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光学透明超表面透镜及其无线通信效率增强

物理学报 2024年第14期73卷 68-77页

作者：李豪庞永强屈冰玥郑江山徐卓西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安710049 西安交通大学电子科学与工程学院西安710049

玻璃作为目前室内常用的建筑材料,无线信号通过玻璃时较大的插损会降低通信效率.本文设计了一种工作在2.4 GHz Wi-Fi频段的光学透明超表面,通过贴到玻璃两侧将无线信号实现区域聚焦以提高通信效率.为了获得满足区域聚焦的相位设计,超表... 详细信息

玻璃作为目前室内常用的建筑材料,无线信号通过玻璃时较大的插损会降低通信效率.本文设计了一种工作在2.4 GHz Wi-Fi频段的光学透明超表面,通过贴到玻璃两侧将无线信号实现区域聚焦以提高通信效率.为了获得满足区域聚焦的相位设计,超表面由耶路撒冷十字形和圆环两种双层结构组成,透明导电薄膜采用导电性好、光学透明度高的铜网.通过在微波暗室中扫描场强空间分布验证超表面的区域聚焦效果,与空白玻璃对比,在设计的整个聚焦区域均实现7.3 dB以上的场增强,与仿真结果较为符合.进一步测试了不同场景下的下载速度和网速稳定性验证透明超表面玻璃增强无线通信效率.结果表明,在实际使用环境中,设计的超表面玻璃较空白玻璃的下载速度可提高10 Mb/s,且下载速度浮动平稳.本文设计的光学透明超表面结构简单,使用便利,同时具备可移动性,可以根据通信增强需要进行随意摆放,为室内通信增强提供了一种可行的技术途径.

关键词：超表面光学透明 Wi-Fi 信号增强

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联合经验模式分解和混沌理论的稳态视觉诱发电位脑电识别

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 34-42页

作者：郭晓冰徐光华李辉谢杰仁江翰立张四聪西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室西安710049 西安交通大学第一附属医院西安710061

针对多目标稳态视觉诱发电位(SSVEP)信号识别准确率低、线性识别方法抑制噪声的同时也会抑制信号本身特征等问题,基于经验模式分解对信号的降噪特性、达芬混沌系统对微弱周期信号的敏感性及噪声的免疫特性,提出了一种非线性多目标SSVEP... 详细信息

针对多目标稳态视觉诱发电位(SSVEP)信号识别准确率低、线性识别方法抑制噪声的同时也会抑制信号本身特征等问题,基于经验模式分解对信号的降噪特性、达芬混沌系统对微弱周期信号的敏感性及噪声的免疫特性,提出了一种非线性多目标SSVEP信号识别算法。首先,采用共平均参考算法将多通道SSVEP信号融合成单通道信号,通过傅里叶变换求得SSVEP信号的相位谱,为达芬混沌系统周期策动力添加相位;接着,采用经验模式分解降噪,将获得的第一个本征模函数输入到达芬混沌系统中,利用基于频谱差异的混沌系统状态判别方法,求解各目标的刺激频率幅值;最后,根据最大刺激频率幅值确定刺激目标,实现了对多目标SSVEP信号的识别。研究结果表明:相较于典型相关分析法,所提非线性信号处理方法的平均识别准确率提高了7.3%,平均信息传输速率提高了3.84bit/min。该研究为探究非线性SSVEP信号解码算法提供了新方向。

关键词：稳态视觉诱发电位达芬混沌系统非线性信号处理经验模式分解

基于活动工期信息动态更新的前摄性-反应性项目调度

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系统工程理论与实践 2024年第5期44卷 1633-1651页

作者：曹芳芳何正文王能民西安交通大学管理学院西安710049 西安交通大学过程管理与效率工程教育部重点实验室西安710049

项目执行中,活动工期随机性会随着可用信息增加而动态更新,即工期随机性会逐渐下降.以下降的工期随机性为背景,研究前摄性-反应性项目调度集成优化.具体地,前摄性子问题通过构建以最小化期望总成本为目标的优化模型,旨在获得经济的基准... 详细信息

