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面向空地中继网络优化的无人机运动控制方法

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1712-1723页

作者：陶灿灿周锐北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

本文提出一种基于模型的通信中继无人机运动控制方法,旨在提高地面车辆编队的网络连通性和通信性能。通过联合考虑未知多用户移动性、环境对信道特性的影响以及接收信号的不可用到达角信息来解决中继无人机运动控制问题。该方法主要由... 详细信息

本文提出一种基于模型的通信中继无人机运动控制方法,旨在提高地面车辆编队的网络连通性和通信性能。通过联合考虑未知多用户移动性、环境对信道特性的影响以及接收信号的不可用到达角信息来解决中继无人机运动控制问题。该方法主要由两部分构成:①利用图论中的最小生成树构建网络连接性并定义通信性能指标,该网络连接性同时考虑了地面节点与无人机的通信链路及地面节点与地面节点的通信链路;②针对移动节点的通信中继,提出一种改进粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)和非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)相结合的中继无人机运动控制策略,其中移动节点的未来位置由卡尔曼滤波器进行预测。在单一环境和复杂环境下的仿真结果表明,所提出的运动控制方法可以驱使无人机到达或跟踪最优中继位置的运动并提高网络性能,同时论证了考虑环境对信道的影响是有益的。

关键词：无人机中继通信运动控制最小生成树非线性模型预测控制改进粒子群优化

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基于增强条纹去除的超冷原子成像

物理学报 2024年第14期73卷 193-200页

作者：王帅李希姚星灿中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海量子科学研究中心上海201315 中国科学技术大学合肥国家实验室合肥230088

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但... 详细信息

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但由于其忽略了原子吸收效应对噪声信号的调制,使得原子团上会出现无法完全消除的剩余条纹,并且这一现象会随着原子密度的增大而愈发明显.本文提出了一种创新的增强条纹去除算法,该方法考虑了原子的吸收效应,并通过主动调制噪声信号的强度,从根本上避免了剩余条纹的产生并显著提高了成像的信噪比.在处理均匀费米气体的吸收成像时,新算法成功将表征原子密度波动的相对标准偏差降低约37%.此外,本文还利用该方法对6Li费米原子超流中的第二声波进行了定量观测.与传统的条纹去除算法相比,我们的新方法将密度波关联函数的对比度提高了近4倍,密度响应谱强度提升约15%.上述结果表明,增强条纹去除算法不仅可以有效地抑制条纹噪声,而且更有利于在高密度原子体系中识别和探测一些重要物理效应.

关键词：条纹去除吸收成像幺正费米超流第二声波

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隧道衬砌锈蚀钢筋的热效应及红外检测方法

同济大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 192-202页

作者：刘学增谷文川同济大学土木工程学院上海200092 上海地下基础设施安全检测与养护装备工程技术研究中心上海200092

隧道衬砌受腐蚀环境、材料劣化以及地下水的影响,衬砌钢筋锈蚀将成为衬砌后期服役的主要病害之一,钢筋锈蚀以及产生的顺筋裂缝直接威胁衬砌的耐久性和安全性,为此,及时检测钢筋锈蚀程度十分重要。目前的检测方法以接触式测量为主,效率低... 详细信息

隧道衬砌受腐蚀环境、材料劣化以及地下水的影响,衬砌钢筋锈蚀将成为衬砌后期服役的主要病害之一,钢筋锈蚀以及产生的顺筋裂缝直接威胁衬砌的耐久性和安全性,为此,及时检测钢筋锈蚀程度十分重要。目前的检测方法以接触式测量为主,效率低,为探究非接触快速检测的可行性,采用室内试验和数值分析相结合的方法,深入研究了浅层钢筋锈蚀的热传导规律,分析了主动热激励条件下钢筋锈蚀程度和混凝土保护层厚度对衬砌表面温度场的影响规律。结果表明:主动热激励条件下锈蚀产物表面分布区在热像图中表现为高温区;钢筋锈蚀率为4.36%~23.16%时,衬砌表面温差为2.3℃~4.4℃;试件表面温差随钢筋锈蚀程度的增加而增大,呈现三次函数的关系;而混凝土保护层厚度与表面温差呈明显的负相关性,保护层厚度越大,温差越小。夏季时由于衬砌内外温差导致的热传导效应将在钢筋锈蚀位置的衬砌表面产生,通过红外热像仪检测衬砌表面的温度分布,结合衬砌表观特征,可以综合判定钢筋的锈蚀程度,为钢筋锈蚀的快速检测提供了新的方法和技术手段。

