中国科学院大学学报

一类随机泊松系统的解

王余超, 王丽瑾

2022, 39 (6): 721-726. DOI: 10.7523/j.ucas.2020.0057

摘要 ( 699 ) HTML ( ) PDF (1392KB) ( 485 )

考虑一类随机泊松系统，这类系统来自于对一类Lotka-Volterra系统进行Stratonovich型白噪声扰动。给出该系统的解几乎处处存在(全局不爆发)且唯一的充分条件，并进一步证明在这个条件下，解是几乎处处正的和有界的。数值实验对结论进行了验证。

LilrB2蛋白与Aβ(16-21)双链的结合

吴汶泽, 李晓毅

2022, 39 (6): 727-731. DOI: 10.7523/j.ucas.2020.0031

摘要 ( 477 ) HTML ( ) PDF (2347KB) ( 383 )

LilrB2蛋白与Aβ(1-42)寡聚态的结合会造成阿尔茨海默症的某些症状，研究其中的结合方式对设计针对性抑制剂具有重要意义。以lilrB2蛋白和Aβ(16-21)双分子链为研究对象，通过分子对接设定3个不同构象作为分子动力学模拟起点，分析3组体系的模拟轨迹，发现lilrB2蛋白上的ASP23残基与Aβ(16-21)单支链上的LYS残基有较强的相互作用，对受体和配体结合起到了重要的影响。在不同结合状态下，lilrB2蛋白的CYS142和SER24残基与Aβ(16-21)支链上VAL、PHE和ALA残基的疏水作用也有利于lilrB2蛋白和Aβ(16-21)双分子链的结合。

亚热带红壤区土壤氮添加对杂交构树光合作用的影响

刘铭, 王景升

2022, 39 (6): 732-741. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0018

摘要 ( 550 ) HTML ( ) PDF (2447KB) ( 352 )

土壤含氮量和光照条件是影响植物光合作用的重要因子。为了定量化亚热带红壤区杂交构树光合作用和光响应与土壤氮添加量的关系，采用Li-6400光合测定仪等设备，测定中国科学院江西省千烟洲试验站土壤氮添加量梯度条件下的杂交构树光合过程，并利用修正直角双曲线模型对净光合速率的光响应曲线进行拟合。结果表明：杂交构树光补偿点和光饱和点分别为24.2和1 147.6 μmol·m^-2·s^-1，有较强的光环境适应能力，在800~1 200 μmol·m^-2·s^-1的光照强度下，杂交构树均能保持较高的光合效率；添加含氮46%的尿素22.5 kg/ha，可促使杂交构树叶片中叶绿素相对含量增加12.8%，净光合速率提升66.8%；土壤氮素添加能明显改变最大光化学效率、实际光化学效率、表观光合电子传递速率等叶绿素荧光参数，但对光化学猝灭参数和非光化学猝灭参数无显著影响。

基于CA-Markov模型的海口市城市热岛模拟预测

王子安, 孟庆岩, 张琳琳, 胡蝶, 杨天梁

2022, 39 (6): 742-753. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0006

摘要 ( 710 ) HTML ( ) PDF (11803KB) ( 437 )

随着城市化进程的快速发展，地表覆被类型发生着前所未有的变化，也加剧了热岛效应的发展。基于Landsat数据分析海口市城市热岛的空间变化，运用CA-Markov 模型模拟预测城市热岛的发展趋势及空间分布特征，并建立城市热岛与归一化差值植被指数(NDVI)、归一化差值建成指数(NDBI)的回归模型。结果表明：1)利用CA-Markov模型模拟预测2016年海口市热环境分布情况，各热岛强度等级平均误差较小，Kappa系数为80.49%，模拟精度较高，并得到2024年海口市热环境分布情况；2)2000—2016年间，海口市热岛效应愈发明显，主要向琼州海峡沿岸、南渡河西岸以及高铁周围延伸。强热岛范围增加11.60 km²，热岛范围减少2.26 km²，大致保持不变，绿岛范围增加38.64 km²，是16年中热岛强度转变最大的。预测2024年的热岛强度分布将有向东南方向移动的趋势；3)在多元线性回归分析中，NDVI指数每升高0.1，城乡地区地表温度差降0.22~0.45 ℃；而NDBI指数每升高0.1，将对城乡地区地表温度造成0.20~1.42 ℃的温度差。此研究成果可为缓解城市热岛及规划城市未来发展方向提供科学依据和参考。

