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基于NDE-FLNN与零极点配置法的六维加速度传感器动态性能补偿

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：郝喆于春战张佳林孙治博北京林业大学工学院北京航空航天大学北航学院

六维加速度传感器可广泛应用于类人机器人领域的动态全息检测，从而保障机器人运动柔顺性与稳定性。现有六维加速度传感器存在响应速度慢、响应范围窄等动态特性差的问题，限制了传感器对测量载体实时动态位姿信息的敏锐、宽范围响应。... 详细信息

六维加速度传感器可广泛应用于类人机器人领域的动态全息检测，从而保障机器人运动柔顺性与稳定性。现有六维加速度传感器存在响应速度慢、响应范围窄等动态特性差的问题，限制了传感器对测量载体实时动态位姿信息的敏锐、宽范围响应。针对这一问题，开展六维加速度传感器时频域动态性能补偿研究。利用差分方程建立传感器的动态模型，提出一种基于NDE-FLNN的高精度动态模型参数辨识算法，并进一步推导动态补偿模型补偿传感器的响应速度，提升传感器的时域动态性能。之后，基于零极点配置法设计传感器各通道动态补偿器，消除原极点并引入新极点，拓展传感器响应范围，改善传感器频域动态性能。实验结果表明，相比于DE-FLNN算法，改进后的NDE-FLNN算法能够更高精度地辨识传感器动态模型参数，传感器补偿后各分量的调节时间减少至原先一半左右，均在150ms以内，工作带宽由22Hz拓展至84Hz，传感器时频域动态性能得到显著提升。

关键词：六维加速度传感器差分方程 NDE-FLNN 零极点配置法动态性能补偿

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40 K双波段长波探测器冷箱封装技术研究

红外与激光工程 2024年第3期53卷 41-51页

作者：王小坤陈俊林罗少博曾智江李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段... 详细信息

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段微型滤光片,形成长波双波段探测杜瓦组件,探测器工作所需的40 K低温环境由脉管制冷机提供。杜瓦采用无窗口设计,并通过柔性波纹管将杜瓦外壳与冷箱外壳集成,以实现气密性集成和光校调节。针对40 K温区双波段探测器封装的三维拼接、探测器及滤光片的低应力封装、制冷机与探测器的高效热传输等难点,对探测器的三维拼接、40 K温区高效热传输、探测器低应力集成的热层结构、低应力滤光片支撑、杜瓦与制冷机耦合等进行研究,创新性提出了三点Z向调节拼接方法、探测器Al2O3载体复合钼基板和钼冷平台的热层结构、双波段滤光片集成的钼支撑结构、带应力隔离的冷平台与制冷机过盈装配的耦合方法,最终实现了40 K温区下双波段探测器平面度优于±2.06μm(RMS)、探测器的低温应力小于22.06 MPa、双波段滤光片低温形变小于8.55μm、探测器与制冷机温度梯度为2.6 K。40 K长波双波段红外探测器冷箱杜瓦组件经过2000 h通电老练和300次开关机试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。

关键词：杜瓦冷光学量子阱二类超晶格 40 K温区

基于模糊综合评价的导水通道超前探查判识技术

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 178-186页

作者：李建林薛杨王心义徐博博郭水涛河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 焦作市神龙水文地质工程有限公司河南焦作454000 河南焦煤能源有限公司古汉山矿河南焦作454100

华北型煤田地质条件复杂,煤层底板受构造切割形成大量导水通道,其探查判识一直是水害防治中的重点和难点。以多分支定向长钻孔超前探查为基础,构建了基于流程分析与模糊综合评价相结合的导水通道判识技术。首先在超前探查过程中,选取钻... 详细信息

华北型煤田地质条件复杂,煤层底板受构造切割形成大量导水通道,其探查判识一直是水害防治中的重点和难点。以多分支定向长钻孔超前探查为基础,构建了基于流程分析与模糊综合评价相结合的导水通道判识技术。首先在超前探查过程中,选取钻时录井、钻井液消耗量、γ录井、岩屑录井、压水试验、可注性6个评判指标,将施工过程分为16种工况,依此建立综合分析流程图,对样点是否导水进行定性判识;其次采用钻速、钻井液消耗量、γ值、非灰岩占比、单位压注量和注浆量对6个指标进行量化分级,利用超标加权法确定指标权重,基于模糊理论和最大隶属度原则对样点是否导水进行三级定量判识;最后利用该技术对赵固一矿15031工作面13个点位进行综合流程分析和模糊综合评价,其中10个点位导水可能性高,3个点位导水可能性低;在此基础上,结合工程实际成功标定了3条导水通道的具体位置。该技术构建了导水通道的判识指标体系,并对其进行量化分级与综合评估,提高了煤层底板导水通道的判识度。

