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高功率1550nm多结VCSEL的设计与仿真

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光电子．激光 2024年第5期35卷 475-482页

作者：谭云飞王伟南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214000

在激光雷达应用场景下,高功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)越来越受到关注。而在长波波段,1550 nm器件一直存在输出功率不够理想,功率转化效率低等问题。目前,多结VCSEL是获得高功率、高功率转换... 详细信息

在激光雷达应用场景下,高功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)越来越受到关注。而在长波波段,1550 nm器件一直存在输出功率不够理想,功率转化效率低等问题。目前,多结VCSEL是获得高功率、高功率转换效率(power con-version efficiency,PCE)、高光功率密度、高斜率效率(slope efficiency,SE)的关键技术。本文将1550 nm VCSEL与多结技术结合,旨在设计出高功率的1550 nm器件,最终成功设计并仿真了不同直径(15μm、20μm、30μm、50μm、100μm)多结(1—4结)1550 nm的VCSEL器件。通过对比不同参数器件的输出功率,发现器件的输出功率随结数和直径的增加而增大,最大功率能达到2217 mW(4结100μm VCSEL)。并且仿真结果表明30μm VCSEL的输出特性相对较好:单结结构的SE优于50μm和100μm器件,为0.39 W/A;在多结结构中,30μm优于15μm和20μm的器件,分别为0.89 W/A(2结)、1.55 W/A(3结)、1.79 W/A(4结)。最后研究分析了30μm VCSEL PCE和远场分布,发现SE随结数增加而显著增加,最高为3结的40.4%,驱动电流只有1 A,这是单结PCE的6.2倍;3结的输出功率也高达1549 mW,而光束发散角单多结器件之间几乎没有差别,约为5°。以上结果为1550 nm VCSEL作为激光雷达系统和3D传感的光源应用提供了很好的器件研究基础。

关键词：垂直腔面发射激光器(VCSEL) 多结激光雷达(Lidar) 1550 nm

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电液伺服系统多PID控制器参数整定优化

控制理论与应用 2024年第4期41卷 763-767页

作者：冯浩姜金叶宋倩玉马伟殷晨波曹东辉南京信息工程大学人工智能学院江苏南京210044 南京信息工程大学计算机学院江苏南京210044 南京工业大学挖掘机关键技术联合研究所江苏南京211816 三一重机有限公司江苏昆山215300

为了解决挖掘机器人动臂、斗杆和铲斗不同电液伺服系统中多个比例–积分–微分(PID)控制器参数优化的难题,提高挖掘机器人铲斗齿尖轨迹跟踪精度,采用改进的粒子群算法(PSO)对多PID控制器参数进行整定优化.首先,建立电液伺服系统的数学... 详细信息

为了解决挖掘机器人动臂、斗杆和铲斗不同电液伺服系统中多个比例–积分–微分(PID)控制器参数优化的难题,提高挖掘机器人铲斗齿尖轨迹跟踪精度,采用改进的粒子群算法(PSO)对多PID控制器参数进行整定优化.首先,建立电液伺服系统的数学机理模型,在理论模型的基础上,采用递推最小二乘辨识法(RLS)得到实际的机理模型.其次,提出一种改进的PSO算法,采用非线性自适应惯性权重、引入异步变化策略、设计精英变异方法.接着,搭建仿真验证平台,跟踪正弦轨迹,比较传统Z-N参数整定方法、基本PSO算法和改进PSO算法的差别.最后,以挖掘机器人最常见的整平为代表工况,基于23 t挖掘机器人实验平台进行实验验证.实验结果表明,改进PSO算法的跟踪精度最高,与基本PSO算法相比,明显提高了轨迹跟踪精度.

