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基于深度学习的语义编码虚假轨迹重构方法
李同鑫;章静;胡昊泽;曾钻洋;廖华雄背景知识攻击通过利用先验知识推断用户行为模式，严重威胁轨迹隐私安全。现有轨迹重构方法存在两大局限：一是传统方法未能有效处理语义位置信息泄露问题，且缺乏对含噪数据下深度学习模型的优化，导致轨迹重构精度与语义提取能力不足；二是现有方法泛化能力弱，难以在异构数据集中实现高效重构，制约隐私保护全面性。为此，本研究提出基于语义信息编码的虚假轨迹重构方法（a deep learning-based semantic encoding method for synthetic trajectory reconstruction,DL-SESTR）。该方法结合双向长短时记忆网络（bidirectional long short-term memory,BiLSTM）与注意力机制，捕捉轨迹时空依赖关系并动态筛选关键点以增强抗噪能力；提出兴趣点语义标注算法（pointof-interest semantic annotation algorithm,PSA），通过高效匹配多源兴趣点（point-of-interest,POI）数据提升标注效率；提出基于哈斯图的层次化语义编码算法（Hasse diagram based semantic information encoding algorithm,HDSE），构建语义敏感度权重模型，区分高优先级语义信息与噪声。实验基于T-Drive和GeoLife数据集，验证了模型在密集/稀疏区域、不同隐私预算及昼夜场景下的性能。结果表明：DL-SESTR在隐私保护与数据效用平衡方面显著优于基线方法，Hausdorff距离降低0.3%，动态时间规整（dynamic time warping,DTW）效率提升1.2倍，轨迹平滑度（root mean square,RMS）提高1.18倍；低隐私预算（ε=0.01）下仍保持95%的Euclidean距离缩减率，展现了鲁棒性与泛化能力。
基于Petri网与改进黑翅鸢算法的无信号交叉口车辆优化调度方法
曹猛;张富娜;姜心雨;黄程;刘慧霞;张思晗;孙文强为满足智能网联环境下无信号交叉口高效通行的需求，以Petri网为模型、最小化最大车辆通行时间为优化目标，基于死锁避免策略和一种改进黑翅鸢算法，对无信号交叉口建立了一种新的车辆优化调度方法。首先，该方法对车辆通行序列进行编码，建立了车辆序号与黑翅鸢个体之间的映射关系；其次，基于实时在线的死锁避免策略对个体进行死锁检测与修复，保证车辆通行的控制可行性；然后，对黑翅鸢算法设计了2种改进策略，分别为改进Circle混沌映射与Levy飞行策略，以提高算法的求解速度与精度；最后，采用双向四车道交叉口场景进行实验，在多个典型场景下对改进黑翅鸢算法与原始黑翅鸢算法、遗传算法进行对比，验证了所提方法在最小化最大通行时间上的显著优势，并通过统计分析结果表明本方法的收敛速度、稳定性与优化效果均为最优。实验结果表明：与现有算法相比，改进黑翅鸢算法在求解无信号交叉口车辆优化调度问题上具有较强的寻优能力。
基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划
苑俊辉;王晓东;马盈仓移动机器人路径规划是机器人的重要研究领域之一，根据机器人接收的任务和周围环境信息，为其寻找一条从起点到终点且没有碰撞的最优路径。针对蚁群算法存在的收敛速度慢、路径繁冗及易陷入局部最优等问题，本文提出了一种改进的蚁群算法。首先，通过融合具有目标导向性的Euclidean距离与Chebyshev距离以提高蚂蚁前期的搜索效率，并在启发函数中引入正态分布来提高路径的搜索精度；其次，在信息素更新机制中加入奖惩策略，通过强化优秀路径引导能力以提高算法收敛速度；然后，结合自适应信息素挥发因子动态调节搜索行为，增强全局寻优能力，降低陷入局部极值的风险；最后，通过剪枝操作，减少机器人转弯次数，缩短路径距离。通过在二维和三维环境中与其他算法进行仿真对比实验，结果表明，改进算法不仅能够找到最短路径，而且在运行时间上也表现出更高的搜索效率。
Bi_2O3/TPU/W包覆纱织物的制备及其X射线防护性能研究
