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面向山地环境的多无人机协同搜索攻击算法

兵器装备工程学报 2025年第3期46卷 162-172页

作者：姚明辉师聪牛燕吴启亮王聪天津工业大学航空航天学院天津300387 天津工业大学控制科学与工程学院天津300387

针对多无人机在不规则山地环境下协同搜索攻击未知目标的问题,设计了一种基于蚁群优化算法(ACO)与向量直方图法(VFH)的无人机群智能自组织协同搜索攻击(IACO-VFH)算法。首先,以最大化搜索效率和攻击数量为目标建立了协同搜索攻击优化模... 详细信息

针对多无人机在不规则山地环境下协同搜索攻击未知目标的问题,设计了一种基于蚁群优化算法(ACO)与向量直方图法(VFH)的无人机群智能自组织协同搜索攻击(IACO-VFH)算法。首先,以最大化搜索效率和攻击数量为目标建立了协同搜索攻击优化模型。其次,在协同搜索过程中先通过VFH方法计算无人机当前位置的代价函数,再利用代价函数改进ACO算法中的启发式函数,以提高无人机的避障性能。然后,使用信息素扩散更新与动态化递增因子来改进ACO算法中的信息素更新机制,在提升局部避障性能的同时有效兼顾搜索覆盖率。最后,仿真结果表明:在简单圆形障碍物环境中,IACO-VFH算法的平均覆盖率与平均摧毁目标数量分别比粒子群优化方法高出11.79%与2.46个,同时,在不规则山体环境中,IACO-VFH算法在保证无人机自身安全的同时,能够有效地搜索战场环境中的未知静态和动态目标。

关键词：多无人机山地环境协同搜索攻击蚁群优化向量直方图

一种适用于独立光伏系统的新型三端口变换器的研究

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现代电子技术 2025年第4期48卷 102-108页

作者：袁臣虎苏嘉伟天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 天津工业大学电气工程学院天津300387

针对独立光伏系统易受外界因素等影响导致供电不稳定的问题,需要采用三端口变换器储能补偿的方式来保障系统的稳定发电。文中采用功率流法并基于Boost变换器和双向DC-DC变换器拓扑,构建了一种应用于独立光伏系统的非隔离型三端口DC-DC... 详细信息

针对独立光伏系统易受外界因素等影响导致供电不稳定的问题,需要采用三端口变换器储能补偿的方式来保障系统的稳定发电。文中采用功率流法并基于Boost变换器和双向DC-DC变换器拓扑,构建了一种应用于独立光伏系统的非隔离型三端口DC-DC变换器拓扑即BDC-Boost TPC。通过状态方程对该变换器的4种工作模式下的各开关模态进行详细分析,采用最小值竞争的控制策略设计了工作模式选择器,实现各模式之间的平滑切换。最后利用该变换器搭建了适用于独立光伏系统的120 W实验样机,控制器选用TMS320F28335,并根据控制策略编写了相应的控制程序。实验结果表明,所构建的变换器可实现光伏电池、储能电池及负载三个端口之间的功率流通,以及各个工作模式之间平滑切换。综上,该变换器具有工程实用性。

关键词：光伏电池三端口变换器功率流法非隔离开关模态平滑切换

基于双树复小波变换与稀疏表示的牙隐裂OCT三维图像融合

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天津工业大学学报 2025年第1期44卷 62-68页

作者：石博雅董潇阳天津工业大学电子与信息工程学院天津300387

针对采用光学相干层析(OCT)技术进行体积较大的前磨牙和磨牙的隐裂检测时,仅从单一扫描视角采集可能存在误检或漏检的问题,提出一种双树复小波变换(DTCWT)与稀疏表示(SR)相结合的牙隐裂三维图像融合方法。利用扫频OCT对人工牙隐裂模型从... 详细信息

针对采用光学相干层析(OCT)技术进行体积较大的前磨牙和磨牙的隐裂检测时,仅从单一扫描视角采集可能存在误检或漏检的问题,提出一种双树复小波变换(DTCWT)与稀疏表示(SR)相结合的牙隐裂三维图像融合方法。利用扫频OCT对人工牙隐裂模型从2个扫描视角进行成像,经过三维图像配准后,利用双树复小波变换对图像进行分解。对于低频子带进行稀疏表示,采用“最大L1范数”规则进行融合,高频子带采用“绝对最大”规则融合,最后通过DTCWT重构得到融合后的图像。实验结果表明:采用本文方法融合后的牙隐裂图像可以得到裂纹的完整信息,获得准确的定位和分级,各方面性能均优于单独采用各多尺度分解方法和稀疏表示方法,标准差(SD)、平均梯度(AG)、空间频率(SF)和边缘信息评价因子(Q)的值分别平均提高到36.7、6.0、27.9和0.74,有效提高了OCT牙隐裂检测的准确性。

关键词：牙隐裂光学相干层析稀疏表示双树复小波变换

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Cs_(2)AgBiI_(6)双空穴传输层太阳能电池的分析与优化