关键词：电液伺服系统机器人轨迹控制粒子群算法智能控制

腐殖酸和pH对典型轮胎磨损颗粒迁移行为的影响机制

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土壤学报 2024年第2期61卷 456-468页

作者：李昆孔德跃陈星月彭永红修小嘉苏涵潘旻宇南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学长望学院南京210044 南京信息工程大学应用技术学院南京210044

轮胎磨损颗粒(Tire wear particles,TWPs)作为微塑料(Microplastics,MPs)的重要种类之一,当下其生态风险已受到生态学家的高度重视。通常,颗粒型污染物的环境行为过程是其生态风险的重要影响因素。然而,TWPs在土壤等多孔介质中的迁移过... 详细信息

轮胎磨损颗粒(Tire wear particles,TWPs)作为微塑料(Microplastics,MPs)的重要种类之一,当下其生态风险已受到生态学家的高度重视。通常,颗粒型污染物的环境行为过程是其生态风险的重要影响因素。然而,TWPs在土壤等多孔介质中的迁移过程及影响机制至今尚未见报道。选择冷冻破碎制备的冷冻破碎轮胎磨损颗粒(C-TWPs)以及道路磨损产生的滚动摩擦轮胎磨损颗粒(R-TWPs)和滑动摩擦轮胎磨损颗粒(S-TWPs)为典型研究对象,以石英砂柱来模拟研究TWPs在土壤等环境多孔介质中的迁移行为,并探究天然有机物腐殖酸(HA)及不同pH(4、7和10)环境对以上三种类型TWPs迁移行为的影响。结果显示:HA(50 mg·L^(-1))能够显著增强三种类型TWPs的迁移性,并且在HA(50 mg·L^(-1))存在下,不同pH(4、7和10)对TWPs迁移行为影响不同,中碱性环境(pH=7/10)更有利于TWPs的迁移。主要原因在于,HA存在或(和)中碱性环境有利于(同时)增大TWPs和石英砂颗粒表面的Zeta电位值(绝对值),此时,一方面TWPs的分散性得到改善,有较小的粒径分布,另一方面增加了TWPs和石英砂颗粒间的静电排斥力,有助于TWPs的迁移。值得注意的是,HA存在和不同pH环境条件下,低温破碎制备的C-TWPs的迁移性较R-TWPs和S-TWPs强,主要由于C-TWPs制备时携带有较多的负电荷、较小的等电点和较强的疏水性,上述性质也可促使其吸附更多的HA,从而加强其电负性;而R-TWPs和S-TWPs由于粘附了道路矿物、金属盐或灰尘而减弱以上性质,表面具有较小的电负性。研究结果揭示了不同类型TWPs在自然界中地球化学迁移行为的差异性,并暗示了研究源头性质(排放方式)以确定同种材质微塑料环境行为及生态风险内在差异的必要性。

关键词：轮胎磨损颗粒石英砂柱腐殖酸 pH 穿透曲线

基于变分模态分解的休息态虚拟现实晕动症脑电自动检测

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电子测量与仪器学报 2024年第2期38卷 171-181页

作者：化成城柴立宁周占峰陈旭刘佳南京信息工程大学自动化学院南京210044

虚拟现实晕动症的存在是制约VR技术行业进一步发展的关键因素,研究虚拟现实晕动症相关的神经活动及对其准确检测是解决此问题的前提,此前研究缺少对休息态虚拟现实晕动症神经活动的研究。因此,本研究利用虚拟现实晕动症暴露任务前后休... 详细信息

虚拟现实晕动症的存在是制约VR技术行业进一步发展的关键因素,研究虚拟现实晕动症相关的神经活动及对其准确检测是解决此问题的前提,此前研究缺少对休息态虚拟现实晕动症神经活动的研究。因此,本研究利用虚拟现实晕动症暴露任务前后休息态脑电信号,提出虚拟现实晕动症脑电特征作为指标实现对虚拟现实晕动症的检测。首先,通过统计分析对所选的5个电极即Fp1、Fp2、F8、T7及T8的脑电信号分别进行变分模态分解,并从选中的模态分量中提取样本熵、排列熵及中心频率。然后,通过统计检验和ReliefF算法进行两个阶段的特征选择。最后,将选择的特征向量送入支持向量机中进行分类,进而实现对虚拟现实晕动症的自动检测。结果表明,此方法准确率、灵敏度及特异度分别达到了98.3%、98.5%及98.1%,ROC曲线下的面积值达到了1,优于其他方法,证明了此方法在虚拟现实晕动症脑电信号自动检测方面优势与有效性。

