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耦合等离激元体系的复频率分析(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 301-306页

作者：曾可博张霜香港大学物理系新基石科学实验室中国香港999077

耦合等离激元体系在光场调控、光学传感、光学成像及光电器件等领域中有着广泛应用。目前,阻碍耦合等离激元进一步实用化发展的关键问题是金属材料具有较大的损耗。结合数值仿真方法,从理论上研究了耦合等离激元的损耗机理,并进一步分... 详细信息

耦合等离激元体系在光场调控、光学传感、光学成像及光电器件等领域中有着广泛应用。目前,阻碍耦合等离激元进一步实用化发展的关键问题是金属材料具有较大的损耗。结合数值仿真方法,从理论上研究了耦合等离激元的损耗机理,并进一步分析复频率光源激励对耦合等离激元体系的作用,提出了通过合成复频率波的方法来补偿损耗,从而恢复被削弱的耦合共振信号。所提优化手段具有泛用性高且无需额外成本的优势,研究结果对耦合等离激元体系在各个领域中的研究发展具有借鉴意义,有利于挖掘该体系的潜在应用价值。

关键词：物理光学纳米光学等离激元复频率波光学传感

基于可见光和红外图像融合的建筑外墙空鼓与脱落识别方法研究

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工业建筑 2024年第5期54卷 51-59页

作者：王玮米庆仁肖云杨新聪广州地铁集团有限公司广州510220 哈尔滨工业大学(深圳) 广东深圳518055 中铁建华南建设有限公司广州510220

建筑外墙空鼓与脱落的识别对于确保城市老旧建筑物周围公共安全至关重要。传统的人工原位检测方法需要耗费大量人力物力且存在一定的安全风险,此外识别结果也会受到专业人员的工作经验和工作状态等主观因素的影响。近年来,采用无人机进... 详细信息

建筑外墙空鼓与脱落的识别对于确保城市老旧建筑物周围公共安全至关重要。传统的人工原位检测方法需要耗费大量人力物力且存在一定的安全风险,此外识别结果也会受到专业人员的工作经验和工作状态等主观因素的影响。近年来,采用无人机进行图像采集并通过人工智能模型对建筑外墙缺陷进行识别的方法逐渐流行开来。然而,目前对于缺陷检测的研究仅针对单一模态的可见光图像或者红外图像,往往只能对某一缺陷进行检测,且没有考虑缺陷之间的转换关系。针对这一问题,通过融合建筑外墙的可见光和红外图像,结合两种模态的图像信息,并通过不同深度的UNet和Res-UNet模型对融合后图像进行建筑外墙缺陷识别,比较了不同深度模型的识别效果。试验结果表明,深度为4的Res-UNet模型对建筑外墙的空鼓和脱落具有很好的识别效果。

关键词：多模态融合可见光和红外图像融合外墙缺陷识别深度学习

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脂润滑弧齿锥齿轮热弹流润滑与效率研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 323-334页

作者：王振博郑鹏沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

基于油动重载四旋翼无人机的特殊应用条件,研究了无人机齿轮箱内脂润滑弧齿锥齿轮的润滑状态及啮合效率.推导了适用于弧齿锥齿轮的脂润滑雷诺方程,采用计算油膜剪切力和微凸体接触摩擦力组成的复合摩擦系数代替摩擦系数经验公式的方法,... 详细信息

基于油动重载四旋翼无人机的特殊应用条件,研究了无人机齿轮箱内脂润滑弧齿锥齿轮的润滑状态及啮合效率.推导了适用于弧齿锥齿轮的脂润滑雷诺方程,采用计算油膜剪切力和微凸体接触摩擦力组成的复合摩擦系数代替摩擦系数经验公式的方法,研究了在无人机各种工况下的齿面润滑情况和啮合效率.结果表明,本研究中提出的考虑粗糙度的脂润滑雷诺方程能够很好预测文献中的试验结果;弧齿锥齿轮的齿面较为复杂,不能用油润滑的中心油膜厚度算法近似估计脂润滑弧齿锥齿轮整个齿面上的润滑状态;1个啮合周期内的齿面摩擦系数在节点处最大;低转速情况下,齿面将进入混合润滑状态;1个啮合周期内啮合效率的变化与啮合位置密切相关,在啮入点处效率最低;在转速不变的前提下,润滑脂黏度越高,效率损失越大.

