摘要：自动驾驶是汽车智能化的重要组成部分,完全的自动驾驶是汽车智能化发展的制高点,但当前自动驾驶技术处于人机共驾的阶段,车辆的控制权需要在驾驶人与系统间来回切换,驾驶人仍是“人-车-路-环”的核心。对驾驶人手部握持状态的实时准确识别是实现车辆控制权安全切换的基础。为此,采用柔性仿生微纳米阵列压力传感器与力反馈方向盘相融合的方法,设计开发出用于驾驶人离手检测(Hands Off Detection,HOD)的智能方向盘系统,利用此系统采集了20名驾驶人在模拟驾驶状态下的握持方向盘压力数据集,并基于此数据集分别建立了方向盘握持位置的逻辑判断识别模型和握持指数识别的L-BP(Logic-Back Propagation)神经网络模型,进一步利用消融试验对L-BP模型的逻辑判断单元与BP(Back Propagation)单元对整体模型表现的贡献度进行量化,将此模型与纯逻辑判断模型、BP神经网络和支持向量机模型进行了对比测试。结果表明:L-BP模型的握持指数识别率为98.90%,比纯逻辑判断模型、BP模型和支持向量机模型的识别率分别提升了34.99%、4.00%与13.60%;握持位置逻辑判断的识别率为99.60%。所设计开发的HOD智能方向盘系统能准确实时地采集握力数据;所提出的识别模型能够准确实现驾驶人握持方向盘的手部位置与握持指数识别,为驾驶人危险驾驶检测、驾驶能力评估研究以及方向盘智能交互设计提供参考。

摘要：液滴撞击单丝现象在石油与天然气处理过程中广泛存在,研究液滴撞击单丝的铺展特性对于提高化工设备的热质传递效率有重要意义。基于VOF方法建立液滴撞击单丝的数值模型,系统研究了初始速度、初始直径、撞击偏心距、撞击角度对液滴铺展因子的影响。结果表明,增加初始速度能加快铺展因子增长速率并延长其最大铺展因子的保持时间。减小液滴的初始直径显示出更高的铺展因子;缩短撞击偏心距有助于液滴的更充分铺展,控制在0.2R以内时铺展效果最佳;减小撞击角度也可促进液滴更充分地铺展,其中铺展因子曲线在不同撞击角度下存在一个铺展转换点。此外液膜中心与两侧压差驱动液滴快速铺展,直至达到最大铺展长度后停止。研究结果可为含有丝网填料的化工设备的优化设计提供理论参考。

摘要：为探究太赫兹(THz)频段体内多输入多输出(MIMO)通信系统的传输特性,该文在0.8~1.2 THz下构建了精确的皮肤-脂肪模型,对皮肤-脂肪模型中垂直方向和水平方向的链路进行全波电磁仿真,分析太赫兹体内信道特性,建立路径损耗模型。首先,结合太赫兹频段人体组织的介电特性和人体皮肤的解剖学结构构建皮肤-脂肪模型。其次,对比分析了3条链路的路径损耗和阴影衰落,提出带有等效吸收因子的太赫兹体内路径损耗模型。最后,对3条链路的莱斯K因子、均方根时延扩展、MIMO容量进行分析。仿真分析表明,带有等效吸收因子的太赫兹体内路径损耗模型可以更准确地描述加长距离垂直链路2的路径损耗,发射端在体表可以增强MIMO容量。该文的工作可以为太赫兹体内通信系统的设计和优化提供参考。

摘要：提出一种具有模式保持功能的片上模式分离器方案。该方案基于多模干涉耦合器(MMI),通过在MMI多模区加入微型热电极,并通过合理设计热电极的位置和精确控制热电极的加热温度,实现TE0、TE1和TE2三种模式的分离,其插入损耗均低于1.06 dB,模式串扰均低于-15.38 dB。该方案具有模式分离数量多和可扩展的优势,可被广泛用于信号处理系统和通信系统中。

摘要：介绍了一种基于绝缘体上硅(SOI)的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型高灵敏度折射率传感器。在该传感器中采用悬空槽(SSlot)波导作为传感臂,条形波导作为参考臂,利用两臂不同模式之间的干涉提高传感器的灵敏度。分析了MZI型传感器的工作原理,推导了灵敏度公式,通过灵活调节两臂长度和合理设计SSlot波导,实现了9.824×10^(4)nm/RIU的高灵敏度。该传感器还具有尺寸小、制造简单等优势,可广泛应用于生物医疗、环境监测等领域。