关键词：虚拟现实晕动症脑电变分模态分解样本熵排列熵中心频率

基于CHAP数据集的长三角近地表臭氧时空变化特征与影响因素分析

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环境科学学报 2024年第6期44卷 226-235页

作者：吴赛龙陈健潘子永方瀚祺郭雨杭南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044

近地表臭氧是当前我国很多区域的首要大气污染物,为更好地掌握长三角地区近地表臭氧浓度变化规律,探究近地表臭氧的影响因素,本文基于中国高分辨率、高质量近地表空气污染物数据集(CHAP)提供的长时间序列近地表臭氧(O_(3))数据,开展了... 详细信息

近地表臭氧是当前我国很多区域的首要大气污染物,为更好地掌握长三角地区近地表臭氧浓度变化规律,探究近地表臭氧的影响因素,本文基于中国高分辨率、高质量近地表空气污染物数据集(CHAP)提供的长时间序列近地表臭氧(O_(3))数据,开展了长三角地区2017—2020年近地表O_(3)的时空分布特征和影响因素研究.结果表明:①长三角地区2017—2020年近地表O_(3)浓度具有明显的空间差异性,在湖州-六安一线形成明显南北分界,整体浓度分布呈北高南低的规律.近地表O_(3)浓度的上升与污染的加重是整个长三角地区多数城市的特点,具有明显的区域一致性.②春季O_(3)高污染区域集中在宿迁市至苏州市;受东南季风影响,夏季O_(3)高污染区西移至淮北、无锡市一带,并且呈西北高、东南低的梯度变化;秋季的O_(3)浓度空间差异有所降低;秋、冬季海洋源的影响显著,表现为沿海城市O_(3)浓度相对较高.月际O_(3)浓度呈“双峰状”分布,在5月达到峰值,7—8月浓度有所降低,9月出现小高峰,12月达到最低值,呈夏季最高、冬季最低的变化规律.③O_(3)浓度与温度和日照时间呈显著正相关关系,与降水呈强负相关关系,风速与O_(3)的关系较为复杂,并无显著的相关性.O_(3)与NO_(2)在冬季呈较弱的负相关关系,在春、夏、秋季呈现较强的正相关性,O_(3)生成过程会有二次粒子的产生,使O_(3)浓度与PM_(2.5)呈现较强的正相关关系.

关键词：近地表臭氧时空特征影响因素长三角地区

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电液伺服系统摩擦参数辨识与补偿控制

振动.测试与诊断 2024年第05期 922-927+1037-1038页

作者：冯浩姜金叶宋倩玉殷晨波俞宏福曹东辉南京信息工程大学人工智能学院南京信息工程大学计算机学院南京工业大学挖掘机关键技术联合研究所三一重机有限公司

针对非线性摩擦造成挖掘机器人电液伺服系统稳态误差和低速爬行的问题，需要精准辨识摩擦以进行摩擦补偿。首先，将Karnopp速度阈值理论引入经典Stribeck模型，建立挖掘机器人电液伺服系统非线性摩擦模型，并根据非对称液压缸力平衡方... 详细信息

针对非线性摩擦造成挖掘机器人电液伺服系统稳态误差和低速爬行的问题，需要精准辨识摩擦以进行摩擦补偿。首先，将Karnopp速度阈值理论引入经典Stribeck模型，建立挖掘机器人电液伺服系统非线性摩擦模型，并根据非对称液压缸力平衡方程建立目标函数，测量不同恒定速度下有杆腔和无杆腔的压力计算实际摩擦力；其次，优化遗传算法的适应度、交叉概率和变异概率，分别采用改进遗传算法和基本遗传算法对摩擦模型中4个未知参数进行辨识；最后，结合前馈补偿控制器进行正弦轨迹跟踪实验。结果表明：所提出的改进遗传算法辨识精度最高，相较于基本遗传算法，模型误差减少了34%;2种摩擦模型下的正弦轨迹跟踪误差分别为26 mm和59 mm，验证了所提出的摩擦模型在提升挖掘机器人性能上的优越性。

关键词：电液伺服系统挖掘机器人摩擦辨识遗传算法

5G异构网络中基于优先级的深度强化学习联合资源分配

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电讯技术 2024年第5期64卷 685-692页

作者：宋端正郭业才李晖诸锦涛王昊南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 无锡学院江苏省集成电路可靠性技术及检测系统工程研究中心江苏无锡214105

