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基于视觉/惯导组合的室内智能小车系统教学实验设计

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工业和信息化教育 2024年第8期 42-45页

作者：王尔申于浩楠徐嵩曲萍萍娜拉庞涛沈阳航空航天大学电子信息工程学院辽宁沈阳110136 沈阳航空航天大学民用航空学院辽宁沈阳110136

为培养学生跨学科知识运用及解决复杂工程问题能力,“无线电导航原理与应用”课程设计了基于视觉/惯导组合的室内智能小车系统教学实验。该实验融合了导航、电子、图像等领域先进技术,实验内容涉及理论学习、建图操作、IMU数据获取与匹... 详细信息

为培养学生跨学科知识运用及解决复杂工程问题能力,“无线电导航原理与应用”课程设计了基于视觉/惯导组合的室内智能小车系统教学实验。该实验融合了导航、电子、图像等领域先进技术,实验内容涉及理论学习、建图操作、IMU数据获取与匹配、整车调试及室内导航任务等,能够培养学生解决问题、团队协作与创新能力,实现知识、能力和素养“三位一体”的教学实践,进而提升学生综合素质和解决工程问题的能力。

关键词：无线电导航室内智能小车视觉/惯导组合 ROS系统科教融合

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高超声速红外导引头成像特征研究

高超声速红外导引头成像特征研究

作者：于浩楠西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代战争作战方式和作战环境复杂性的不断提高,对现有的高速飞行器或传统空空导弹、空地导弹的飞行速度和打击精度都有了更高的要求。由于导引头飞行速度的不断提高,气动摩擦引起的气动光学效应也越来越严重,在高超声速条件下,气动... 详细信息

随着现代战争作战方式和作战环境复杂性的不断提高,对现有的高速飞行器或传统空空导弹、空地导弹的飞行速度和打击精度都有了更高的要求。由于导引头飞行速度的不断提高,气动摩擦引起的气动光学效应也越来越严重,在高超声速条件下,气动光学效应甚至成为了制约高速红外导引头探测性能的关键因素。对于气动光学效应的研究主要有风洞实验和计算机仿真,其中风洞实验存在效率较低且成本高昂等缺点,而计算机仿真可通过建立合理的模型,研究各种攻防状态下气动光学效应的全部特性,从而极大地降低研究成本。本文通过计算机仿真完成气动光学效应的计算,最终的仿真计算结果可用于红外导引系统在高超声速条件下的成像特征研究,为后续的红外导引头优化设计提供良好的支撑。具体研究工作如下:(1)高超声速外流场建模仿真。本文通过商用软件建立了半球型整流罩和椭球型整流罩的外流场仿真模型,计算了不同飞行工况下的气动流场数据。并通过流场数据精确计算了流体区域和固体区域的折射率数据与光谱辐射量数据,为后续光线追迹算法提供了良好的数据支持。(2)气动光学效应工程计算方法论述。针对传统光线追迹算法精度低或者适配性差的缺点,改进了一种基于三维元胞自动机的适配任意面型整流罩、任意视场角和视线方向光线追迹算法。该算法从光线方程出发,结合折射率梯度计算了气动光学传输效应和气动光学辐射效应。基本思想是将整体研究区域离散成精度极高的元胞空间,根据光线传输规则制定光子在元胞空间的运动规则,得到光线整体传播路径后再结合辐射计算理论计算得出每条光线经过研究区域后的辐射能量叠加,最后得到像面上光线的出射位置、光程差和辐射能量分布。新型算法在保证计算精度和计算效率的同时,有很强的灵活性和扩展性,可满足大部分高超声速外流场气动光学效应研究。(3)气动光学效应成像仿真与评估。利用光线追迹得到的像面数据结合成像仿真模型仿真了不同飞行工况、不同元胞大小和不同探测波段下气动光学效应的红外成像结果,并结合SSIM图像质量评估方法对仿真结果进行了评估分析。结果表明影响气动光学效应的主要因素为飞行高度、飞行速度、光线入射方向和元胞大小等,而探测波段主要影响最终图像的灰度信息。

