摘要：针对工程车辆在变电站环境下单一导航模式无法提供精确稳定的定位信息问题,文章围绕全球卫星导航系统/惯性导航系统(global navigation satellite system/inertial navigation system,GNSS/INS)定位原理,详细给出GNSS/INS松组合模型和卡尔曼滤波算法,研发高动态、低成本的GNSS/INS组合导航终端设备,并以2022年3月在江苏省虞城(姑苏)换流站GNSS和GNSS/INS数据为例,比较分析工程车辆静止、运动状态下GNSS和GNSS/INS组合导航定位模式下车辆的点位、姿态角偏差值大小,分析其是否满足作业要求。结果表明提出的GNSS/INS组合模型及其算法数学模型简单、易于程序设计;研发的GNSS/INS终端设备成本低、效率高;车辆在运动状态下组合导航的位置误差要小于GNSS状态下的3 cm,航向角误差小于0.5°,且系统在静态情况下比动态情况下有较高的定向精度。该文的系统设计可以满足变电站工程车辆生产作业的需要,也为变电站环境下高精度、高可靠性的工程车辆导航提供借鉴和参考。

摘要：布洛赫表面波(Bloch surface wave,BSW)具有传输损耗低、显著表面局域场增强、环境敏感等特性,因而被视为研究近场光和物质相互作用的关键技术。其主要在截断的一维光子晶体与外界介质的界面激发并沿此界面传播,通过传播界面微纳结构的设计,可在纳米尺度实现对BSW的有效调控。本文从BSW的模式特性出发,提出了石墨烯加载的一维光子晶体BSW传感器件结构。通过改变石墨烯层的结构参数,调节激发模式在光子带隙中的位置,研究激发模式的光场传输特性,实现对BSW激发波长、振幅和相位的调控。进一步利用其对外界介质折射率变化非常敏感的特性,对其传感检测能力进行研究。结果表明,该器件有望实现高灵敏度的生化传感检测应用。该研究为新型BSW集成光子器件的设计与发展提供了新思路。

摘要：目的语义实例重建是机器人理解现实世界的一个重要问题。虽然近年来取得了很多进展,但重建性能易受遮挡和噪声的影响。特别地,现有方法忽视了物体的先验几何属性,同时忽视了物体的关键细节信息,导致重建的网格模型粗糙,精度较低。针对这种问题,提出了一种几何属性引导的语义实例重建算法。方法首先,通过目标检测器获取检测框参数,并对每个目标实例进行检测框盒采样,从而获得场景中对应的残缺局部点云。然后,通过编码器端的特征嵌入层和Transformer层提取物体丰富且关键的细节几何信息,以获取对应的局部特征,同时利用物体的先验语义信息来帮助算法更快地逼近目标形状。最后,本文设计了一种特征转换器以对齐物体全局特征,并将其与前述局部特征融合送入形状生成模块,进行物体网格重建。结果在真实数据集ScanNet v2上,本文算法与现有最新方法进行了全面的性能比较,实验结果证明了本文算法的有效性。与性能排名第2的RfD-Net相比,本算法的实例重建指标提升了8%。此外,本文开展了详尽的消融实验以验证算法中各个模块的有效性。结论本文所提出的几何属性引导的语义实例重建算法,更好地利用了物体的几何属性信息,使得重建结果更为精细、准确。

摘要：为准确模拟冰-桥墩碰撞过程中墩体结构的动力响应,基于流固耦合(fluid-solid interaction, FSI)的计算方法,运用ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟了水介质中冰排与桥墩在不同碰撞影响参数下的动力响应。结果表明:恒定附加质量(constant added mass, CAM)模型相比FSI模型冰载荷计算结果偏大,是因为CAM模型忽略了降低冰排速度的“水垫效应”,但其计算效率高,计算时间是FSI模型的1/10,更有利于桥墩防撞设计,而FSI模型能够更真实地模拟冰-桥墩碰撞场景。综合分析该研究所模拟的不同冰排工况,发现桥墩在冰排撞击作用下呈现明显的冰激结构振动特征,桥墩侧向位移云图随着应力波的传递呈现明显的层状分布,其顶部侧向位移幅度最大,因此在工程设计时应充分考虑其对桥梁整体安全的影响;随着冰排速度、冰排厚度和冰排压缩强度的增大,冰载荷平均值均呈现近似多项式函数关系。此外,研究发现当冰排压缩强度小于2.668 MPa(环境温度高于-15℃)时,冰载荷平均值明显减小,表明环境温度的变化对于桥墩受冰排撞击挤压作用所受的冰害问题具有显著的差异。其仿真研究成果拟为桥梁及桥墩防撞设施设计提供参考。