周瑞;张飞燕;陈华杰;张一鸣;姚理荣为探究氧化铋/聚氨酯/钨丝(Bi_2O3/TPU/W)包覆纱织物的制备工艺及其X射线防护性能，将聚氨酯(TPU)和氧化铋(Bi_2O3)配制成纺丝溶液，以钨丝(W)作为芯层，通过皮芯复合静电纺丝技术制备Bi_2O3/TPU/W包覆纱，并进一步织成平纹织物。研究了Bi_2O3的添加量对纳米纤维膜表面形貌、化学组分、力学性能、透气性能和X射线防护性能的影响。结果表明：当Bi_2O3添加量为75%时，Bi_2O3/TPU纤维膜中颗粒分布均匀、形貌良好。当Bi_2O3/TPU/W包覆纱直径为0.7 mm时，纱线结构稳定，强力好。所制备Bi_2O3/TPU/W包覆纱织物的厚度为1.4 mm时，透气率达1 220 mm/s，透湿率为7 040 g/(m2·24 h)，对入射能量为83 keV的X射线防护铅当量达0.27 mmPb。
片状羰基铁聚酯纤维增强复合材料制备及吸波性能研究
金欣怡;郭楠楠;冯进刚;何恒鑫;朱立成;庞添文;顾闻彦片状羰基铁（flake carbonyl iron powder,CIP）是一种典型的磁性损耗型吸波剂，但是其高密度的特点影响了材料的应用。本研究将其与水性聚氨酯（PU）、涤纶（PET）纤维材料复合，制备并考察了这种纤维吸波复合材料（CIP/PET/PU）的性能。首先，将2种不同尺寸的CIP，分别以不同浓度分散到PU溶液中形成浸渍液；其次，将纤维材料（PET）没入浸渍液中，得到CIP/PET/PU。通过对CIP/PET/PU的微观形貌、吸波性能和力学性能的测试分析，发现在CIP/PET/PU正面和反面的微观形貌存在差异，横截面中CIP呈现从反面密集到正面稀疏的梯度分布特征，且尺寸较大的CIP更容易在材料反面形成致密的结构。CIP/PET/PU反面吸波性能显著优于正面，在采用较大尺寸CIP且m(CIP)∶m(PU)=1.5时，CIP/PET/PU在18 GHz处达到最低反射损耗-25 dB；即使在m(CIP)∶m(PU)=0.15的低填充量下仍存在有效吸收。CIP/PET/PU与未添加CIP的复合材料力学性能相比，呈现出不同的变化规律：当CIP尺寸较小且m(CIP)∶m(PU)=0.015时，CIP/PET/PU的力学性能比未添加CIP的略高或者接近；而当CIP尺寸较大且m(CIP)∶m(PU)=1.5时，CIP/PET/PU的力学性能略优于未添加CIP的复合材料，而其他样品都显示出较差的力学性能。
某停用金铜矿尾矿库对下游农田土壤重金属环境影响分析
孙丰瑞;于正茂;张文国;肖娥;居维伟;已停用金铜矿尾矿库中重金属元素相对富集且存在迁移的可能，其对下游农田土壤环境具有潜在影响风险。本文以某停用金铜尾矿库对下游耕地重金属影响范围和程度为研究目标，通过钻探查明研究区耕地岩性地层分布与地下水流向等基本情况，通过对尾矿库及其下游2 km范围以内耕地表层土壤样品重金属测试分析发现：尾矿库内土壤样品中多种重金属元素含量显著高于农用地土壤环境污染筛选值，内梅罗综合指数为5.10，为重度污染区域；尾矿库下游约1 km范围内耕地表层土壤样品中关注的9种重金属元素指标元素单项污染指标和综合多因子污染评价指数均为清洁；研究区内各重金属元素在沿河谷方向上未呈现出规律变化趋势和相关性；尾矿库下游远端2km处土壤呈轻度污染状态，污染因子为铜，综合上游地形、地下水基本情况和重金属元素分布特征推断，铜元素通过上游土壤和地下水迁移至超标点位的可能性较小，该污染区域需要加强管理并进一步开展污染溯源工作。本研究表明该金铜尾矿库停用后，在尾矿库得到规范封场管理、渗滤液收集及排水系统完善的条件下，尾矿库对下游农田土壤中造成重金属污染的风险较低。
水果中杀菌剂残留降解方法
曹佳佳;谷秋语;王苏妍;施欣驰;Pedro LABORDA;真菌病害是制约水果产业可持续发展的主要威胁。化学杀菌剂虽能有效控制病害，但也会引发农药残留超标、病原菌抗性增强及环境污染等问题。现有水果中杀菌剂的降解方法能够实现较高的降解率，但是关于降解产物及其潜在毒性的信息仍然相对匮乏。因此，发展高效、绿色的农药残留降解技术，对保障水果质量安全、推动产业绿色转型具有重要意义。本文系统综述了水果中杀菌剂残留的降解机制与技术途径，重点分析了物理、化学和生物等方法的原理、效能与应用特点。