关键词：气动光学效应高超声速光线追迹元胞自动机

颈内动脉支架置入术后血流动力学异常的相关影响因素分析

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颈内动脉支架置入术后血流动力学异常的相关影响因素分析

作者：于浩楠大连医科大学

学位级别：硕士

背景:近年来,脑卒中的发生率不断增高,目前卒中已是我国第三位死亡原因,在我国脑血管病患者中,约80%为缺血性卒中。其中颅外段颈动脉狭窄是导致缺血性脑卒中的主要病因,同时也是大动脉粥样硬化性缺血性卒中或TIA的重要的可干预的危险因... 详细信息

背景:近年来,脑卒中的发生率不断增高,目前卒中已是我国第三位死亡原因,在我国脑血管病患者中,约80%为缺血性卒中。其中颅外段颈动脉狭窄是导致缺血性脑卒中的主要病因,同时也是大动脉粥样硬化性缺血性卒中或TIA的重要的可干预的危险因素。目前,颈动脉内膜剥脱术(CEA)和颈动脉支架置入术(CAS)是目前针对症状性颈动脉狭窄除药物治疗外的主要治疗手段。近年来CAS因其微创、局麻等特点被越来越多的患者所选择。因此针对CAS的安全性及患者术后的并发症预防被广泛讨论。CAS术后血流动力学异常(HA)是最为常见的并发症,也是导致围手术期心脑血管不良事件发生的重要因素。HA的主要临床表现为患者的心率、血压在术中及术后出现不同程度的下降。此外,持续的血压或心率下降,或术后需持续应用血管活性药物被称为持续性血流动力学异常(PHA)。针对该现象尽管过去有研究从不同的角度进行了相关危险因素分析,但至今仍未有一个可以广泛接受的结论。目的:探讨颈内动脉支架置入术后患者血流动力学异常的相关影响因素。方法:通过回顾性研究方法分析2016年4月至2023年1月期间在大连医科大学附属第二医院神经内科接受颈内动脉支架置入术的患者101例。根据患者CAS术后是否出现血流动力学异常进行分组对照研究。收集入组患者的一般资料(性别,年龄,高血压病,糖尿病,血脂异常,冠心病,高同型半胱氨酸血症,既往脑梗死病史,吸烟史,饮酒史,是否为症状性狭窄,术前、术后的平均血压、心率,术后是否出现血流动力学异常及其类型,斑块的位置、性质,术前狭窄程度,术前降压药物使用史,术后血管活性药物及降压药物使用情况)和手术资料(手术侧别、是否同期行其他血管手术、球囊长度、球囊直径、球囊扩张次数、支架类型、术后的残留狭窄程度)。对数据进行单因素和多因素分析,筛查患者在CAS术后发生血流动力学异常的独立危险因素。结果:共收集患者资料119例,根据入组标准排除动脉严重迂曲患者1例,单纯血管夹层致颈内动脉狭窄患者8例,同期行双侧颈内动脉支架患者2例,合并动脉瘤患者1例,临床资料不全患者6例,最终共计入组颈内动脉支架置入术患者101例。其中有42例(41.6%)出现HA,31例(30.7%)出现PHA。1.患者CAS术后出现HA单因素分析单因素分析结果显示:血脂异常(P=0.029),球部狭窄(P<0.001),病变长度(P<0.001),斑块厚度(P=0.005),球囊长度≧30mm(P=0.003),球囊直径≧5mm(P=0.016),残余狭窄≦10%(P=0.011)是术后HA的相关因素。进一步的单因素分析显示球部狭窄(P<0.001)、病变长度(P<0.001)斑块厚度(P=0.021)、溃疡斑块(P=0.024)、球囊直径≧5mm(P=0.008)、残余狭窄≦10%(P=0.026)是术后PHA的相关因素。2.患者CAS术后出现HA的多因素分析将单因素分析中有统计学差异的因素纳入二元Logistic回归行多因素分析,结果显示:血脂异常(OR=3.721,95%CI:1.051-13.172,P=0.042)、球部狭窄(OR=7.723,95%CI:1.324-45.053,P=0.023)、病变长度(OR=1.154,95%CI:1.042-1.279,P=0.006)、残余狭窄≦10%(OR=4.504,95%CI:1.371-14.797,P=0.013)是术后HA发生的独立危险因素。其中病变长度(OR=1.143,95%CI:1.039-1.257,P=0.006)、残余狭窄≦10%(OR=3.258,95%CI:1.056-10.053,P=0.040)是CAS术后PHA发生的独立危险因素。结论:血脂异常、球部狭窄、病变长度、残余狭窄≦10%是CAS术后HA发生的独立危险因素,其中病变长度、残余狭窄≦10%同时也是CAS术后PHA发生的独立危险因素。

