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城轨交通列车自主定位与障碍物检测关键技术研究

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城轨交通列车自主定位与障碍物检测关键技术研究

作者：戴鸿辉浙江大学

学位级别：硕士

随着我国经济的飞速发展,城市化进程日益加快,城市轨道交通也进入快速发展阶段,目前城轨运营里程已超8000公里。城轨列车凭借高效、便捷、运量大,逐步成为了城市居民通勤的首选交通工具,列车的安全运营也变得愈发重要。列车的安全防护... 详细信息

随着我国经济的飞速发展,城市化进程日益加快,城市轨道交通也进入快速发展阶段,目前城轨运营里程已超8000公里。城轨列车凭借高效、便捷、运量大,逐步成为了城市居民通勤的首选交通工具,列车的安全运营也变得愈发重要。列车的安全防护分为远程列车预警和近距障碍物检测。通常情况下,远程列车预警由信号系统的自动防护系统提供,保证列车追踪处于安全距离;近距障碍物检测一般由司机远程瞭望来实现。但实际运营过程中,信号系统降级、轨道上出现障碍物等种种原因所导致的安全事故屡见不鲜,造成一定的经济损失和人员伤亡。因此,在降级模式下仅依靠现有的列车安全防护手段,保障列车的安全运行仍存在一定问题。本文基于激光点云处理和图像处理等技术,针对降级模式下列车安全防护的关键技术进行研究,提出新型的列车自主定位和障碍物检测方法。远程列车预警的核心问题在于列车位置的实时获取。针对该问题,本文提出一种基于激光里程计的区间列车定位方法,辅助以百米标关键位置进行定期位置校正,该方法具有米级的定位精度。为克服隧道区间内激光里程计退化问题,该方法引入点云强度信息进行点云滤波,并采用Trimmed ICP点云匹配方法来实现帧间点云匹配。对于降级模式下存在的定位丢失、列车靠站停车困难的场景,本文提出一种基于改进LOAM的站内列车定位方法,该方法能够在实时建图的同时获取列车的实时位置,最后可获取列车的分米级定位。针对近距障碍物检测,本文基于激光点云的处理分析,设计了一种自适应的聚类分析方法,实现了较好的远距离障碍物检测效果。同时,为降低障碍物误检率,本文进一步设计了断面分析的精确障碍物检测方法,取得较好效果。从实验结果来看,本文提出的新型列车自主定位算法和障碍物检测算法具有较好的实验效果。列车自主定位方面,区间列车定位百米累积误差低于6m,可实现米级定位;站内列车定位百米累积误差低于1m,可实现分米级定位。障碍物检测方面,经实验验证,当雷达扫描时间为0.1s时该算法在80m内障碍物检出率可达84.19%,误检率为1.10%。本文提出的列车自主定位和障碍物检测方法,独立于现有列车安全防护设备,具有较高的准确率,实时性基本满足要求,可拓展能力强,在降级模式下可为现有列控系统提供冗余手段,对之后的研究具有参考和借鉴意义。

关键词：城市轨道交通列车定位障碍物检测激光雷达图像处理

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基于激光雷达的城轨交通障碍物检测算法研究

铁道科学与工程学报 2023年第6期20卷 2350-2360页

作者：戴鸿辉耿晨歌刘丹丹陆涛涛浙江大学生物医学工程与仪器科学学院浙江杭州310027 浙江众合科技股份有限公司浙江杭州310000

侵限障碍物对城市轨道交通有巨大的危害,现有基于通信的列控技术无法对其自动化防护。为避免障碍物侵入行车区间造成安全事故,利用激光雷达作为主要传感器,提出一种非接触式障碍物检测算法。借助激光雷达具有不受环境光照的影响,测距精... 详细信息

侵限障碍物对城市轨道交通有巨大的危害,现有基于通信的列控技术无法对其自动化防护。为避免障碍物侵入行车区间造成安全事故,利用激光雷达作为主要传感器,提出一种非接触式障碍物检测算法。借助激光雷达具有不受环境光照的影响,测距精度高,可实现远距离探测等优势,该算法能够实现对百米内障碍物的有效检出,同时具备高可靠性,不受隧道内光照条件差等恶劣条件的干扰。为克服隧道中坡度影响,结合点云校准算法将点云平面与地平面对齐。对隧道环境和站台环境建模分析,提出基于规则的轨道平面分割算法和基于区域增长的背景点云分割算法,有效实现地平面的分离以及背景点云的滤除。考虑到点云密度在不同距离分布不均,提出自适应欧式聚类障碍物检测算法。为验证整体算法的有效性,在宁波地铁5号线采集大量正线数据,进行障碍物注入仿真实验。实验结果表明:复杂运行场景下该障碍物检测算法在视距范围内低于70 m障碍物检出率可达85.89%,雷达超视距的情况下检出率有一定的衰减,低于120 m的障碍物检出率为63.08%。算法平均耗时为37.86 ms。

