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聚苯胺包覆的硫化锌-碳纳米管用作正极载体材料提高锂硫电池性能

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材料导报 2024年第1期38卷 10-16页

作者：周宇祥施天宇赵晨媛尹海宏宋长青郁可南通大学信息科学技术学院江苏南通226019 华东师范大学物理与电子科学学院极化材料与器件教育部重点实验室上海200241

随着石油等化石燃料的逐渐枯竭,人们对绿色能源和电动汽车的需求持续增长,可循环的电能储存系统也得到了快速发展。然而,传统的锂离子电池已接近理论极限,因而寻找开发下一代电池电极材料受到了极大的关注。锂硫电池因为具备出色的理论... 详细信息

随着石油等化石燃料的逐渐枯竭,人们对绿色能源和电动汽车的需求持续增长,可循环的电能储存系统也得到了快速发展。然而,传统的锂离子电池已接近理论极限,因而寻找开发下一代电池电极材料受到了极大的关注。锂硫电池因为具备出色的理论比容量和能量密度、环境友好、成本低廉等优点而备受关注。然而,锂硫电池中活性硫及其放电产物导电性差、可溶性多硫化物在电极间穿梭、体积膨胀等问题导致电池的反应动力学缓慢、容量迅速下降。为了解决这些问题,有必要对硫正极进行合理设计,研究表明引入碳纳米结构(如碳纳米管、碳纳米纤维、介孔碳、石墨烯等)作为骨架负载硫能提高锂硫电池的性能。这些碳骨架具有多层次的交叠多孔结构、大比表面积和高电子迁移率等优势,为离子提供迁移通道的同时能形成物理屏障限制多硫化物的迁移,进而抑制穿梭效应改善电池的循环稳定性。但是由于碳纳米结构的非极性特点,多硫化物与碳骨架之间的相互作用较弱,只能通过物理相互作用抑制多硫化物的穿梭。为了提高抑制效果,可以将极性材料(如金属氧化物、硫化物等)与碳纳米结构进行耦合,这样就兼具了极性材料和碳纳米结构的优点。极性材料与多硫化物的相互作用较强,同时碳纳米结构的高导电性和物理屏障作用亦得以保留,因而能大幅减缓穿梭效应,提高锂硫电池的循环稳定性和倍率性能。此外,多种导电聚合物,如聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)和聚苯胺(PANI)等,亦能作为包覆层或导电载体改善锂硫电池的循环性能和倍率性能。其中聚苯胺(PANI)具有导电性高、易合成、共形性好等特点,作为包覆层能有效地防止多硫化物向外扩散,提高电子的迁移率,从而保证电池的长期循环稳定性。本工作制备了一种ZnS-CNTs/S@PANI正极材料来抑制上述缺陷,提高锂硫电池性能,该正极材料以ZnS修饰的CNTs为骨架来负载硫,再在外层包覆聚苯胺(PANI)导电聚合物制备而成。该正极材料中由碳纳米管构成的导电网络有利于电子的快速迁移,并能容纳循环过程中硫的体积膨胀;ZnS量子点的修饰在碳纳米管表面增加了大量极性位点,能够增强对多硫化物的吸附,进而抑制穿梭效应;外侧的聚苯胺作为极性导电包覆层有利于提高电极整体的导电性,增强对多硫化物的吸附,并且能够通过物理限制效应防止活性材料流失。因此该正极材料表现出良好的电池性能,其初始比容量在0.5 C时为952.33 mAh·g^(-1),经过150次循环后比容量为776.37 mAh·g^(-1),容量保持率为81.52%。其在2 C倍率下的放电容量为633.62 mAh·g^(-1),优于CNTs/S和ZnS-CNTs/S电极。该结果证明了ZnS-CNTs/S@PANI正极材料具备优异的锂硫电池性能,为了锂硫电池向实用化发展提供了一种正极制备方案。