基于多源数据的中国UNESCO名录遗产地可持续发展目标监测

王普, 杨瑞霞, 梁勇奇, 陈国龙, 王心源

2022, 39 (6): 754-763. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0021

摘要 ( 324 ) HTML ( ) PDF (7967KB) ( 253 )

SDG11.4.1将保护世界遗产的“保护支出”作为评价遗产可持续发展目标的指标，其处于有方法无数据的状态，亟需具体数据和测算案例支持。利用48处中国UNESCO名录遗产的统计数据对SDG11.4.1指标进行测度和分析，基于Landsat遥感数据对4处自然遗产人为干预度进行变化监测分析。结果表明：1)单位面积支出可作为测度自然保护地(世界自然遗产、混合遗产、地质公园和生物圈保护区)可持续发展状态的指标，但不适用于文化遗产的测度。2)从资金投入角度看：自然保护地年均投入400万元/km²可作为优质发展目标阈值，年均投入80万~400万元/km²可作为发展状态良好的阈值。3)人为干预度作为扩展指标可以反映自然遗产地的可持续保护状态和趋势,可进一步在中国及其他国家类似保护地进行推广应用。

高分辨率SAR子孔径图像相干性分析及其地物分类应用

邢文继, 金燕, 仇晓兰, 丁赤飚, 周晓

2022, 39 (6): 764-775. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0052

摘要 ( 675 ) HTML ( ) PDF (23603KB) ( 380 )

针对相干性这一合成孔径雷达(SAR)图像分析常用的特征量进行分析，首先从理论上分析高分辨率SAR图像中人造目标和自然地物等典型目标的子孔径、子频带以及不同子孔径重轨干涉图像间的相干系数，然后利用高分辨率星载SAR实际数据开展上述相干系数的计算，验证分析的正确性。随后根据不同地物在不同维度相干系数上体现的不同特点，进行非监督地物分类，并给出不同类别所表征的地物特点。分析结果可为高分辨率SAR数据的优化应用提供支撑，并可加深对SAR不同地物目标特性的理解。

基于AdaBoost改进随机森林和SVM的极化SAR地物分类

张政, 李世强

2022, 39 (6): 776-782. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0020

摘要 ( 513 ) HTML ( ) PDF (6768KB) ( 333 )

为提升极化合成孔径雷达(SAR)地物分类精度，提出一种基于AdaBoost改进型随机森林和支持向量机(SVM)结合的二级分类结构。首先将AdaBoost改进型随机森林作为初级分类器，该分类器能根据决策树的分类能力赋予权重，分类能力越强则权重越高，从而提升初级分类精度。初级分类器还能评估输入特征的重要性，获得重要性排名。根据重要性排名进行特征筛选，用筛选后的特征训练SVM分类器，获取二级分类结果。最后利用邻域投票法将两级分类结果融合。AIRSAR极化数据对比实验表明，该分类结构可有效提升极化SAR地物分类精度。

基于卷积注意力和胶囊网络的 SAR少样本目标识别方法

霍鑫怡, 李焱磊, 陈龙永, 张福博, 孙巍

2022, 39 (6): 783-792. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0022

摘要 ( 473 ) HTML ( ) PDF (4016KB) ( 447 )

