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自动驾驶感知系统预期功能安全指标分解与验证研究

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自动驾驶感知系统预期功能安全指标分解与验证研究

作者：俞瑞林吉林大学

学位级别：硕士

随着自动驾驶汽车技术的迅猛进步,确保其驾驶安全性已成为一个亟待解决的重大课题。传统的功能安全研究,其范畴往往局限于既定功能下的安全评估,而无法全面覆盖自动驾驶车辆在复杂多变环境中因功能不足而引发的潜在风险。鉴于此,国际标... 详细信息

随着自动驾驶汽车技术的迅猛进步,确保其驾驶安全性已成为一个亟待解决的重大课题。传统的功能安全研究,其范畴往往局限于既定功能下的安全评估,而无法全面覆盖自动驾驶车辆在复杂多变环境中因功能不足而引发的潜在风险。鉴于此,国际标准化组织在2019年适时提出了预期功能安全(Safety Of The Intended Functionality,SOTIF)的概念,旨在深入剖析由预期功能缺陷或人为错误使用可能导致的安全风险。当前的研究多从宏观层面探讨SOTIF的实施过程,并提倡通过测试验证来评估预期功能的SOTIF水平。然而,这种过度依赖测试结果的方法不仅成本高昂,而且效率低下,难以适应自动驾驶技术快速发展的需求。更为关键的是,目前尚缺乏一套能够在系统设计阶段就通过理论分析直接识别并应对功能不足风险的成熟量化实践方法。这一不足在自动驾驶车辆感知功能的评估中尤为凸显。由于感知功能高度依赖于可能存在固有缺陷的传感器和算法,SOTIF问题在自动驾驶领域显得尤为突出。尽管已有一些研究试图通过优化算法和增强传感器性能来减少感知能力的限制,但这些研究往往缺乏对SOTIF水平与传感器感知能力之间明确量化关系的深入探讨。缺乏能够快速识别功能不足的理论分析方法,使得在自动驾驶车辆感知方案的早期设计阶段难以有效区分不同方案的优劣。因此,本文旨在填补自动驾驶车辆感知功能SOTIF评估研究的空白,提出一种以SOTIF为核心的感知功能评估方法。通过深入剖析感知功能的内在机制,建立SOTIF水平与传感器感知能力之间的量化模型,以期在自动驾驶车辆的早期设计阶段就能有效识别并应对潜在的安全风险,为自动驾驶技术的安全、可靠发展提供有力支撑。本文的主要研究内容如下:(1)详细探讨全球主流的安全风险接受准则,并依托公开数据进行计算分析,以明确不同接受准则下自动驾驶系统的整车级安全指标。阐述如何计算满足这些安全指标所需的实车测试里程,并介绍了其他自动驾驶系统测试验证方法。鉴于实车验证的难度,进一步论证安全指标分解的必要性。针对系统级安全指标的分解构建分解模型,研究感知系统内在的存在不确定性以及状态不确定性安全指标。(2)通过具体示例展示了如何根据设定的接受标准导出感知系统级的定量SOTIF安全指标。对于状态不确定性,构建碰撞严重度模型,计算在不使潜在事故严重度上升的条件下允许出现的最大状态量误差。对于存在不确定性,将不同场景下的漏检、误检建模为独立事件,利用贝叶斯模型并结合感知系统的特性,以目标到本车距离为划分依据,将整车级安全指标分解至系统级。期间选择合适的预期行为模型进而为场景仿真过程中各车辆提供机动行为,利用航测交通流数据集对不同预期行为模型进行了深入分析和比较。最后根据操作设计域中的不同性能局限,在航测数据集上采用贝叶斯模型和碰撞严重性模型推导出自动驾驶车辆感知系统的安全指标。(3)组件级安全指标分解是实现自动驾驶安全的关键环节。本研究将组件级安全指标分解问题建模为确定各组件对系统性能影响程度的问题,并引入合作博弈论中的Shapley值法予以求解。具体而言,以多目标跟踪算法为例将算法组件封装为量化指标函数,在调整后的KITTI数据集样本上运行该函数,获得相应的输出指标。随后构建加权线性模型在样本数据上拟合指标函数,其中加权项的设置使得拟合参数即为各输入对应的Shapley值,反映了其对输出的贡献程度即特征重要性。实验在KITTI数据集上对Eager MOT算法的组件进行了Shapley值分析。最后根据得到的特征重要性,将组件级安全指标分配建模为优化问题,以系统误检率安全指标为例,成功将系统级安全指标分解为组件级。综上,本研究成功地将整车级安全指标分解到系统级和组件级,并考虑了计算效率和感知系统性能下降特征等实际因素,具有较高实用价值,并以多目标追踪算法为例,进行了数值实验。本文还探讨了将SOTIF安全指标分解方法推广至其它系统的未来发展方向,为相关领域的研究提供了新的思路和方法。

