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基于肌肉协同和肌肉力相对关系的人体行走下肢肌肉力计算方法

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 585-596页

作者：张岭黄岩王启宁北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京大学工学院先进制造与机器人系北京100871

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收... 详细信息

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收缩力之间的关系纳入逆动力学计算中。在所建立的肌肉骨骼模型的基础上,利用该方法得到行走过程中下肢主要肌肉的肌肉力,计算结果可以有效地反映人体运动规律以及行走过程中的肌肉协同机制。该计算方法可为人体运动形成机制、运动康复与训练以及仿人机器控制等提供理论依据。

关键词：人体肌肉骨骼模型逆动力学计算肌肉协同肌肉力相对关系

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快照式高光谱偏振变焦成像光学系统设计

光学学报 2024年

作者：史浩东范瑞晗王稼禹王祺江晟吴雨芳李英超付强长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室长春理工大学光电工程学院长春理工大学物理学院

针对传统快照式光谱偏振成像系统难以一体化集成高偏振成像分辨率与高光谱分辨率的问题，提出基于空间维编码的两档快速变焦快照式光谱偏振一体化成像方案。建立反远距型变焦物镜光焦度分配模型，设计出反远距系数为2.5的超长后截距变... 详细信息

针对传统快照式光谱偏振成像系统难以一体化集成高偏振成像分辨率与高光谱分辨率的问题，提出基于空间维编码的两档快速变焦快照式光谱偏振一体化成像方案。建立反远距型变焦物镜光焦度分配模型，设计出反远距系数为2.5的超长后截距变焦物镜，破解光路遮挡难题；提出编码、偏振与色散等器件多参量联合优化方法，提升系统光谱分辨率及像元匹配精度。设计出400nm-650nm波段36mm/109mm两档变焦高光谱偏振成像光学系统。设计结果表明，全焦段全视场全波段下调制传递函数(MTF)在奈奎斯特频率144lp/mm处均大于0.205，光谱分辨率优于1.06nm，空间分辨率0.192mrad/0.064mrad可调，满足成像要求。搭建原理验证系统，标定偏振度精度、光谱偏振成像分辨率和光谱重构精度，开展动态目标成像实验，实现单次曝光获取速度10m/s车辆的高光谱偏振图像，与传统强度图像相比，目标对比度提升50.36%以上，验证了所提方案的可行性。本研究为未来机载高光谱偏振成像系统的设计与应用提供了理论支撑。

关键词：成像系统快照式高光谱偏振变焦光学设计

基于脉间码型捷变波形的距离-多普勒二维干扰重构算法

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雷达学报（中英文） 2024年第1期13卷 187-199页

作者：高宇航张凯翔范花玉刘泉华刘子豪王朝旭北京理工大学信息与电子学院雷达技术研究所北京100081 卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学) 北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 嘉兴314000 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

密集假目标干扰通过在真实目标周围产生大量假目标,形成欺骗和压制双重干扰效果,严重影响雷达的目标探测能力。为此,该文提出一种基于脉间码型捷变波形的距离-多普勒二维干扰重构算法来抑制密集假目标干扰。该算法基于脉间码型捷变波形... 详细信息

密集假目标干扰通过在真实目标周围产生大量假目标,形成欺骗和压制双重干扰效果,严重影响雷达的目标探测能力。为此,该文提出一种基于脉间码型捷变波形的距离-多普勒二维干扰重构算法来抑制密集假目标干扰。该算法基于脉间码型捷变波形的距离选通性,在距离-多普勒域通过交替反演实现干扰和目标重构,并从回波中对消干扰来实现干扰剔除。首先,通过构造不同距离段的接收滤波器组来实现干扰和目标回波的分距离段处理;其次,采用联合失配滤波器组使各脉冲滤波输出的距离旁瓣结构近似相同,减小脉间码型捷变波形经脉冲多普勒处理后沿多普勒维的散布能量;然后,利用干扰和目标回波在不同距离-多普勒平面上的能量分布特性构造滤波矩阵;最后,通过交替反演实现干扰和目标的精准重构,进而实现密集假目标干扰的抑制。仿真结果表明,与传统方法相比,该文所提算法在干扰抑制和运行时间方面展现出优越的性能,显著提升了雷达在强干扰环境中的目标检测能力。

