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磁共振无线充电技术:进展与展望

计算机研究与发展 2025年第1期62卷 232-255页

作者：王馨语周王球周颢李向阳中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230026

无线充电技术具有非接触、自动化以及易维护的供能特性,可以有效解决未来智能物联网(AIoT)在大规模应用时的能量供应难题.在现有无线充电技术中,磁共振无线充电技术在能量传输效用与空间自由度上有着更为均衡的技术优势,已成为当今无线... 详细信息

无线充电技术具有非接触、自动化以及易维护的供能特性,可以有效解决未来智能物联网(AIoT)在大规模应用时的能量供应难题.在现有无线充电技术中,磁共振无线充电技术在能量传输效用与空间自由度上有着更为均衡的技术优势,已成为当今无线充电领域的研究热点,拥有更为广阔的应用前景.为此,大致回顾了磁共振无线充电技术的发展历程并对其相关背景概念进行了简要概述.对近年的磁共振无线充电技术相关研究进行了系统梳理,并基于设计动机和技术实现从反馈通信、优化调度、感知应用、安全保障4个角度出发,详细总结了对应工作的基本原理、实施方法等核心内容,为后续的研究提供了有效参考.其中,根据传输方式将反馈通信方面工作分为两大类,根据系统结构将优化调度方面工作分为两大类,根据应用场景从三大类介绍感知应用方面工作,根据保障对象将安全保障方面工作分为三大类.最后在上述工作的基础上,讨论了磁共振无线充电技术现有工作的可改进之处,并对未来研究方向进行了展望.

关键词：磁共振无线充电反馈通信优化调度感知应用安全保障

基于互相关和旋转约束的视觉惯性里程计在线时间校准算法

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计算机应用研究 2025年第1期42卷 288-292页

作者：蒙军杰熊军林中国科学技术大学信息科学技术学院合肥 230026

在融合相机和惯性测量单元(IMU)的数据推测机器人的运动轨迹时,传感器测量记录的时间点对用于估计轨迹的视觉惯性里程计(VIO)的鲁棒性和准确性至关重要.然而,由于传感器数据到达接收端的延迟存在差异,图像数据流和IMU数据流之间通常存... 详细信息

在融合相机和惯性测量单元(IMU)的数据推测机器人的运动轨迹时,传感器测量记录的时间点对用于估计轨迹的视觉惯性里程计(VIO)的鲁棒性和准确性至关重要.然而,由于传感器数据到达接收端的延迟存在差异,图像数据流和IMU数据流之间通常存在不可避免的时间偏置,为此提出了一种基于互相关和旋转对齐的视觉惯性里程计在线时间校准的算法.首先使用对极几何和预积分算法分别得到相机和IMU各自的相对位姿,并计算出相机的角速度;然后根据相机与IMU的角速度进行互相关计算,得到初步的时间偏置估计;最后利用相机和IMU相对位姿进行旋转约束,通过优化误差函数得到更精确的相对时间偏置估计,该时间偏置值随后用于平移传感器的时间轴以进行校准.实验表明,该算法能够减缓时间偏置对里程计精度带来的影响,并使得VIO能够在具有更大时间偏置范围的数据流下稳定运行.

关键词：在线时间校准旋转约束视觉惯性里程计

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硬磁软连续体的磁畴可重编程与优化设计

复合材料学报 2025年第1期42卷 548-559页

作者：赵勇李木军中国科学技术大学工程科学学院合肥230026

硬磁软材料是一种新型的磁驱动复合材料,其中硬磁软连续体具有响应快、变形大、生物安全性好的特点,在生物医疗、仿生、软体触手等领域获得了广泛的关注。然而,现有的硬磁软连续体通过脉冲磁场磁化,磁畴模式单一,难以满足复杂的变形需求... 详细信息

硬磁软材料是一种新型的磁驱动复合材料,其中硬磁软连续体具有响应快、变形大、生物安全性好的特点,在生物医疗、仿生、软体触手等领域获得了广泛的关注。然而,现有的硬磁软连续体通过脉冲磁场磁化,磁畴模式单一,难以满足复杂的变形需求,此外如何解决硬磁软连续体在复杂变形下的磁畴优化设计问题也是当前的重要挑战。针对该问题,本文开发了基于二氧化铬的硬磁软连续体,通过激光直写实现了复杂磁畴模式的可重构编程。而后针对不同变形需求的磁畴分段设计问题,对尺寸大小、磁粉含量和磁畴方向进行优化设计。最后针对多种变形需求进行磁畴的优化设计并通过实验进行验证,同时进行功能化展示。

