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可见光通信技术在数字化手术室中的应用

实验技术与管理 2025年

作者：杨海军张国栋乌峰王小斐宋健清华大学电子工程系

随着医疗数字化技术的进步，传统医院正在向数字化医院转型。当前主流的基于射频通信的智慧医疗方式面临频谱资源稀缺、使用环境受限、易泄露、干扰严重等问题。可见光通信（Visible light communication，VLC）是一种利用LED可见光发... 详细信息

随着医疗数字化技术的进步，传统医院正在向数字化医院转型。当前主流的基于射频通信的智慧医疗方式面临频谱资源稀缺、使用环境受限、易泄露、干扰严重等问题。可见光通信（Visible light communication，VLC）是一种利用LED可见光发射信号的无线通信技术。可见光通信频段不占用无线信道，与传统无线通信技术相比，VLC收发单元可以与现有的照明系统集成。VLC系统具备高带宽、部署方便、无需频谱授权、无电磁干扰、绿色环保节能、低功耗、安全可靠等优点，具有应用于智慧医疗的巨大潜力。文章提出基于VLC系统的数字化手术室设计方案，通过充分利用无影灯的结构以及引入空间分集技术，所设计的VLC系统具有稳定的连接性。实验结果表明，设计的系统可以在复杂的手术环境中，实现高速且可靠的数据传输。

关键词：可见光通信可见光收发器手术室应用电磁干扰

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复合中间层对不锈钢层合板结合性能影响分析

钢铁 2025年

作者：宜亚丽冯康康张爽金贺荣燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室燕山大学机械工程学院燕山大学工程训练中心

不锈钢层合板的结合性能直接影响其层间粘结强度和整体力学性能，是决定层合板材使用寿命、抗腐蚀性和加工性能的关键因素。以2205不锈钢为复层，EH40低碳钢为基层，基于多界面裂纹偏转增韧机理设计的“软/硬/软”结构Ni/Fe90Cr10/Co为... 详细信息

不锈钢层合板的结合性能直接影响其层间粘结强度和整体力学性能，是决定层合板材使用寿命、抗腐蚀性和加工性能的关键因素。以2205不锈钢为复层，EH40低碳钢为基层，基于多界面裂纹偏转增韧机理设计的“软/硬/软”结构Ni/Fe90Cr10/Co为复合中间层（composite interlayer，CI），通过真空热轧制备具有优异结合性能的2205/CI/EH40层合板。借助光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）、显微硬度计和万能试验机进行微观表征及性能测试。结果表明，2205/CI/EH40层合板轧后各层复合界面均清晰平直，界面处未出现明显脱碳现象；CI与基层EH40结合界面扩散层厚度为26 μm，相较单Ni中间层复合板的夹层与基层扩散层厚度19 μm提升了36.84%，CI与复层2205结合界面扩散层厚度为27 μm，相较单Ni中间层复合板的夹层与复层扩散层厚度20 μm提升了35.00%，CI层间结合界面扩散层厚度为18、23μm；拉伸试样抗拉强度均值为549.33 MPa，相较单Ni中间层复合板抗拉强度512.00 MPa提升了7.29%，拉伸断裂过程中裂纹于2205-Ni界面处发生偏转，沿界面扩展长度为43 μm；剪切试样抗剪强度均值为703.09 MPa，相较单Ni中间层复合板抗剪强度425.90 MPa提升了65.08%，剪切断裂过程中裂纹于EH40-Co、Fe90Cr10-Ni界面处发生两次偏转，裂纹沿Fe90Cr10-Ni界面扩展长度为2 000 μm，剪切断裂方式呈现为韧脆混合型断裂。通过设计“软/硬/软”结构CI，依靠软硬相交替布置缓解热轧过程中的应力集中，借助多界面及软硬相设计，在层合板断裂失效过程中实现裂纹偏转，有效提升材料的强韧化，进而增强层合板结合性能，可为相关层合板设计提供新的思路。

关键词：层合板复合中间层多界面结合性能裂纹偏转结合界面元素扩散强韧性

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可见光通信技术在数字化手术室中的应用

实验技术与管理 2025年第2期42卷 15-20页

作者：杨海军张国栋乌峰王小斐宋健清华大学电子工程系北京100084

随着医疗数字化技术的进步,传统医院正在向数字化医院转型。当前主流的基于射频通信的智慧医疗方式面临频谱资源稀缺、使用环境受限、信息易泄露、干扰严重等问题。可见光通信(visible light communication,VLC)是一种利用LED可见光发... 详细信息

