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宽能域γ成像探测器仿真设计及性能评价

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 31-42页

作者：张济鹏马新华张斌肖雄李京伦雷文明赵玮艾宪芸国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐... 详细信息

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐射探测与成像应用领域的重要发展方向之一,基于两次散射的三层探测器结构是一种极具潜力的实现方案,其中探测器的设计与构建是该方案的基础与关键核心.考虑系统成本和扩展灵活性等因素,本文选用硅光电倍增管(SiPM)阵列和钆镓铝石榴石(GAGG:Ce)阵列作为探测器材料.根据三层探测器的成像事例要求,分析每层探测器内的作用事例类型特征;并基于Geant4蒙特卡罗模拟平台构建包含材料光学参数的仿真模型,通过设置物理过程与两种信息提取方式,对比研究了不同几何参数情形下的探测器位置散点图和探测器内作用事例类型统计结果.根据仿真设计,制备了由像素数为15×15,像素大小为3.2 mm×3.2 mm,厚度分别为3和10 mm的GAGG阵列和1.25 mm厚度光导组成的两种规格SiPM探测器模块,并基于电子学读出系统评估了探测器模块的性能.结果表明, 3 mm厚度的散射探测器与10 mm厚度的吸收探测器均可清晰分辨15×15像素上的作用位置,平均峰谷比分别为9.77和11.85;全部像素的662 keV平均能量分辨率分别可达7.21%和8.35%,具有较好的位置与能量分辨能力.本文所建立的仿真模型,分析结果以及所研制的探测器模块,为三层探测器系统构建提供了重要依据,并为实现宽能域γ成像奠定了科学技术基础.

关键词：宽能域康普顿成像蒙特卡罗仿真 SiPM探测器闪烁体阵列

航空齿轮钢强化工艺与表面完整性关联规律研究

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表面技术 2024年第1期53卷 153-168页

作者：吴吉展朱才朝魏沛堂刘怀举吴少杰重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

目的探究不同加工工艺与表面完整性的关联规律。方法对渗碳航空齿轮钢AISI9310进行常规喷丸、二次喷丸、微粒喷丸、滚磨光整、喷丸光整等齿轮高表面完整性强化加工工艺处理,使用白光干涉仪、X射线衍射应力仪和显微硬度计对不同工艺状... 详细信息

目的探究不同加工工艺与表面完整性的关联规律。方法对渗碳航空齿轮钢AISI9310进行常规喷丸、二次喷丸、微粒喷丸、滚磨光整、喷丸光整等齿轮高表面完整性强化加工工艺处理,使用白光干涉仪、X射线衍射应力仪和显微硬度计对不同工艺状态下的试件进行表面形貌、表面粗糙度、残余应力和显微硬度等表面完整性表征。结果喷丸能使得航空齿轮钢的表面粗糙度Sa值由磨削状态的0.68μm增加到0.96μm,而光整处理后,Sa下降到0.2μm以下;微粒喷丸使表面残余压应力提升到–1 300 MPa,相比于常规喷丸和磨削状态,其幅值分别增加了450、800 MPa;滚磨光整使得表面残余压应力幅值进一步增加到1 400MPa以上;二次喷丸及喷丸光整能显著提升表面硬度,相比磨削状态的645HV分别提升到718HV、721HV。结论二次喷丸、微粒喷丸、光整等工艺通过影响齿轮表面粗糙度、残余应力、硬度梯度等表面完整性参数,从而影响润滑状态、受力状态、应力集中、失效风险等,直接影响齿轮的服役性能。

关键词：滚动接触疲劳二次喷丸微粒喷丸滚磨光整表面完整性

利用扰动重力数据反演海底地形的高斯曲面函数估计方法

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测绘学报 2024年第2期53卷 231-238页

作者：翟振和孙中苗管斌马健李端地理信息工程国家重点实验室北京100029

利用2017年1月—2020年12月的SARAL卫星测高数据反演得到南海海域1′×1′格网扰动重力数据,通过与船载重力数据比较,精度达到5.5 mGal。提出了利用重力数据及高斯曲面函数求解区域特征参数进而估计海底地形模型的方法,利用SARAL卫星反... 详细信息

利用2017年1月—2020年12月的SARAL卫星测高数据反演得到南海海域1′×1′格网扰动重力数据,通过与船载重力数据比较,精度达到5.5 mGal。提出了利用重力数据及高斯曲面函数求解区域特征参数进而估计海底地形模型的方法,利用SARAL卫星反演获得的重力数据在南海海域开展了计算试验。结果表明,利用ETOPO-1先验模型,在10×10格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约10 m;利用DTU18先验模型,在9×9格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约9 m。计算结果表明,利用卫星测高反演得到的重力数据,通过高斯曲面函数解算获得的5个特征参数,可以在一定程度上代表相应区域海底地形的曲面特征,进而可在不依赖外部实测数据条件下对先验海底模型进行精化。对于曲面估计而言,格网划分越小,曲面函数就越能反映区域变化特征。因此,对于未来卫星测高技术发展而言,更高分辨率的重力场探测技术有望继续提升海底地形细节的反演能力。