关键词：超前探查导水通道模糊综合评价矿井水害

基于改进“当前”统计模型的再入目标跟踪算法

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航空学报 2024年

作者：贺杨超李炯邵雷卜祥伟张锦林姬博洋空军工程大学防空反导学院

在再入目标跟踪时，“当前”统计模型（“Current” Statistical model, CS）需要依据经验预设加速度方差极限值，当预先设定值和目标实际运动不匹配时，会造成较大的跟踪误差。为克服上述问题，本文在针对常规目标提出的加速度方差自... 详细信息

在再入目标跟踪时，“当前”统计模型（“Current” Statistical model, CS）需要依据经验预设加速度方差极限值，当预先设定值和目标实际运动不匹配时，会造成较大的跟踪误差。为克服上述问题，本文在针对常规目标提出的加速度方差自适应算法的基础上，对目标状态滤波值和预测值形成的加速度增量进行缩放，使其提供的加速度方差能够适应再入目标的机动强度；算法中不同机动模式的缩放系数则通过设置包含均方根误差和均值的目标函数，分别使用粒子群优化算法得到。仿真结果表明，本文所提算法能够稳定跟踪典型机动模式下的再入目标状态值，和其他算法相比，具有更高的跟踪精度。

关键词： “当前”统计模型加速度方差自适应再入目标缩放系数粒子群优化算法

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铁路线站设计用几何计算内核的构建与应用

铁道工程学报 2024年第2期41卷 86-92,99页

作者：许胜博中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立... 详细信息

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立于图形平台的铁路线站设计用几何计算内核,使得线站设计业务逻辑与特定图形平台解绑,使其能够适应不同的操作系统和图形平台,从而提高铁路线站设计软件研发的自主性。研究结论:(1)本文提出的几何计算内核架构可扩展性强,核心算法通用度高,能够满足各类铁路线站设计场景;(2)与第三方图形平台相比,本文提出的几何计算内核在铁路线站线型支持、绘制方法、计算精度、计算效率、跨平台移植方面具有明显优势;(3)通过在实际生产项目上的应用,证明了本文提出的几何计算内核可作为线站设计软件研发的底层内核,同时通过对线型定义层的拓展,几何内核构建方法及相关解耦机制也可为其他线性工程设计软件的自主研发提供借鉴。

关键词：铁路线站设计软件几何计算内核缓和曲线算法图形平台解耦

Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能、抗氧化及疏水性能

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材料工程 2024年第2期52卷 190-197页

作者：李仲博中国航发北京航空材料研究院北京100095

利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层,制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,纳米压痕仪,显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化... 详细信息

利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层,制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,纳米压痕仪,显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化以及疏水性能的影响。结果表明:当Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层厚度分别为10 nm和1 nm时,纳米多层膜具有高硬度(H=26.8 GPa)和优异的断裂韧度(Kf=4.21 MPa∙m^(1/2))。硬度和断裂韧度的提高可能是因为,当l较小时,纳米层间形成良好的c-Ti_(3)AlN/c-ZrYN共格外延结构,可以有效阻碍位错的产生和滑移。高密度的异质界面可使微裂纹发生连续偏转,有效延长裂纹扩散路径的同时消耗裂纹传播能量,从而提高断裂韧度。同时,较小的l也易于获得优异的抗氧化性能,l较小时Ti_(3)AlN纳米层占主导地位,Al倾向于在表面形成致密的Al_(2)O_(3)层,阻碍氧气向薄膜内部扩散。此外,Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜表面形成的结瘤缺陷增加表面粗糙度,使得薄膜的疏水性能得到提高,从而使其在潮湿环境中不易快速发生腐蚀。

关键词： Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能抗氧化性疏水性

基于深度学习的太阳能电池片表面缺陷检测及分类

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激光与光电子学进展 2024年

作者：涂俊博曾佳林唐越新吴晨曦刘晓宇四川大学机械工程学院

针对目前太阳能电池片缺陷检测小目标缺陷检测精度不高、分类不准的问题，提出一种适用于小目标检测的改进轻量型YOLOv5的太阳能电池板缺陷检测模型。首先用Si LU激活函数替换原激活函数，优化模型收敛速度，增强其泛化性能；其次使用C... 详细信息