项目执行中,活动工期随机性会随着可用信息增加而动态更新,即工期随机性会逐渐下降.以下降的工期随机性为背景,研究前摄性-反应性项目调度集成优化.具体地,前摄性子问题通过构建以最小化期望总成本为目标的优化模型,旨在获得经济的基准计划;通过设计禁忌搜索算法对其求解.反应性子问题旨在通过确定合理调整时点,实现资源占用成本与开始时间偏差成本的动态平衡;设计主动、被动及混合策略确定调整时点.通过前摄性-反应性集成优化,目标是最小化实际执行总成本.得出研究结论:首先,前摄性子问题的求解算法可求解得到优质的基准计划,可作为反应性执行的最佳指导;其次,不同的反应性策略在不同情形下表现出各自的优越性,整体来看,混合策略具有较强的优势.

关键词：项目调度优化模型禁忌搜索前摄性-反应性动态活动工期信息

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基于二级时空分桶的伴随轨迹查询

计算机学报 2024年第1期47卷 131-147页

作者：王晨旭汪谨权杨鑫西安交通大学软件学院西安710049 西安交通大学智能网络与网络安全教育部重点实验室西安710049

随着移动传感器设备的普及,人们能够采集到的位置数据越来越多,轨迹数据的规模也越来越庞大.从大规模时空数据中查找与指定轨迹最相似的前k条轨迹一直是时空大数据挖掘的重要挑战之一.现有的相似轨迹查询方法大都包括三个阶段:(1)对海... 详细信息

随着移动传感器设备的普及,人们能够采集到的位置数据越来越多,轨迹数据的规模也越来越庞大.从大规模时空数据中查找与指定轨迹最相似的前k条轨迹一直是时空大数据挖掘的重要挑战之一.现有的相似轨迹查询方法大都包括三个阶段:(1)对海量的离线轨迹数据建立索引;(2)基于索引结构从已知轨迹集中查询与指定轨迹相似的候选轨迹;(3)计算指定轨迹与候选轨迹之间的精确相似度并返回相似度最大的前k条轨迹.但大多数现有方法对轨迹进行聚类索引时不能有效利用时间和空间信息,导致时间相似度不高的轨迹也会被划分到相同的索引项上,最终影响查询的准确性和效率.此外,现有的时空轨迹相似度计算方法存在大量的无效运算,使得相似轨迹的查询效率整体较低.针对当前伴随轨迹查询方法对时间与空间信息利用不充分的问题,本文提出一种新的二级时空分桶索引结构,首先将每条轨迹数据按照时间滑动窗口划分为若干带有时间槽信息的子轨迹,在时间上对轨迹进行一级索引聚类;在此基础上对在相同时间槽内的子轨迹进行二级空间索引聚类,利用哈希算法将具有连续相同位置点的子轨迹映射到同一时空分桶中.与已有索引方法相比,该方法对不同轨迹在索引时具有更好的区分度,查询时的筛选条件更为严格,有效降低了候选轨迹集的规模.针对现有轨迹相似度计算方法效率低下的问题,提出一种基于时差约束的轨迹相似度计算方法.利用轨迹之间的时差排除大量不必要的位置比较运算,将轨迹相似度的计算复杂度控制在线性级别,大大提高了计算效率,同时为过滤伴随轨迹查询过程中的无效计算,对基于时差约束的轨迹相似度计算方法进行变体得到一种上下界过滤方法,最大限度地避免了无效计算.最后,在4个真实的大规模轨迹数据集上对所提方法进行实验验证,实验结果表明所提方法的轨迹查找效率是已知最好方法的9~20倍,证明了算法的有效性.