关键词：硬磁软材料二氧化铬磁畴的优化设计有限元仿真磁畴重编程

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智能反射表面辅助的WiFi呼吸感知

雷达学报(中英文) 2025年第1期14卷 189-203页

作者：武赟张东恒张淦霖谢学诚詹丰全陈彦中国科学技术大学网络空间安全学院合肥230026

2010年以来,基于商用WiFi设备实现非接触式呼吸监测得到了广泛关注。然而,现有的方法受人体反射信号强度制约,通常要求人正面朝向WiFi设备,当人体侧向或背部朝向设备时,胸腔反射信号的减弱使得呼吸监测变得困难。为了解决这个问题,该文... 详细信息

2010年以来,基于商用WiFi设备实现非接触式呼吸监测得到了广泛关注。然而,现有的方法受人体反射信号强度制约,通常要求人正面朝向WiFi设备,当人体侧向或背部朝向设备时,胸腔反射信号的减弱使得呼吸监测变得困难。为了解决这个问题,该文提出了一种基于智能反射表面(IRS)的新型呼吸监测系统。该系统利用智能反射表面控制WiFi信号在环境中的传播路径,增强了人体的反射,最终实现了姿势鲁棒地呼吸监测。此外,该系统易于部署,无需事先知道收发天线与智能反射表面的确切位置和相应的环境信息。实验验证,与现有的方法相比,该系统显著改善了不同姿势下人体的呼吸监测效果。

关键词：呼吸检测智能反射表面 WiFi感知商用WiFi设备多朝向

基于4D成像雷达的隔墙人体姿态重建与行为识别研究

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雷达学报(中英文) 2025年第1期14卷 44-61页

作者：张锐龚汉钦宋瑞源李亚东卢智张东恒胡洋陈彦中国科学技术大学网络空间安全学院合肥230026

隔墙人体姿态重建和行为识别在智能安防和虚拟现实等领域具有广泛应用前景。然而,现有隔墙人体感知方法通常忽视了对4D时空特征的建模以及墙体对信号的影响,针对这些问题,该文创新性地提出了一种基于4D成像雷达的隔墙人体感知新架构。首... 详细信息

隔墙人体姿态重建和行为识别在智能安防和虚拟现实等领域具有广泛应用前景。然而,现有隔墙人体感知方法通常忽视了对4D时空特征的建模以及墙体对信号的影响,针对这些问题,该文创新性地提出了一种基于4D成像雷达的隔墙人体感知新架构。首先,基于时空分离的分步策略,该文设计了ST~2W-AP时空融合网络,解决了由于主流深度学习库缺少4D卷积而无法充分利用多帧3D体素时空域信息的问题,实现了保留3D空域信息的同时利用长序时域信息,大幅提升姿态估计任务和行为识别任务的性能。此外,为抑制墙体对信号的干扰,该文利用深度学习强大的拟合性能和并行输出的特点设计了深度回波域补偿器,降低了传统墙体补偿方法的计算开销。大量的实验结果表明,相比于现有最佳方法,ST~2W-AP将平均关节位置误差降低了33.57%,并且将行为识别的F1分数提高了0.51%。

关键词：穿墙人体姿态估计行为识别射频感知深度学习

完整球形超导转子极轴偏移特性的主要影响因素

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物理学报 2025年第1期74卷 281-291页

作者：易显崔春艳 †胡新宁张源崔旭李昊王秋良中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学技术大学信息技术学院合肥230026

超导转子凭借其独特的物理性质,在精密测量领域具有巨大的应用潜力.超导转子磁悬浮装置可制作高精度角速度传感器,在外界干扰力矩作用下,极轴偏移初始位置是引起超导转子极轴漂移误差的原因,其中球面误差和地球自转属于主要误差源,对超... 详细信息

超导转子凭借其独特的物理性质,在精密测量领域具有巨大的应用潜力.超导转子磁悬浮装置可制作高精度角速度传感器,在外界干扰力矩作用下,极轴偏移初始位置是引起超导转子极轴漂移误差的原因,其中球面误差和地球自转属于主要误差源,对超导转子球面误差引起的极轴研究结果为提升转子漂移精度、进行误差补偿提供了一定参考.速度进行补偿是实现超导转子磁悬浮装置高精度的关键步骤.基于此,开展了完整球形超导转子球面误差和地球自转对超导转子极轴偏移特性的影响因素研究.首先,本文基于矢量磁势方程对超导转子磁支承结构进行建模,分析了理想状态下(即悬浮于球腔中心位置)超导转子表面的磁场强度分布,研究了磁支承力特性.然后分析了球面误差引起的超导转子的磁支承干扰力矩,并基于超导转子动力学方程,建立了超导转子动力学模型,给出了不同转子结构参数下超导转子极轴漂移误差的分布规律.最后,探讨了地球自转对超导转子漂移测试的影响.研究结果为后续提升转子漂移精度、优化转子结构设计和漂移测试方法的完善提供了参考.