关键词：自动驾驶 SOTIF 风险分解量化需求安全设计

二次掺杂聚苯胺改性玄武岩鳞片复合环氧涂层的疏水防腐性能

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中国表面工程 2024年

作者：俞嘉辉安然任建炜王朴炎胡慧峰刘栓宁波市电力设计院有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院中国科学院宁波材料技术与工程研究所

苛刻海洋腐蚀环境下防护涂层的腐蚀失效严重威胁着海工装备的可靠运行和长寿命服役安全，传统防腐涂层在大气中的水接触角小，在苛刻海洋腐蚀环境下的长效防护性能不佳。为了提升环氧涂层在苛刻海洋腐蚀环境中的防护性能和疏水性能，采... 详细信息

苛刻海洋腐蚀环境下防护涂层的腐蚀失效严重威胁着海工装备的可靠运行和长寿命服役安全，传统防腐涂层在大气中的水接触角小，在苛刻海洋腐蚀环境下的长效防护性能不佳。为了提升环氧涂层在苛刻海洋腐蚀环境中的防护性能和疏水性能，采用对氨基苯甲酸（ABA）将蚀刻后的玄武岩鳞片（B）与聚苯胺（PANI）共价结合，得到玄武岩鳞片/聚苯胺（BP）粉末，通过全氟十四烷酸对BP进行二次掺杂，得到氟化玄武岩鳞片/聚苯胺（FBP）复合材料。在碳钢Q235上制备了以FBP为功能填料的复合环氧涂层，该涂层具有良好的疏水性和防护性能。润湿性测试结果表明：涂层表面的接触角能达到138.1°，在经过100次往复循环摩擦后涂层水接触角仍能达到127.4°。电化学测试结果表明：在3.5wt.%NaCl溶液中浸泡20 d后，环氧复合氟化玄武岩鳞片/聚苯胺（EP/FBP）涂层具有最大低频阻抗模量0.654 TΩ·cm2和最小的腐蚀电流密度2.59 pA·cm2。EP/FBP涂层优异的耐蚀性主要归因于涂层表面形成的微/纳结构和B的片层阻隔与PANI缓蚀作用的协同效应，该复合涂层有效降低腐蚀介质向漆膜内部的渗透速率。因此，通过利用PANI二次掺杂特性制备的疏水PANI，能有效降低腐蚀介质向环氧涂层内部的渗透速率，为新型功能填料在环氧涂层中的应用提供新思路。

关键词：疏水涂层氟化玄武岩环氧涂层电化学腐蚀

内蒙古西乌旗巴布盖诺尔地区早二叠世花岗斑岩U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

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地球学报 2024年

作者：王承洋陈伟齐路晶俞嘉嘉孙珍军黄静宜杨乐齐松防灾科技学院地球科学学院中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室内蒙古山金地质矿产勘查有限公司