关键词：啮合效率热弹流润滑状态摩擦系数混合润滑

技术融合的智慧化高中数学过程性评价模式探索

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教育信息技术 2024年第1期 114-118页

作者：米庆左华张传军安徽省合肥市第七中学安徽合肥230001 安徽省合肥市长丰县教育体育局安徽合肥230001

高中数学过程性评价能够全面反映学生数学学习的全过程,客观评价学生的数学学习情况,充分发挥评价促进学习的功能。国内外对此进行了大量研究,但目前有关信息技术在高中数学过程性评价中的应用研究明显不足,缺乏切实可操作的技术融合的... 详细信息

高中数学过程性评价能够全面反映学生数学学习的全过程,客观评价学生的数学学习情况,充分发挥评价促进学习的功能。国内外对此进行了大量研究,但目前有关信息技术在高中数学过程性评价中的应用研究明显不足,缺乏切实可操作的技术融合的过程性评价模式的构建与提炼。文章立足实践,从评价场域、评价环节和技术融合三个方面开展研究,构建出技术融合的智慧化高中数学过程性评价模式—课前“云端备课、数据获取、精准教研”,课中“智慧课堂、在线评价、改进教学”,课后“AI作业、智慧推送、评价闭环”,助力高中数学过程性评价的实施与开展,使传统的学习评价机制向技术融合的智慧化过程性评价方向迈进。

关键词：技术融合智慧化高中数学过程性评价

基于鸽群优化改进动态窗的多无人车协同编队避障控制

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工程科学学报 2024年第7期46卷 1279-1285页

作者：李兆博孙双蕾北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 北京特种机械研究所北京100143

在复杂未知的战场环境中,无人车集群较单台无人车可承担更为复杂的任务,无人车集群协同编队避障行驶是群体智能领域研究热点之一.针对未知环境下无人车集群在规避障碍物时容易出现动态位置与预期队形偏差较大问题,本文提出了一种基于改... 详细信息

在复杂未知的战场环境中,无人车集群较单台无人车可承担更为复杂的任务,无人车集群协同编队避障行驶是群体智能领域研究热点之一.针对未知环境下无人车集群在规避障碍物时容易出现动态位置与预期队形偏差较大问题,本文提出了一种基于改进动态窗的无人车编队协同避障控制方法,在基本动态窗路径评价函数的方位角评价因子、障碍物评价因子、速度评价因子基础上,增加了无人车编队的方向协同因子和队形保持因子.同时,基于变权重鸽群优化算法对改进动态窗的路径评价函数各系数进行优化.当无人车集群感知到障碍物时,通过改进动态窗算法进行相对位置及速度的自适应协同调整,更好地保证无人车编队避障行驶过程中队形位置的精确性.最后,以3台无人车构成三角形编队避障行驶为例进行仿真验证.仿真结果表明基于改进动态窗和变权重鸽群优化算法的无人车编队在规避障碍物时,队形位置偏差相对较小.可见,本文提出的改进算法能够使得无人车集群在规避障碍物过程中提高动态编队的稳定性和精确性.

关键词：无人车鸽群优化动态窗口法协同编队避障控制

HMFuzzer:一种基于人机协同的物联网设备固件漏洞挖掘方案

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计算机学报 2024年第3期47卷 703-716页

作者：况博裕张兆博杨善权苏铓付安民南京理工大学网络空间安全学院南京210094 南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094

模糊测试是一种针对物联网设备固件漏洞挖掘的主流方法,能够先攻击者一步发现安全威胁,提升物联网设备的安全性.但是目前大部分的模糊测试技术关注于如何自动化地实现漏洞挖掘,忽略了专家经验对于设备固件漏洞挖掘工作的优势.本文提出... 详细信息

模糊测试是一种针对物联网设备固件漏洞挖掘的主流方法,能够先攻击者一步发现安全威胁,提升物联网设备的安全性.但是目前大部分的模糊测试技术关注于如何自动化地实现漏洞挖掘,忽略了专家经验对于设备固件漏洞挖掘工作的优势.本文提出一种基于人机协同的物联网设备固件漏洞挖掘方案HMFuzzer,设计了基于设备固件前后端交互的设备固件关键信息提取方法,通过模拟设备固件、设备管理界面以及用户三方交互模式获取固件潜在的关键信息,并通过二进制文件定位和函数分析技术解析出固件关键函数.此外,HMFuzzer通过在模糊测试的预处理、测试和结果分析阶段引入专家经验,利用上一阶段获取的关键信息,结合强化学习算法,优化种子变异和模糊测试流程,显著提升了模糊测试的覆盖率、效率以及漏洞挖掘能力.实验结果表明,相比于现有的固件漏洞挖掘方法,HMFuzzer的漏洞识别成功率能提高10%以上,具备更强的漏洞检测能力.特别是,针对真实厂商的物联网设备测试,HMFuzzer发现了多个0-day漏洞,其中已获得4个CVE/CNVD高危漏洞.

