摘要：随着航天技术的革新,对近地轨道的通信需求逐年增高。近地轨道卫星就在此背景下产生,主要应用于遥感探测天气预报和数据通信领域。由于近地轨道卫星天线辐射波束所覆盖的地球表面是球面,因此波束通常设计为等通量形式。由于卫星通信通常存在极化失配、多径效应等问题,选择多极化而不是圆极化作为近地卫星天线的工作状态能更好地适应复杂的工作环境,保证通信质量,将等通量波束天线和多极化可重构技术结合起来有很大的应用前景。基于一对正交圆极化波能合成线极化波的设计原理,文中提出了一种具有等通量波束的多极化可重构天线,该天线由可重构馈电网络和带扼流环的隔片极化器圆波导组成。馈电网络中嵌入单刀四掷开关(SP4T)与单刀双掷开关(SP2T),通过改变开关的工作状态,馈电网络将给圆波导提供不同的馈电条件,在圆波导内隔片的作用下天线实现两种圆极化与两种线极化的可重构。通过在圆波导口引入扼流环以及波导口作“T”型开槽处理,实现波束赋形,并且保证天线在不同极化状态下辐射等通量波束。实测结果显示,天线在不同的极化状态下-15 dB重叠阻抗带宽14.7%,覆盖4.80~5.56 GHz,方向图顶部在θ为-24°~+24°范围内具有平坦效果,圆极化状态下空间轴比覆盖-51°~+50°,覆盖范围大于方向图顶部平坦范围。天线实测结果与仿真结果有较好的一致性,具有多极化和方向图顶部平坦的优势,可满足移动通信和卫星通信中多极化应用场景的需要。

摘要：目的探讨骨科机器人在自主穿刺推进中不同骨质的压力峰值对穿刺路径偏移及骨水泥渗漏的影响。方法自行设计一种用于自主椎体穿刺和骨水泥推注的脊柱手术机器人系统,并对6具离体猪脊柱标本进行单节段或双节段模拟经皮椎体成形术。测量穿刺路径准确性(Gertzbein-Robbins分级)、骨水泥渗漏分型及骨钻峰值压力,评估不同密度的椎体皮质骨与松质骨对骨科机器人执行自主椎体穿刺准确性及骨水泥渗漏情况。结果模拟穿刺64个离体猪椎体,其中Gertzbein-Robbins分级A级53椎,B级8椎,C级3椎。A级椎体的皮质骨压力(6.663±0.319)N,低于B级和C级的(8.348±0.418)和(11.500±0.600)N,差异有统计学意义(F=341.000,P<0.001);A、B、C级椎体的松质骨压力分别为(3.660±0.317)、(3.594±0.608)、(4.117±0.257)N,差异无统计学意义(F=2.496,P=0.091)。骨水泥无渗漏40椎、Ⅰ型(注入椎体内渗漏至椎体周围)20椎、Ⅱ型(注入椎体内渗漏至椎管内)3椎,总体渗漏发生率为36%(23/64)。无渗漏、Ⅰ型与Ⅱ型渗漏的皮质骨峰值压力分别为(6.638±0.301)、(6.792±0.404)、(6.753±0.473)N,松质骨压力峰值分别为(3.634±0.279)、(3.783±0.423)、(3.920±0.255)N,差异均无统计学意义(F=1.521,P=0.227;F=2.106,P=0.131)。结论新型骨科机器人在自主穿刺推进过程中穿过皮质骨穿刺压力较高时自主穿刺路径准确性降低,且侵犯椎弓根的概率增加;皮质骨与松质骨的穿刺压力对骨水泥渗漏的发生率无明显影响。

摘要：目前,在带有视差场景的图像对齐中,主要难点在某些无法找到足够匹配特征的区域,这些区域称为匹配特征缺失区域.现有算法往往忽略匹配特征缺失区域的对齐建模,而只将有足够匹配特征区域中的部分单应变换系数(如相似性变换系数)传递给匹配特征缺失区域,或者采用将匹配特征缺失区域转化为有足够匹配特征区域的间接方式,因此对齐效果仍不理想.在客观事实上,位于相同平面的区域应该拥有相同的完整单应变换而非部分变换参数.由此出发,利用单应变换系数扩散的思想设计了一个二步网格优化的图像对齐算法,简称单应扩散变换(Homography diffusion warping,HDW)算法.该方法在第一步网格优化时获得有足够匹配特征区域的单应变换,再基于提出的单应性扩散约束将这些单应变换系数扩散到邻域网格,进行第二步网格优化,在保证优化任务简洁高效的前提下实现单应变换系数的传播与图像对齐.相较于现有的针对视差场景图像对齐算法,所提方法在各项指标上都获得了更好的效果.