内蒙古西乌珠穆沁旗巴布盖诺尔地区位于大兴安岭南段西坡,本文对该区出露的花岗斑岩进行了锆石U-Pb年代学、Hf同位素及全岩地球化学研究,以揭示其形成时代、成因特征和构造意义。结果显示SBLY-2样品12个测点的206Pb/238U年龄为(269±3)... 详细信息

内蒙古西乌珠穆沁旗巴布盖诺尔地区位于大兴安岭南段西坡,本文对该区出露的花岗斑岩进行了锆石U-Pb年代学、Hf同位素及全岩地球化学研究,以揭示其形成时代、成因特征和构造意义。结果显示SBLY-2样品12个测点的206Pb/238U年龄为(269±3)～(279±3) Ma,加权平均值为(274±3) Ma (MSWD=1.7)。SBY-3号样品12个测点的206Pb/238U年龄为(269±3)～(282±4) Ma,加权平均值为(275±3) Ma (MSWD=1.6)。表明巴布盖诺尔地区花岗斑岩早二叠世晚期岩浆作用的产物,而并非前人认为的白垩纪。岩石高硅、低铝、低镁、高碱,且富集Rb、Th、U、K等元素,相对亏损Nb、Ta、Ti等元素,具有A型花岗岩的特征。本次研究的花岗质岩石样品的锆石εHf(t)=8.2～11.1,二阶段Hf模式年龄(TDM2)为588～789 Ma,表明其成岩物质主要来源于新元古代期间新增生的年轻下地壳。综合研究认为,巴布盖诺尔地区早二叠世花岗斑岩形成于造山后伸展环境,暗示古亚洲洋至少在早二叠世之前已经闭合。

关键词：巴布盖诺尔花岗斑岩岩石地球化学 LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄 Hf同位素

内蒙古西乌旗巴布盖诺尔地区早二叠世花岗斑岩U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

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地球学报 2024年

内蒙古西乌珠穆沁旗巴布盖诺尔地区位于大兴安岭南段西坡,本文对该区出露的花岗斑岩进行了锆石U-Pb年代学、Hf同位素及全岩地球化学研究,以揭示其形成时代、成因特征和构造意义。结果显示,SBLY-2样品12个测点的206Pb/238U年龄为(269±3)... 详细信息

内蒙古西乌珠穆沁旗巴布盖诺尔地区位于大兴安岭南段西坡,本文对该区出露的花岗斑岩进行了锆石U-Pb年代学、Hf同位素及全岩地球化学研究,以揭示其形成时代、成因特征和构造意义。结果显示,SBLY-2样品12个测点的206Pb/238U年龄为(269±3)～(279±3) Ma,加权平均值为(274±3) Ma (MSWD=1.7)。SBY-3号样品12个测点的206Pb/238U年龄为(269±3)～(282±4) Ma,加权平均值为(275±3) Ma (MSWD=1.6)。表明巴布盖诺尔地区花岗斑岩是早二叠世晚期岩浆作用的产物,而并非前人认为的白垩纪。岩石高硅、低铝、低镁、高碱,且富集Rb、Th、U、K等元素,相对亏损Nb、Ta、Ti等元素,具有A型花岗岩的特征。本次研究的花岗质岩石样品的锆石εHf(t)=8.2～11.1,二阶段Hf模式年龄(TDM2)为588～789 Ma,表明其成岩物质主要来源于新元古代期间新增生的年轻下地壳。综合研究认为,巴布盖诺尔地区早二叠世花岗斑岩形成于造山后伸展环境,暗示古亚洲洋至少在早二叠世之前已经闭合。

关键词：巴布盖诺尔花岗斑岩岩石地球化学 LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄 Hf同位素

