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自适应多保真度Kriging模型辅助的一阶可靠性分析方法

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机械工程学报 2025年

作者：孟德彪杨恒飞杨世源苏晓燕朱顺鹏电子科技大学机械与电气工程学院电子科技大学广东电子信息工程学院波尔图大学工程系上海电力大学自动化工程学院

结构可靠性分析对于保障工程装备安全可靠运行至关重要。传统的一阶可靠性方法及其改进算法精度受限于极限状态函数的类型与梯度信息，往往无法适用于复杂工程案例。面对日益复杂的工程场景，虽然多保真度模型的建立策略被广泛研究，但... 详细信息

结构可靠性分析对于保障工程装备安全可靠运行至关重要。传统的一阶可靠性方法及其改进算法精度受限于极限状态函数的类型与梯度信息，往往无法适用于复杂工程案例。面对日益复杂的工程场景，虽然多保真度模型的建立策略被广泛研究，但在可靠性分析中，其应用潜力尚有待进一步开发。为此，发展了一种自适应多保真度Kriging(Multi-fidelity Kriging,MF-Kriging)模型辅助的一阶可靠性分析方法。首先，通过增广拉格朗日函数将一阶可靠性分析问题转化为无约束优化问题，从而使其能够采用启发式优化算法求解。其次，通过融合多个数据源进行自适应MF-Kriging建模，以进一步降低可靠性分析的计算成本。基于该可靠性分析方法，任意自适应MF-Kriging建模策略不论是全局搜索或者是局部搜索均可嵌套使用。另外，考虑到一阶可靠性方法的重要步骤之一是精确定位设计验算点(Most probable point,MPP)，提出了一种混合MF-Kriging建模策略。通过权衡全局搜索策略和基于迭代MPP邻域的局部搜索策略，平衡了可靠性分析的局部精确度以及全局收敛性。最后，利用四个数学算例和三个工程案例对所提出方法进行了应用。结果表明，该可靠性分析方法在精度、效率和鲁棒性方面均具有显著优势。

关键词：结构可靠性分析一阶可靠性方法多保真度Kriging模型启发式优化算法

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基于第一性原理的镧掺杂氧化锌的性质研究

原子与分子物理学报 2025年第1期42卷 163-170页

作者：王馨悦许钟华吴光成谢富焯杨坚祝辉亚陈春燕广西民族师范学院数理与电子信息工程学院崇左532200

本文采用第一性原理计算方法开展La掺杂ZnO的缺陷研究,分析了La在ZnO中的不同占位缺陷:替换位和间隙位缺陷的形成能、能带和态密度;证明了La掺杂ZnO的生长过程中,La替换Zn原子形成替换位缺陷的可能性要比进入间隙位形成间隙位缺陷大,而... 详细信息

本文采用第一性原理计算方法开展La掺杂ZnO的缺陷研究,分析了La在ZnO中的不同占位缺陷:替换位和间隙位缺陷的形成能、能带和态密度;证明了La掺杂ZnO的生长过程中,La替换Zn原子形成替换位缺陷的可能性要比进入间隙位形成间隙位缺陷大,而在形成替换位缺陷时,选择富氧的生长环境要比富锌的生长环境好,替换位缺陷有助于提高ZnO的导电能力,改善ZnO的性能.本文的研究结果能够为La掺杂ZnO的实验和应用提供一定的理论参考.

关键词：氧化锌稀土元素能带电子态密度第一性原理

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基于复数协方差卷积神经网络的运动想象脑电信号解码方法

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广西师范大学学报(自然科学版) 2025年

作者：黄仁慧张锐锋文晓浩闭金杰黄守麟李廷会广西师范大学电子与信息工程学院/集成电路学院

深度挖掘和利用脑电信号的特征信息，以提高运动想象的分类性能，一直是脑机接口的研究热点。考虑到脑电特征空间具有高维性且同时与幅值和相位密切相关，如何有效表达和同时利用脑电的幅值和相位信息已经成为一个难题。为此，本研究提... 详细信息

深度挖掘和利用脑电信号的特征信息，以提高运动想象的分类性能，一直是脑机接口的研究热点。考虑到脑电特征空间具有高维性且同时与幅值和相位密切相关，如何有效表达和同时利用脑电的幅值和相位信息已经成为一个难题。为此，本研究提出一种基于复数协方差特征的三维复值卷积神经网络。首先，构建脑电不同频率下的复数协方差矩阵特征，不仅通过复值表示将幅值和相位信息结合在一起，并且保留了分类所需的多变量信息，如幅值、相位、空间位置、频率等。其次，设计针对多复数协方差特征的全复数卷积神经网络，实现运动想象任务的高性能分类。在2个公开数据集上的实验结果表明，本研究提出的方法可获得比现有前沿方法至少高出2.49%和1.85%的平均准确率。

