本期目录
前沿创新
化学
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环戊基甲基酮连氮的合成及表征
- 赵鹏, 赵文昭, 夏洋峰, 刘龙, 张延强
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2021, 38 (5):
583-589.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.002
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摘要 (
384 )
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以环戊基甲基酮和水合肼为原料，合成一种新的酮连氮化合物（环戊基甲基酮连氮，C14N2H24），采用1H NMR、13C NMR和IR表征确认产物的结构，并通过Gaussian 09计算对产物分子构型进行解析，表明（1E，2E）为最稳定构型；同时测定环戊基甲基酮连氮在常压下的基本物理化学性质，包括沸点（Tb，238.4℃）、熔点（Tm，-38.2℃）、密度（ρ，0.910~0.969 g·cm-3）、动态黏度（η，2.35~13.17 mPa·s）和比热容（Cp，2.97~3.63 J·g-1·℃-1），并根据密度计算其等压热膨胀系数（α，8.26×10-4~8.75×10-4℃-1）。结果显示ρ、η与温度呈负相关，Cp、α与温度呈正相关。
环境科学与地理学
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黑龙江流域积雪的时空动态变化及其与气候因子的关系
- 陆小琳, 张万昌, 牛全福, 刘金平, 陈豪, 高会然
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2021, 38 (5):
601-610.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.004
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摘要 (
467 )
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积雪覆盖作为重要的地表覆盖类型，其变化对当地的水文环境、物候变化都有重要的反馈和调节作用。基于去云后的MOD10A1/MYD10A1逐日积雪覆盖数据，探讨黑龙江流域2002-2016年间的积雪时空变化，并结合同期气象数据，分析积雪面积与温度、降水等气象因子之间的相关性。研究结果表明：1）研究期间黑龙江流域积雪日数增加的地表面积稍大于减少的面积；流域整体年积雪覆盖面积呈微弱的增加趋势，季节上表现为冬夏季略微增加、秋季轻微减少及春季无明显增减的趋势。2）不同时段的积雪面积与同期气候因子的相关性不同。其中春季3、4月份与温度有明显的负相关关系（P<0.01），夏季6月、冬季12月以及2月与降水呈明显正相关关系（P<0.01），秋季与最高温度有较好的负相关关系（P<0.05）。综上所述，黑龙江流域14年来的积雪年际变化及其与气温、降水之间相关性表现出明显的季节性差异，将为研究气候变化、灾害防治以及人类活动提供有效参考。
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广东省山洪灾害分布特征及关键影响因素分析
- 王钧, 宇岩, 宫清华, 袁少雄, 陈军
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2021, 38 (5):
611-623.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.005
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摘要 (
343 )
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基于已发山洪灾害数据，首先探讨山洪灾害的空间分异规律；其次基于山洪灾害形成的地形、物源、水动力条件，选择相对高差、坡度、水系密度、地层岩性、多年平均24h降雨和距水系距离6大主因子，定量分析山洪灾害与各因子之间的数量和概率相关关系。基于ArcGIS将广东省划分为179 801个网格，按网格分别统计每个因子中山洪灾害的数量和发生概率。结果表明：广东省山洪灾害数量和灾害密度最大的流域为韩江流域；行政区划上，梅州市山洪灾害数量最多，而潮州市山洪灾害密度最高；相对高差、坡度、水系密度与山洪灾害发生概率之间的相关关系可以用y=a1eb1x+a2eb2x模拟；地层岩性、多年平均24h降雨和距水系距离与山洪灾害发生概率之间的相关关系可以用y=aebx模拟。研究成果可以为广东省山洪灾害防治提供依据。
地球科学
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祁连山冰川消融对地表变形、地应力和断层地震危险性时空变化的影响
- 孟秋, 胡才博, 石耀霖
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2021, 38 (5):
624-631.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.006
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摘要 (
314 )
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随着全球气候不断变化，祁连山地区广泛存在的现代冰川，可能会进一步消融乃至完全消失，从而引起祁连山地区的地表变形、地应力及断层地震危险性的时空变化。利用自主开发的平面应变黏弹性有限元程序，计算在冰川不断消融引起的地表载荷和两侧地块的构造挤压作用下，1956-2106年共150 a期间，祁连山地区自地表变形、地应力的时空演化。重点关注祁连山地区典型地质剖面的主要断层的正应力、剪应力及库仑应力随时空的变化，定量评估各个断层地震危险性的变化。结果表明，在祁连山冰川不断消融的情况下，祁连山地区地表抬升速率呈现先快速增加后趋于稳定的冰后回弹现象；研究区域的水平应力、垂直应力及剪应力在冰川载荷卸载和边界构造加载的双重作用发生显著变化；大柴旦-宗务隆山断裂、哈拉湖南山断裂和哈拉湖盆地北缘断裂库仑应力变化持续增大，未来地震危险性增强；阴凹槽断裂和祁连山北缘断裂库仑应力增加很小，反映了在冰川融化影响不大、仅仅在构造应力增加为主的情况下，地震危险性随时间增加是缓慢的。
电子科学
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基于PE的MEEMD筛选的LFMCW雷达心率估计算法
- 廖洪海, 何为, 林水洋
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2021, 38 (5):
666-677.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.011
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摘要 (
270 )
