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基于时空依赖关系多智能体强化学习的多路口交通信号协同控制方法
王兆瑞, 岩延, 张宝贤
中国科学院大学学报    2024, 41 (3): 398-410.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.076
摘要1400)      PDF(pc) (7098KB)(3362)    收藏
面对日益严重的交通拥堵现象,智能交通信号控制已成为提升城市道路网络性能必不可少的手段。提出一种基于时空依赖关系多智能体强化学习算法的多路口交通信号控制方法STLight(spatiotemporal traffic light control)。通过基于注意力机制的时空依赖模块STDM(spatiotemporal dependent module),STLight可将初始交通观测数据提取为时空特征,以有效捕获各交叉路口间的时空依赖关系。此外,基于所提取的时空特征,STLight在基于集中训练分散执行框架的多智能体强化学习算法基础之上进一步为各个智能体引入全局时空信息,从而进一步提升多智能体之间的协作能力。实验结果表明,STLight在提升城市道路网络的性能方面具有显著的优势,有助于缓解当前大规模城市道路网络的交通拥堵问题。
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量子化学计算研究自由基相互作用的双稳态轮烷的穿梭机理
王涛, 李晓毅
中国科学院大学学报    2024, 41 (3): 427-431.   DOI: 10.7523/j.ucas.2022.055
摘要660)      PDF(pc) (3345KB)(3247)    收藏
设计了一种氧化还原驱动的可切换的双稳态轮烷。以双百草枯-对苯双自由基双阳离子环 (CBPQT2(·+)) 作为大环分子,主链分子上有2个结合位点,即4,4'-联吡啶自由基阳离子BIPY·+和2,6-二氧亚萘基(DOP)位点。运用密度泛函理论对大环分子在主链分子上的运动机理进行研究,并通过量子力学理论计算分析大环分子CBPQT2(·+)与主链分子上2个结合位点BIPY·+ 和DOP之间的弱相互作用,证明了氧化还原反应控制自由基络合物的形成和解离可以驱动CBPQT2(·+)环沿着主链分子的2个结合位点间实现往复运动。
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低轨卫星通信系统的时频联合同步算法
李燕萍, 尚琳, 李国通
中国科学院大学学报    2026, 43 (2): 218-229.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.053
摘要1150)   HTML6)    PDF(pc) (2809KB)(2993)    收藏

低轨卫星融合5G的移动通信系统具有广阔的应用前景,为保障用户与基站之间通信链路的有效建立和数据的可靠传输,时频同步技术至关重要。传统的时频同步算法对毫米波频段、大带宽、高多普勒频移及变化率、低信噪比的低轨卫星信道的适用程度有限,导致估计精度下降。针对采用5G体制的低轨卫星通信系统上行业务数据信道,提出一种基于加权内置同步序列的时频联合同步算法,提高了时频偏估计精度。通过仿真实验对比可知,相比于传统算法,所提时频联合同步算法在不增加算法复杂度的同时,具有更优良的综合同步性能。

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面向真实场景的高分辨率遥感影像超分辨率重建
赵佳祎, 马勇, 陈甫, 姚武韬, 尚二萍, 仉淑艳, 龙安
中国科学院大学学报    2026, 43 (1): 80-92.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.054
摘要2012)   HTML89)    PDF(pc) (7018KB)(2800)    收藏

超分辨率技术以其灵活、低成本等特点已经成为构建高分辨率数据集以及补充高分辨率影像不足的重要手段。相较于自然图像,反映真实场景的遥感影像由于其自身的复杂性与特殊性加大了超分辨率任务的难度。同时对于遥感影像,传统的深度学习模型虽然在一定程度上可以提高分辨率,但是对于地物细节和纹理的提升还存在着很大不足。因此,本文在对抗生成网络模型的基础上,融合通道-空间注意力来增强网络的特征学习能力,并使用伪影抑制策略来区分平滑区域和细节丰富区域,让网络专注于细节丰富区域,抑制伪影的产生。在高分卫星数据上的大量实验表明,本文方法的定量指标和视觉质量优于目前主流的方法。