关键词：钢筋锈蚀锈蚀率红外检测数值分析室内试验

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基于孔变形的复合材料连接件疲劳性能分析

复合材料学报 2024年第3期41卷 1516-1527页

作者：刘学术王学尧大连理工大学运载工程与力学学部大连116033

在复合材料的实际应用中,以装配组件或紧固件失效作为复合材料螺栓连接失效的判定准具有极大的风险性。在分析复合材料疲劳损伤发展特点的基础上,本文提出了一种基于连接孔变形的螺接结构疲劳寿命预测方法,并以碳纤维复合材料双钉单剪... 详细信息

在复合材料的实际应用中,以装配组件或紧固件失效作为复合材料螺栓连接失效的判定准具有极大的风险性。在分析复合材料疲劳损伤发展特点的基础上,本文提出了一种基于连接孔变形的螺接结构疲劳寿命预测方法,并以碳纤维复合材料双钉单剪及单钉双剪连接拉-拉疲劳性能实验数据对模型进行了验证。结果表明:连接孔的变形量能很好地反映连接结构疲劳损伤的发展过程,本文所提的疲劳寿命预测模型的最大误差不超过-3.62%,装配间隙的存在可导致连接件疲劳寿命下降高达64.8%。

关键词：复合材料螺栓连接疲劳寿命孔变形装配间隙

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C_(60)超原子近自由电子能带

科学通报 2024年第10期69卷 1327-1342页

作者：崔兴霞苑青娄灿灿李亚菲丰敏武汉大学物理科学与技术学院人工微纳结构教育部重点实验室武汉430072 武汉大学高等研究院武汉430072

从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C_(60)为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C_(60)超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有... 详细信息

从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C_(60)为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C_(60)超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有中空结构的体系,如层状、管状、笼状结构甚至芳香性分子中.其波函数模的平方在空间上非常弥散,因此在范德华固体中也能杂化生成近自由电子能带.另一类是C_(60)类共价准键相互作用:在黑磷表面被压缩的C_(60)单层中,C_(60)像超原子一样通过被基底模板化的π-π堆叠类共价准键相互作用,生成近自由电子能带.同传统观点相比,前者是利用能量更高、空间更扩展的镜像态在较远距离下生成近自由电子能带;而后者则是通过能量更低、更束缚的前线分子轨道在更短的距离中获得.两者均体现了以整个分子为超原子来相互作用的超原子材料制造思想.基于这一思想,有望构筑具有超高载流子迁移率的新型范德华有机半导体.

关键词： C_(60) 范德华间距超原子分子轨道类共价准键近自由电子能带载流子迁移率

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国际货币体系、债务的货币计价与过度特权

金融研究 2024年第3期 1-19页

作者：刘学中国人民大学财政金融学院北京100872

本文通过一个两国模型来理解国际货币在跨国金融交易中的计价作用。研究表明,在一个两国货币完全不对等的国际货币体系中(即只有其中一国的主权货币能够在国际金融市场上用于计价):当债务上限较低时,该国能够获得仅由货币计价产生的过... 详细信息

本文通过一个两国模型来理解国际货币在跨国金融交易中的计价作用。研究表明,在一个两国货币完全不对等的国际货币体系中(即只有其中一国的主权货币能够在国际金融市场上用于计价):当债务上限较低时,该国能够获得仅由货币计价产生的过度特权,这种特权并不依赖于该国在国际金融市场上的垄断定价能力,也不取决于该国货币作为贸易结算工具与作为安全资产之间的互补性;当债务上限提高到一定程度时,过度特权的存在则依赖于垄断定价能力。本文的结论,对于一国主权货币发展成为国际货币的路径选择,具有重要启示意义。

关键词：国际货币体系债务货币计价过度特权主导货币名义汇率

冠状动脉介入策略中何时选择何种腔内影像学技术

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中华心血管病杂志 2024年第2期52卷 123-127页