摘要：公众的绿色行为普遍要求将可持续原则纳入日常的跨期决策,选择对环境友好的长远利益。然而,绿色行为通常“知易行难”,其重要原因可能在于人们对行为的结果和效用等存在不确定性感知。在绿色行为的跨期决策研究中,不确定性感知如何影响决策偏好尚缺少证据。因此,本研究拟基于整合的不确定性跨期决策新理论框架,综合运用行为实验、眼动追踪、现场实验,辅以计算建模、眼动操纵等技术,揭示在不确定性条件下,人们践行绿色跨期行为的规律和心理机制,并探索基于心理机制助推和助力绿色行为的有效途径。本研究将加深对绿色行为心理机制的理解,并为有效促进绿色行为提供方案,为相关公共政策的制定与发布提供依据。

摘要：为了满足多楼层生产车间之间的物料运输需求,同时减少企业成本,自动存取系统的设计问题变得愈发重要。带有多层级货架的自动小车存取系统因其优秀的吞吐能力和柔性,具有很好的应用前景。为了分析多层车间中带有多层级货架自动小车存取系统并行作业的性能,在分析自动导引小车(AGV)和电梯、伸缩臂作业方式的基础上,构建了半开排队网络模型,并设计了基于近似均值分析法的近似求解算法。该方法首先将半开排队网内部网络分为不同的单独网络模型,并分别重构为等效的闭排队网络模型。这些网络模型最终被聚合成一个节点,与外部的同步节点联合构建闭排队网络模型求解吞吐率。最后,针对内部网络的单独节点进行分析计算,得到其他系统性能指标。通过设计仿真实验,验证了所提方法的有效性和准确性。

摘要：[目的]为了研究原状花岗岩残积土的表观黏聚力和有效内摩擦角随基质吸力的变化趋势,[方法]以广州市白云区某医院在挖基坑的原状花岗岩残积土为研究对象,通过室内试验研究原状花岗岩残积土的矿物成分、颗粒级配曲线、基本物理性质指标和微观结构等,借助变水头试验研究原状饱和花岗岩残积土的渗透性,结合非饱和三轴固结排水试验与原状土的微观试验,解释微观结构在宏观层面上对残积土的渗透系数、崩解及基质吸力等的影响,探讨了不同类型土体土水特征曲线差异的原因.[结果]结果显示,研究对象的花岗岩残积土为残积黏性土,主要由高岭土、石英和云母等组成,土体内部孔隙大小不均匀且相互贯通.饱和状态下原状花岗岩残积土的有效黏聚力和有效内摩擦角分别为29.17 kPa和20.99°.[结论]结果表明,非饱和状态下,随饱和度的减小,基质吸力对花岗岩残积土的表观黏聚力和有效内摩擦角均有着明显的影响;Khalili给出的非饱和抗剪强度方程式对花岗岩残积土较为合适.

摘要：为了采用现代信息技术提升单交叉口的通行效率,综合考虑信息物理系统(CPS)的特性和功能,构建了基于CPS的单交叉口信号滚动优化控制架构;提出了交叉口信号优化控制的分层建模思路与框架,实现了对交叉口不同层级的状态描述;针对不同流量环境,分别以单位时间车均预计延误和加权排队长度比作为优化目标,进行实时信号优化,构建了基于CPS的分层滚动优化模型;搭建了基于SUMO与Python的实时交互仿真环境,针对未饱和、过饱和以及饱和状态变化3种流量场景进行案例分析.算例结果表明,与Transyt、Synchro、Webster、感应控制、承载力方法相比,所提模型均取得了更优的控制效果,车均延误和平均排队长度最多分别可减少43.75%和16.05%,溢流时间最多可延长37.93%.

