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超构透明吸波体的研究前沿与展望

中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1021-1035页

作者：宋梓诚闵萍萍张锐聪贺乔柏杨磊王天宇韩杰才朱嘉琦哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所哈尔滨150080 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450018 哈尔滨工业大学分析测试中心哈尔滨150080 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150080

吸波材料在电磁隐身技术中发挥着至关重要的作用.与非透明材料相比,透明材料实现电磁吸收面临更复杂和独特的挑战.经典透明吸波体在光学透过率、厚度、电磁吸收带宽、倾角与极化稳定性等多项指标存在难以调和的矛盾.随超构材料应用于透... 详细信息

吸波材料在电磁隐身技术中发挥着至关重要的作用.与非透明材料相比,透明材料实现电磁吸收面临更复杂和独特的挑战.经典透明吸波体在光学透过率、厚度、电磁吸收带宽、倾角与极化稳定性等多项指标存在难以调和的矛盾.随超构材料应用于透明吸波体,上述核心性能指标得到显著改善,从而促进了其在电磁隐身领域的实际应用.本文针对超构透明吸波体研究工作进行了综述,首先介绍了透明吸波体的光学透明与电磁隐身原理,并对经典透明吸波体工作原理与局限进行分析与总结.随后对超构材料改善透明吸波体在宽带电磁吸收、倾角与极化稳定性经典性能的研究进展与设计方法进行了总结.为预示未来发展方向,本文详细阐述了近年来透明吸波体在混合机制设计、多光谱设计、动态可调性能的技术原理与研究前沿,并展望了新兴方向为透明吸波体带来的多机制、多功能、智能化的发展机遇.

关键词：透明吸波体电磁隐身宽带雷达散射截面积漫反射吸波体

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基于信息分形的行人轨迹预测方法

电子与信息学报 2024年第2期46卷 527-537页

作者：杨田王钢赖健汪洋哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院深圳518055 哈尔滨工业大学智能海洋工程研究院深圳518055

行人轨迹预测应用十分广泛,比如自动驾驶、机器人导航等。在轨迹预测中,一些不确定信息给轨迹预测任务带来了挑战,比如判别器中对轨迹信息判别的不确定,复杂的交互信息。在不确定信息处理科学领域,信息分形能有效处理不确定信息的不确... 详细信息

行人轨迹预测应用十分广泛,比如自动驾驶、机器人导航等。在轨迹预测中,一些不确定信息给轨迹预测任务带来了挑战,比如判别器中对轨迹信息判别的不确定,复杂的交互信息。在不确定信息处理科学领域,信息分形能有效处理不确定信息的不确定性和复杂性。受此启发,为了充分处理判别器中轨迹信息判别的不确定性,提升预测精度,该文提出了基于信息分形的轨迹预测方法。首先,场景信息和历史轨迹信息被特征提取模块提取。然后,通过注意力模块获取到场景-行人之间的交互信息与行人-行人之间的交互信息。最后基于生成对抗网络和信息分形生成合理的轨迹。在两个公共数据集ETH/UCY上实验表明,该方法能有效处理轨迹信息的不确定性,提高轨迹预测的精度。比如突然转弯、从后方超越前人、避让等行为的轨迹都能有效预测。在平均位移误差(ADE)和终点位移误差(FDE)上相比基准模型误差平均降低了11.11%和23.48%。

关键词：行人轨迹预测不确定信息处理信息分形生成对抗网络

光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量的研究进展

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 1-14页

作者：郑洪全戴景民哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

光声光谱技术作为实现痕量气体浓度高效率、高精度测量的重要气体传感技术,因其响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用到大气环境检测、电力系统故障诊断、医疗健康诊断等领域当中。首先介绍了光声光谱技术痕量气体浓度测量... 详细信息

光声光谱技术作为实现痕量气体浓度高效率、高精度测量的重要气体传感技术,因其响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用到大气环境检测、电力系统故障诊断、医疗健康诊断等领域当中。首先介绍了光声光谱技术痕量气体浓度测量的基本原理,对应用光声效应实现痕量气体浓度测量的机理进行了简要的描述,同时,介绍了基于光声光谱技术的典型痕量气体浓度测量装置的结构。其次,从光声信号强度的理论分析出发,引出国内外学者在光声光谱痕量气体浓度测量领域的研究热点,为了实现基于光声光谱技术的痕量气体浓度测量装置更强的抗干扰能力、更紧凑的结构、更低的检测下限、更高的检测灵敏度,国内外学者的研究重点可以总结为以下三点:(1)辐射光源的选取和设计,以实现更佳辐射光源的输出波长、更宽的调谐范围、更高的辐射光源输出功率。(2)更优秀的光声池设计,以实现更高效的声能量积聚、更紧凑的结构和更强的抗干扰能力。(3)声敏探测器的设计,以实现更高的声音灵敏度、更高的信噪比。详细介绍了基于光声光谱痕量气体浓度测量装置的三个核心元件:辐射光源,主要介绍了相干光源和非相干光源的应用研究进展;光声池,主要介绍了光声池的设计原则以及非共振式和共振式光声池的应用研究进展;微音器,主要介绍了电容式微音器、压电式微音器的应用研究进展,并对近期研究热点石英增强光声光谱技术进行简要的介绍。在介绍目前辐射光源、光声池、微音器应用研究进展的同时,分析了各元件的优势和需要解决的问题。最后,总结了光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量领域装置存在的信噪比不高、结构复杂、检测灵敏度和检测下限易受混合气体之间的交叉干扰等问题,并且对未来测量装置中的三个核心元件:辐射光源、光声池、微音器的发展趋势进行了展望。