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径向偏振光的产生方法研究进展

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 58-70页

作者：马嘉声俞嘉威谢雪于永吉王超长春理工大学重庆研究院重庆401135 长春理工大学物理学院吉林省固体激光技术与应用重点实验室吉林长春130022

径向偏振光的横模表现为中空的环形分布,具有偏振方向始终沿着径向并与光轴成轴对称的特殊偏振形式。与空间均匀偏振光相比,径向偏振光在聚焦、粒子操控等方面更具优势,在工业加工、空间通信、显微技术等领域展现出巨大的应用价值。本... 详细信息

径向偏振光的横模表现为中空的环形分布,具有偏振方向始终沿着径向并与光轴成轴对称的特殊偏振形式。与空间均匀偏振光相比,径向偏振光在聚焦、粒子操控等方面更具优势,在工业加工、空间通信、显微技术等领域展现出巨大的应用价值。本文简要介绍了径向偏振光的电场特性,归纳总结了近十年径向偏振光产生方法的研究进展,简要阐述了这些产生方法所依据的原理,探讨了径向偏振光发展亟须解决的问题、可能的解决途径,并展望了径向偏振光相关研究的发展趋势。

关键词：偏振圆柱矢量光束径向偏振光横模延迟器

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精密铸铝件一体化设计及在车身轻量化中的应用

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汽车工程 2024年第1期46卷 179-186页

作者：谷先广陈红林俞陆新张代胜合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230051

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本... 详细信息

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本、研制周期,较原钢制件大幅度降低;最后对加装一体化精密铸铝件的白车身进行刚度与模态的有限元仿真分析及台架试验。结果表明,一体化设计后,前副车架及仪表板横梁分别轻量36.6%、30.8%,同时白车身性能均满足设计要求。

关键词：精密铸造一体化设计轻量化仿真分析台架试验

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鱼油的研究进展

齐鲁药事 1988年第1期 3-6页

作者：俞嘉林黑龙江省医药工业研究所

心脏病死亡率冠诸病之首。最近,美国医学学者发现,尽管爱斯基摩人饮食中动物脂肪含量很高,但他们的冠状动脉粥样硬化的发病率是世界上最低的民族,而且几乎无糖尿病患者。日本的研究结果表明,长期生活在岛上的渔民与陆地上的农民相比发现... 详细信息

心脏病死亡率冠诸病之首。最近,美国医学学者发现,尽管爱斯基摩人饮食中动物脂肪含量很高,但他们的冠状动脉粥样硬化的发病率是世界上最低的民族,而且几乎无糖尿病患者。日本的研究结果表明,长期生活在岛上的渔民与陆地上的农民相比发现,农民血液的粘度较高,血清中甘油三酯较高,且心

关键词：不饱和脂肪酸胶囊 EPA 酸类 DHA 鱼油鱼肝油水产动物油

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多波长泵浦传导冷却激光器的宽温稳定输出

应用物理 2024年第6期14卷 390-396页

作者：俞嘉威王超长春理工大学物理学院吉林省固体激光技术与应用重点实验室吉林长春

本研究采用多波长bar条模块,有效的抑制了温度漂移对激光输出稳定性的影响,控制晶体的热效应。通过一体化热沉结构设计,改善激光器温控系统控温压力,减少冷却传导系统体积、重量。设计了LD阵列泵浦源、泵浦结构以及传导冷却方式,实现全... 详细信息

本研究采用多波长bar条模块,有效的抑制了温度漂移对激光输出稳定性的影响,控制晶体的热效应。通过一体化热沉结构设计,改善激光器温控系统控温压力,减少冷却传导系统体积、重量。设计了LD阵列泵浦源、泵浦结构以及传导冷却方式,实现全固态激光器的无水冷稳定输出。激光器重复频率10 Hz,在控温30℃时连续工作时间3 min,获得平均脉冲能量17.03 mJ,最大脉冲能量17.5 mJ,能量不稳定度3.13%,可在10℃~40℃范围内稳定输出。

关键词：多波长泵浦全固态激光器传导冷却

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大豆下脚料的综合利用（二）

东北科技 1989年第5期 34-34,33页

作者：俞嘉林李莉