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针对现有的基于快速傅里叶变换（fast Fourier transform，FFT）和Levenberg-Marquardt（LM）拟合等算法在心率估计中存在稳定性差、精准度低等现状，在分析77 GHz线性调频连续波雷达信号特征的基础上提出一种改进型的心率估计算法。首先，该算法通过速度-距离谱图识别被测人体，通过仿真实验获得心跳区间50~120次/min对应的排列熵（permutation entropy，PE）区间为[0.31，0.44]。然后，提出PE心跳信号区间筛选方法消除微运动信号中的干扰和噪声。通过峰值检测算法实现心率的精准估计。最后邀请30位志愿者进行实验，并从稳定性、准确性和估计误差3方面分别对本文提出的算法、FFT算法和LM拟合算法进行评估和比较。实验表明本文提出的算法的稳定性和估计误差的综合评估指标最优，准确率为98.30%。
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面向三维信道幅值预测的自适应神经网络
- 于文欣, 李凯, 周明拓, 李剑, 杨旸
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2021, 38 (5):
678-686.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.012
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摘要 (
260 )
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针对在采用massive MIMO（multiple-input multiple-output）系统的5G网络规划中，使用传统的系统级仿真方法获得信道幅值的计算量和时间开销非常大的问题，提出一种基于BP（back propagation）神经网络的自适应神经网络来预测massive MIMO系统的信道幅值。自适应神经网络由基本BP子神经网络和特征降维BP子神经网络组成，可实现对给定训练集和预测集的自适应，基于用户射线追踪数据快速准确地预测用户的信道幅值。仿真结果表明，所提出的自适应神经网络在得到与系统级仿真方法精度接近的信道幅值的同时，可大幅降低获得信道幅值的时间开销；并且与采用传统BP神经网络相比，可以明显降低训练时间、预测误差大的用户数和平均预测误差。
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基于区域分流的低轨卫星星座星间负载均衡路由算法
- 周雅, 谢卓辰, 刘沛龙, 刘会杰
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2021, 38 (5):
687-695.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.013
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摘要 (
415 )
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低轨卫星通信网络具有流量分布不均、地面站分布不均且网络负载随时间变化等特点。卫星与就近地面站间的数据传输将会导致空间段动态漏斗型拥塞，进而引发馈线拥塞并劣化端到端通信指标。提出基于区域分流的多径搜索负载均衡路由算法（regional-traffic-detour multipath search load balancing routing algorithm，RMLBR），RMLBR根据卫星网络状态及目的节点距离计算转移概率，以实现区域分流，并以时延为约束进行多径搜索获得最佳路径及备选路径以缓解动态漏斗型拥塞。仿真结果表明，与交通灯智能路由策略（traffic-light based intelligent routing strategy，TLR）和显式负载均衡算法（explicit load balancing，ELB）相比，RMLBR可以有效地缓解漏斗型拥塞，降低端到端延时延及丢包率，并缩小高流量区域范围。
计算机科学
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基于EDA仿真软件的多资源调度算法
- 王静, 陈岚, 张贺, 王海永
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2021, 38 (5):
696-701.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.014
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摘要 (
316 )
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为提高电子设计自动化（electronic design automation，EDA）并行仿真任务的资源利用率并保证公平性，在占优资源公平分配机制（dominant resource fariness，DRF）的基础上，提出考虑license的占优资源公平分配（dominant resource fairness allocation algorithm considering license，LDRF）算法。一方面考虑多类型资源的公平调度问题，满足EDA任务对资源种类多样性的需求；另一方面考虑对EDA工具的license资源调度，避免任务占有硬件资源但是没有获得license授权不能运行，导致资源利用率下降。实验仿真结果表明，在license有限的条件下，LDRF的平均CPU资源利用率比DRF算法提高60%，平均内存资源利用率比DRF算法提高34%。
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智能工厂中的雾计算资源调度
- 戴志明, 周明拓, 杨旸, 李剑, 刘军
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2021, 38 (5):
702-711.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.05.015
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摘要 (
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随着新一代信息技术的发展，许多传统工厂开始向智能工厂转型。如何对智能工厂中海量数据进行处理，从而提高工厂的生产效率仍然是一个严峻的问题。基于智能工厂的特性提出适用于智能工厂的雾计算框架，使用Kubernetes对容器化的智能工厂应用进行自动化部署。并且提出基于遗传算法改进的区间划分遗传调度算法（interval division genetic scheduling arithmetic，IDGSA）对智能工厂中的容器应用进行调度分配。仿真实验表明，与Kubernetes缺省的调度算法相比，IDGSA算法可使数据处理时间减少50%，雾计算资源使用率提高达60%；与传统的遗传算法相比，在迭代次数更少的情况下，可使数据处理时间减少7%，雾计算资源的使用率提高9%。
