本期目录
数学与物理学
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界面平均温度和压力对DD5和1Cr11Ni2W2MoV材料接触热阻影响的实验研究
- 王迪昌, 廉曾妍, 王沛, 刘捷
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2023, 40 (6):
726-734.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.044
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摘要 (
407 )
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PDF (3677KB) (
400
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测量航空发动机重要部件材料间接触热阻对发动机温度分布的准确评估十分重要，进而能为其部件优化设计、叶顶间隙控制和材料热防护提供重要参考价值。DD5和1Cr11Ni2W2MoV材料因具有良好的综合性能和优异的热疲劳和工艺性能而分别广泛应用于航空发动机涡轮叶片和机匣等部件。基于发动机连接部件界面实际工况，根据稳态热流法实验测量上述两材料接触热阻，并研究界面压力（45~200 MPa）和温度（150~300℃）对其影响。研究结果表明：接触热阻与界面压力和温度均存在幂律关系，且随两者增大而逐渐减小；相同界面压力和温度下，1Cr11Ni2W2MoV材料接触热阻比DD5的更小，但两者差距随压力增大而逐渐缩小。此外，拟合得到的两种材料接触热阻与界面压力和温度间的经验公式能较好地预测实验结果，与92.9%的实验数据相对误差小于12%。
环境科学与地理学
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基于空间异质性的库鲁斯台草地退化
- 高梓茜, 包安明, 郑国雄, 黄晓然, 于涛, 刘铁
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2023, 40 (6):
735-742.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.033
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摘要 (
458 )
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以库鲁斯台草原为研究区，基于1990—2020年Landsat数据，选择归一化植被指数（NDVI）及空间异质性作为草地退化的遥感监测指标，对库鲁斯台草地退化状况进行评估。结果表明：1）1990—2020年，研究区中部NDVI呈上升趋势，而边缘区域呈下降趋势；草地空间异质性上升的区域主要集中在研究区中部及西南部地区，北部和南部则以下降为主。2）草地退化的监测表明，约54%的草地出现退化，35%的草地得到了改善，10%的草地植被恢复。3）温度和降水对草地空间异质性的年际变化影响较小，对NDVI影响较大，降水量是影响库鲁斯台草原NDVI时间动态的主要因素。
地质与地球科学
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基于迁移学习的岩屑岩性识别
- 董文豪, 张怀
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2023, 40 (6):
743-750.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.026
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摘要 (
656 )
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岩屑录井在地质构造研究及油气勘探等领域中有重要作用。随着录井技术提升，岩屑录井图片数量剧增，传统人工识别岩屑已远不能满足实际工作需求。基于迁移学习的卷积神经网络在图片分类识别中以高效著称。以常见的18种岩屑为研究对象，基于在ImageNet图像数据集上训练好的VGG-16模型建立符合岩屑图片数据集特征的迁移学习模型，并应用到实际的岩性识别中。选用5 877张岩屑录井图片，以3∶1∶1的比例随机划分训练集、验证集和测试集，其岩性识别准确率分别达到99.7%、87.2%和87.3%。测试学习结果表明该方法比卷积神经网络模型在岩性分类识别中具有更高的准确率。
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CO2在高岭石(001)晶面吸附的第一性原理计算
- 梁家新, 刘善琪, 李永兵
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2023, 40 (6):
751-760.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.005
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摘要 (
453 )
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吸附是封存CO2的一种重要手段，也是降低CO2温室效应的一种有效途径。高岭石作为主要的黏土矿物，不仅具有较大的比表面积，而且分布广，封存CO2后不污染环境，是CO2的天然吸附剂。基于密度泛函理论的第一性原理计算CO2在高岭石（001）晶面的吸附，讨论吸附后的稳定构型、电子转移情况、密立根布居和分波态密度。结果表明在Top （1~3），Bridge （1~3）和Hollow （1~6）不同位点的吸附构型中，Hollow4-X构型最稳定，其吸附能为-0.41 eV。在Hollow4-X吸附构型中，CO2的O原子与晶面的H原子形成H—O键，其中CO2的O原子的2p轨道对成键贡献较大；高岭石（001）晶面H原子的电子转移到CO2的O原子上。
电子信息与计算机科学
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相控阵天线波束形成联合优化算法
- 赵明浩, 周以国