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面向低轨卫星多波束间的数字预失真技术
黄晨光, 王海旺, 邵丰伟, 李国通
中国科学院大学学报    2025, 42 (4): 519-527.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.042
摘要1666)      PDF(pc) (4726KB)(2695)    收藏
宽带低轨卫星通信系统与5G融合是卫星通信的发展趋势,为满足高速数据传输的需求,基于大规模数字相控阵的多波束技术不可或缺。多波束信号的峰均比问题使得星上功放存在非线性失真,同时功率放大器的非线性失真又使得多波束间存在严重的干扰。针对采用大规模相控阵的低轨卫星通信系统,提出一种面向多波束的数字预失真结构,建立预失真模型,有效抑制了非线性、互调失真和多波束干扰问题。通过仿真实验可知,相比传统预失真结构,所提结构在性能和复杂度的均衡上更具优势,为星上实现多波束、克服非线性提供了一种可行方案。
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基于旋转门算法的风速和风功率爬坡事件的识别方法及特征分析
梁志, 张哲, 师宇, 刘磊
中国科学院大学学报    2024, 41 (6): 821-829.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.014
摘要1270)      PDF(pc) (13853KB)(2608)    收藏
风速的爬坡事件是风速在短时间内大幅度增加或减少,风电场功率同时发生大幅度改变,影响到电网安全运行,甚至引发电网局部频率降低、电压崩溃等事故。选取风电场内风机和气象铁塔的同期数据,通过旋转门算法(SDA)识别爬坡事件,分析爬坡事件的持续时间、爬坡幅度和变化速率,讨论山地地形对爬坡事件的影响。基于SDA设计了风速和功率的爬坡事件识别算法,算法参数取值为时间阈值4 h、风速阈值6 m·s-1、功率阈值1 000 kW,算法的识别效果较好,可有效识别爬坡事件。针对不同风机的爬坡事件识别,建议采用额定风速与切入风速差值的2/3数值作为风速阈值参数,采用额定功率的2/3数值作为功率阈值参数。山地地形对爬坡事件的影响较为显著,爬坡事件与风机处海拔高度、平均风速较为相关,不同地形下风机的爬坡事件的时间比例分布在6.5%~9.8%,平均值为7.8%。
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京津冀地区大气PM2.5污染时空分布特征及成因分析
苏孟倩, 石玉胜
中国科学院大学学报    2024, 41 (3): 334-344.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.025
摘要1739)      PDF(pc) (6043KB)(2450)    收藏
基于PM2.5浓度数据、自然因素数据和人类活动因素数据,采用克里金插值法和统计分析法探究2017年京津冀地区13个城市大气PM2.5污染的时空分布特征,并采用相关分析模型和因子分析模型探究其成因。结果表明,京津冀地区:1)PM2.5浓度空间分布呈现“北低南高”的特点,南部和北部城市的年平均浓度梯度最高可达到64μg/m3;2)PM2.5浓度时间分布呈现“冬高夏低”、“早晚高午后低”的特点,冬季PM2.5浓度是夏季的1.3~2.8倍,四季PM2.5浓度日较差介于11~29μg/m3;3)大气PM2.5污染与自然因素关系密切。地势地形影响PM2.5的聚集、传输和扩散过程。风速、日照时数和相对湿度是影响大气PM2.5污染的主导气象因素,冬季PM2.5浓度与气象因素的相关性最强;4)大气PM2.5污染与人类活动关系密不可分,具体可归为:社会经济因素、工业污染排放因素和城市建设因素。研究结果将有助于为京津冀地区大气污染防治查漏补缺。
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新能源汽车驱动电机用槽绝缘材料油品兼容性及试验研究
刘芮, 张生德, 王振兴
中国科学院大学学报    2025, 42 (3): 322-327.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.022