关键词：颈内动脉狭窄支架置入血流动力学异常影响因素

核电管道用316LN不锈钢等离子切割工艺参数优化研究

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材料科学与工艺 2022年第6期30卷 27-35页

作者：于浩楠王尊策赵松柏王智新张永林东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 哈尔滨焊接研究院有限公司哈尔滨150028

为解决AP1000核电挤压成形厚壁管道等离子切割表面和切口成形质量差、裂纹多、后续加工量大等问题,本文搭建了大功率等离子切割试验平台,并针对20~100 mm厚核电管道用316LN不锈钢板材,采用控制变量法研究了等离子切割过程中主要工艺参... 详细信息

为解决AP1000核电挤压成形厚壁管道等离子切割表面和切口成形质量差、裂纹多、后续加工量大等问题,本文搭建了大功率等离子切割试验平台,并针对20~100 mm厚核电管道用316LN不锈钢板材,采用控制变量法研究了等离子切割过程中主要工艺参数对切割质量的影响规律。研究结果表明:切割电流175~210 A,切割速度770~830 mm/min,气体压力0.56~0.64 MPa,喷嘴高度7.1~7.8 mm为20 mm厚316LN不锈钢等离子切割质量较好的工艺窗口;在等离子切割过程中,4个主要工艺参数对切割质量的影响规律曲线均为凹型;切割电流和切割速度之间的相互匹配显著影响切割的表面质量,切割速度对后拖量影响较大,喷嘴高度对切缝宽度及切口成形影响较大。将本文实验方法及工艺参数对切割质量的影响规律应用于60~100 mm厚316LN不锈钢切割工艺参数的优化研究,获得了中厚板等离子高质量切割的工艺窗口,实验验证表明,切割表面质量和切口成形质量均有明显提升,满足后续加工工艺要求,且去除量较小,可为核电厚壁不锈钢管道的高质量切割提供工艺参考。

关键词：等离子切割工艺 316LN 切割电流切割速度气体压力喷嘴高度

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大学生心理核心素养导向性的线上评测系统

信息技术 2022年第6期46卷 33-38页

作者：曲径于浩楠东北石油大学经济管理学院黑龙江大庆163318 东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

为提升大学生心理核心素养导向性评测精度,降低评测用时,设计了大学生心理核心素养导向性线上评测系统。该系统由前台大学生服务模块与后台管理模块组成,大学生利用前台大学生服务模块内置关联规则算法,经心理大数据关联规则特征提取、... 详细信息

为提升大学生心理核心素养导向性评测精度,降低评测用时,设计了大学生心理核心素养导向性线上评测系统。该系统由前台大学生服务模块与后台管理模块组成,大学生利用前台大学生服务模块内置关联规则算法,经心理大数据关联规则特征提取、融合等步骤实现心理核心素养导向性评测,管理员通过后台管理模块管理大学生信息、心理评测结果等数据,并可在线对大学生实施心理核心素养导向性辅导。实验结果表明,该系统评测平均耗时少、速度快、评测精确度高、系统CPU占用率低,有利于提升大学生心理素养。

关键词：大学生核心素养导向性线上评测

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路基边坡滑坡风险评估及治理方案研究

城市道桥与防洪 2022年第2期 61-63,76,M0007,M0008页

作者：于浩楠周维中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川成都610081

为防范高等级公路营运期间路基边坡滑坡风险,立足于风险评估理论模型,依托某高速公路路基失稳事件实例,结合现场勘察检测数据和数学仿真计算,得出路基边坡滑坡发生率为21%、安全系数为1.04;在风险评估的基础上,分别从滑体上、中、下部... 详细信息