随着医疗数字化技术的进步,传统医院正在向数字化医院转型。当前主流的基于射频通信的智慧医疗方式面临频谱资源稀缺、使用环境受限、信息易泄露、干扰严重等问题。可见光通信(visible light communication,VLC)是一种利用LED可见光发射信号的无线通信技术。VLC频段不占用无线信道,与传统无线通信技术相比,VLC收发单元可以与现有的照明系统集成。VLC系统具备高带宽、部署方便、无需频谱授权、无电磁干扰、绿色环保节能、低功耗、安全可靠等优点,具有应用于智慧医疗的巨大潜力。文章提出基于VLC系统的数字化手术室设计方案,通过充分利用无影灯的结构以及引入空间分集技术,保证了所设计的VLC系统具有稳定的连接性。实验结果表明,设计的系统可以在复杂的手术环境中实现高速且可靠的数据传输。

关键词：可见光通信可见光收发器手术室应用电磁干扰

基于改进最小边际代价算法的多USV多AUV任务分配

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控制与决策 2025年第1期40卷 119-127页

作者：白小山佘桉奇郑心泉吴宗泽深圳大学机电与控制工程学院广东深圳518000 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

随着自主水下机器人(AUV)和无人水面艇(USV)在民用和军事领域的应用不断扩展, USV与AUV协同完成相关任务的作业模式受到了广泛关注.针对多USV和多AUV协同访问多目标点的任务分配问题进行研究,旨在最小化多USV和AUV系统访问所有目标点的... 详细信息

随着自主水下机器人(AUV)和无人水面艇(USV)在民用和军事领域的应用不断扩展, USV与AUV协同完成相关任务的作业模式受到了广泛关注.针对多USV和多AUV协同访问多目标点的任务分配问题进行研究,旨在最小化多USV和AUV系统访问所有目标点的总旅行距离.首先,建立考虑通信约束和AUV最大航程约束的多USV多AUV协同多点访问任务分配问题的数学模型,并对问题的NP-hard属性进行分析.其次,提出一个两阶段任务分配算法:1)先利用最小边际代价算法构建各USV访问完所有水面目标点的路径,再采用最近插入策略分配水下目标点;2)通过多个邻域搜索算子对初始解进行优化,得到可行最终解.相对于已有流行的自组织映射算法,仿真实验表明所提出任务分配算法能在较短计算时间内得到质量较优的任务分配方案.

关键词：任务分配 USV-AUV协同启发式算法协同控制邻域搜索通讯约束

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基于梯度融合的极化SAR图像引导滤波

系统工程与电子技术 2025年

作者：李响曾顶殷君君国贤玉杨健北京无线电测量研究所北京科技大学计算机与通信工程学院清华大学电子工程系

在极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar， SAR）图像的引导滤波降噪算法中，常见的方法都引入了非线性核函数，而忽略了优化引导图像的构造方法。本文提出一种基于梯度融合的极化SAR引导滤波算法进行舰船数据降噪。文章对比了... 详细信息

在极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar， SAR）图像的引导滤波降噪算法中，常见的方法都引入了非线性核函数，而忽略了优化引导图像的构造方法。本文提出一种基于梯度融合的极化SAR引导滤波算法进行舰船数据降噪。文章对比了不同梯度计算方法，利用优化后的似然比梯度获取舰船边缘梯度图像，通过图像二值化以及形态学操作获取到梯度信息和强度信息的融合图像，并将其作为引导图像对原极化SAR数据进行引导滤波。通过多幅SAR图像引导滤波降噪实验证明，所提算法能够解决SAR领域现有引导滤波中非线性核函数降噪效果不佳问题，其目测结果和数值指标优于改进Lee滤波以及非线性核函数引导滤波算法。

关键词：极化合成孔径雷达引导滤波似然比梯度信息融合

水下/水面信息物理系统感知-通信-控制理论及其应用专刊序言

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控制与决策 2025年第1期40卷 1-6页

作者：闫敬关新平刘妹琴燕山大学电气工程学院上海交通大学电子信息与电气工程学院西安交通大学人机混合增强智能全国重点实验室

0引言水下/水面信息物理系统是集感知传输和控制于一体的智能系统,包括探测与采集、通信与组网、控制与融合等过程.近年来,水下/水面信息物理系统及其相关技术的快速发展,推动了自主水下机器人、水下搜救与目标抓取、海洋牧场、水下传...

0引言水下/水面信息物理系统是集感知传输和控制于一体的智能系统,包括探测与采集、通信与组网、控制与融合等过程.近年来,水下/水面信息物理系统及其相关技术的快速发展,推动了自主水下机器人、水下搜救与目标抓取、海洋牧场、水下传感器网络、水声通信、水面救援、水下预警与监控等领域关键技术的升级换代和跨越发展.目前,水下/水面信息物理系统理论已经有部分成果涌现,然而相关研究正面临诸多亟待解决的难题.与陆地信息物理系统相比,水下/水面信息物理系统具有弱感知、弱通信以及强干扰等特点.例如:电磁波在水下快速衰减,导致GPS、北斗定位系统、雷达探测系统不能应用于水下;水下节点间时钟难以精确同步,且多径通信、声线弯曲、高传输能耗、长通信时延等因素不容忽视;潮汐、洋流、海面波浪、海洋生物群体和交通航运等干扰严重.