关键词：光声光谱痕量气体检测辐射光源光声池微音器

开绕组无刷双馈风力发电机直接功率控制容错策略

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电力自动化设备 2024年第5期44卷 73-78,87页

作者：朱连成肖阳金石陈晓红辽宁工业大学电气工程学院辽宁锦州121001 沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870

针对无刷双馈发电机提出了一种控制绕组采用开绕组拓扑(OW-BDFG)的馈电方案,将三相控制绕组两端打开分别连接变流器构成双两电平变流器(D-TLCs)馈电拓扑,对机侧变流器功率器件IGBT因故障切除后的容错控制策略进行深入分析,提出了功率偏... 详细信息

针对无刷双馈发电机提出了一种控制绕组采用开绕组拓扑(OW-BDFG)的馈电方案,将三相控制绕组两端打开分别连接变流器构成双两电平变流器(D-TLCs)馈电拓扑,对机侧变流器功率器件IGBT因故障切除后的容错控制策略进行深入分析,提出了功率偏差比较直接功率控制(PEC-DPC)的D-TLCs电压空间矢量优化方案。对比分析了8/4极25kW样机的仿真及实验结果,表明:当机侧变流器1个或2个IGBT被切除后,所提OW-BDFG的PEC-DPC仍可实现变速恒频、最大功率点跟踪及单位功率因数控制,进一步提高了该发电机系统的可靠性和鲁棒性。

关键词：无刷双馈发电机开绕组双两电平变流器直接功率控制容错控制最大功率点跟踪

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新一代Wi-Fi的新型感知信息压缩方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 12-18页

作者：赵彬徐骏张云朱翔哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

通信设备由于和雷达设备的工作存在重叠,也可以实现目标检测。但是传统的通信协议采用显式反馈传输信息,导致采用通信设备检测无法保留感知信息,因此可以对显式反馈的分解流程进行改进,从而在通信的间隙实现对环境目标的感知。在MIMO系... 详细信息

通信设备由于和雷达设备的工作存在重叠,也可以实现目标检测。但是传统的通信协议采用显式反馈传输信息,导致采用通信设备检测无法保留感知信息,因此可以对显式反馈的分解流程进行改进,从而在通信的间隙实现对环境目标的感知。在MIMO系统中,波束成型是发射端利用MIMO信道状态信息生成导向矩阵,从而提升接收端接收性能的一种技术。目前显式反馈波束成型是通信中波束成型的主流方式,接收端会对接收到的信道矩阵进行奇异值分解后转换成一系列角度值传回发射端。虽然采用传统的矩阵分解流程获得反馈矩阵可以有效降低反馈的冗余信息量,但是通常会丢失掉通信设备在感知过程中获得的大部分重要信息,从而导致利用Wi-Fi信号进行目标探测的功能受到限制。研究发现对于接收到的信道矩阵利用传统的分解方式获得的反馈矩阵特征向量无法保留目标的距离,速度信息。本文提出了一种新型的分解方式,基于信道矩阵的协方差矩阵,先求解左奇异矩阵,再利用左右两个酉矩阵正交向量的对应关系,进一步求解从而获得改进的右奇异矩阵,所提改进方法保留了目标的距离、速度以及角度信息,极大地提升了有效反馈信息量。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。

关键词： MIMO 波束成型显式反馈奇异值分解

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激光清洗技术研究进展及挑战(特邀)

中国激光 2024年第4期51卷 89-112页

作者：朱国栋张东赫李志超苏轩金阳徐杰单德彬郭斌哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院广东深圳518055 哈尔滨工业大学激光制造研究中心河南郑州450046

开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实,符合我国可持续发展战略,有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度,对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义。尽管国外发达国家在激光... 详细信息