摘要1349)      PDF(pc) (5700KB)(2346)    收藏
根据T/CEEIA 415标准,以驱动电机槽绝缘材料为研究对象,选取3种0.25 mm厚度的间位芳纶类绝缘纸进行油品兼容性试验,并基于绝缘纸表面物理、化学性质及电气和机械性能在不同周期的变化,对材料的损伤程度和劣化因素进行详细阐述。结果表明,在油品兼容性试验中,短期内受多孔结构和表面毛细作用,增强了纸基结构的致密性,有利于电气性能;但随试验时间增加,自动变速箱润滑油中的水分在油纸绝缘系统中扩散加剧,引发绝缘缺陷形成,造成机械强度衰减,因此通过力学性能变化筛选绝缘材料更直观、准确;此外,由于氢键稳定构型受到了破坏,酰胺键和C=O键强度改变,密度较低的间位芳纶绝缘纸的介电性能明显恶化。
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现代人地关系视角下的“两山”理念的科学内涵、时代价值与实践路径
孟贵, 王开泳
中国科学院大学学报    2025, 42 (4): 487-495.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.073
摘要1777)      PDF(pc) (2605KB)(2323)    收藏
首先,基于人地关系视角,从哲学意蕴、地理逻辑和经济思维3个角度剖析“绿水青山就是金山银山”的理论内涵;其次,从服务乡村振兴、建设美丽中国和构建人类命运共同体3个方面阐述“绿水青山就是金山银山”的时代价值;随后,基于人地关系协调发展视角从突出人的参与、发掘地的价值、保障人地平衡以及规范人地行为4个方面,提出促进“绿水青山”向“金山银山”转化的发展路径;最后,针对实践路径中存在的尚未解决的关键问题,指出未来应强化转化路径与模式选择、生态产品价值核算、“两山”转化效率评估等方面的研究。
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常见的恒星质量和恒星形成率计算方法之间的对比
李翠环, 李国栋, 蔡肇伟, 单增罗布
中国科学院大学学报    2024, 41 (3): 312-320.   DOI: 10.7523/j.ucas.2022.052
摘要986)      PDF(pc) (7915KB)(2310)    收藏
针对斯隆数字巡天计划中有测光及光谱认证的正常星系的样本,利用天文多波段巡天数据,分别使用恒星质量和恒星形成率(SFR)的数种不同计算方法,从原理到结果进行相互对比。研究发现,不同的恒星质量估算方法的结果相互差异并不显著,然而SFR的不同方法之间存在不同程度且重要的误差。因此,在对星系间SFR进行相互比较,或是研究星系演化时的SFR分析时,应使用相类似的观测数据资料,以及同一种SFR估算方式,避免不同估算方式的偏差造成的错误解读。
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基于ARIMA模型的中亚粮食生产量时空变化分析与预测
高雪梅, 董晔, 许文强, 包安明, 钟秀凤
中国科学院大学学报    2025, 42 (4): 472-486.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.017
摘要1965)      PDF(pc) (6795KB)(2167)    收藏
选取中亚地区最为重要的小麦、大麦、玉米、燕麦、水稻等5类粮食作物作为研究对象,分析1992—2021年中亚粮食的单产、总量及播种面积的变化,研究中亚地区粮食波动性的区域化差异,并借助ARIMA模型对中亚未来粮食生产量进行预测。结果表明:1)1992—2021年中亚的粮食单产、总量及播种面积整体呈先减少后增加的趋势,三者的变化区间分别为:0.79~1.96 t/hm2、(0.14~0.37)×108 t、(0.14~0.23)×108 hm2,粮食单产及总量在2011年达到高点,分别为:1.96 t/hm2、0.37×108 t,粮食播种面积在1993年达到高点,为0.23×108 hm2;2)中亚地区的粮食波动性和周期性特征主要表现为粮食产量波动频繁,波动指数的绝对值超过5%的年份占比大,波动幅度较大,平均波动周期为2~4 a,属于短期波动,以古典波动为主,增长型波动极少;3)未来几年中亚的小麦、大麦、玉米、燕麦及粮食总产量均将呈上升趋势,而水稻产量呈下降趋势,与2021年相比,到2030年中亚的小麦、大麦、玉米、燕麦分别可增产(410.15,91.6,795.26,8.91)×104 t,增幅分别为20.1%、31%、299.2%、37.1%,水稻可能减产15.99×104 t,降幅为15.5%。