一种基于人口调控注意力网络的孤独症辅助诊断模型
张雄涛;麻远;王丰;严奇奇;申情;基于多模态磁共振成像的图神经网络因能有效表征脑网络的非欧几里得结构，在医学影像领域备受关注。然而，现有研究大多忽略了患者症状的显著个体差异，仅通过简单拼接引入人口统计学数据，限制了分类性能。此外，多站点数据的异质性也导致模型在跨站点外部验证中表现不佳。为此提出了一种基于人口统计学调控的图注意力神经网络框架（demographic-regulated multimodal graph attention network framework，DM-GAT）。首先设计人口感知动态构图模块（demographic-aware dynamic graph structure learning，D-GSL），利用人口统计学信息重构潜在的脑网络拓扑结构，解决静态功能连接中的噪声与个体差异问题。其次，提出多视角人口交互注意力机制（multi-view demographic interaction attention，M-DIA），通过引入人口学特征作为门控信号，动态调控节点与边的注意力权重，增强个体化表征能力。在ABIDE和ADHD-200跨站点数据集上的实验结果表明，提出的模型在ABIDE数据集（17个站点，943名受试者）上的分类准确率（Accuracy， ACC）达到74.51%，优于先进模型MHNet（73.27%）。消融实验进一步证实了D-GSL模块（ACC提升约4%）、M-DIA模块的有效性。
一类多层加权边冠网络的拉普拉斯谱和一致性
刘家保;李启昌;为揭示复杂系统结构与功能的耦合机理，构建一类多层加权边冠网络模型，系统分析其拉普拉斯谱性质及一阶和二阶一致性行为，以期为多智能体系统的鲁棒设计提供理论依据。首先，基于图论与矩阵分析方法，通过克罗内克积运算和分块矩阵特征值分解，推导了多层加权边冠网络拉普拉斯谱。然后，通过拉普拉斯谱进一步得到一阶和二阶一致性精确表达式，并考察层数、权重及因子网络拓扑对一致性行为与鲁棒性的影响机制。最后，作为应用推广，进一步计算了网络的生成树数与拉普拉斯能量。结果表明：二阶一致性较一阶一致性对拓扑变化更为敏感，且增大层数与权重可显著增强网络鲁棒性。对于相同的G2，当因子网络G1具有更高的网络一致性时，多层加权边冠网络■通常具有更高的一阶网络一致性和更低的二阶网络一致性。对于相同的G1，当因子网络G2具有更高的网络一致性时，多层加权边冠网络■通常也具有更高的网络一致性。研究结果阐明了多层加权边冠网络中拓扑结构与一致性之间的内在耦合规律，为通过调节层数与权重灵活调控多智能体系统的协同能力与抗干扰性能提供了理论基础。
基于复杂网络理论的我国绿色低碳发展水平测度及其空间关联网络特征研究
刘家保;郭家林;在“双碳”目标背景下，科学测度我国绿色低碳发展水平并揭示其空间关联特征，对推动区域协同绿色转型具有重要意义。本文以2011—2023年我国30个省份为研究对象，构建涵盖经济、社会与生态三个维度的绿色低碳发展综合评价指标体系，采用熵权TOPSIS方法测度各省份绿色低碳发展水平，并运用核密度估计刻画其动态分布特征。在此基础上，借助改进引力模型构建省际空间关联网络，并运用社会网络分析方法，从整体与个体两个层面系统分析我国绿色低碳发展的空间网络结构特征。研究结果表明：1）研究期内，我国绿色低碳发展水平整体呈稳步上升态势；2）核密度曲线整体右移且逐渐集中，表明绿色低碳发展水平持续提升，省际分化程度有所缓解；3）绿色低碳发展空间关联网络结构相对稳定，网络密度偏低但连通效率较高；4）东部发达省份在网络中长期处于核心位置，具有较强的辐射和中介作用，网络整体呈现明显的“核心-边缘”结构。研究结论可为优化区域绿色低碳协同发展路径、推动“双碳”目标实现提供参考依据。
增量式PID控制在温控系统中的应用
严晓照;张兴国;温度的控制在科学实验和工业过程中极为普遍,具有典型的意义,而温控系统通常是时变的、非线性的、具有纯滞后的复杂大惯性系统,控制效果与采用的控制算法有很大的关系.针对这一问题,在温度控制实验系统中,设计了一种增量式PID控制算法实现了对温度的控制.通过实验表明,该算法的控制效果要优于传统的PID控制算法,对于工程实际应用具有较强的借鉴作用.