关键词：锂硫电池硫化锌正极聚苯胺

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面向小目标的多空间层次安全帽检测

计算机工程与应用 2024年第6期60卷 230-237页

作者：李嘉信胡杨黄协舟李洪均南通大学信息科学技术学院江苏南通226019 南通大学张謇学院江苏南通226019 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210093

由于目标视频中存在目标小、距离远等影响检测效果的因素,对小目标的捕捉难度较大,提出一种面向小目标的多空间层次安全帽佩戴检测算法,该算法将在Yolov5s的网络模型基础上进行个性化改进。设计一种多空间注意力模块,从不同角度考虑空... 详细信息

由于目标视频中存在目标小、距离远等影响检测效果的因素,对小目标的捕捉难度较大,提出一种面向小目标的多空间层次安全帽佩戴检测算法,该算法将在Yolov5s的网络模型基础上进行个性化改进。设计一种多空间注意力模块,从不同角度考虑空间特征的效果并加以融合,加强显著性特征的空间位置关系;融合多空间尺度的特征,同时结合特征提取过程中的多种特征,适应对不同空间层次目标的捕捉,提高对小目标的检测能力;利用数据增强提高数据集的泛用性,使训练目标适应更多样的情景;优化损失函数,增强回归能力,提高训练效果。实验结果表明,所提算法的平均准确率达到91.5%,明显地减少了漏检情况。除此之外,将其部署到实际施工现场,展现了出对小目标优越的检测性能,具有极大的应用价值。

关键词：安全帽检测 Yolov5s 多空间注意力模块数据增强多空间尺度融合

超大规模MIMO阵列可视区域空间分布数据集

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3063-3072页

作者：高锐锋苗艳春陈颖王珏张军韩瑜金石南通大学交通学院南通226019 南通大学信息科学技术学院南通226019 南京邮电大学通信与信息工程学院南京210042 东南大学移动通信国家重点实验室南京210096

可视区域(VR)信息可用于降低超大规模多输入多输出(XL-MIMO)系统传输设计复杂度,但现有理论分析与传输设计多基于简化的VR统计分布模型。为评估分析XL-MIMO在实际物理传播场景中的性能,该文公开了XL-MIMO阵列VR空间分布数据集,其由环境... 详细信息

可视区域(VR)信息可用于降低超大规模多输入多输出(XL-MIMO)系统传输设计复杂度,但现有理论分析与传输设计多基于简化的VR统计分布模型。为评估分析XL-MIMO在实际物理传播场景中的性能,该文公开了XL-MIMO阵列VR空间分布数据集,其由环境参数设置、射线追踪仿真、天线场强数据预处理和VR判定准则等步骤构建。该数据集针对典型城区无线传播场景,建立了用户位置采样与场强数据、VR数据之间的关联,总数据条目数量达上亿级。进一步对其中VR形态、VR分布进行了可视化展示与分析,并以基于VR的XL-MIMO用户接入协议为例,利用该数据集对其在真实传播场景中的性能进行了仿真,为该数据集的应用提供了典型样例。

关键词：超大规模MIMO 可视区域射线追踪能量集中度子阵列

基于规则控制与XGBoost的智能开窗系统设计

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计算机应用与软件 2024年第5期41卷 197-202页

作者：曹扬王强南通大学信息科学技术学院江苏南通226000

为了提高开窗系统在雨天及初始工作时的智能性,降低开窗器的能耗损失,设计一款基于规则控制和XGBoost算法的智能开窗系统。系统通过使用ZigBee技术、使单片机处于停止模式和切断非实时工作模块供电电路降低电路功耗,并综合考虑当前时间... 详细信息

为了提高开窗系统在雨天及初始工作时的智能性,降低开窗器的能耗损失,设计一款基于规则控制和XGBoost算法的智能开窗系统。系统通过使用ZigBee技术、使单片机处于停止模式和切断非实时工作模块供电电路降低电路功耗,并综合考虑当前时间、环境和未来1小时的降雨概率,通过融合规则控制和XGBoost算法预测当前窗户状态。实验结果表明,该系统能在降低功耗的同时实现远程控制和防雨水入户等基础功能,且能学习用户的开关窗习惯,在融合使用规则控制和XGBoost算法及综合考虑当前和未来环境后,提高系统的预测准确性。