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物理学报 2025年第3期74卷 240-251页

作者：王纪伟田汉民王月荣曹蕊许武河北工业大学电子信息工程学院天津300401 河北工业大学天津电子材料与器件实验室天津300401

双钙钛矿材料以其低成本、环境友好等优势在太阳能电池领域引起广泛关注.本研究在已报道的ITO/ZnO/Cs_(2)AgBiI_(6)/HTL/Au单空穴传输层太阳能电池结构基础上,提出了ITO/ZnO/Cs_(2)AgBiI_(6)/HTL1/HTL2/Au的双空穴传输层结构,并使用Silv... 详细信息

双钙钛矿材料以其低成本、环境友好等优势在太阳能电池领域引起广泛关注.本研究在已报道的ITO/ZnO/Cs_(2)AgBiI_(6)/HTL/Au单空穴传输层太阳能电池结构基础上,提出了ITO/ZnO/Cs_(2)AgBiI_(6)/HTL1/HTL2/Au的双空穴传输层结构,并使用Silvaco TCAD进一步分析了基于Cs_(2)AgBiI_(6)的双空穴传输层太阳能电池的内部物理机制.结果表明,与各单空穴传输层钙钛矿太阳能电池相比,使用Cu_(2)O/NiO和NiO/Si作为双空穴传输层的太阳能电池效率有所提高.与Spiro-OMeTAD/CZTS双空穴传输层太阳能电池相比,使用Cu_(2)O/CZTS和MoO3/CZTS作为双空穴传输层的效率也有所提高.其中,性能最好的Cu_(2)O/CZTS双空穴传输层太阳能电池效率为22.85%.经过钙钛矿层和传输层的厚度优化后,光电转换效率提升至25.62%.此外,模拟结果还揭示了温度和掺杂浓度对太阳能电池特性的影响.这将有利于在无铅、无毒、环保的基础上,为双钙钛矿太阳能电池的能效提高提供理论指导.

关键词：双钙钛矿太阳能电池双空穴传输层光电转换效率优化

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基于卷积和Transformer的矿物拉曼光谱分类方法

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天津工业大学学报 2025年第1期44卷 53-61页

作者：耿磊仇怀志肖志涛张芳吴骏天津工业大学生命科学学院天津300387 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津工业大学电子与信息工程学院天津300387

针对矿物类别众多、存在环境杂质等干扰信息以及部分拉曼光谱存在相似性等问题,结合拉曼光谱时域和频域上多尺度特征信息,提出一种基于卷积结构和自注意力结构的双分支分类网络RT-Net(Residual-Transformer Net)。该网络利用卷积块搭建... 详细信息

针对矿物类别众多、存在环境杂质等干扰信息以及部分拉曼光谱存在相似性等问题,结合拉曼光谱时域和频域上多尺度特征信息,提出一种基于卷积结构和自注意力结构的双分支分类网络RT-Net(Residual-Transformer Net)。该网络利用卷积块搭建局部特征提取模块,引入通道注意力增强局部特征提取能力;利用自注意力结构学习拉曼光谱频域中的双向依赖关系来提取全局特征信息,由注意力融合模块进行多尺度特征融合用以分类。实验结果表明:RT-Net实现了对于1321类矿物拉曼光谱快速准确的分类,分类准确率达到90.31%;此外,在精准率、召回率和F1得分3个评估指标上分别达到了0.8781、0.9066和0.8972,进一步验证了RT-Net的有效性。

关键词：矿物分类拉曼光谱频域注意力机制多尺度融合

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基于镓基液态金属的柔性传感的研究进展

丝绸 2025年第2期62卷 45-53页

作者：于佩弘郝天煦赵一聪师云龙张诚许君天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津市中国电子科技集团公司第十八研究所天津300387 苏州大学纺织行业智能纺织服装柔性器件重点实验室江苏苏州215123

镓基液态金属(Gallium-based liquid metal,Ga-LM)具有高导电性、高拉伸性、高生物相容性和低毒性等优异性能,在柔性电子领域表现出巨大的应用潜力。然而由于Ga-LM特殊的流变性和氧化性,在控制成型和实际应用方面带来了一定的挑战。基于... 详细信息

镓基液态金属(Gallium-based liquid metal,Ga-LM)具有高导电性、高拉伸性、高生物相容性和低毒性等优异性能,在柔性电子领域表现出巨大的应用潜力。然而由于Ga-LM特殊的流变性和氧化性,在控制成型和实际应用方面带来了一定的挑战。基于此,本文综述了Ga-LM在柔性传感领域研究与应用进展,介绍了Ga-LM传感器的不同基底特性及成型工艺,并分析了各自对应的优势、存在的问题和解决方案,旨为Ga-LM在柔性传感器领域的进一步研究和应用提供经验与参考。

关键词：镓基液态金属柔性传感器智能可穿戴柔性基底液态金属的成型印刷

基于FDTRP-ALDCNN的小样本轴承故障诊断方法

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：王娜刘佳林王子从天津工业大学控制科学与工程学院天津市电气装备智能控制重点实验室天津工业大学