印染废水处理技术的研究与进展
景晓辉,尤克非,丁欣宇,蔡再生文章系统综述了国内外印染废水处理技术研究与进展,特别是近年来出现地一些新技术,如膜分离技术、超声波技术、高能物理法、电催化氧化技术和光催化氧化技术;探讨了印染废水处理的发展趋势。
ANSYS在钢筋混凝土梁有限元中的应用
王亚萍,陈建平,陈五洲文章结合钢筋混凝土材料的特殊性,利用大型有限元计算软件ANSYS计算受弯构件梁的变形及其正截面应力应变。最后将有限元计算的结果(裂缝开展深度、钢筋应力、混凝土应力)与精确解比较,分析误差存在的原因及改进的方法和措施。
增量式PID控制在温控系统中的应用
严晓照;张兴国;温度的控制在科学实验和工业过程中极为普遍,具有典型的意义,而温控系统通常是时变的、非线性的、具有纯滞后的复杂大惯性系统,控制效果与采用的控制算法有很大的关系.针对这一问题,在温度控制实验系统中,设计了一种增量式PID控制算法实现了对温度的控制.通过实验表明,该算法的控制效果要优于传统的PID控制算法,对于工程实际应用具有较强的借鉴作用.
碳纳米材料的功能化及其储能应用
李奇;秦天;葛存旺;在过去的几十年里，功能碳纳米材料（functional carbon nanomaterials,FCMs）由于其优异的理化性质，如超高电导率和质量传输速率、丰富的活性位点、良好的化学稳定性和机械强度，引起了材料科学界的广泛关注。基于FCMs所带来的各向异性和协同效应以及纳米尺度上的小尺寸效应，这些FCMs在锂离子电池、锂硫电池、燃料电池、有机太阳能电池和超级电容器等能源领域表现出巨大的应用价值。这篇综述全面总结了近5年来碳纳米材料的功能化策略，并详细介绍了FCMs在能源存储与转化器件中的应用。最后，根据科学研究的发展趋势，探讨了FCMs所面临的紧迫挑战和未来的研究方向。
生物炭制备方法及其在环境污染治理中的应用研究
汪佳玥;凌茜;张雲豪;王芯羽;林佳琪;张伟涛;刘志欣;王祥科生物炭是一种原材料易获取、制备成本低的环境友好多孔材料。由于其比表面积大且含有丰富的表面功能基团，在环境污染治理和污染修复等方面具有广泛的应用前景。介绍了生物炭的制备技术和工艺，分析对比了不同制备条件对制备的生物炭性质和性能影响，综述了生物炭对环境中不同污染物的吸附固定和催化降解效果和原理。生物炭对重金属具有非常强的吸附络合能力，并且对高价态金属离子具有还原固定作用，通过吸附-还原-固定的模式，可以将重金属离子固定在生物炭上。对有机污染物的吸附主要由表面络合、氢键和π-π共价作用，生物炭及其复合材料在光照条件下能够光催化降解有机污染物。文章就生物炭对废水和土壤中重金属的吸附固定和有机污染物消减等方面的效果和应用进行了归纳总结，进一步从分子层面研究和讨论了生物炭应用于污染物去除方面的进展，为废水处理和土壤修复提供数据和理论支持，对降低污染物在环境中的迁移转化，减轻环境污染风险，具有重要的科学意义。
质子交换膜电解水制氢系统建模与仿真
王辉东;姚海燕;郭强;夏红军质子交换膜（proton exchange membrane,PEM）电解水制氢技术将电能转化为化学能和热能，是一种绿色的制氢方式，具有响应速度快、电流密度高、结构紧凑等优点。对于质子交换膜电解水制氢系统建模，现有文献中鲜有整体描述电解槽电压、电流变化及系统各组件温度动态的集总参数模型。文章根据电化学基本原理及热力学定律，建立了PEM电解槽电压稳态模型和系统的温度动态模型，基于MATLAB/Simulink软件进行了仿真分析，将仿真结果与实验数据进行了对比，其中电压误差不超过0.02 V，温度误差不超过1.6 K，验证了模型的有效性，且所建立的模型能够描述和预测系统参数的变化，为系统设计及控制优化提供支撑。根据PEM电解槽的效率模型和仿真结果，分析了不同温度、压强对电解槽性能的影响，结果表明升高温度、降低压强能提高电解槽效率，其中温度是影响电解槽效率的主要因素。在搭建的仿真模型基础上，使用前馈PID控制器进行了温度控制，其中温度超调不超过0.6 K，调节时间在400 s以内，并与传统PID控制器进行了对比，结果表明前馈PID控制器具有超调小、响应速度快的优点。
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期刊动态
期刊信息
期刊名称：南通大学学报（自然科学版）
创办日期：2002年
主管部门：江苏省教育厅
主办单位：南通大学
刊 期： 季刊
电 话：0513-85012868
Email：xbzkb@ntu.edu.cn
标准刊号：CN 32-1755/N
ISSN 1673-2340
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