关键词：城市轨道交通异常侵限障碍物障碍物检测激光雷达

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基于数字传感芯片的温度脉动仪

自动化与仪表 2021年第11期36卷 76-79页

作者：于龙昆何冰沈红戴鸿辉南昌大学信息工程学院南昌330031 九江学院理学院九江332005

温度脉动仪是一种用来测量大气光学湍流强度的仪器。传统的温度脉动仪用微细铂丝作为感温材料,具有响应快速、输出线性、灵敏度高等优点,但是铂丝容易折断且更换较为不便。考虑到基于MEMS工艺的数字式传感芯片的性能稳步提升,且具有成... 详细信息

温度脉动仪是一种用来测量大气光学湍流强度的仪器。传统的温度脉动仪用微细铂丝作为感温材料,具有响应快速、输出线性、灵敏度高等优点,但是铂丝容易折断且更换较为不便。考虑到基于MEMS工艺的数字式传感芯片的性能稳步提升,且具有成本低廉、易于集成等优点,该文提出用数字式传感芯片替代铂丝来探测温度脉动,开发了数字式温度脉动测量装置原型,进行了多天的外场实验以及与传统脉动仪的对比实验,分析了两种温度数据处理的计算方法。实验结果表明,数字式温度脉动仪可以较好地测量大气折射率结构常数。数字式温度脉动仪作为一种性价比高、简便易用、可快速搭建测量的仪器,可以作为传统温度脉动仪的有益补充。

关键词：大气湍流温度脉动仪大气光学温度脉动法

高阶思维目标下初中生物学项目化学习的开展路径

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中学课程辅导 2025年第4期 117-119页

作者：戴鸿程福建省泉州市第九中学

高阶思维是发生在较高认知水平层次的心理活动，是高阶思维能力的核心。项目化学习以学生为主体，以具有挑战性的任务为指向，强调学生之间分工合作，在推动学生高阶思维发展方面发挥着重要作用。初中生物学教师要根据高阶思维目标导向... 详细信息

高阶思维是发生在较高认知水平层次的心理活动，是高阶思维能力的核心。项目化学习以学生为主体，以具有挑战性的任务为指向，强调学生之间分工合作，在推动学生高阶思维发展方面发挥着重要作用。初中生物学教师要根据高阶思维目标导向，优化项目化学习路径，使项目化学习更好地为学生思维发展服务，助力其实现更高层次的发展。分析高阶思维与项目化学习之间的关系，探寻高阶思维目标下初中生物学项目化学习路径，旨在通过设计科学合理的项目化学习活动，促使学生发展高阶思维。

关键词：初中生物学高阶思维项目化学习路径探究

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《琼·布罗迪小姐的青春》的空间形式研究

外国语言文学 2025年第1期42卷 24-35,133,134页

作者：戴鸿斌陈琳厦门大学

在《琼·布罗迪小姐的青春》中,英国女作家缪里尔·斯帕克通过倒叙和预叙相交织、当下时刻聚焦的叙事技巧,构建橘瓣式和嵌套式空间结构,叙述女教师布罗迪跌宕起伏的一生。本文借用空间形式理论,从创作主体和接受主体的角度,剖析空间形... 详细信息

在《琼·布罗迪小姐的青春》中,英国女作家缪里尔·斯帕克通过倒叙和预叙相交织、当下时刻聚焦的叙事技巧,构建橘瓣式和嵌套式空间结构,叙述女教师布罗迪跌宕起伏的一生。本文借用空间形式理论,从创作主体和接受主体的角度,剖析空间形式在该小说中的呈现方式及建构策略,并探索读者洞察其美学意义的途径。借助特别的空间形式,斯帕克在小说中反思权威的演变及其影响,传达了个体挣脱权威束缚、寻求精神自由及独立的心声。

关键词：《琼·布罗迪小姐的青春》缪里尔·斯帕克空间形式橘瓣式结构嵌套式结构

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基于专利信息的疫苗佐剂研发态势分析

中国生物工程杂志 2025年第1期45卷 134-142页

作者：艾青司有辉华中农业大学图书馆华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室

作为我国疫苗行业发展面临的“卡脖子”技术，佐剂研究已被我国《“十四五”医药工业发展规划》列为医药产业化技术攻关工程之一。依托Patsnap全球专利数据库，检索并分析了11 356件疫苗佐剂相关专利，通过对专利申请趋势、技术生命周... 详细信息

作为我国疫苗行业发展面临的“卡脖子”技术，佐剂研究已被我国《“十四五”医药工业发展规划》列为医药产业化技术攻关工程之一。依托Patsnap全球专利数据库，检索并分析了11 356件疫苗佐剂相关专利，通过对专利申请趋势、技术生命周期、技术来源国和地区、创新主体、市场布局及主流佐剂研发态势等多维度进行统计分析，揭示了全球疫苗佐剂领域的研究现状与发展趋势。结果显示，全球疫苗佐剂专利主要申请人以企业为主，并且在全球范围内进行了广泛布局，而我国专利申请人在疫苗佐剂领域的专利布局相对局限，多集中在国内。在技术构成上，疫苗佐剂主要分为铝盐佐剂、乳剂佐剂、免疫增强剂和纳米佐剂四大类。在研发热点方面，铝盐佐剂仍占据主导地位，纳米佐剂作为新型佐剂发展迅速，有望成为未来研发热点。我国在免疫增强剂领域积累薄弱，但在纳米佐剂领域表现突出，有望成为我国突破疫苗佐剂技术瓶颈的关键点。