为防范高等级公路营运期间路基边坡滑坡风险,立足于风险评估理论模型,依托某高速公路路基失稳事件实例,结合现场勘察检测数据和数学仿真计算,得出路基边坡滑坡发生率为21%、安全系数为1.04;在风险评估的基础上,分别从滑体上、中、下部三个角度提出对应的三类路基边坡滑坡治理方案;对比治理后滑坡发生发生率和经济效益等因素,优选出最佳的坡面锚索框架梁支护结合预应力锚索抗滑桩支挡综合治理方案;最后对治理后的路基边坡效果进行评价。研究结果可为相关公路路基边坡滑坡灾害风险评估及治理提供完善的经验参考。

关键词：路基边坡滑坡仿真安全系数治理方案

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CFD仿真软件在重卡冷却模块选型中的应用

汽车实用技术 2022年第7期47卷 80-83页

作者：殷玉先于浩楠北汽重型汽车有限公司江苏常州213000

为了有效优化重卡冷却模型,文章以国内某重卡自卸车发动机冷却模块为研究对象,利用计算流体力学分析软件CFD STAR CCM+,采用K-Omega湍流模型和MRF多重参考系模型对整机冷却模块、冷却风扇和发动机舱的流场进行了模拟分析,分别得到了功... 详细信息

为了有效优化重卡冷却模型,文章以国内某重卡自卸车发动机冷却模块为研究对象,利用计算流体力学分析软件CFD STAR CCM+,采用K-Omega湍流模型和MRF多重参考系模型对整机冷却模块、冷却风扇和发动机舱的流场进行了模拟分析,分别得到了功率点和扭矩点两种工况下通过冷却模块中散热器、中冷器、冷凝器表面的平均风速。CFD仿真结果表明,在Kuli软件里建立一维仿真模型,得到功率点和扭矩点工况下的散热器液气温差值和中冷温升值,然后将散热器液气温差值和中冷温升值与目标值相比较,从而得出选择的冷却模块能否满足发动机散热需求的结论。与以往依靠经验选型相比较,通过引用CFD仿真软件,可以大大提高冷却模块的选型效率和准确度,为冷却系统的正向开发打下了坚实的基础。

关键词：发动机冷却模块冷却风扇 CFD仿真软件

导电物体ECT检测的正向问题及图像重建研究

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导电物体ECT检测的正向问题及图像重建研究

作者：于浩楠东北大学

学位级别：硕士

电容层析成像(ECT)是一种对被测区域内的介电常数分布进行成像的技术,其具有传感器结构简单、成本低、响应速度快、非入侵、图像重建算法成熟等优点。其目前已被用作过程监控的工具,尤其是两相流的监测测量中。ECT技术先前主要应用于对... 详细信息