为了研究基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)的5G异构网络模型的性能,同时在最小化系统能耗并满足不同类型终端用户的服务质量要求的基础上制定合理的资源分配方案,提出了一种基于DRL的近端策略优化算法,并结合一种基... 详细信息

为了研究基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)的5G异构网络模型的性能,同时在最小化系统能耗并满足不同类型终端用户的服务质量要求的基础上制定合理的资源分配方案,提出了一种基于DRL的近端策略优化算法,并结合一种基于优先级的分配策略,引入了海量机器类型通信、增强移动宽带和超可靠低延迟通信业务。所提算法相较于Greedy和DQN算法,网络延迟分别降低73.19%和47.05%,能耗分别降低9.55%和6.93%,而且可以保证能源消耗和用户延迟之间的良好权衡。

关键词： 5G 异构网络资源分配深度强化学习

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国际绅士化实践及其研究进程、特征与展望

现代城市研究 2024年第9期39卷 124-132页

作者：刘风豹余思奇李建树操小晋南京信息工程大学艺术学院南京林业大学风景园林学院山东省自然资源厅南华大学建筑与设计艺术学院

绅士化是国际上多学科关注的前沿问题。研究主要采用文献计量分析方法,以揭示国际绅士化实践及其研究进程与特征。结果表明:(1)国际绅士化实践由第一波绅士化浪潮转入第五波绅士化浪潮后,因受全球性新型冠状病毒感染疫情的影响而再次进... 详细信息

绅士化是国际上多学科关注的前沿问题。研究主要采用文献计量分析方法,以揭示国际绅士化实践及其研究进程与特征。结果表明:(1)国际绅士化实践由第一波绅士化浪潮转入第五波绅士化浪潮后,因受全球性新型冠状病毒感染疫情的影响而再次进入调整期;与之相伴随的是,国际绅士化研究在先后经历了概念形成阶段、萌芽起步阶段、波动探索阶段、初步发展阶段、快速发展阶段后,几乎同步进入调整期。(2)国际绅士化研究由国外学术期刊引领,并表现出明显的地理学、城市研究、环境研究、区域与城市规划等学科属性。(3)西方发达国家走在国际绅士化研究的前列,而近年来中国逐渐成为推动国际绅士化研究发展的新兴力量。(4)在国际绅士化研究领域,多个合作团队已初步形成,部分国内学者将研究成果推向世界。研究最后提出了未来绅士化研究应关注的重点。

关键词：绅士化城市更新社会空间中产阶层文献计量

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采用辅助学习的物体六自由度位姿估计

光学精密工程 2024年第6期32卷 901-914页

作者：陈敏佳盖绍彦达飞鹏俞健东南大学自动化学院江苏南京210096 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室江苏南京211106

为了在严重遮挡以及少纹理等具有挑战性的场景下,准确地估计物体在相机坐标系中的位置和姿态,同时进一步提高网络效率,简化网络结构,本文基于RGB-D数据提出了采用辅助学习的六自由度位姿估计方法。网络以目标物体图像块、对应深度图以及... 详细信息

为了在严重遮挡以及少纹理等具有挑战性的场景下,准确地估计物体在相机坐标系中的位置和姿态,同时进一步提高网络效率,简化网络结构,本文基于RGB-D数据提出了采用辅助学习的六自由度位姿估计方法。网络以目标物体图像块、对应深度图以及CAD模型作为输入,首先,利用双分支点云配准网络,分别得到模型空间和相机空间下的预测点云;接着,对于辅助学习网络,将目标物体图像块和由深度图得到的Depth-XYZ输入多模态特征提取及融合模块,再进行由粗到细的位姿估计,并将估计结果作为先验用于优化损失计算。最后,在性能评估阶段,舍弃辅助学习分支,仅将双分支点云配准网络的输出利用点对特征匹配进行六自由度位姿估计。实验结果表明:所提方法在YCB-Video数据集上的AUC和ADD-S<2 cm结果分别为95.9%和99.0%;在LineMOD数据集上的平均ADD(-S)结果为99.4%;在LM-O数据集上的平均ADD(-S)结果为71.3%。与现有的其他六自由度位姿估计方法相比,采用辅助学习的方法在模型性能上具有优势,在位姿估计准确率上有较大提升。

关键词：六自由度位姿估计辅助学习深度图像三维点云