关键词：智能开窗系统 ZigBee 低功耗规则控制 XGBoost算法预测

用于直接飞行时间测距传感器的5 Gbps低压差分信号驱动电路设计

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南开大学学报（自然科学版） 2024年第4期57卷 31-36页

作者：陈旭王志亮南通大学信息科学技术学院江苏南通226007

为处理直接飞行时间测距传感器数据传输量大和高速低功耗传输的需求,提出一种新型低压差分信号驱动电路.该电路适用于1.8 V的供电电压,输出电压在0.9 V基准电压上摆动为350 mV.整个电路采用40nm CMOS工艺在平台Cadence Spectre完成后仿... 详细信息

为处理直接飞行时间测距传感器数据传输量大和高速低功耗传输的需求,提出一种新型低压差分信号驱动电路.该电路适用于1.8 V的供电电压,输出电压在0.9 V基准电压上摆动为350 mV.整个电路采用40nm CMOS工艺在平台Cadence Spectre完成后仿真.仿真结果表明该设计在不同工艺角、电源电压和温度下,传输速率均达到5 Gbps,最大抖动24 ps,最高功耗30.6 mW.该电路可以有效实现数据的高速低功耗传输.

关键词：低压差分信号驱动电路高速串行接口低功耗预加重

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一种满摆幅输入的高精度∑-Δ调制器设计

电讯技术 2024年第5期64卷 798-804页

作者：崔子豪郭兴龙朱友华张洋吴庆晴杜彦航南通大学信息科学技术学院江苏南通226019

针对高精度Σ-Δ调制器因采用高阶或者级联结构而存在满摆幅输入条件下积分器容易过载以及电路复杂度较高的问题,利用Matlab设计了一种满摆幅输入的高精度Σ-Δ调制器。采用描述调制器时域模型的方法,使用代码自动综合出满足要求的调制... 详细信息

针对高精度Σ-Δ调制器因采用高阶或者级联结构而存在满摆幅输入条件下积分器容易过载以及电路复杂度较高的问题,利用Matlab设计了一种满摆幅输入的高精度Σ-Δ调制器。采用描述调制器时域模型的方法,使用代码自动综合出满足要求的调制器系数。该调制器电路采用Tower Jazz 0.18μm CMOS工艺进行设计与仿真,结果表明,带宽内的信噪失真比达到105.5 dB,有效位数为17.2位,版图面积为0.4 mm^(2),在5 V电源电压下功耗为1.2 mW。该调制器可用于对任意输入信号幅度的低频微弱信号进行精确检测的传感器信号采集电路中。

关键词： Σ-Δ调制器满摆幅斩波稳定技术

基于程序约束的细粒度JVM测试程序约简方法

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软件学报 2024年第7期35卷 3204-3226页

作者：杜义恒王赞赵英全陈俊洁陈翔侯德俊郑开天津大学智能与计算学部天津300350 南通大学信息科学技术学院江苏南通226019 信息安全国家重点实验室(中国科学院信息工程研究所) 北京100093 天津大学信息与网络中心天津300072

为了对Java虚拟机(JVM)进行测试,开发人员通常需要手工设计或利用测试生成工具生成复杂的测试程序,从而检测JVM中潜在的缺陷.然而,复杂的测试程序给开发人员定位及修复缺陷带来了极高的成本.测试程序约简技术旨在保障测试程序缺陷检测... 详细信息