摘要：为研究穿越煤系地层隧道在瓦斯压力和地应力作用下的力学行为变化,以贵州的天成坝隧道的瓦斯煤系地层为工程案例,通过相似模型试验搭建三维试验物理模型,分别研究预留岩墙在2种不同隧道跨度下的力学行为变化,并与数值模拟相结合研究不同因素下隧道开挖岩墙厚度变化规律。结果表明:1)隧道开挖改变了围岩的原始应力状态,在隧道掌子面前方的岩墙出现应力集中,且隧道在开挖后掌子面一侧的应力卸载使竖向应力和水平应力差值最大。2)隧道所在的地质环境相同时,预留岩墙上部垂直地应力越大,隧道的开挖跨度越大,预留岩墙的厚度越小,预留岩墙发生破坏失稳的可能性越大。3)隧道开挖过程中,预留岩墙垂直应力与位移监测点竖向位移同步变化;垂直应力达到峰值时,竖向位移变形最大;随后垂直应力减小,竖向位移变形趋于稳定;垂直应力突变导致预留岩墙破坏,位移量急剧增大。4)建立不同瓦斯压力、不同围岩等级、不同隧道跨度情况下的数值计算模型,通过正交试验法,设计8种不同工况,得到不同因素组合下预留岩墙厚度的变化规律;最后通过多因素回归分析法,拟合得到最小预留岩墙厚度的计算经验公式。

摘要：为降低公路隧道的电力运营成本,探究可再生能源互补发电系统在公路隧道的应用前景,研究合适的容量配置求解方法。建立利用风、光、水和储能设备的互补发电系统为公路隧道提供电力资源。以特长公路隧道(总长7.1 km)为估算模型,采用改进后的粒子群优化算法,即离散型自适应粒子群优化算法,以全生命周期的建设成本和设备维护成本最小为目标函数,以缺电负荷率(LPSP)和储能电池的状态为约束,对风力发电设备、光伏发电设备、水力发电设备和储能设备的最优容量配置进行求解。结果表明:1)对比标准粒子群算法,离散型自适应粒子群优化算法的总投入成本更少,寻优能力更强;2)对比该隧道1年的用电成本,前期投入将在5年内回本;3)在风光水储互补发电系统的设备全生命使用周期的20年内,该隧道可节省1 920.39万元电费。

摘要：为了解决传统通感一体化(integrated sensing and communication,ISAC)场景中通信和感知系统收发信号的切换频率差异以及通信易受障碍物阻挡的问题,将全双工(full-duplex,FD)技术和智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)引入ISAC系统,研究ISAC场景下IRS辅助的FD波束成形设计。基于IRS相移约束、基站接收波束成形约束、基站最大发射功率约束、上行用户最大发射功率约束、雷达感知阈值约束,建立了上下行用户和速率最大化波束成形优化问题。利用交替优化、连续凸逼近、半正定松弛、变量替换、半正定规划将原非凸优化问题转换成凸优化问题进行求解。仿真结果表明,在所考虑的通信性能指标下,所提方案相比对应的半双工和随机IRS方案分别提升了89.02%和70.15%。

摘要：空中智能反射面(Aerial Intelligent Reflecting Surface,AIRS)结合了空中平台与智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)的优势,能被灵活地部署在各种无线网络拓扑中以提高通信系统的性能指标。针对无线传输易受到障碍物阻挡和用户窃听而导致传输质量差和安全性能低的问题,本文提出了一种AIRS辅助的多输入单输出(Multiple-Input Single-Output,MISO)通信系统安全鲁棒资源分配算法。考虑到窃听信道的不确定性,以最大化系统的最坏情况总保密速率为目标,在满足基站最大发射功率约束、AIRS相移约束、AIRS部署位置约束以及合法用户最小保密速率约束的条件下,建立了一个联合设计基站主动波束成形、多个AIRS被动波束成形以及多个AIRS部署位置的多变量资源分配问题。然而,优化变量之间的高度耦合导致所建立的问题是复杂非凸的。为了求解上述非凸问题,首先利用块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)方法将原问题分解为三个子问题,然后应用变量松弛、罚函数以及连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)等方法来处理这些非凸子问题,最后提出一种交替迭代算法对原优化问题进行迭代求解。仿真结果表明,所提出的资源分配算法相较于其他基准算法能够更为显著地提高通信系统的最坏情况总保密速率并且具有良好的鲁棒性。这一结果不仅验证了AIRS在实现安全无线通信方面的巨大潜力,同时也突显出合理设计AIRS部署位置及其被动波束成形的重要性。

摘要：针对采用分类方法进行分心驾驶检测存在只能识别有限分心驾驶行为类别以及忽视时间信息的问题,提出了基于改进YOLOv5的驾驶员分心驾驶检测方法。首先,在YOLOv5的基础上引入Ghost模块,采用线性变换代替部分常规卷积进行特征提取以轻量化网络模型,实现快速又准确地检测图像中手机、水杯、驾驶员双眼和头部区域;其次,在获取目标检测结果的基础上,结合头部姿态估计设计逻辑算法并融入YOLOv5中,从认知分心和视觉分心两个角度检测每帧图像中驾驶员是否存在分心驾驶,避免了分类方法受限分心驾驶类别数的问题,再设置适当的时间阈值,从而实现端到端实时的分心驾驶预警;最后,对采集的18名驾驶员的驾驶行为数据集进行对比试验,验证了本文方法的可行性和有效性。