开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实,符合我国可持续发展战略,有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度,对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义。尽管国外发达国家在激光清洗的基础理论、工艺探索、工程应用方面开展了大量的工作,但仍普遍存在构件清洗效率低、耦合机制不清晰、评价标准和在线监测技术有待完善等问题。针对我国航天、高铁、海洋等领域对激光清洗的重大需求,以航天新一代固液冲压发动机的TA15钛合金进气道、高铁车体特征件和转向架零部件、海洋船舶制造中的舱口盖等大型复杂构件为研究对象,介绍了激光清洗机制及工艺、清洗过程中多元参数的在线监测、清洗智能装备技术等方面的研究进展,以期为我国未来智能激光制造的可持续发展提供一定参考。

关键词：激光技术激光清洗清洗机制智能选区工程应用

微波波段涡旋波束的多模式集成与动态调控研究进展

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1865-1873页

作者：袁乐眙杨德生刘云飞张狂哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

该文回顾并总结了近期关于涡旋波束多模式集成与动态调控的研究成果与进展。首先从无源超表面透镜出发,利用传播相位与几何相位的综合调控作用,在单一超表面平台上实现了分数模涡旋波束的高纯度激发。更进一步,基于无源式超表面的多模... 详细信息

该文回顾并总结了近期关于涡旋波束多模式集成与动态调控的研究成果与进展。首先从无源超表面透镜出发,利用传播相位与几何相位的综合调控作用,在单一超表面平台上实现了分数模涡旋波束的高纯度激发。更进一步,基于无源式超表面的多模式涡旋集成理论及方法,通过在超表面单元结构中加载变容二极管等有源可调谐式器件,实现涡旋波束的动态切换与人工调控。并在此基础上,对基于超表面的涡旋通信系统实现信道建模,并对涡旋通信系统的性能做出了理论分析与评估,为提高现代通信系统信道容量及信息传输速率打下理论基础。

关键词：微波超表面涡旋波束多模式OAM集成可重构调控 OAM通信

基于CT图像的水泥稳定RAP材料细观结构研究

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材料导报 2024年第1期38卷 66-71页

作者：阳虎单丽岩李志伟哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

研究沥青混合料回收料(RAP)掺加对混合料组成与结构特性的影响,可为其应用在路面结构层以及材料参数设计提供理论支撑。基于X-ray CT与图像处理技术,提出了一种可区分新旧集料的冷再生混合料细观结构识别方法,分析了RAP团粒、旧集料与... 详细信息

研究沥青混合料回收料(RAP)掺加对混合料组成与结构特性的影响,可为其应用在路面结构层以及材料参数设计提供理论支撑。基于X-ray CT与图像处理技术,提出了一种可区分新旧集料的冷再生混合料细观结构识别方法,分析了RAP团粒、旧集料与新集料的细观特征的差异,研究了RAP的掺加对水泥稳定材料细观结构的影响。结果表明:提出的细观结构识别方法可准确识别水泥稳定RAP材料断面图像中的空隙、砂浆、新集料与旧集料四类区域,完整地保留新旧集料的原始轮廓、大小与形状等信息;RAP团粒中分布较多初始微细裂缝,且旧集料扁平比与棱角性系数均大于新集料;RAP的掺加一方面增加了再生混合料中体积小于0.01 mm3的微空隙与大于100 mm3的大空隙数量,导致材料的密实度降低;另一方面也增加了材料的沥青砂浆含量,提高了再生混合料的平均砂浆膜厚度,使混合料骨架内部力传导更均匀;提高水泥稳定RAP材料中石屑与碎石比例,可使材料的平均空隙体积减小、平均砂浆膜厚度增大,从而改善再生混合料的骨架填充状态。

关键词： RAP 水泥稳定材料 X-ray CT 细观结构冷再生技术

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基于超球面三元组编码的干扰模式开集识别

电子与信息学报 2024年第3期46卷 895-905页

作者：高玉龙王国强王钢哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

干扰模式识别是现代军事通信对抗中必不可少的一环,随着复杂电磁环境当中各种新型恶意干扰样式层出不穷,对于未知型干扰的判决也变得愈发重要。因此,要求干扰模式识别算法保持对于已知型干扰高精度识别的同时,也能够完成对于未知型干扰... 详细信息

干扰模式识别是现代军事通信对抗中必不可少的一环,随着复杂电磁环境当中各种新型恶意干扰样式层出不穷,对于未知型干扰的判决也变得愈发重要。因此,要求干扰模式识别算法保持对于已知型干扰高精度识别的同时,也能够完成对于未知型干扰的判决,以排除未知型恶意干扰的影响。基于此,该文将未知型干扰存在时的干扰模式识别问题建模为开集识别问题,并提出一种基于超球面3元组编码的干扰模式开集识别方法。所提方法基于超球面3元组对输入的时频图像进行降维编码以提高识别精度,然后采用元识别分类器准确地完成干扰模式开集识别任务。通过仿真试验证明该算法在干信比大于–2 dB时能够高效地完成开放空间中的干扰模式识别任务。

关键词：未知型干扰信号开集识别 3元组损失超球面元识别