为了对Java虚拟机(JVM)进行测试,开发人员通常需要手工设计或利用测试生成工具生成复杂的测试程序,从而检测JVM中潜在的缺陷.然而,复杂的测试程序给开发人员定位及修复缺陷带来了极高的成本.测试程序约简技术旨在保障测试程序缺陷检测能力的同时,尽可能地删减测试程序中与缺陷检测无关的代码.现有研究工作基于Delta调试在C程序和XML输入上可以取得较好的约简效果,但是在JVM测试场景中,具有复杂语法和语义依赖关系的Java测试程序约简仍存在粒度较粗、约简效果较差的问题,导致约简后的程序理解成本依然很高.因此,针对具有复杂程序依赖关系的Java测试程序,提出一种基于程序约束的细粒度测试程序约简方法JavaPruner.首先,在语句块级别设计细粒度的代码度量方法;随后,在Delta调试技术上引入语句块之间的依赖约束关系来对测试程序进行约简.以Java字节码测试程序为实验对象,从现有的针对JVM测试的测试程序生成工具中筛选出具有复杂依赖关系的50个测试程序作为基准数据集,并在这些数据集上验证JavaPruner的有效性.实验结果表明,JavaPruner可以有效删减Java字节码测试程序中的冗余代码.与现有方法相比,在所有基准数据集上,约简能力平均可提升37.7%.同时,JavaPruner可以在保障程序有效性及缺陷检测能力的同时,将Java字节码测试程序最大约简至其原有大小的1.09%,有效降低了测试程序的分析和理解成本.

关键词： Java虚拟机 JVM测试测试程序约简 Delta调试

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基于多掩膜技术的无监督深度与光流估计方法

上海理工大学学报 2024年第2期46卷 129-137页

作者：张旭东赵柏淦吴国庆姚建南南通大学信息科学技术学院南通226019 南通大学机械工程学院南通226019

针对自动驾驶领域现有方法在处理动态、遮挡等复杂实际场景时存在的估计不准确问题,提出了一种以多掩膜技术为基础的无监督深度与光流估计方法,通过无监督学习从单目视频序列中提取目标深度、相机运动位姿和光流信息。根据不同外点类型... 详细信息

针对自动驾驶领域现有方法在处理动态、遮挡等复杂实际场景时存在的估计不准确问题,提出了一种以多掩膜技术为基础的无监督深度与光流估计方法,通过无监督学习从单目视频序列中提取目标深度、相机运动位姿和光流信息。根据不同外点类型设计了多种特定掩膜,以有效抑制外点对光照一致性损失函数的干扰,并在位姿估计和光流估计任务中起到剔除外点的作用。引入预训练的光流估计网络,协助深度和位姿估计网络更好地利用三维场景的几何约束,从而增强联合训练性能。最后,借助训练得到的深度和位姿信息,以及计算得到的掩膜,对光流估计网络进行了优化训练。在KITTI数据集上的实验结果表明,该策略能够显著提升模型的性能,并优于其他同类型方法。

关键词：无监督学习深度估计位姿估计三维重建

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智能反射面辅助的覆盖增强技术综述

无线电通信技术 2024年第2期50卷 269-277页

作者：于宝嘉徐一成王珏高锐锋南通大学信息科学技术学院江苏南通226019 南通大学交通与土木工程学院江苏南通226019

覆盖增强技术包括覆盖性能增强、覆盖区域优化、信号补盲等研究方向,被广泛认为是6G网络中需要重点关注的问题。近年来,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)因其低成本、低功耗、易于部署等特点,在覆盖增强技术方面得到广... 详细信息

覆盖增强技术包括覆盖性能增强、覆盖区域优化、信号补盲等研究方向,被广泛认为是6G网络中需要重点关注的问题。近年来,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)因其低成本、低功耗、易于部署等特点,在覆盖增强技术方面得到广泛研究。基于现有文献中的IRS辅助覆盖增强技术,对其应用场景、问题建模及求解方案进行归纳,并按照大尺度网络覆盖优化、小尺度区域覆盖控制以及离散相位码本下的实际部署测试三种典型场景对该领域研究进展进行详细阐述。对基于IRS辅助的覆盖增强技术进行了总结与展望,旨在为该领域中覆盖增强技术的进一步研究提供新的设计思路。

关键词： 6G 智能反射面覆盖增强波束赋形场强优化