法无法避开障碍或者进入停滞状态,则进行种群重新初始化,增加物种多样性,避免算法陷入局部最优。仿真实验表明,改进后的算法收敛速度更快、收敛精度更高、稳定性更好。     

高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析

为了进行高拱坝的地震风险分析,引入幂指数函数的形式来描述地震危险性曲线,结合概率地震需求模型和地震易损性曲线函数,推求了概率地震风险分析解析函数。基于此,以实际工程为例,开展了高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析。在概率统计框架下,以高拱坝-地基系统整体抗震稳定安全评价为研究目标,在考虑坝基岩体内控制性滑动块体滑裂面力学参数不确定性基础上,构建了概率地震风险分析模型,得到了基于残余滑动位移的高拱坝-地基体系年超越概率曲线。从而给出了设计基准期限内,高拱坝-地基体系整体地震稳定达到不同性能水平的概率,为其在极限地震下的抗震安全评价提供依据,同时为现有基于准则的混凝土坝抗震安全决策转向基于风险概率的安全决策提供科学依据。     

全球水能资源评估模型与方法研究

为在全球范围开展水能资源评估,提高评估与规划的准确性与效率,通过建立水能资源评估的全球尺度参数标准、一般技术流程与方法体系,构建河流水能资源理论蕴藏量、技术可开发量评估和电站开发经济性测算模型,提出一套适用于内业工作的数字化评估方法与流程。以非洲刚果河流域为例,应用水能评估模型与数字化方法,实证评估了刚果河流域及干流的水能资源的理论蕴藏量、干流下游河段的技术可开发量,完成了刚果河下游水电基地开发成本测算。     

300m级特高土石坝施工期心墙沉降监控模型研究

心墙沉降是两河口高土石坝的控制性安全监测项目,结合室内试验、监测、施工进度等资料,研究了心墙砾石土的沉降特性,建立了施工期沉降监控模型。研究表明:沉降变形的发展呈明显的阶段性,即沉降环埋设初期的快速沉降期、填筑进度平缓进行的匀速沉降期以及填筑高峰期的加速沉降期;以填筑因子与时效因子为组合的监控模型具有良好的解析力与拟合度,计算实例4个测点判定系数R 2在0.938~0.972;施工期沉降产生的主导因素是填土层上覆的外压荷载,就已填筑高程1/2~2/3区段而言,施工期沉降变形所占的填筑分量与时效分量分别约占95%与5%;监控模型具有良好的外延性,在近1个月外延区间中预测误差不超过9.04 mm,通过不断延长建模时序以修正模型参数,可提高预测精度进而指导施工。     

考虑蓄水期弃水风险的水库长期发电调度方法

短期径流的大幅波动使得以平均径流为基础制定的水库长期调度方案面临较大弃水风险,是影响水库长期调度决策合理性的重要因素。本文考虑日尺度径流波动影响,提出一种蓄水期弃水风险量化方法,并建立了耦合弃水风险的水库长期发电调度模型。利用长系列日径流资料,结合风险最小蓄水规则,以不蓄弃水流量为指标量化蓄水期各月弃水风险;采用Copula函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布,明晰了特定入流条件的风险置信区间;最后,将弃水风险以弃电损失函数融入优化模型,以获得更符合实际的长期调度方案。以澜沧江流域小湾水库为工程背景进行调度模拟分析,结果表明本文方法能够有效降低水库长期优化调度方案的弃水风险,有利于提高优化结果的可操作性,与传统方法相比,能够使多年平均弃水减少约4.76亿m³、发电量增加约1.15亿kW·h。