关键词：二级时空索引轨迹相似度计算伴随轨迹查询

基于时域BLT方程的带绝缘线缆束场-线耦合模型

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高电压技术 2024年第2期50卷 758-764页

作者：席志豪梁涛谢彦召郭洁西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049 西安交通大学电气工程学院西安710049

为研究外场辐照下复杂线缆系统(多导体、非线性负载、带绝缘层)终端电压/电流时域响应特性规律,提出了复杂线缆束在入射场激励下的终端响应建模方法。研究在时域内重塑多导体BLT方程,在兼顾计算效率、易于向线缆网络扩展的基础上,解决... 详细信息

为研究外场辐照下复杂线缆系统(多导体、非线性负载、带绝缘层)终端电压/电流时域响应特性规律,提出了复杂线缆束在入射场激励下的终端响应建模方法。研究在时域内重塑多导体BLT方程,在兼顾计算效率、易于向线缆网络扩展的基础上,解决了线缆束端接非线性负载的终端时域响应求解问题;并通过引入介质层系数,修正了BLT方程源矢量项,解决了常规BLT方程忽视绝缘层对入射场畸变效应而导致的误差问题。最后,将计算结果同时域有限差分法和有限积分法计算结果进行对比,验证了模型在处理复杂线缆场线耦合问题上的准确性。

关键词：时域BLT方程线缆束场线耦合非线性负载介质层系数

乙醇液滴冲击过冷水平壁面的铺展行为实验研究

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西安交通大学学报 2024年第1期58卷 119-125页

作者：张泽杨松刘秀芳赖天伟侯予西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学深低温技术与装备教育部重点实验室西安710049

为探究表面张力对液滴冲击过冷水平壁面铺展动力学行为的影响,搭建了可视化实验系统,探究了乙醇液滴冲击过冷水平壁面的铺展动力学行为,分析了水平壁面过冷度对低表面张力液滴冲击铺展动力学行为的影响。实验中,采用亲水硅水平壁面及较... 详细信息

为探究表面张力对液滴冲击过冷水平壁面铺展动力学行为的影响,搭建了可视化实验系统,探究了乙醇液滴冲击过冷水平壁面的铺展动力学行为,分析了水平壁面过冷度对低表面张力液滴冲击铺展动力学行为的影响。实验中,采用亲水硅水平壁面及较小的冲击速度以观测乙醇液滴冲击过冷水平壁面的铺展动力学行为。此外,还比较了不同的最大铺展因子和最大铺展时间的典型模型对乙醇液滴冲击过冷水平壁面铺展动力学因子的适用性。结果表明:乙醇液滴冲击过冷亲水水平壁面的铺展动力学行为分为飞溅、铺展、稳定3个阶段;最大铺展时间随水平壁面过冷度的增大而减小;水平壁面过冷度对最大铺展因子的影响是非单调的,在水平壁面过冷度较低时,最大内部铺展因子减小起主要作用,在水平壁面过冷度较高时,由于瑞利-泰勒不稳定性的增强,无量纲手指状突起增大起主要作用,二者共同作用造成了非单调变化;现有模型对于最大铺展时间的预测效果较好,相对平均偏差为6.05%,而对最大铺展因子的预测效果较差。

关键词：液滴冲击过冷水平壁面表面张力铺展动力学行为

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电极间隙对脉冲电场处理器杀菌效果的影响

高电压技术 2024年第4期50卷 1760-1768页

作者：田野樊文硕卢伟健张冠军常正实西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049 广东西安交通大学研究院顺德528300

脉冲电场是新型非热杀菌技术,杀菌效率高、有效保留液体食品的营养成分,具有广阔的应用前景。电极间隙作为脉冲电场杀菌处理器的关键指标,决定处理器的电场分布和杀菌效果。为了获得最佳间隙参数,提升杀菌效果,为此设计了共场型脉冲电... 详细信息

脉冲电场是新型非热杀菌技术,杀菌效率高、有效保留液体食品的营养成分,具有广阔的应用前景。电极间隙作为脉冲电场杀菌处理器的关键指标,决定处理器的电场分布和杀菌效果。为了获得最佳间隙参数,提升杀菌效果,为此设计了共场型脉冲电场处理器,电极间距分别为3、5和7 mm,针对固定电导率(等效鲜榨柚子汁电导率)的2种典型细菌(金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)菌悬液,研究了脉冲电场的杀菌效果。研究发现,3 mm电极间距所能施加最大电压为18 kV,5、7 mm的可达30 kV;处理时间为120 s时,3种间隙的杀菌效率均可达99.99%。因此,综合考虑电源性能、设备能耗和处理能力,首选3 mm电极间距为处理器的应用参数。评估外施电压幅值对杀菌效果的影响,发现细菌存活量的下降趋势可根据其下降速率分为“慢-快-慢”3个阶段。结合菌悬液上清液蛋白质含量的上升趋势,充分说明了电穿孔应为脉冲电场的主要杀菌机制。