针对目前太阳能电池片缺陷检测小目标缺陷检测精度不高、分类不准的问题，提出一种适用于小目标检测的改进轻量型YOLOv5的太阳能电池板缺陷检测模型。首先用Si LU激活函数替换原激活函数，优化模型收敛速度，增强其泛化性能；其次使用C3TR模块和注意力机制CBAM重新优化主干特征采样结构，提高模型对不同类型缺陷尤其是小目标缺陷的识别能力；接着，引入轻量采样算子CARAFE到特征提取网络，在不增加模型权重的同时提高检测精度和检测速率；最后加入动态非单调损失函数WIoUv3动态匹配预测框和真实框，增强小目标数据集和噪声的鲁棒性。实验结果显示，改进的模型平均精度m AP@0.5%为95.9%，其中对裂缝、划痕缺陷的分类精确率达到98%，检测速度达到了75FPS，轻量、快捷满足工业生产的需要。

关键词：深度学习太阳能电池 CARAFE 注意力机制 C3TR

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有源降噪通路辨识的人因参数几何模型

声学学报 2024年第2期49卷 226-237页

作者：王少博胥健高艳李冲林秦豪高大张劲靳伯骜之江实验室类人感知研究中心杭州311121 中国科学院声学研究所北京100190

研究了一种基于人因参数几何模型的声学通路辨识策略,可用于有源降噪技术中的通路辨识环节,以降低因人体姿态改变而导致的降噪性能退化。该策略利用深度相机输出的点云数据提取人因参数并构建几何模型,通过仿真和人工神经网络预测声学... 详细信息

研究了一种基于人因参数几何模型的声学通路辨识策略,可用于有源降噪技术中的通路辨识环节,以降低因人体姿态改变而导致的降噪性能退化。该策略利用深度相机输出的点云数据提取人因参数并构建几何模型,通过仿真和人工神经网络预测声学通路的传递函数矩阵。结果表明,人因参数几何模型的降噪性能与点云模型接近,适用于参数化扫描仿真。进一步通过实验验证了仿真的准确性以及所提策略的可行性。实验结果还表明,人体姿态改变会导致声学通路传递函数发生复杂且显著的变化,说明实际应用应考虑人体姿态改变所带来的影响。

关键词：有源降噪人因学传递函数矩阵信号通路辨识

不同排放控制策略的城市减污降碳协同效应及空气质量改善研究

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环境科学研究 2024年

作者：唐湘博曹利珍马志文周忠林孙靖匡俊丽湖南工商大学前沿交叉学院湘江实验室

减污降碳协同增效是我国促进经济社会发展全面绿色转型的重大战略举措，而城市重点排放源是碳和大气污染物排放的主要来源，因此探究重点排放源在不同控制策略下的城市减污降碳协同效应及空气质量改善效果具有重要意义。本文以湘潭市重... 详细信息

减污降碳协同增效是我国促进经济社会发展全面绿色转型的重大战略举措，而城市重点排放源是碳和大气污染物排放的主要来源，因此探究重点排放源在不同控制策略下的城市减污降碳协同效应及空气质量改善效果具有重要意义。本文以湘潭市重点排放源为研究对象，并设置了8种不同排放控制策略情景，基于LEAP模型量化评估各控制策略的减污降碳协同效应；在此基础上，通过RSM-VAT系统模拟评估各控制策略情景的空气质量(PM2.5)实时响应浓度及其改善效果。结果表明：①在各排放控制策略情景中，产业结构调整和能源效率提升单一控制策略情景(S1和S3)及其组合控制策略情景(S5)的减污降碳协同效应较好，而能源结构优化及其组合控制策略情景的协同效应较弱。②各排放控制策略对碳减排总量的影响呈能源结构优化>能源效率提升>产业结构调整的特征，而对大气污染物减排当量的影响呈能源效率提升>能源结构优化>产业结构调整的特征。③各项重点排放源控制策略对城市目标年空气质量改善均具一定效应，且组合控制策略情景优于单一控制策略情景。研究显示，城市大气污染重点排放源控制策略的制定实施对减污降碳协同增效和空气质量改善均具有显著的推动作用。

关键词：重点排放源减污降碳空气质量改善 LEAP模型 RSM-VAT系统