关键词：扰动重力海底地形 SARAL卫星高斯曲面估计 ETOPO-1 DTU18

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共享汽车驾驶员适宜H点和座椅参数实验研究

汽车工程 2024年第1期46卷 39-49页

作者：王军年程川泰高菲付铁军任金东吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

共享汽车具有车型统一、用户多变且使用频率高的特点,为提升共享汽车使用效率和驾乘体验,研发一种能根据驾驶员特征自动调节舒适坐姿的智能座椅意义重大。本文针对用户座椅调节存在的主观任意性导致的座椅舒适性问题,结合共享汽车智能... 详细信息

共享汽车具有车型统一、用户多变且使用频率高的特点,为提升共享汽车使用效率和驾乘体验,研发一种能根据驾驶员特征自动调节舒适坐姿的智能座椅意义重大。本文针对用户座椅调节存在的主观任意性导致的座椅舒适性问题,结合共享汽车智能座椅项目,以座椅H点前后位置、H点高低位置、坐垫角和靠背角4个变量为研究因子进行台架实验,分别研究5th、50th和95th百分位驾驶员的座椅舒适性受座椅参数的影响规律。首先,每个研究因子在参考车型范围内均匀选取3个实验水平,采用正交实验表对实验次数进行简化,确定正交实验须进行的组数并进行正交台架实验。实验人员对每组的座椅舒适性进行主观评价,同时通过压力测量仪和数显角度尺测量实验人员的体压分布信息和关节角度信息;其次,通过聚类分析确定了本文采用的以关节角度为客观参数的主客观舒适性评价体系,通过正交实验分析,得出了不同座椅参数对座椅舒适性的影响存在差异的结论,且随着驾驶员百分位的变化,对座椅舒适性造成影响的参数也在发生变化;最后,对正交实验所得数据进行修正拟合,构建了座椅适宜H点位置预测模型和靠背角度预测模型。

关键词：共享汽车座椅舒适性正交实验舒适性评价预测模型

无源数据约束下多源域自适应的风电齿轮箱故障诊断方法

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太阳能学报 2024年第4期45卷 238-246页

作者：吴宣勇黄忠全李琪康汤宝平重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对在数据隐私和安全性的背景下,无法接触源域数据导致领域自适应方法不可用的问题,提出一种无源数据约束下多源域自适应的故障诊断方法。首先,通过信息最大化损失促使源域与目标域数据在特征空间进行对齐;然后利用自监督伪标签策略挖... 详细信息

针对在数据隐私和安全性的背景下,无法接触源域数据导致领域自适应方法不可用的问题,提出一种无源数据约束下多源域自适应的故障诊断方法。首先,通过信息最大化损失促使源域与目标域数据在特征空间进行对齐;然后利用自监督伪标签策略挖掘目标域数据的特征表征信息,并采用熵筛选策略抑制噪声伪标签的影响;最后通过自适应加权有效利用多个源域的知识并抑制负迁移影响,实现无源数据约束下的风电齿轮箱的故障诊断。通过动力传动综合实验台数据和某风场风电机组CMS数据对所提方法进行验证与应用。结果表明:所提方法仅利用预训练的源域模型和目标域无标签数据即可有效实现目标域风电齿轮箱故障诊断。

关键词：风电机组数据隐私自适应算法无源数据约束齿轮箱故障诊断

面向车载相机采集图像的智能汽车测试场景关键性量化模型

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汽车工程 2024年第4期46卷 557-563,576页

作者：朱冰黄殷梓赵健张培兴薛经纬吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

车载相机图像是构建智能汽车测试场景库的主要数据来源,但其中关键测试场景发生概率低,大部分场景的测试价值小,若将其直接应用于智能汽车测试会浪费大量测试资源。本文提出一种面向车载相机采集图像的智能汽车测试场景关键性量化模型... 详细信息

车载相机图像是构建智能汽车测试场景库的主要数据来源,但其中关键测试场景发生概率低,大部分场景的测试价值小,若将其直接应用于智能汽车测试会浪费大量测试资源。本文提出一种面向车载相机采集图像的智能汽车测试场景关键性量化模型。首先,基于实车相机参数对实车采集的图像进行处理,输出对行车安全具有影响的参数;其次,基于风险场理论将参数整合,输出测试场景关键性量化结果;最后,对实车采集的图像进行测试场景关键性量化验证,结果表明本文模型可以精确输出测试场景关键性的具体数值,进而对比不同场景的测试价值,证明本文提出的模型可以有效筛选智能汽车关键测试场景。