针对滚动轴承在小样本条件下诊断精度低的问题，提出一种基于频域无阈值递归图与自适应线性可变卷积神经网络（frequency domain thresholdless recurrence plot-adaptive linear deformable convolutional neural network, FDTRP-ALDCNN）的滚动轴承故障诊断方法。首先，使用快速傅里叶变换（fast fourier transform, FFT）将一维时域信号转为频域信号，并与无阈值递归图（thresholdless recurrence plot, TRP）相结合，以有效构建初始特征，提高模型输入质量。其次，采用线性可变卷积核（linear deformable convolutional kernel, LDConv）替换卷积神经网络中方形卷积核，从而能够根据采样数据的分布来调整卷积核形状，准确获取空间信息中的关键特征，提高小样本数据的利用率。再次，设计自适应交叉熵（adaptive cross entropy, ACE）损失函数，来根据样本分类损失自适应调整分类器对难分与易分样本的拟合程度，增强难分样本损失在整体分类损失中的显著性，进一步提高小样本下的模型诊断精度。最后，采用CWRU滚动轴承数据集对所提方法进行三组仿真验证。对比仿真的结果表明，所提模型在不同小样本数量下均有较高的诊断准确率，最高可达到99.82%。而对两组不平衡数据集的泛化性分析可知，本模型的诊断准确率分别达到98.56%与99.3%，泛化能力优于其他模型，且具有良好的稳定性。并通过消融实验验证了FFT、LDConv与ACE损失函数对提高故障诊断精度的有效性。综上所述，所提方法能够有效诊断出小样本轴承故障，具有较高的实际应用价值。

关键词：故障诊断小样本无阈值递归图线性可变卷积核卷积神经网络交叉熵损失函数

基于数字孪生仿真的柔性作业车间调度优化研究

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现代制造工程 2025年第3期 41-51页

作者：刘亮贺禹铭祁思远天津工业大学经济与管理学院天津300387

智能制造是世界制造业发展的共同趋势,数字孪生作为推进实施智能制造的重要使能技术,是迈向智能制造的关键环节。为应对车间作业过程中的不确定事件以及生产信息透明度低的问题,提出了一种基于数字孪生仿真的柔性作业车间调度优化方法... 详细信息

智能制造是世界制造业发展的共同趋势,数字孪生作为推进实施智能制造的重要使能技术,是迈向智能制造的关键环节。为应对车间作业过程中的不确定事件以及生产信息透明度低的问题,提出了一种基于数字孪生仿真的柔性作业车间调度优化方法。首先,设计了数字孪生车间调度框架,构建了基于AnyLogic软件的柔性作业车间数字孪生仿真模型。其次,综合考虑最大完工时间、设备能耗及设备总负荷建立柔性作业车间调度模型,提出了一种改进NSGA-Ⅱ进行求解,采用多策略混合种群初始化方法,并对工序、设备编码采用不同的交叉变异策略。最后,基于标准算例与发动机缸盖制造实例,验证了所提方法的有效性。

关键词：柔性作业车间调度多目标优化数字孪生仿真 AnyLogic软件

基于动态复合寿命的LED多量子阱载流子分布计算

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电子元件与材料 2025年第1期44卷 24-32页

作者：冯晓雨肖秧房永恒田海涛刘宏伟张东炎天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津三安光电有限公司天津300392

为了得到多量子阱(MQWs)发光二极管(LED)在正向偏压下更精确的载流子寿命和浓度分布,研究了在动态复合寿命条件下LED的MQWs载流子复合特性和分布特性。研究工作中,使用金属有机气相沉积(MOCVD)设备生长了AlGaInP/GaInP MQWs LED材料并... 详细信息

为了得到多量子阱(MQWs)发光二极管(LED)在正向偏压下更精确的载流子寿命和浓度分布,研究了在动态复合寿命条件下LED的MQWs载流子复合特性和分布特性。研究工作中,使用金属有机气相沉积(MOCVD)设备生长了AlGaInP/GaInP MQWs LED材料并加工为红光LED器件。利用时间分辨光谱测试了LED的载流子复合寿命。结合材料和器件结构参数建立了MQWs LED载流子计算模型,该模型使用循环迭代的方法求解MQWs区域的载流子寿命方程和载流子连续性方程。分析结果验证了载流子寿命受多种载流子复合机制的影响,且在不同正向电压和不同载流子浓度下的寿命是动态变化的。使用载流子动态寿命结果计算的LED MQWs区域的载流子浓度出现了随偏置电压先升高后降低的趋势,出现这一现象的主要原因为载流子在高注入电压条件下复合寿命快速降低。动态载流子寿命模型计算得到的量子阱载流子浓度与使用固定寿命值计算的载流子浓度结果对比表明,本文工作中的动态寿命的载流子分布计算结果更加符合实际器件的测试结果。

关键词：发光二极管多量子阱载流子寿命 AlGaInP/GaInP