电容层析成像(ECT)是一种对被测区域内的介电常数分布进行成像的技术,其具有传感器结构简单、成本低、响应速度快、非入侵、图像重建算法成熟等优点。其目前已被用作过程监控的工具,尤其是两相流的监测测量中。ECT技术先前主要应用于对介电常数信息的监测上,极少对场域内电导率的信息进行处理。但在工业现场中存在各种导电物体,导电材料的存在会给ECT测量带来干扰,给之后图像重建带来困难。本课题目的在于进一步拓宽ECT的检测范围,尝试应用ECT技术解决导电物体的检测问题。本文以被测物电导率的高低进行分类,针对工业监测场景进行仿真成像和实验验证:包括强导电物体(金属)以及弱导电物体(矿物水)两种测量情况。主要工作包括以下几部分内容:(1)对于具有高电导率的接地被测介质(如金属),研究了一种结合磁感应层析成像技术(MIT)的双模态成像方法。本文针对接地金属对场域的灵敏度矩阵和检测电容的影响进行了研究,仿真验证了双模态测量方法的可行性;另一方面针对浮空金属(即不接地)ECT测量时的测量电容和场域内的电势分布进行了分析,提出了以高介电模型处理的检测方案。针对金属边界平滑特点,研究了 TV正则化算法,其在处理平滑金属的ECT成像上具有优势。(2)针对具有弱电导率的被测介质,研究了结合电导率信息的复数ECT成像方法。本文就弱电导率介质的电导率以及激励频率对成像效果的影响做了对比实验,实验表明介质电导率越低,激励频率越高,成像效果越好;在电容数据处理环节,提出了一种适合复数ECT的电容归一化方法,实验表明其比传统方法适应性更强更全面。(3)建立了基于阻抗分析仪E4990A的ECT实验系统并优化传感器结构。本文系统开关电路采用新型“T型电路”设计,减少容抗干扰的同时减少开关数量。通过该系统可以成功进行ECT测量实验,在上位机进行数据计算以及成像显示;在传感器方面,为了减少电容边缘效应,实验系统选取具有轴向径向保护的8极板电容传感器模型,应用响应面法对多目标进行优化处理,确定最优传感器结构。(4)在实验平台基础上开展了导电物体ECT的成像实验,验证了仿真结果。应用该系统分别对浮空金属和接地金属进行物理实验,物理结果证明导体ECT理论的正确性,实验所得到的结论具有参考意义。

关键词：电容层析成像导体检测图像重建算法优化设计实验系统搭建

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电站锅炉弯管成形质量分析及模具改进研究

电站锅炉弯管成形质量分析及模具改进研究

作者：于浩楠哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

弯管技术广泛应用于锅炉及压力容器制造业、汽车工业、航空航天工业、船舶制造业等多种领域,占有十分重要的地位。但由于弯管工艺非常复杂,单纯采用理论解析方法难以准确可靠地解决实际生产问题;运用简化力学模型得到的经验公式往往与... 详细信息

弯管技术广泛应用于锅炉及压力容器制造业、汽车工业、航空航天工业、船舶制造业等多种领域,占有十分重要的地位。但由于弯管工艺非常复杂,单纯采用理论解析方法难以准确可靠地解决实际生产问题;运用简化力学模型得到的经验公式往往与实际结果有较大的出入;采用试验手段又会造成时间和人力物力上的很大消耗。本文运用***有限元软件对某锅炉厂有限责任公司的冷弯管加工过程进行计算机数值模拟,建立一套完整的有限元弯管模拟系统,试验表明该系统能够准确预测包括椭圆度、减薄率、回弹量在内的弯管质量参数和设备驱动力,根据分析对现有的大型冷弯管模具进行了改进,并设计出一套具有实用价值的组合可调节式小型弯管模具。主要内容如下:1.通过对管件弯曲的受力状态分析,建立了相应的有限元模型,推导了应力应变场与能量公式;利用***软件对弯管系统进行了三维有限元非线形模拟分析,为弯管成形质量分析奠定了一定的基础。2.采用计算机数值模拟(有限元分析)、理论分析与试验结合的方法,对影响弯管质量的椭圆度、减薄率、回弹量等成形质量因素进行了研究,从仿真角度研究电站锅炉弯管生产工艺过程,预测该工艺的变形,以解决传统弯管工艺成形时弯管凸边管壁受拉减薄、凹边管壁受压增厚而造成的弯管壁厚不均匀现象及模具易损坏等问题。3.通过对成形质量的分析,对大型弯管机的滑槽进行了移动式改进,来解决一些厚壁管件无法弯制的问题;对小型弯管机设计了组合可调式模具,可充分解决小管径管材弯曲模具浪费问题。本文建立的弯管模拟系统对弯管加工流程进行有限元数值模拟,对弯管椭圆度、减薄率、回弹量等质量参数和设备驱动力以及弯管质量影响因素进行了研究。经过试验验证,本文所建立的有限元模拟系统远远优于传统的经验公式方法和试制法,已经在企业的实际应用中取得了良好的效果。

关键词：冷弯管数值模拟椭圆度减薄率回弹