关键词：智能汽车测试场景关键性量化模型车载相机图像风险场理论

基于多尺度骨架图和局部视觉上下文融合的驾驶员行为识别方法

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汽车工程 2024年第1期46卷 1-8,28页

作者：胡宏宇黎烨宸张争光曲优何磊高镇海吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

识别非驾驶行为是提高驾驶安全性的重要手段之一。目前基于骨架序列和图像的融合识别方法具有计算量大和特征融合困难的问题。针对上述问题,本文提出一种基于多尺度骨架图和局部视觉上下文融合的驾驶员行为识别模型(skeleton-image base... 详细信息

识别非驾驶行为是提高驾驶安全性的重要手段之一。目前基于骨架序列和图像的融合识别方法具有计算量大和特征融合困难的问题。针对上述问题,本文提出一种基于多尺度骨架图和局部视觉上下文融合的驾驶员行为识别模型(skeleton-image based behavior recognition network,SIBBR-Net)。SIBBR-Net通过基于多尺度图的图卷积网络和基于局部视觉及注意力机制的卷积神经网络,充分提取运动和外观特征,较好地平衡了模型表征能力和计算量间的关系。基于手部运动的特征双向引导学习策略、自适应特征融合模块和静态特征空间上的辅助损失,使运动和外观特征间互相引导更新并实现自适应融合。最终在Drive&Act数据集进行算法测试,SIBBR-Net在动态标签和静态标签条件下的平均正确率分别为61.78%和80.42%,每秒浮点运算次数为25.92G,较最优方法降低了76.96%。

关键词：驾驶员行为识别多尺度骨架图局部视觉上下文多模态数据自适应融合

基于深度强化学习求解作业车间机器与AGV联合调度问题

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控制与决策 2024年第1期39卷 253-262页

作者：孙爱红雷琦宋豫川杨云帆重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对作业车间中自动引导运输车(automated guided vehicle, AGV)与机器联合调度问题,以完工时间最小化为目标,提出一种基于卷积神经网络和深度强化学习的集成算法框架.首先,对含AGV的作业车间调度析取图进行分析,将问题转化为一个序列... 详细信息

针对作业车间中自动引导运输车(automated guided vehicle, AGV)与机器联合调度问题,以完工时间最小化为目标,提出一种基于卷积神经网络和深度强化学习的集成算法框架.首先,对含AGV的作业车间调度析取图进行分析,将问题转化为一个序列决策问题,并将其表述为马尔可夫决策过程.接着,针对问题的求解特点,设计一种基于析取图的空间状态与5个直接状态特征;在动作空间的设置上,设计包含工序选择和AGV指派的二维动作空间;根据作业车间中加工时间与有效运输时间为定值这一特点,构造奖励函数来引导智能体进行学习.最后,设计针对二维动作空间的2D-PPO算法进行训练和学习,以快速响应AGV与机器的联合调度决策.通过实例验证,基于2D-PPO算法的调度算法具有较好的学习性能和可扩展性效果.

关键词：作业车间调度自动引导运输车深度强化学习马尔可夫决策过程近端策略优化联合调度

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黄河流域城市群土地利用变化与生态风险评价

中国环境科学 2024年第2期44卷 984-991页

作者：卿希李巍陆中桂北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

选取黄河流域5个国家级城市群作为研究对象,结合6种土地利用类型回溯1990~2020年的土地利用变化,并采用生态风险指数分析评价区域生态风险及其演化特征.研究发现,过去30年在城市群地区,除耕地外草地减少最为明显,分别减少了16778km^(2)... 详细信息

选取黄河流域5个国家级城市群作为研究对象,结合6种土地利用类型回溯1990~2020年的土地利用变化,并采用生态风险指数分析评价区域生态风险及其演化特征.研究发现,过去30年在城市群地区,除耕地外草地减少最为明显,分别减少了16778km^(2)和7976km^(2),低风险区面积总体占比增加了7.1%且高风险区面积占比基本稳定,生态风险总体状况呈向好态势;但是,几字弯都市圈的高风险区占比增加约5%且相较其它城市群面积最大,作为兰西城市群核心的兰州市高风险区进一步扩大,中原和山东半岛城市群过去10年均有新的中高风险区出现.对此,建议制定并完善黄河流域城市群国土空间差异化管控对策,针对已存在和潜在高风险区开展土地利用和生态风险协同管控,同时进一步加强耕地、草地、林地等的保护和修复.

关键词：黄河流域城市群生态风险土地利用协同管控