关键词：脉间码型捷变波形密集假目标干扰干扰重构距离选通性交替反演

T型光电经纬仪的投影中心和三差检测方法研究

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光学学报 2024年第2期44卷 180-189页

作者：刘耀登吕耀文杜博军宫玄睿黄玺长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室吉林长春130013 中国人民解放军63850部队吉林白城137001

在靶场测量中,针对负载式T型光电经纬仪在更换成像组件之后的投影中心和光轴平行性改变的问题,提出一种仅需2个标杆即可同时检测投影中心和光轴平行性三差的方法。首先,结合摄像机的小孔成像模型和光电经纬仪的三差,推导了大地测量坐标... 详细信息

在靶场测量中,针对负载式T型光电经纬仪在更换成像组件之后的投影中心和光轴平行性改变的问题,提出一种仅需2个标杆即可同时检测投影中心和光轴平行性三差的方法。首先,结合摄像机的小孔成像模型和光电经纬仪的三差,推导了大地测量坐标系下的一点与摄像机图像平面上像点之间的投影方程。其次,根据光电经纬仪正、倒镜拍摄两根标杆得到标杆顶点在图像平面上的投影坐标,推导了结合投影中心与三差的成像投影关系,分析了平移矢量和三差对于标杆顶点在成像平面上投影点脱靶量的影响,对系统的投影中心坐标和三差进行计算,进而实现对光电经纬仪的光轴平行性检测。最后,通过实验验证了所提方法,实验结果表明,引入中心投影坐标和三差之后,水平方向和垂直方向上的重投影误差分别在0.2744 pixel和0.2287 pixel以内,所提方法切实可行、精度较高,可应用于T型光电经纬仪在靶场光轴平行性检测过程。

关键词：测量光电经纬仪光轴平行性投影中心坐标三差

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反馈压缩冷却光力学振子突破精度极限

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第2期54卷 146-148页

作者：尹璋琦北京理工大学物理学院量子技术研究中心先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室北京100081

近年来光力学反馈冷却技术对于提升光力学的测量精度以及实现宏观量子叠加均发挥了重要的推动作用.但是传统测量反馈冷却技术受限于测量噪声.最近的研究结合并同时优化了矢量探测反馈冷却与参量压缩技术,不仅突破了传统反馈冷却技术的极... 详细信息

近年来光力学反馈冷却技术对于提升光力学的测量精度以及实现宏观量子叠加均发挥了重要的推动作用.但是传统测量反馈冷却技术受限于测量噪声.最近的研究结合并同时优化了矢量探测反馈冷却与参量压缩技术,不仅突破了传统反馈冷却技术的极限,也突破了参量压缩的3 d B极限,实现了超过30 d B的热噪声抑制.

关键词：光力学压缩态反馈冷却

二值编码相位掩模交替迭代优化的无干涉非相干全息术

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光学学报 2024年第9期44卷 45-53页

作者：潘立辉于雪莲程绪坤孙彦乾李秀芳哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江省量子调控重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江省激光光谱技术及应用重点实验室黑龙江哈尔滨150080 大恒新纪元科技股份有限公司北京光电技术研究所北京100085

提出基于交替策略的随机轨迹直接二进制搜索法。数值仿真结果表明,该方法有效抑制了迭代过程中直流偏置的增加并提高迭代速度。实验结果证明,在同样的迭代次数下,该方法显著降低了重建图像的相关重建噪声。该方法推动了无干涉编码孔径... 详细信息

提出基于交替策略的随机轨迹直接二进制搜索法。数值仿真结果表明,该方法有效抑制了迭代过程中直流偏置的增加并提高迭代速度。实验结果证明,在同样的迭代次数下,该方法显著降低了重建图像的相关重建噪声。该方法推动了无干涉编码孔径相关全息术(I-COACH)系统在可见光范围外成像的应用。

关键词：图像处理非相干全息术无干涉编码孔径相关全息术二值编码相位掩模直接二进制搜索法

ChatSOS:基于大语言模型的安全工程知识问答系统

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中国安全科学学报 2024年第8期34卷 178-185页

作者：唐海洋刘振翼陈东平初庆钊北京理工大学机电学院北京100081

为解决大语言模型在安全工程领域应用时面临的语料库规模、输入处理能力和隐私性限制等问题,以2013—2023年间共117篇爆炸事故调查报告为基础构建向量数据库,利用大语言模型的生成式能力,进行提示工程,提出一个基于大语言模型的安全工... 详细信息