摘要：多峰优化问题(MultiModal Optimization Problems,MMOPs)需要同时找到问题的多个高精度全局最优解,它需要算法具有较强的全局搜索能力且能很好地平衡种群的多样性和收敛性.当前在处理MMOPs时通常面临以下难点:(1)现有方法通常只考虑到进化过程中种群的当前状态(如常用的贪婪选择策略),容易导致种群陷入局部最优;(2)传统的随机搜索策略在复杂搜索空间内难以快速有效找到全局最优解;(3)当前设计的多峰优化算法往往需要手工设置参数(如变异因子和交叉因子等),而参数的大小将直接影响种群的多样性和收敛性.针对上述难点,本文提出了一种新的基于局部时空的多峰优化(Localized Time-Distance-based Multimodal Optimization,LTDMO)算法,主要包括三个贡献点:首先,提出了结合随机搜索和定向引导的变异(Random and Direction-based Mutation,RDM)策略,利用随机变异增加种群中个体的多样性,并通过划分邻域将整个种群分成不同的可重叠子种群,在局部搜索空间内进行变异操作来更好地定位全局最优解,从而避免个体陷入局部最优.其次,提出了基于时间局部性原理的拥挤选择(Locality-based Crowding Selection,LCS)策略,利用进化过程中的时间局部性记录对当前个体更有潜力的进化方向,并在此方向上生成新的子代,使种群进一步向全局最优解收敛.最后,提出了自适应参数控制(Self-adaptive Parameter Control,SPC)策略,基于个体进化信息自适应调整算法的参数值,降低算法在进化过程中对变异因子和交叉因子的参数敏感性.本文将LTDMO算法在CEC'2013测试集上进行实验,并将结果与其他11种多峰优化算法对比,表明LTDMO算法能有效处理较多的全局最优复杂多峰优化问题,具体地,在F1~F5、F8和F10问题上峰值率和成功率均达到100%;在具有较多局部最优的多峰优化问题(F6和F7)上,LTDMO算法的峰值率达到86%以上,这优于9种其他对比算法的性能;在处理复合多峰优化问题时,LTDMO算法在处理F11、F12、F14、F16问题上性能达到最优.同时将LTDMO算法在比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制器上进行应用,结果表明LTDMO算法能为PID控制器找到多种最优控制参数,使系统达到稳定状态且误差更小.

摘要：有机电化学晶体管具有实现高灵敏度的传感及突破“冯·诺依曼瓶颈”实现低功耗的神经形态计算的潜力.目前有限的活性层材料及低的器件性能严重制约着其进一步集成与应用,器件性能的进一步提升亟需关键活性层材料的原始创新.本文综述了本课题组近五年在有机电化学晶体管材料和器件方面的研究进展.我们从材料源头创新出发,致力于材料制备方法、材料结构、聚集态结构、离子电子耦合传输对材料光电性质的影响以及相关的基本规律和物理过程,打破传统设计思路,发展非金属聚合/偶联方法,使用有效的多功能分子设计与结构调控策略制备新概念共轭高分子/寡聚物/小分子混合离子电子导体的有机电化学晶体管活性层材料;开发有机电化学晶体管的关键技术,实现若干集高性能、高稳定性、柔性于一体的有机电化学晶体管,构筑面向柔性、可穿戴器件的传感及低功耗的有机突触晶体管,对柔性生物电子学的发展具有积极的促进意义.

摘要：食品安全事故频发，引发全球对食品安全的广泛关注。为了保障食品的质量和安全，研究人员已经开发了各种快速和灵敏的检测方法，用于分析各种食品成分和污染物。纸基微流控芯片(μPADs)是以纸张为主要基版，使生化反应小型化的微实验室分析系统。近年来，μPADs在芯片设计和功能集成方面发展迅速，因其成本低、样品体积小和携带方便等优点，在快速检测中具有独特的应用潜力，已广泛用于保障食品安全。与其他检测方法相比，基于荧光法的μPADs具有选择性好和灵敏度高等优点，能够快速准确地测定目标物，满足现场检测的需求，为食品检测提供理想的解决方案。其在不同的实际应用中显示出广阔的前景，能测定食品中的各种污染物，包括病原微生物(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌和副溶血性弧菌)、有害化学物质(农药、苏丹红染料、亚硝酸盐、甲醛和抗生素)和重金属离子(铅、镉、汞、砷、铬)等。笔者介绍了μPADs的基本概念，包括纸作为基材的优点以及二维和三维芯片的特点，重点介绍了荧光检测原理以及在食品检测领域中的应用。研究结果将有助于开发和应用更多新型基于荧光分析方法的μPADs,并为开发准确、灵敏、便捷的食品污染物检测方法提供参考。