关键词：脑电信号脑机接口幅相信息融合复数协方差特征复值卷积神经网络信息交互

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基于迭代建模的滑窗主元分析故障检测方法

电子测量技术 2025年

作者：程为康张家良西安工业大学电子信息工程学院

针对传统主元分析（PCA）方法在工业过程故障检测中的高虚警率和故障检测不及时的问题，本文提出了一种基于迭代建模的滑窗主元分析故障检测方法。为了提高故障检测实时性，在建模过程中，采用迭代方法逐步剔除PCA建模数据中的异常样本... 详细信息

针对传统主元分析（PCA）方法在工业过程故障检测中的高虚警率和故障检测不及时的问题，本文提出了一种基于迭代建模的滑窗主元分析故障检测方法。为了提高故障检测实时性，在建模过程中，采用迭代方法逐步剔除PCA建模数据中的异常样本，优化PCA模型。为了降低虚警率，在检测过程中，采用滑动观测窗口统计异常样本数量，通过构造第二置信限检测故障。为了提高故障检测准确性，采用一种合成统计量作为检测指标，能够同时考虑主成分方向和残差空间的异常。为了验证文中方法的有效性，本文进行了数值仿真和田纳西-伊斯曼（TE）过程仿真实验。结果表明，本文方法能够降低虚警率，提高检测准确率和实时性。

关键词：主元分析故障检测迭代建模滑动窗口 TE过程

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基于元素相乘结构的实时多目标跟踪算法

电子测量技术 2025年

作者：周畅达杨帆河北工业大学电子信息工程学院

多目标跟踪算法中的FairMOT提出了平衡检测和重识别分支的均衡学习策略，有效的平衡了目标检测和重识别两大任务，是目前单阶跟踪段范式算法中最优的算法，但由于DLA34骨干网络的特征提取能力有限，面对实际应用场景中复杂的跟踪场景时... 详细信息

多目标跟踪算法中的FairMOT提出了平衡检测和重识别分支的均衡学习策略，有效的平衡了目标检测和重识别两大任务，是目前单阶跟踪段范式算法中最优的算法，但由于DLA34骨干网络的特征提取能力有限，面对实际应用场景中复杂的跟踪场景时，往往会因为出现漏检和误跟等现象导致模型的跟踪效果下降。为了有效的提升模型骨干网络的特征提取能力，本文针对此问题设计了基于元素相乘结构的深度聚合骨干网络，提出了FairMOT-Star算法。该算法利用了元素相乘结构带来的隐藏维度提升原理，实现了简洁高效的目标特征提取。同时使用EIoU＿Loss作为检测框回归任务的回归损失函数，更加精准的描述了检测框和真实框之间的位置和形状关系，提升了检测框的预测精度。匹配关联部分使用卡尔曼滤波算法预测目标的运动信息，匈牙利算法完成时序维度上前后帧目标和轨迹的关联匹配。在MOT16数据集上进行了实验测试，MOTA精度达到了86.0%，模型的权重参数量为19.59M，相比于FairMOT模型参数量减少9.7% 的同时，MOTA精度提升了3.5%，较好的优化了FairMOT算法的计算参数量和跟踪精度。

关键词：机器视觉多目标跟踪特征提取 FairMOT

一种基于反射光谱的高吸收材料薄膜光学参数反演方法

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激光与光电子学进展 2025年

作者：李栋孟令辉刘建晓衡水学院电子信息工程学院河北省协同创新中心

本文提出了一种光学薄膜参数的反演方法，该方法以反射光谱为基础，无需记录反射光谱的相位和极值，使用反射率的幅值即可完成光学薄膜的复折射率和膜厚的反演，弥补了现有测量技术在高吸收薄膜测量中的不足。本文通过分析不同入射角度... 详细信息

本文提出了一种光学薄膜参数的反演方法，该方法以反射光谱为基础，无需记录反射光谱的相位和极值，使用反射率的幅值即可完成光学薄膜的复折射率和膜厚的反演，弥补了现有测量技术在高吸收薄膜测量中的不足。本文通过分析不同入射角度下的反射光谱数据，利用薄膜反射率与折射率和厚度之间的函数关系，得到不同入射角时的反射光谱在折射率，消光系数（n,k）平面中的交点。结合全局优化算法，求解不同薄膜厚度下各波长节点的n,k值，找到每一个波长节点对应薄膜厚度的概率分布，并将膜厚最大概率所对应的结果作为厚度的优化结果，再进行二次反演，确定薄膜光学参数。由于该方法不需要对材料的折射率进行拟合，因此在材料光学特性未知的情况下仍然适用。在数值验证阶段，通过两个算例说明该方法在反演高吸收薄膜光学参数方面的准确性。该方法的提出，为光学薄膜技术的发展提供了新的实践工具，有望促进其在多个领域的进一步应用。

