First observation of mesospheric and thermospheric winds by a Fabry-Perot interferometer in China

A Fabry-Perot interferometer, funded by the Meridian Project in China, was deployed at the Xinglong station (40.2°N,117.4°E) of the National Astronomical Observatories in Hebei Province, China. The instrument has been operating since April 2010, measuring mesospheric and thermospheric winds. The first observational data of winds at three heights in the mesosphere and thermosphere were analyzed, demonstrating the capacity of this instrument to aid basic scientific research. The wavelengths of three airglow emissions were OH892.0, OI 557.7, and OI 630.0 nm, which corresponded to heights of 87, 98, and 250 km, respectively. Three 38-day data sets of horizontal winds, from April 5, 2010 to May 12, 2010, show clear day-to-day variations at the same height. The minimum and maximum meridional winds at heights of 87, 98, and 250 km were –16.5 to 8.7 m/s, –24.4 to 15.9 m/s, and –43.6 to 1.5 m/s. Measurements of zonal winds were –5.4 to 7.6 m/s, 2.3 to 23.0 m/s, and –22.6 to 49.3 m/s. The average data from the observations was consistent with the data from HWM93. The wind data at heights of 87 and 98 km suggest a semi-diurnal oscillation, clearly consistent with HWM93 results. Conversely there was a clear discrepancy between the observations and the model at 250 km. In general, this Fabry-Perot interferometer is a useful ground-based instrument for measuring mesospheric and thermospheric winds at middle latitudes.     

基于卷积神经网络的移动机器人声源定位方法综述

听觉系统是机器人感知周围环境信息的重要途径之一,精准有效地进行声源定位,可极大提高移动机器人的感知与决策能力。将声源定位应用于危险环境救援与巡检具有重要工程意义。随着深度学习的广泛应用,引入卷积神经网络(convolutional neural networks, CNNs)的声源定位效果显著改善。将移动机器人声源定位研究从网络架构与改进、声音特征类型、数据仿真与增强,以及多模态信息融合四个角度进行综合对比及分析,并对技术的应用提出思考与展望。     

复方蒙药广枣-肉豆蔻片的制备与质量控制

研究了广枣-肉豆蔻片的制备过程并对其质量进行控制。基于《中国药典》(2020年版)片剂项要求,考察片剂的外观性状、硬度、崩解时限、重量差异及脆碎度;采用高效液相色谱法测定广枣-肉豆蔻片中4种抗氧化成分的含量。结果表明,片剂外表光滑,色泽均匀,硬度值处于30～40 N,崩解时限控制在10 min内,脆碎度小于1%;槲皮素、原儿茶酸、甲基丁香酚、肉豆蔻醚分别在0.16～0.8μg/mL(r=0.999)、4～20μg/mL(r=0.999)、8～40μg/mL(r=0.999)、100～500μg/mL(r=0.999)内呈良好的线性关系,平均回收率分别为99.3%、101.6%、100.3%、99.3%。且方法学验证项下精密度、稳定性和重复性试验的相对标准偏差(relative standard deviation, RSD)数值均未超过2%。该含量测定方法操作简便、专属性强、结果准确可靠,可为复方蒙药广枣-肉豆蔻片的质量标准提供参考。     

寒旱环境灌木根系增强春融期边坡稳定性影响

春融期边坡极易发生热融滑塌现象,为研究植被根系与边坡冻融界面呈不同夹角α条件下边坡的潜在滑移面破坏形式、位移特征以及稳定性影响,结果表明:随融化深度的增加,春融期素土及根-土复合体边坡的等效塑性应变贯通带越明显,易沿着冻融界面发生平面状滑塌;相比于素土边坡,春融期(3月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约69.65%,春融期(4月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约71.88%,且根-土复合体边坡位移的减少量随着α角的增大而呈增大趋势,表现出根系伸入冻融界面处时具有较强的固土能力;当根系与冻融界面夹角α由45°增大至90°时,根-土复合体边坡的安全系数呈增长趋势,且根系与边坡冻融界面垂直时,根系具有相对最大限度地增强春融期边坡固土护坡作用,可有效提高春融期边坡的稳定性。上述研究结果为探讨冻融界面处植物根系对春融期边坡稳定性具有理论研究价值和实际指导意义。     

东部区域核事故核素大气扩散特征研究

为分析核事故时东部不同地区放射性核素大气扩散特征的差异性,通过利用区域尺度天气预报模式WRF和高斯大气扩散模式研究了东部区域尺度以及部分核电厂周边的大气弥散因子分布特征。结果表明:东部区域尺度计算网格中心点周边500 m和5000 m处大气弥散因子的最大值分别为10-3 s·m-3量级和10-4 s·m-3量级;不同核电厂距离中心点500 m处的大气弥散因子最大值在10-4 s·m-3量级,距离区域中心点5000 m处的大气弥散因子最大值在10-6～10-4 s·m-3量级之间;针对不同核电厂距离中心点500 m处和5000 m处大气弥散因子比较发现,前者昌江核电厂大气弥散因子最大值最高;后者秦山核电厂大气弥散因子最大值最高。可见不同地区的核电厂受气象场影响其大气扩散特征存在差异。     