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2023, 40 (6):
771-777.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.022
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摘要 (
382 )
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针对复杂波束形成时算法收敛速度慢，容易陷入局部最优的问题，提出一种新的联合优化算法。算法立足于天线方向图与阵元电流的傅里叶变换关系，对于目标波束方向图，利用傅里叶逆变换，得到阵列天线各单元的加权值，然后将得到的幅度和相位值作为遗传算法的初始值，在仅相位加权的约束下，最终生成带宽零陷的波束方向图。为防止遗传算法陷入局部最优，将混沌映射的思想引入：用混沌映射来生成初始种群，同时在变异过程中引入混沌扰动，借助Sinusoidal混沌映射的遍历性和随机性在增加初始种群多样性的同时增强算法跳出局部最优的能力。仿真结果显示本文算法能够生成带宽零陷的复杂波束方向图，且不易陷入局部最优值。
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基于相位一致性计算和RS-GLOH描述子的 SAR和光学图像匹配
- 嵇宏伟, 刘畅, 潘志刚, 申芳瑜
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2023, 40 (6):
788-799.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.007
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摘要 (
459 )
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为解决合成孔径雷达（SAR）和光学图像之间由于非线性辐射和几何差异导致的匹配困难问题，提出一种新的基于特征的SAR和光学图像匹配算法。主要分为3个部分：特征提取、特征描述和特征匹配。在特征提取阶段，针对两者间的非线性辐射差异，使用基于相位一致性的方法得到SAR和光学图像的最小矩图和最大矩图，通过极值点检测与非极大值抑制提取出分布均匀且位置对应性好的最小矩点和最大矩点；在特征描述阶段，针对两者间的非线性几何差异，提出一种RS-GLOH描述子构建方法，主要使用斑点噪声抑制效果好的ROEWA算子和Sobel算子分别计算SAR和光学图像的梯度幅值和方向信息，然后建立梯度定位和方向直方图对特征点进行描述；在特征匹配阶段，结合最近邻距离比和快速抽样一致性分别匹配最小矩点和最大矩点。实验结果表明，本文方法具有旋转和尺度不变性，并且相比于PSO-SIFT、SAR-SIFT和OS-SIFT方法，本文方法在5组不同区域的SAR和光学图像对中可以得到更多的正确匹配点对数和更低的均方根误差。
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基于视觉感知模型的指纹图像质量评价算法
- 冯起良, 韩丛英, 赵彤
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2023, 40 (6):
821-833.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.020
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摘要 (
559 )
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指纹在刑事侦查和法庭科学领域被称为物证之首，在打击犯罪、维护社会稳定中发挥着十分重要的作用。指纹鉴定的结论是有效证据形成和刑事案件侦破的关键，而指纹图像质量直接影响指纹鉴定结论的准确性和可靠性，因此精准客观的指纹图像质量评价算法是辅助指纹专家进行指纹鉴定必不可少的工具。目前，美国国家标准与技术研究院研发的NFIQ2.0指纹图像质量评价算法得到国内外专家学者的广泛关注，但该算法质量评价结果与指纹专家的质量评价结果存在较大偏差，且缺乏对指纹图像局部区域的质量评价，所以无法满足刑事侦查和法庭科学领域指纹鉴定任务的需要。基于此，将指纹图像质量评价问题拓展到质量空间上，学习指纹专家对纹线局部区域的质量感知策略，提出基于专家感知的质量评价算法。实验结果表明本文算法对指纹图像整体质量评价的结果能够与指纹专家的质量评价结果保持一致，并且符合刑事侦查和法庭科学的应用场景。此外，进一步在国际公开指纹数据集上与NFIQ2.0算法进行对比实验，结果表明本文算法的质量评价分数更为合理，能够有效降低指纹匹配算法的拒识率。
简报
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基于高频夏普比率和稳健相关系数的资产选择
- 张杉桦, 张三国
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2023, 40 (6):
834-842.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.039
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摘要 (
505 )
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高频夏普比率是衡量收益和风险的指标，可以避免估计高维分析中的协方差矩阵，所以在目前的投资组合构建方法中被普遍使用。近年提出的D-SEV方法，通过测量股票收益和高频夏普比率指数之间的相关性，来进一步构建投资组合。然而，D-SEV中用来度量股票与高频夏普比率的相关性的方法存在一些问题，如缺乏稳健性和计算速度慢。在本文中，使用由Sourav Chatterjee提出的新的相关系数来代替。新的相关系数保证了稳健性，特别是它可以降低异常值对相关性的影响，比如对资产价格有很大影响的重大事件。同时它的计算速度也非常快。大量的模拟表明，新的相关系数在几个不同的模型中的表现优于D-SEV和其他传统方法。2019年和2020年的上证和深证股市数据也显示，新的相关系数选择的资产组合比D-SEV选择的资产组合的年化收益高出8%，同时也拥有较高的夏普比率。