关键词：物联网漏洞挖掘模糊测试人机协同设备固件强化学习

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微纳挠曲电结构力电耦合响应的数值模拟方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 147-156页

作者：黄怀纬黄海博华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单... 详细信息

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单元(UEL)子程序进行二次开发,将挠曲电效应内化到计算模型。首先,结合配点混合有限元法(CMFEM),推导了挠曲电结构的力电耦合方程,并在Abaqus中开发了挠曲电单元,提供了挠曲电结构响应分析的数值模拟技术。与传统的混合有限元法(MFEM)相比,该方法的优点是易于建模,降低了计算自由度,提高了计算效率,节省了运算成本,并且挠度与电场强度指标都比其他方法更接近解析解。然后,通过上述数值模拟方法,建立了挠曲电结构响应分析数值模型,开展了矩形梁及弧形梁在不同边界条件下的力电耦合响应计算与分析。分析结果展示了梁的几何参数影响结构应变梯度|η113|的作用机制,表明在使用同一材料设计挠曲电梁时,可通过控制变形梯度来控制输出电压的大小。研究表明,改变梁的弯曲程度,可有效提高梁输出的开路电压,减小梁的挠度。相同程度弯曲下,弧形悬臂梁向下弯曲的开路电压大于弧形悬臂梁向上弯曲的开路电压。当向上弯曲弧形梁的圆心角为38°,左边缘为滑动支座,右边缘为铰链支座时,开路电压最大,可达214.07 mV,比悬臂矩形梁增加5倍。此外,相同模型若仅考虑压电效应,开路电压将下降89.3%。

关键词：挠曲电效应弧形梁二次开发有限元仿真

基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 421-434页

作者：金祥博王跃明中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

图像脉冲噪声移除是获得高质量图像的关键。本文通过热红外相机成像原理研究,提出了一种基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法。首先,根据相机的调制传递函数计算获取原始图像的最大像素梯度,继而建立相应的像素梯... 详细信息

图像脉冲噪声移除是获得高质量图像的关键。本文通过热红外相机成像原理研究,提出了一种基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法。首先,根据相机的调制传递函数计算获取原始图像的最大像素梯度,继而建立相应的像素梯度集合。然后,计算原始图像与对应像素梯度滤波图像的梯度权重均方根误差集合,并将该集合高斯分布的最大值对应的像素梯度确定为最佳像素梯度。最后,根据图像中脉冲噪声的密度和复杂度,确定所提滤波器的自适应窗口大小和迭代次数。大量实验结果表明,所提滤波器对移除8位、16位的单通道脉冲噪声图像展现出良好的鲁棒性。与其他先进方法相比,该方法可以实时移除真实热红外相机采集图像中低密度的随机值脉冲噪声和SAPN,并实现噪声抑制过程中99.5%以上的原始像素不会遭受破坏。除此之外,针对高密度SAPN抑制,该方法获得了具有竞争力的结果,与运行时间较快的滤波方法相比表现出较好的 PSNR和 SSIM,与 PSNR和 SSIM较优秀的去噪方法相比表现出较快的运行时间。对于极限 SAPN(99%)破坏的图像,也能够恢复有意义的图像细节。

关键词：图像去噪自适应迭代中值滤波器像素梯度调制传递函数脉冲噪声

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基于虚拟阻抗补偿的PMSG恒导纳建模方法

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2362-2373,I0024页

作者：史一博刘崇茹新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

永磁直驱风力发电系统结构复杂、节点数多,在进行电磁暂态实时仿真时,若采用传统建模方法会因系统导纳矩阵计算过于复杂导致仿真规模严重受限。该文提出一种基于虚拟阻抗补偿的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,P... 详细信息

永磁直驱风力发电系统结构复杂、节点数多,在进行电磁暂态实时仿真时,若采用传统建模方法会因系统导纳矩阵计算过于复杂导致仿真规模严重受限。该文提出一种基于虚拟阻抗补偿的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)恒导纳建模方法,该方法基于传统发电机模型,通过在转子上补偿虚拟阻抗的方式使发电机导纳矩阵固定,并以暂态误差最小为目标,对阻抗参数进行优化设计;再通过结合换流器的伴随离散电路模型,可建立PMSG完整恒导纳模型并进行电磁暂态仿真,能够节省大量的计算资源。仿真试验证明,该模型具有较高的仿真精度,并且可以用于FPGA等离散化硬件仿真平台上,具有良好的适用性。

关键词：恒导纳模型虚拟阻抗补偿永磁同步电机