合成孔径雷达( SAR)目标识别在军事和民用领域都具有重要的研究价值。但由于SAR数据获取成本高、样本数目少，传统的卷积神经网络提取目标特征的能力不足，准确率低下。提出结合卷积注意力和胶囊网络的分类模型，利用胶囊网络中的多维向量神经元表示目标更多的特征；同时，考虑到少样本情况下目标特征信息缺乏，为提高神经网络的学习效率，对胶囊网络加入注意力机制，通过学习不同特征的重要程度，引导分类网络重点关注对分类结果贡献大的特征，弱化对分类结果贡献小的特征，提高神经网络的学习效率。针对MSTAR数据集和实测车辆数据集的实验结果表明，该算法的准确率高于传统的卷积神经网络和胶囊网络算法。

容器化的遥感信息服务平台技术研究与实验

闫磊, 刘巍, 刘士彬, 段建波, 夏玮

2022, 39 (6): 793-800. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0013

摘要 ( 422 ) HTML ( ) PDF (4132KB) ( 370 )

在遥感大数据的时代背景下，将遥感信息与实际生产结合，已经在各行各业得到广泛的应用。随着遥感信息处理与共享被应用到越来越多的领域，单一的遥感数据服务架构已不能满足实际生产条件中对于高可用、易扩展的要求。中国遥感卫星地面站存有海量的遥感影像数据，如何利用现有的数据来提供更好的信息服务一直是地面站探索的方向。在私有云环境下，通过kubernetes容器编排管理构建容器化的遥感信息技术处理平台，提供遥感信息服务。进而在容器化的基础环境、遥感影像计算处理、遥感数据接入以及用户服务模式4个方面展开技术研究，构建了集“数据查询获取—影像计算处理—遥感信息服务”于一体的遥感信息服务平台。

基于粒子群算法的卫星任务地面站资源调度方法

樊慧晶, 章文毅, 田妙苗, 马广彬, 程博

2022, 39 (6): 801-808. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0012

摘要 ( 636 ) HTML ( ) PDF (1692KB) ( 603 )

针对卫星数传、测控任务的地面站资源调度问题，提出一种结合启发式方法的粒子群改进算法，对卫星的数传、测控任务进行一体化调度。首先分析卫星任务及地面站资源的约束条件，建立基于启发式规则的约束满足模型，筛选出较优的初始种群，然后设计一种结合启发式规则的粒子群算法求解。仿真对比实验表明，相对于常规调度算法(如遗传算法)，粒子群算法具有较好的寻优能力和收敛速度；相对于传统粒子群算法，结合启发式方法的粒子群改进算法具有更好的寻优能力、收敛速度和稳定性。

宽频带频谱感知中的快速边界识别方法

金帅臣, 马慧, 唐洪莹, 覃荣华

2022, 39 (6): 809-816. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0007

摘要 ( 349 ) HTML ( ) PDF (2371KB) ( 443 )

以认知无线电为核心的动态频谱共享接入作为解决万物智联时代频谱稀缺问题的关键技术之一，快速、鲁棒的频谱感知是动态接入的基础。优化改进一种基于能量检测的宽带频谱感知方法，在无需先验信息的情况下实现了快速频谱边界识别与信道状态判定。实验结果表明，本方法适用于宽频带频谱盲感知，且在低信噪比情况下具有良好的性能。

一种基于双控节点的Ceph写性能优化方法

黄遵祥, 朱磊基, 熊勇

2022, 39 (6): 817-826. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0051

摘要 ( 284 ) HTML ( ) PDF (1486KB) ( 355 )

分布式存储系统Ceph由于采用多副本强一致性写入机制，造成集群写性能不理想。针对该问题，提出一种基于双控节点的Ceph写性能优化方法，首先利用双控双存储阵列节点，当一个控制器出现故障时，该节点中的另一个伙伴控制器创建新的OSD进程并快速接管故障控制器的存储阵列，从而保证数据存储的安全性和高可靠性，同时将写入机制优化为主副本OSD在本地写入日志盘后，就向客户端返回写完成，之后写入数据盘和其余从副本的完成情况则由主副本OSD继续收集并完成后续各类回调操作，从而降低非必要写操作对集群写性能的影响。最后对数据可用性和集群写性能进行实验测试，其中写性能测试分别从写延迟、吞吐量和IOPS等3个角度，对优化后的方法和Ceph原生写入机制在顺序写和随机写两方面进行比较，进一步验证优化方法在维护数据高可用的同时，对写性能提升的效果。