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Marangoni流动对液滴撞击过热液池影响的数值模拟
赵烁, 张杰, 倪明玖
中国科学院大学学报    2024, 41 (3): 289-297.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.063
摘要1438)      PDF(pc) (6993KB)(2100)    收藏
对液滴撞击过热液池的动态过程进行数值模拟,着重关注由液池表面不均匀温度引起的马兰戈尼效应(Marangoni effect)对液池内的流场和温度场演化过程的影响。当乙醇液滴落入过热油池后,液池表面温度随着液滴的靠近而迅速下降,从而在径向上产生很大的温度梯度。由此引发的沿径向向内的Marangoni力会与沿径向向外的蒸汽剪切应力相抗衡,进而在蒸汽层最薄的位置形成一个“热射流”结构。随着时间的推进,占据主导地位的Marangoni力逐渐将“热射流”向内推动,直至在液滴下方形成下沉羽流。此外,随着液池黏度的增加,液池内由表面蒸汽应力引起的流动将被抑制,进而导致界面附近的换热效率大幅下降。
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HJ-1A/CCD1传感器的长时间序列交叉定标
马忠辉, 崔珍珍, 闫东川, 刘冰洁, 万意, 王志强, 张成龙
中国科学院大学学报    2026, 43 (1): 104-114.   DOI: 10.7523/j.ucas.2024.067
摘要1194)   HTML1)    PDF(pc) (3657KB)(1960)    收藏

基于敦煌定标场,以Terra/MODIS为基准传感器,通过限制成像角度(小于20°)、成像时刻(小于2 h)、云量和成像质量等约束,筛选出2008年9月—2021年12月147组有效交叉定标影像对,利用6SV v2.1模型进行辐射传输计算得到二者之间的光谱匹配因子,最终实现对环境一号卫星A星(HJ-1A)CCD1传感器的长时间序列交叉定标。结果表明:1)计算得到的交叉定标系数与官方公布的场地定标系数高度一致,交叉定标系数与官方定标系数之间的平均相对差异小于2.25%,定标结果的不确定度在5.34%以内;2)长时间序列交叉定标结果表明,HJ-1A/CCD1传感器发射1 a后,其增益状态于2009年10月20日进行了调整,导致交叉定标系数在发射后的第409天发生突变,增益调整后整体辐射性能较为平稳;3)2009年10月—2021年12月期间,HJ-1A/CCD1传感器的辐射性能呈波动缓慢下降趋势,年衰减率小于3.10%。本文方法可以有效地提高HJ-1A/CCD1传感器的辐射定标频次和定标精度,实现对HJ-1A/CCD1传感器全生命周期辐射性能的监测。

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基于发射波束旁瓣零陷的低轨卫星干扰规避策略
王海旺, 邹诚, 常家超, 邵丰伟, 姜泉江, 李国通
中国科学院大学学报    2024, 41 (4): 541-549.   DOI: 10.7523/j.ucas.2022.068
摘要1546)      PDF(pc) (5608KB)(1957)    收藏
随着宽带低轨卫星系统的迅速发展,Ku、Ka等通信频段逐渐趋于饱和,非静止轨道(NGSO)卫星在工作时难免对采用相同频率工作的静止轨道(GSO)卫星产生干扰。目前常采用空间隔离的策略来规避干扰,NGSO卫星始终会对共线区域产生最强的干扰,增大隔离角可以减少干扰但会大大损失卫星波束的有效覆盖范围。基于此,提出一种基于发射波束旁瓣零陷的干扰规避策略,通过建立LEO卫星坐标系将天线阵面按行、列阵元划分,在列阵元维度上采用稳健LCMV算法实现宽零陷,在行阵元维度上结合波束指向进行扩展,最终在共线区域方向上形成一条“零陷带”。通过仿真分析,所提策略能在规避共线干扰的同时有效减少LEO卫星的干扰规避隔离区,算法复杂度低,在卫星上易于实现。
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福建桉树异速生长方程与生物量估算
郑小曼, 翁闲, 欧玲珑, 任引
中国科学院大学学报    2024, 41 (3): 321-333.   DOI: 10.7523/j.ucas.2022.074