公路高边坡灾变机理及滑动力响应规律分析

降雨是导致和诱发滑坡的主要因素,据调查中国大约68%的滑坡灾害是由于降雨作用所致。为揭示降雨诱因与边坡岩土体劣化变形之间的关联性,以大广高速新丰段边坡为例,对降雨诱发边坡失稳破坏模式展开研究。通过建立降雨与开挖条件下的大广高速新丰段边坡的三维数值计算模型,分析滑坡应力场和位移云场演变规律,确定了滑动面埋深(H=14 m)和滑动面地表出露位置,并发现滑动面出露处呈“后缘张拉V形裂缝、舌部挤压隆起变形”为主的破坏模式,坡面以蠕滑变形为主的破坏模式;开展新丰段边坡“耦合锚索框架梁+抗滑桩”加固设计及可行性数值模拟分析;最后,在新丰段边坡上建立了公路边坡滑动力综合在线安全监测预警系统,揭示了滑动力随降雨量的动态响应规律。结果表明：在抗滑桩加固位置,坡体Z方向变形量减小,最大变形量仅为9 mm,满足边坡控制要求。可见,为类似公路高边坡的安全监测和变形机理研究奠定了理论和实践基础。     

轮足复合式爬壁机器人研究综述

当前轮足复合式机器人机构主要包含轮足结合、分离复合以及变形轮足,分别能够实现不同障碍通道的移动作业、复杂未知环境的探索操作以及突发应急救援等应用。然而,针对船舶、压力储罐等金属立面环境,轮足复合式爬壁机器人必须兼具壁面适应、越障和壁面过渡的全位置自主作业能力,应用于壁面焊接、清洗、检测等作业任务。对比分析当前的国内外研究,轮足复合式爬壁机器人针对在垂直和倾斜壁面的工程应用有良好的适用性,它具备适应复杂曲面工作面并能够应对非结构化工作场景。轮足复合式爬壁结构在应对曲率变化、非结构化壁面等工作将会有良好的应用前景。     

超深圆形基坑地下连续墙支护结构体系力学性能分析

为了定量研究超深圆形基坑地下连续墙支护结构体系的受力和变形机理,本文通过Midas GTS建立超深圆形基坑施作过程的精细化有限元模型,通过改变地下连续墙局部弱化程度、地下连续墙先行幅和后续幅数量和嵌固深度等参数,对围护结构受力、变形和基坑周边地表沉降等规律进行了分析,分析结果显示:1）本工程的围护结构设计具有一定的优化空间;2）围护结构的水平最大变形和最大应力集中于第8~10道环梁处;3）围护结构的变形随幅间弱化程度和幅数的增加而增加,围护结构应力随幅间弱化程度和幅数增加而减小;基坑周边地表沉降随幅间弱化程度和幅数的增加而增加。分析结果对类似超深圆形基坑的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

基于YOLOv5s-FCS的钢材表面缺陷检测

针对传统钢材表面缺陷检测方法易出现误检、漏检和部分缺陷种类检测精度低等问题,本文设计了一种钢材表面缺陷网络YOLOv5s-FCS。首先本文引用了FReLU激活函数构建了卷积模块CBF,有效增强了网络的空间解析能力,优化了网络检测精度;其次,本文将坐标注意力机制嵌入到网络的neck部分来增强网络特征融合的能力,从而使网络能够提取更加丰富的特征信息;最后,将YOLOv5s的损失函数替换为SIoU loss,提高了预测框的回归精度。通过在NEU-DET数据集上进行消融实验、可视化对比实验,结果表明,YOLOv5s-FCS网络的mAP值达到了0.747,相较于原YOLOv5s网络提高了8.3%,相较于YOLOv3网络提高了11.8%,相较于YOLOXs网络提高了4.2%,相较于YOLOv6s提高了1.4%,验证了该方法的可行性、有效性。     

“三生空间”视角下乌鲁木齐市土地利用转型及生态环境效应分析

为探究如何优化乌鲁木齐市城镇化快速发展的资源配置方式,实现城市在“三生空间”视角下的可持续发展,本研究基于乌鲁木齐市1980—2020年（每10年一期,共5期）土地覆盖遥感影像数据,通过土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型生态贡献率和InVEST模型估算生境质量等方法,定量分析了乌鲁木齐市土地利用功能转型及生态环境效应。结果表明：(1)乌鲁木齐市生态空间被持续压缩,生活空间持续增加,而生产空间则经历了先增加后减少的倒“V”型变化趋势。(2)乌鲁木齐市土地利用功能转型主要表现为草地生态空间与生产、生活空间之间的相互转化。(3)乌鲁木齐市生态环境质量指数持续下降,草地转变为其他生态空间是使乌鲁木齐市生态环境质量恶化的主要原因。(4)乌鲁木齐市的生境质量水平持续下降,草地、水域生态空间转化为其他生态空间是生境质量下降的主要原因。可见：土地利用转型会对生态环境质量产生巨大影响,研究结果可为乌鲁木齐市生态持续改善提供保障,同时还能为协调新疆土地资源的可持续利用和生态环境保护提供借鉴。