为解决大语言模型在安全工程领域应用时面临的语料库规模、输入处理能力和隐私性限制等问题,以2013—2023年间共117篇爆炸事故调查报告为基础构建向量数据库,利用大语言模型的生成式能力,进行提示工程,提出一个基于大语言模型的安全工程知识问答(Q&A)系统——ChatSOS;与ChatGPT大语言模型相比,ChatSOS能够通过整合外部知识库,使大语言模型根据用户的输入信息,从数据库中检索相关语料,并深入分析。结果表明:ChatSOS具备深入分析问题、自主分配任务的能力,能够详尽总结事故报告并提出建议;通过结合外部知识库解决基础大模型在安全工程领域语料不足和语料实时性不高的问题,避免了使用新数据集微调模型可能导致的模型性能下降等问题,提升了大语言模型在安全工程领域的应用能力。

关键词： ChatSOS 大语言模型安全工程知识问答(Q&A)系统事故调查向量数据库

融合机器学习与SHAP值算法的居民需求响应个体异质性因素挖掘与应用研究

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系统工程理论与实践 2024年第7期44卷 2247-2259页

作者：王兆华刘杰王博邓娜娜聂富华北京理工大学管理与经济学院北京100081 北京理工大学可持续发展与智慧决策研究中心北京100081 数字经济与政策智能工业和信息化部重点实验室北京100081

本研究基于大规模居民电力需求响应(EDR:electricity demand response)实验以及家庭用电调查数据,利用机器学习和SHAP(Shapley additive explanatory)值算法从全局和个体两个层面对影响居民参与需求响应的影响因素进行了识别和异质性分... 详细信息

本研究基于大规模居民电力需求响应(EDR:electricity demand response)实验以及家庭用电调查数据,利用机器学习和SHAP(Shapley additive explanatory)值算法从全局和个体两个层面对影响居民参与需求响应的影响因素进行了识别和异质性分析.研究发现,居民是否参与需求响应活动是外部激励,家庭结构,用电规律与习惯倾向,用电知识等因素共同作用的结果,其效应的大小和极性存在着丰富的异质性.其中,电话营销等外部激励对用户参与需求响应影响最大,其效果在年龄较大以及受教育程度较高的群体较为明显;响应时段基准用电量在1度左右的用户参与倾向较大;节能环保意识较强且具有较高节电条件的家庭参与概率更高.同时,依据SHAP值的交互以及分解性质,在后续需求响应活动中对用户进行分类营销,可以节省93.9%的营销成本,并提高46.4%的参与人数.本研究对不同群体的异质性进行了更为细致的分析研究,为未来新型电力系统下进行更为精确和智能的需求响应提供了重要支撑.

关键词：需求响应因素分析机器学习 SHAP值

基于激光外差干涉技术的非接触式光声信号检测研究

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中国激光 2024年第3期51卷 234-243页

作者：王成梁宸皇甫胜男朱俊张瑶徐锦程郑刚项华中张大伟上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海理工大学医用光学仪器与设备教育部重点实验室上海200093 北京大学长三角光电科学研究院江苏南通226010 上海理工大学光学仪器与系统教育部工程中心上海200093

光声信号的传统检测方法是基于超声技术,这样接触式的信号探测方式增加了交叉感染的风险,不利于临床应用。采用纯光学技术的光声成像可提升检测精度和临床舒适度,具有较强的临床应用价值。设计了采用调Q Nd∶YAG脉冲激光器作为激励源的... 详细信息

光声信号的传统检测方法是基于超声技术,这样接触式的信号探测方式增加了交叉感染的风险,不利于临床应用。采用纯光学技术的光声成像可提升检测精度和临床舒适度,具有较强的临床应用价值。设计了采用调Q Nd∶YAG脉冲激光器作为激励源的光声信号激发系统,选用双频He-Ne激光器作为探测源采集光声信号,搭建的外差干涉系统产生携带光声信号特征的拍频信号,利用I/Q正交法解调出光声信号。首先通过超声换能器模拟振动信号验证系统性能,实验结果表明光声信号探测系统能较好地还原出超声振动信号,且与水浸探头相比,振动频率的相对测量误差只有0.04%,绝对差值为0.2 kHz。然后以碳棒和离体生物组织作为样品,利用短脉冲光激励诱导光声信号,采用本系统和超声探头进行信号探测,对比分析结果显示所搭建的外差系统在检测带宽内可以实现光声表面振动波的非接触、高精度探测。

关键词：生物光学外差干涉光声信号 I/Q正交法非接触式探测