关键词：反射率薄膜光学参数反演

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基于预定义时间的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

电子测量技术 2025年

作者：祁瑞敏张国栋新疆理工学院信息工程学院

针对四旋翼无人机的轨迹跟踪问题，为抑制模型不确定性和未知外部扰动对系统稳定性的影响，本文提出了一种基于预定义时间的指令滤波器反步控制策略。首先，设计了预定义时间扰动观测器，对系统的不确定性和未知外部扰动进行实时、精确... 详细信息

针对四旋翼无人机的轨迹跟踪问题，为抑制模型不确定性和未知外部扰动对系统稳定性的影响，本文提出了一种基于预定义时间的指令滤波器反步控制策略。首先，设计了预定义时间扰动观测器，对系统的不确定性和未知外部扰动进行实时、精确的估计。其次，为了有效缓解反步控制策略中的“微分爆炸”问题，设计了预定义时间指令滤波器。在此基础上，基于反步法进一步设计了位置和姿态控制器，提升了系统的控制精度和响应速度。最后，通过李雅普诺夫理论验证了所提控制策略的稳定性，并通过仿真实验验证了该策略的有效性和鲁棒性。

关键词：预定义时间四旋翼无人机滤波器反步控制

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自激式电感耦合等离子体光源设计及光谱分析

光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 66-71页

作者：卢思贤龙开红詹陈锐李明北方工业大学电气与控制工程学院北京100144 益阳职业技术学院电子与信息工程学院湖南益阳413055

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电... 详细信息

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电路复杂、体积庞大、阻抗匹配速度较慢、最大输出功率有限。设计了一种基于镀金工艺的高功率MOSFET和变频实现阻抗匹配的自激式ICP光源,该光源采用射频放大和阻抗匹配一体化的设计,把从负载线圈采样的频率信号f_(1)以及功率放大电路放大后的频率相位f_(0)进行相位比较,再根据两者相位差的变化,进而控制频率的变化,实现阻抗匹配;设计上采用了镀金工艺的金属化硅N通道型高功率的MOSFET实现功率放大,具有更大的功率密度、更小的体积,最大输出功率超过2400 W。对研制的ICP光源进行了电学静态测试,给出了鉴相器、压控振荡器以及功率的输出特性,验证了各电路在相应工作状态下的性能表现;同时结合光谱仪进行了包含Ba、Na和Li元素标准溶液的测试,获得了目标元素的光谱信号;另外,对获得的光谱信号进行了处理,使用了基于EEMD特征增强的方法对目标元素光谱信号进行有效增强,信号的线性决定系数(R^(2))从0.97降至0.99,相对标准偏差(RSD)从6.47%降至1.07%,增强了信号的准确性和可用性。本文所研制的自激式ICP光源,通过射频放大和阻抗匹配一体化设计缩小了体积,变频技术使阻抗匹配速度从毫秒级提升到纳秒级,镀金工艺的MOSFET技术使最大输出功率从原来的1800 W增加到2400 W,为ICP光源的进一步优化和应用奠定了基础,具有重要的科学研究和工程实践意义。

关键词：自激式ICP光源阻抗匹配光谱信号 EEMD算法

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基于自参考干涉法的轨道角动量自由空间光通信相位补偿研究

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光电子·激光 2025年第1期36卷 77-86页

作者：袁志宇杨国伟吕吉航毕美华周雪芳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院

轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)光束作为载波的自由空间光(free space optical, FSO)通信系统极易受到大气湍流影响而导致通信质量下降。本文提出一种基于自参考干涉(self-referenced interference, SRI)法的相位补偿方案... 详细信息

轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)光束作为载波的自由空间光(free space optical, FSO)通信系统极易受到大气湍流影响而导致通信质量下降。本文提出一种基于自参考干涉(self-referenced interference, SRI)法的相位补偿方案，并分析了针孔孔径和干涉强度比对其补偿性能的影响。通过仿真对比经典迭代算法，结果表明，本文方案在极大提升计算效率的同时，中低强度湍流下保持了较好的补偿效果，强湍流下补偿效果稍有减弱。

关键词：轨道角动量(OAM) 自由空间光(FSO)通信大气湍流自参考干涉(SRI)法相位补偿