作者：刘学波同济大学附属同济医院心内科上海200065

冠状动脉造影是评估冠状动脉解剖学特征和指导经皮冠状动脉介入治疗(PCI)的传统影像技术。然而,其不能评估动脉壁、血管尺寸、斑块特征和支架置入结果。腔内成像(IVI)技术可提供血管壁结构、斑块病变和置入物等重要信息,其辅助冠心病诊... 详细信息

冠状动脉造影是评估冠状动脉解剖学特征和指导经皮冠状动脉介入治疗(PCI)的传统影像技术。然而,其不能评估动脉壁、血管尺寸、斑块特征和支架置入结果。腔内成像(IVI)技术可提供血管壁结构、斑块病变和置入物等重要信息,其辅助冠心病诊治的临床价值已得到广泛认可。通过准确评估斑块形态可识别斑块易损特征。在体确定急性冠脉综合征患者"罪犯"斑块并提供影像学特征,精准指导个体化治疗。IVI指导PCI获益的证据日益增多,IVI可规划PCI手术策略、优化支架选择,并提升手术成功率。对支架失败患者进行IVI检查可了解其潜在机制、制定后续治疗方案。不同IVI技术具有各自的优势和局限性,未来各种迭代新技术、影像融合、人工智能融合技术会进入临床应用。

关键词：冠心病腔内成像技术经皮冠状动脉介入治疗

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基于混合运动模型的相对状态估计

控制理论与应用 2024年第7期41卷 1207-1215页

作者：夏睿灿裴海龙华南理工大学自动化科学与工程学院自主系统与网络控制教育部重点实验室广东省无人机系统工程技术研究中心广东广州510640

相对状态的精确估计通常依赖参考平台准确的角加速度,在航天场景由外力矩计算,而在日常环境中由于未知阻力普遍存在,准确的外力矩难以获取,角加速度一般由角速度差分近似,导致相对状态估计精度下降.对此,本文构建一种仅依赖惯性测量的... 详细信息

相对状态的精确估计通常依赖参考平台准确的角加速度,在航天场景由外力矩计算,而在日常环境中由于未知阻力普遍存在,准确的外力矩难以获取,角加速度一般由角速度差分近似,导致相对状态估计精度下降.对此,本文构建一种仅依赖惯性测量的相对运动模型,称为混合运动模型,其将恒定加速度模型与向量运动学结合,在独立于力矩和惯性状态的情况下,精确预测相对状态.此外,本文设计扩展卡尔曼滤波器(EKF),将该运动模型与视觉相对观测结合,实现高精度相对状态估计,并以仿真和实际数据评估其性能.仿真实验从轨迹动态特性和相对观测丢失的角度对比该EKF和目前先进的方法,结果证明本文提出的方案具有较高的精度和稳定性.实际实验利用本方法实现虚拟现实应用中的六自由度手柄视觉跟踪,验证其具备先进的毫米级定位精度,演示链接见https://*** ***/video/BV1mv4y1d7iD/.

关键词：相对状态估计多机器人协同虚拟现实扩展卡尔曼滤波器传感器融合

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基于序列贝叶斯更新的锂电池剩余寿命预测

计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 635-642页

作者：赵斐郭明刘学娟东北大学秦皇岛分校河北秦皇岛066004 东北大学工商管理学院辽宁沈阳110819 北京科技大学经济与管理学院北京100083

针对贝叶斯方法在更新模型参数时无法充分利用历史退化数据的问题,提出基于序列贝叶斯的在线更新方法实时估计锂电池退化模型参数。构建基于指数函数的非线性维纳退化模型描述变工况下锂电池容量的退化路径,并采用最大似然估计法估计初... 详细信息

针对贝叶斯方法在更新模型参数时无法充分利用历史退化数据的问题,提出基于序列贝叶斯的在线更新方法实时估计锂电池退化模型参数。构建基于指数函数的非线性维纳退化模型描述变工况下锂电池容量的退化路径,并采用最大似然估计法估计初始时刻的模型参数;利用实时容量监测数据,基于序列贝叶斯更新方法在线更新退化模型中的漂移系数;推导锂电池剩余寿命的概率密度函数并预测剩余寿命。通过对不同工况下的锂电池退化数据进行实例验证表明,与基于幂指数和线性函数的退化模型相比,由于序列贝叶斯方法能够实时更新锂电池非线性退化模型参数,采用所提模型预测的剩余寿命精度更高。

关键词：维纳过程最大似然估计序列贝叶斯更新剩余寿命非线性退化