基于双流LSTM与自监督学习的在线动作检测算法

朱嘉桐, 卿来云, 黄庆明

2022, 39 (6): 827-835. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0049

摘要 ( 652 ) HTML ( ) PDF (5377KB) ( 390 )

在线动作检测对安防和人机交互等应用非常重要，该问题要求模型在动作刚开始时就能检测到，而不是等待整个事件完整结束。由于在线动作检测只能基于观测到的部分视频进行判断，因此相比动作识别和动作检测等任务，模型需要挖掘更多信息辅助决策。基于在线动作检测问题中常用的长短时记忆网络(LSTM)模型，构建双流LSTM模型(2S-LSTM)，并将在图像领域中被广泛使用的自监督学习思想引入到在线动作检测问题中。首先，双流网络2S-LSTM模型分别对RGB流与光流的时序信息采用LSTM建模。同时基于自监督学习的思想构建出2个新型的损失函数——时序相似度损失与光流稳定损失用于模型的训练。实验表明，与过去的在线动作检测方法RED、TRN、IDN相比，本文的模型在TVSeries与THUMOS’14这2个数据集上都取得了较好的结果。

基于多专家和MDNet的视觉目标跟踪方法

张知明, 李国荣, 黄庆明

2022, 39 (6): 836-844. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0002

摘要 ( 359 ) HTML ( ) PDF (16582KB) ( 260 )

近年来，随着深度学习技术的不断发展，基于深度学习的目标跟踪算法取得了较大成功。但由于视频中，背景、光照及目标的表观不断变化，且伴有遮挡的发生，给视频中的目标跟踪带来很大困难。传统方法主要通过在线更新跟踪器的方式解决这个问题。但是视频信息内容复杂多变，在线更新和维持一个跟踪器很难应对后续视频中复杂的数据，容易导致误差积累。为解决这个问题，基于已有跟踪器MDNet，提出一种基于多专家跟踪器的目标跟踪方法。首先通过MDNet学习所有视频中目标的共有特征，使其能够较好地描述目标。然后在跟踪过程中，根据跟踪结果动态地构建多个专家跟踪器，以增加跟踪器的鲁棒性。最后根据每个专家的评价函数选择最佳的专家跟踪器，用于跟踪当前帧中的目标。实验表明，与MDNet相比, 所提方法显著地提升了跟踪性能。

蜂窝网络下的SWIPT-D2D通信资源分配

杨特, 洪佩琳, 李润洲

2022, 39 (6): 845-852. DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0003

摘要 ( 423 ) HTML ( ) PDF (2386KB) ( 415 )

无线信息与能量同步传输(SWIPT)作为一种重要的射频能量采集技术，可使能量受限设备在通信的同时采集射频能量补充电能。针对蜂窝网络下的设备到设备(D2D)通信系统，研究D2D接收端利用功率切片技术同时进行信息解码与射频能量采集时的资源分配问题。为保证D2D接收端在高射频能量采集需求下的高信息解码速率，提出D2D通信一对多的频谱复用方案，允许D2D设备复用多个蜂窝上行链路频谱进行通信，网络中的所有用户设备作为分布式的射频能量来源对D2D接收端充电。在此场景下，对包括频谱匹配，功率控制和功率切片控制在内的系统资源分配进行联合优化，在保证D2D接收端射频能量采集需求和各通信链路速率需求条件下最大化D2D通信总速率。以上优化问题为非凸形式的混合整数非线性规划(MINLP)问题，难以求得最优解。因此基于贪心思想和凸逼近理论提出两层资源分配算法。仿真结果显示，该算法对比其他资源分配策略，在满足用户设备能量和速率需求前提下显著提升了D2D通信总速率。

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