摘要1561)      PDF(pc) (10322KB)(1889)    收藏
以中国南方主要速生丰产树种桉树为研究对象,利用野外破坏性实测的90棵桉树解析木数据,研究桉树单木器官生物量的分配及规律,构建最佳单木异速生长方程,计算桉树根冠比并将其应用于桉树树根生物量的估算。结果表明:1)桉树生物量的分配策略如下:随着林龄的增大,桉树树干的生物量分配比例不断增多,而树枝、树叶和树根的生物量分配比例不断减少。2)应用桉树分林龄的根冠比数据估算桉树树根生物量是最为可行且有效的方法。3)在桉树生物量的异速生长方程构建中,乘幂方程优于线性方程,最优自变量则根据各器官有所差异。
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吐鲁番晋唐时期的枣树栽培与利用——基于出土实物与文献证据
陈涛, 于海琴, 蒋洪恩
中国科学院大学学报    2025, 42 (5): 711-719.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.084
摘要905)      PDF(pc) (5689KB)(1826)    收藏
对位于新疆吐鲁番盆地的阿斯塔那墓地出土的枣遗存进行科学的鉴定分析,并结合相关文书记载,综合探讨晋唐时期吐鲁番地区的枣树栽培与利用。研究结果显示,晋唐时期吐鲁番地区的枣树栽培非常普遍,枣树是当地一种重要的特色经济作物。吐鲁番先民对枣的利用方式多样,既直接鲜食,又将其进一步加工成干枣、枣糕或枣麨。此外,枣的药用价值和枣木的优良特性也被吐鲁番先民所认识和利用。
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基于改进遗传算法的低轨通信卫星跳波束调度策略
张盼盼, 常家超, 邹诚, 李国通
中国科学院大学学报    2025, 42 (3): 382-391.   DOI: 10.7523/j.ucas.2023.054
摘要1445)      PDF(pc) (3430KB)(1806)    收藏
低轨通信卫星可以突破地形限制,与6G共同搭建天地一体化信息网络。由于其面对的全球用户需求分布不均,针对卫星关于地面固定终端的波束调度问题,提出一种能够实现时延和干扰双重优化的波束调度策略。结合发射功率、载噪比等约束,建立以排队时延和同频干扰最小化为优化目标的模型。通过分步优化,设计了需求分簇、时隙分配和波位匹配的波束跳变方案。其中针对波位匹配过程中的干扰优化问题,提出基于遗传算法的“簇内波位自交叉”的染色体交叉机制。仿真结果表明,与其他算法相比,改进遗传算法的同频干扰降低约32%~58%,且所提策略能够在资源分配周期内完成波束调度,同时实现时延和干扰的双重优化。
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基于GAN反演的无缝图像补全技术
喻永生, 罗铁坚
中国科学院大学学报    2024, 41 (5): 705-714.   DOI: 10.7523/j.ucas.2022.075
摘要1577)      PDF(pc) (10147KB)(1786)    收藏
图像补全技术广泛应用于对象消除、媒体编辑,旨在平滑地恢复受损图像。基于生成对抗网络(GAN)反演将预训练的GAN模型作为有效先验,以真实的合成材质填充缺失区域。然而,现有GAN反演方法忽视了图像补全是具有硬约束的生成任务,使拼接图像有颜色、语义的不连续问题。针对此问题设计新的双向感知生成器和预调制网络来无缝地补全图像,其中双向感知生成器充分利用扩展隐藏空间,帮助模型从数据表征层面感知输入图像的非缺失区域,预调制网络利用多尺度结构进一步为风格向量提供判别性更强的语义。在Places2和CelebA-HQ数据集上进行实验,结果表明该方法不仅搭建GAN反演和图像补全之间的桥梁,而且优于目前主流算法,在FID指标上降低49.2%。
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分叉微通道换热器对流换热性能的数值模拟研究*
柯伟宣, 穆建超, 王豪, 蔡可蒙, 刘捷
中国科学院大学学报    DOI: 10.7523/j.ucas.2024.071
录用日期: 2024-09-02   上线日期: 2024-09-24

潜水含水层地下水污染羽时空演化机器学习通用替代模型研究*
刘润枫, 王明玉
中国科学院大学学报    DOI: 10.7523/j.ucas.2025.049
录用日期: 2025-07-14   上线日期: 2025-07-16