关键词：完整球形超导转子球面误差极轴偏移特性地球自转

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基于反向最近邻的密度估计聚类算法

计算机工程与应用 2025年第1期61卷 165-173页

作者：许梅梅侯新民中国科学技术大学大数据学院合肥230026 中国科学技术大学数学科学学院合肥230026 中国科学技术大学中国科学院吴文俊数学重点实验室合肥230026 合肥国家实验室合肥230088

基于相互最近邻的密度峰聚类算法(DenMune)通过相互最近邻计算数据点的局部密度,是一种有效的聚类手段。但该算法存在构建聚类骨架不合理的问题,在分配弱点时采用硬投票策略,易产生错误。因此提出一种新的基于反向最近邻的密度估计聚类... 详细信息

基于相互最近邻的密度峰聚类算法(DenMune)通过相互最近邻计算数据点的局部密度,是一种有效的聚类手段。但该算法存在构建聚类骨架不合理的问题,在分配弱点时采用硬投票策略,易产生错误。因此提出一种新的基于反向最近邻的密度估计聚类算法(RNN-DEC)。该算法引入反向最近邻来计算数据点的局部密度,将数据点分成强点、弱点和噪声点。使用强点构建聚类算法的骨架,通过软投票的方式将弱点分配到与其相似度最高的簇中去。提出了一种基于反向最近邻的簇融合算法,将相似度高的子簇融合,得到最终的聚类结果。实验结果表明,在一些合成数据集和UCI真实数据集上,相比较于其他经典算法,该算法具有更好的聚类效果。

关键词：反向最近邻局部密度密度聚类算法子簇融合

用于监测临近空间紫外辐射的臭氧反演方法研究

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光子学报 2025年第1期54卷 59-84页

作者：安源王先华叶函函施海亮吴时超李超孙二昌中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

现有利用遥感方式进行臭氧反演中的先验廓线来自于气候数据库,其反演结果难以反映临近空间中臭氧的高时空变化特性。利用戈达德地球观测系统—化学模型(GEOS-Chem)模拟高时空臭氧廓线的能力,构建高时空分辨率的臭氧先验廓线用于反演方法... 详细信息

现有利用遥感方式进行臭氧反演中的先验廓线来自于气候数据库,其反演结果难以反映临近空间中臭氧的高时空变化特性。利用戈达德地球观测系统—化学模型(GEOS-Chem)模拟高时空臭氧廓线的能力,构建高时空分辨率的臭氧先验廓线用于反演方法,将GEOS-Chem反演结果和对流层监测仪(TROPOMI)2级产品进行比对,并用高精度的地基和临边观测产品验证。反演和比对验证结果显示,基于GEOS-Chem先验的反演结果与地基高精度观测数据较为一致,且两者相对偏差的极值差较TROPOMI 2级产品的小19.31%,导致紫外辐射变化幅度为1.22×10^(-6)~5.50×10^(-6)W·nm^(-1)·m^(-2)。为比较不同海拔高度区域反演结果的精度,将反演结果分别和TROPOMI以及臭氧绘图与廓线组件载荷(OMPS)的臭氧产品比较,不同区域,前者相对偏差的极值差较后者分别小28.64%、20.91%,使得紫外辐射发生最大约50.27%、-41.79%的变化。结果表明基于GEOS-Chem臭氧先验廓线的高时空分辨率反演方法,可以较好地反映临近空间紫外辐射量的变化。

关键词：临近空间臭氧廓线戈达德地球观测系统—化学模型最优估计法紫外辐射

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复合式深海原位伽马探测谱仪研究

核电子学与探测技术 2025年第1期45卷 8-15页

作者：杨庆宇曹平姜智杰汪晓虎中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230026 中国科学技术大学近代物理系合肥230026 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

本文综合深海原位探测的需求,提出基于新型闪烁晶体碘化锶(SrI_(2)(Eu))及新型半导体探测器碲锌镉(CZT)作为探测单元的复合式谱仪总体设计方案,采用模块化设计方法,对两种不同的探测单元设计了不同的信号放大与处理方式并对其进行电子... 详细信息

本文综合深海原位探测的需求,提出基于新型闪烁晶体碘化锶(SrI_(2)(Eu))及新型半导体探测器碲锌镉(CZT)作为探测单元的复合式谱仪总体设计方案,采用模块化设计方法,对两种不同的探测单元设计了不同的信号放大与处理方式并对其进行电子学实现,同时针对谱仪由于温度改变引起的能谱峰位漂移进行了温度补偿。并对谱仪进行了实验,结果表明探测谱仪可以同时满足深海原位伽马探测高效率与高分辨率的需求,SrI_(2)(Eu)闪烁晶体探头探测效率可达32%@662 keV,同时能量分辨可达4.3%@662 keV。CZT探测单元能量分辨率1.7%@662 keV。温度修正的引入可有效抑制温度变化引起的能谱峰位漂移。

关键词：读出电子学核辐射探测碘化锶探测器碲锌镉探测器温度补偿