摘要：数控机床铣削过程中出现的颤振失稳是影响数控机床加工效率和加工质量的关键因素。铣削稳定性与工艺参数、工艺系统动力学特性密切相关,而工艺系统动力学特性又随加工位置、刀具悬伸量的变化或刀具的更换而变化。因此,针对多因素影响下的铣削稳定性预测和无颤振工艺参数选择问题,本文以数控机床各向移动部件位置、刀具直径、刀具悬伸量和切削参数为变量,提出一种基于引导聚集算法(Bagging)与带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的切削稳定性预测与工艺参数优化方法。该方法首先采用正交实验设计离散数控机床的工作空间,在每个加工位置对不同悬伸量下的刀具进行锤击实验,由此得到各把铣刀对应的刀尖点频率响应函数;然后,在不同工艺参数方案下进行铣削稳定性理论预测,进而引入Bagging算法建立以各向运动部件位置(x,y,z)、刀具直径d、刀具悬伸量h、主轴转速n、切削宽度a_(e)、每齿进给量f_(z)为输入的极限切削深度a_(plim)预测模型;在此基础上,采用该Bagging模型作为铣削稳定性约束,以加工位置和工艺参数(x,y,z,d,h,n,a_(p),ae,f_(z))为优化变量,建立最大材料切除率和刀具寿命的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解该模型得到Pareto最优解集,并结合熵权法和优劣解距离法(TOPSIS)选出Pareto解集中的最佳解。以一台三轴立式加工中心展开实例分析,所建极限切削深度Bagging模型的预测误差为2.99%,且铣削加工实验表明获取的(x,y,z,d,h,n,a_(p),ae,f_(z))最优配置可实现稳定铣削,验证所提方法的可行性和有效性。

摘要：电化学海水提铀是一种可持续补充核燃料的有效策略,但由于海洋中铀的浓度极低(铀质量分数为3.3×10^(-9))与复杂的环境干扰,高活性电催化剂的合理设计仍然是一个挑战。本工作提出界面键合策略,通过简单水热法制备MoS_(2)/八面体Fe_(3)O_(4)复合材料,通过X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)等一系列表征,表明成功将八面体Fe_(3)O_(4)的{2 2 2}晶面与MoS_(2)的{0 0 2}晶面进行键合。在模拟溶液中,经过7 h的电化学提取,铀提取效率可以达到96%。同时,共存离子下的铀提取实验结果表明,MoS_(2)/Fe_(3)O_(4)对铀具有良好的选择性和对共存离子的抗干扰性。在10 L天然海水中进行电化学提取,提取到27.2μg的铀,提取容量为5.44 mg/g。通过对催化剂与提铀性能之间构效关系的研究,验证了界面键合面向电化学海水提铀的可行性。机理探究揭示了界面键合策略对降低Fe_(3)O_(4)的电荷转移电阻、提高电子在界面处的转移速率与Fe_(3)O_(4)的循环稳定性的促进作用,对电化学海水提铀的催化剂设计与开发提供了思路。

摘要：针对传统编解码结构的医学图像分割网络存在特征信息利用率低、泛化能力不足等问题,该文提出了一种结合编解码模式的多尺度语义感知注意力网络(multi-scale semantic perceptual attention network,MSPA-Net)。首先,该网络在解码路径加入双路径多信息域注意力模块(dualchannel multi-information domain attention module,DMDA),提高特征信息的提取能力;其次,网络在级联处加入空洞卷积模块(dense atrous convolution module,DAC),扩大卷积感受野;最后,借鉴特征融合思想,设计了可调节多尺度特征融合模块(adjustable multi-scale feature fusion,AMFF)和双路自学习循环连接模块(dual self-learning recycle connection module,DCM),提升网络的泛化性和鲁棒性。为验证网络的有效性,在CVC-ClinicDB、ETIS-LaribPolypDB、COVID-19CHEST XRAY、Kaggle_3m、ISIC2017和Fluorescent Neuronal Cells等数据集上进行验证,实验结果表明,相似系数分别达到了94.96%、92.40%、99.02%、90.55%、92.32%和75.32%。因此,新的分割网络展现了良好的泛化能力,总体性能优于现有网络,能够较好实现通用医学图像的有效分割。

摘要：以应用于车载辅助电源模块APM(auxiliary power module)的DC-DC变换器设计为研究对象,提出1种由三电平升压型TL-Boost(three-level Boost)拓扑和半桥LLC谐振拓扑构成的两级式DC-DC变换器拓扑结构,分析其工作原理。前级TL-Boost拓扑将宽范围的输入电压转换为稳定电压,保证了后级半桥LLC谐振拓扑的高效率运行。通过搭建实验平台并进行相关实验,结果验证了所提DC-DC变换器的可行性和正确性。

摘要：高频压电微机械超声换能器(PMUT)应用于各种场景,如指纹识别、无损检测、医疗成像.在当前非侵入式血管成像应用中,存在换能器使用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)及局限于1-D PMUT阵列的问题.设计并制作了一种基于ScAlN材料压电薄膜的2D-PMUT阵列.为了进一步得到阵列最佳的输出性能,降低栅瓣影响,设计了间距为波长的1/2(300 μm)的并联六边形阵列,增大了填充因子,降低了阻抗,提高了输出电流.采用SOI晶片作为PMUT的基本结构,设计了微机电系统(MEMS)工艺流程,并完成了晶片制作.通过扫描电子显微镜和聚焦离子束切割确定PMUT的形貌和结构尺寸,并且测得在水中的谐振频率为2.36 MHz.仿真与测试结果表明,测试误差为9.2%,位移灵敏度较好,有望满足非侵入式血管成像应用需求.

摘要：针对目前大多数上肢康复机器人在结构上存在的不足,首先,设计了一种兼具绳索驱动和并联机构优点的4自由度刚柔耦合串并联康复机械臂。其次,在基于此康复机械臂绳索空间和关节空间映射关系的条件下,运用D⁃H坐标法建立了康复机械臂的运动学模型。最后,在Matlab环境下,仿真分析了各关节角与绳长、速度随时间变化的关系曲线。分析结果表明,该刚柔耦合串并联康复机械臂结构设计的合理性,也为分析康复机械臂的轨迹规划问题提供理论基础。