关键词：铝盐佐剂乳剂佐剂免疫增强剂纳米佐剂疫苗专利分析

大深宽比矩形高层建筑表面脉动风压非高斯特性

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 46-55页

作者：袁家辉陈水福刘奕中冶南方城市建设工程技术有限公司武汉430063 浙江大学建筑工程学院杭州310058

为探究大深宽比矩形高层建筑表面脉动风压的非高斯特性,本文对深宽比为1/9~9的矩形高层建筑进行了同步测压风洞试验。基于试验结果,分析了建筑表面风压的三阶和四阶统计矩分布特性,对高层建筑各立面风压进行高斯与非高斯分布的分区;研... 详细信息

为探究大深宽比矩形高层建筑表面脉动风压的非高斯特性,本文对深宽比为1/9~9的矩形高层建筑进行了同步测压风洞试验。基于试验结果,分析了建筑表面风压的三阶和四阶统计矩分布特性,对高层建筑各立面风压进行高斯与非高斯分布的分区;研究了风压的空间相关系数与非高斯性强度的关系,提出了一种新的估算建筑侧风面平均再附长度的计算方法。结果表明:在建筑侧风面上,脉动风压服从高斯还是非高斯分布取决于测点到迎风前缘的距离;除了以往文献指出的迎风面角部、侧风面分离区和背风面风压呈现非高斯性外,再附区后面的风压也呈现出高度的非高斯性;本文提出的相关系数法在计算平均再附长度时具有良好的准确性,利用该方法获得了矩形高层建筑侧风面的平均再附长度沿高度的变化呈抛物线形状。

关键词：矩形高层建筑非高斯特性风洞试验相关系数平均再附长度

基于HJC模型的深部岩石爆破裂纹受不耦合系数影响的模拟研究

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振动与冲击 2025年第3期44卷 171-181页

作者：何家辉胡义锋西安理工大学土木建筑工程学院西安710048

在深部岩石爆破开挖中,装药不耦合系数对岩石的破裂程度和损伤范围具有显著影响。基于已有试验数据标定HJC(Holmquist-Johnson-Cook)模型参数,使用有限元软件LS-DYNA引入额外的失效准则以更准确地描述模型拉伸损伤情况,并通过模拟岩石... 详细信息

在深部岩石爆破开挖中,装药不耦合系数对岩石的破裂程度和损伤范围具有显著影响。基于已有试验数据标定HJC(Holmquist-Johnson-Cook)模型参数,使用有限元软件LS-DYNA引入额外的失效准则以更准确地描述模型拉伸损伤情况,并通过模拟岩石单孔爆破试验和利用经验公式验证模型的合理性;研究不耦合系数和围压与爆破裂隙区范围间的关系,分析不耦合系数变化对粉碎区和炮孔周围环向应力场动态演化过程的影响。研究结果表明:不耦合系数和围压共同决定裂纹的扩展行为,不耦合系数增加,导致环向拉应力减小,径向裂纹扩展效应减弱,而围压的提升限制了裂纹的扩展,改变了径向裂纹的扩展范围;双向等值围压下,裂隙区范围随着不耦合系数和围压的增大呈先陡后缓的缩减趋势,围压对控制裂纹范围占主导地位;构建描述不耦合系数和侧压力系数对裂隙区范围影响的关系式,认为裂纹扩展具有明显的方向性,并根据其中关系,以期能够为深部岩石爆破中实现爆破裂纹的精细化控制,优化岩石破碎效率提供参考。

关键词：深部岩石爆破 HJC模型不耦合系数爆破裂纹数值分析

滑动平均空域滤波器处理GRACE南北条带误差

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大地测量与地球动力学 2025年

作者：詹松辉广州市城市规划勘测设计研究院有限公司广州市资源规划和海洋科技协同创新中心广东省城市感知与监测预警企业重点实验室

重力恢复与气候试验卫星(gravity recovery and climate experiment， GRACE)任务及后续任务的无约束月时变重力场被南北条带噪声污染。该噪声被定义为经度方向的准周期振荡，且沿纬度持续传播。鉴于此特性，本文引入滑动平均平滑技术... 详细信息

重力恢复与气候试验卫星(gravity recovery and climate experiment， GRACE)任务及后续任务的无约束月时变重力场被南北条带噪声污染。该噪声被定义为经度方向的准周期振荡，且沿纬度持续传播。鉴于此特性，本文引入滑动平均平滑技术在空域抑制该噪声，并基于海陆差异的先验知识实施不同程度的平滑。将该方法与常用的DDK滤波器在空域、频域和时域进行对比，结果显示两者滤波效果相当。评估结果表明，本文方法在海洋区域的噪声水平约为20 mm，小于DDK5～DDK7的噪声水平(26.20～50.25 mm)。尽管存在滑动窗口大小依赖经验等局限性，但本文方法无需预先确定信号与噪声的方差信息，可为新型滤波器的设计提供新思路。

关键词： GRACE 条带误差滑动平均空域滤波器