关键词：

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面向卸船机抓斗轨迹跟踪的点云配准改进方法

激光与光电子学进展 2025年

作者：白中选沈阅孔德明燕山大学电气工程学院河北燕大燕软信息系统有限公司

为了解决在散杂货港口中通过4D毫米波雷达扫描桥式卸船机抓斗得到的点云稀疏不完整难以描述抓斗轨迹的问题，提出一种基于果蝇优化算法的点云配准改进方法，以补充4D毫米波雷达获取的点云，进而更准确描述卸船机抓斗的轨迹。首先，利用... 详细信息

为了解决在散杂货港口中通过4D毫米波雷达扫描桥式卸船机抓斗得到的点云稀疏不完整难以描述抓斗轨迹的问题，提出一种基于果蝇优化算法的点云配准改进方法，以补充4D毫米波雷达获取的点云，进而更准确描述卸船机抓斗的轨迹。首先，利用激光雷达扫描获取相对完整的点云，将其作为模板点云，提取其内部形状特征点（ISS）；然后，分别计算模板点云的ISS特征点与待配准的稀疏目标点云的快速点特征直方图（FPFH），根据计算出的FPFH描述子进行特征匹配；最后，通过改进的果蝇优化算法进一步获取模板点云和目标点云间的位置关系，再利用迭代最近点算法实现点云精配准。利用斯坦福点云数据库中的部分模型和实测的桥式卸船机点云数据分别进行验证，实验结果表明：与5种近年来常用的配准算法相比，改进后的配准算法的均方根误差（RMSE）降低了7.1%以上，平均绝对误差（MAE）降低了8.7%以上。本文方法在配准稀疏点云时误差较小，精度更高，在连续配准时，所得抓斗轨迹平滑稳定。

关键词：遥感毫米波雷达稀疏点云点云配准果蝇优化算法运动目标跟踪

基于差分脉冲对的分布式温度与弯曲传感测量研究

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光学学报 2025年

作者：刘紫娟李永倩张立欣姚国珍华北电力大学(保定)电子与通信工程系华北电力大学(保定)电子与通信工程系河北省电力物联网技术重点实验室华北电力大学(保定)电子与通信工程系保定市光纤传感与光通信技术重点实验室

近年来，传统单模光纤在通信容量、弯曲损耗以及空间分辨率等方面的缺点已经不容忽视，多芯光纤的出现给光纤领域带来了一个良好的发展前景。选取七芯光纤的轴芯以及互不对称的三根偏芯，首先标定了选取的4个纤芯的温度系数，分别为1.10... 详细信息

近年来，传统单模光纤在通信容量、弯曲损耗以及空间分辨率等方面的缺点已经不容忽视，多芯光纤的出现给光纤领域带来了一个良好的发展前景。选取七芯光纤的轴芯以及互不对称的三根偏芯，首先标定了选取的4个纤芯的温度系数，分别为1.103MHz/℃，0.962MHz/℃，1.277MHz/℃和0.937MHz/℃，与单模光纤大致相同。选择空间分辨率为20cm的差分脉冲对布里渊光时域分析系统，提出一种新的温度补偿弯曲测量方法并进行实验验证。实验结果显示，本实验的温度补偿弯曲测量方法可以较为准确的提取到光纤作用段的温度和弯曲应变信息，并较为准确的还原曲线段的曲率信息。实验弯曲半径为4.9cm，弯曲曲率为20.408m-1，实验求解结果弯曲曲率最大值为20.593m-1，与实际两者的误差为0.90%，弯曲曲率平均值为19.910m-1，与实际两者的误差为0.45%。

关键词：多芯光纤温度补偿弯曲测量差分脉冲对

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大规模随机接入性能测试原理与系统设计

信息技术 2025年第1期49卷 8-14页

作者：秦浩然陈文上海交通大学电子工程系上海200240

在第五代移动通信(5G)以及后5G时代中,由于大量设备的接入导致通信过载激增,大规模接入技术面临严峻的挑战。为了全方面评估和展示大维通信系统的各项性能指标,文中利用MATLAB App Designer组件库丰富、界面友好、交互性强等特点,设计... 详细信息

在第五代移动通信(5G)以及后5G时代中,由于大量设备的接入导致通信过载激增,大规模接入技术面临严峻的挑战。为了全方面评估和展示大维通信系统的各项性能指标,文中利用MATLAB App Designer组件库丰富、界面友好、交互性强等特点,设计并开发了一款大维通信评估系统。该系统集成了接入概率、频谱效率、能量效率、活跃误差、信道误差、符号误差六项通信性能指标,用户可以通过输入或修改资源数得到相应的显示结果,从而直观地了解不同资源数的变动对于大维通信系统性能的影响。

关键词：通信与信息系统大维通信双线性广义近似消息传递 MATLAB App Designer 系统设计