关键词：脉冲电场杀菌电极间隙处理器结构杀菌效果电穿孔

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面向永磁同步电机负载转矩观测的自抗扰改进滑模控制

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西安交通大学学报 2024年第3期58卷 204-211页

作者：邵保领刘凌胡铭遥西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 西安交通大学电气工程学院西安710049

针对传统永磁同步电机滑模控制中存在的滑模抖振大及响应速度慢的问题,设计了一种新型趋近律,在传统指数趋近律的基础上加入可变比例系数并引入系统状态变量和滑模面的幂次项,减小抖振的同时提高了趋近速率。随后,为了避免引入转速误差... 详细信息

针对传统永磁同步电机滑模控制中存在的滑模抖振大及响应速度慢的问题,设计了一种新型趋近律,在传统指数趋近律的基础上加入可变比例系数并引入系统状态变量和滑模面的幂次项,减小抖振的同时提高了趋近速率。随后,为了避免引入转速误差的微分项,减小系统高频抖振,采用积分滑模面,设计了永磁同步电机改进滑模速度控制器。针对控制策略中负载扰动波动会导致系统控制精度降低、抖振增大的问题,设计了一种基于新型饱和函数的扩张状态观测器估计负载扰动,并将扰动估计值前馈至改进滑模控制器中,进一步提高了系统的抗扰性能。数值仿真结果表明:所提出的控制策略可显著提高电机动态性能和抗扰性。在电机受负载转矩波动影响时,比PI控制电机超调量减小约23.1%,响应速度提高62.5%,比传统滑模控制电机超调量减小约15.3%,响应速度提高50%。新型滑模趋近律还可以有效降低滑模抖振,与传统滑模控制器相比,采用改进滑模控制器电机抖振降低约50%。

关键词：永磁同步电机滑模控制新型趋近律扩张状态观测器扰动前馈补偿

采用源空间套索分析和卷积神经网络方法的高频脑电动作模式识别方法

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西安交通大学学报 2024年第1期58卷 187-196页

作者：陶怡徐维维朱家林袁子文王茂德王刚西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室西安710049 西安交通大学第一附属医院康复医学科西安710061 西安交通大学第一附属医院神经外科西安710061

针对目前同侧手部运动意图识别率低的问题,提出了一种基于源空间套索分析和卷积神经网络(source-Lasso-CNN,SLC)的高频脑电动作模式识别方法。该方法运用空间源定位分析与握拳、展拳、二指对捏、三指对捏4种动作相关的脑电信号,使用组La... 详细信息

针对目前同侧手部运动意图识别率低的问题,提出了一种基于源空间套索分析和卷积神经网络(source-Lasso-CNN,SLC)的高频脑电动作模式识别方法。该方法运用空间源定位分析与握拳、展拳、二指对捏、三指对捏4种动作相关的脑电信号,使用组Lasso进行感兴趣区域(ROI)选择,再输入到卷积神经网络进行单手多类动作模式识别。采集13名被试者在4种手部动作模式下的脑电和肌电信号并进行预处理,采用基于核磁共振图像的边界元模型建立头模型、使用最小范数估计解决脑电源成像逆问题,将传感器空间的脑电信号映射至源空间。将源空间脑电序列按照布罗德曼分区进行划分,提取每个脑区的3个时域特征并基于特征采用组Lasso方法进行ROI选择,将挑选出的ROI及其对应源空间序列输入卷积神经网络中进行四分类。实验结果表明:采用source-Lasso-CNN的方法在高频(γ频带)脑电的识别准确率可达(82.23±12.71)%,优于在δ(1~3 Hz)、θ(4~7 Hz)、α(8~13 Hz)、β(14~30 Hz)以及全频带(1~100 Hz)上的结果。与其他先进方法相比,其准确率也有显著性的提升,显示了该方法在同侧手部运动意图识别中的有效性。

关键词：源空间 Lasso 卷积神经网络高频脑电手部运动意图识别