摘要：地基云的精细化识别对气候预测和气象研究具有重要的意义。针对目前地基云识别准确率低、泛化性差、不利于边缘化部署的问题,提出了基于残差网络的地基云图识别模型,命名为GBcNet。设计的模型由1个卷积层、2个池化层、5个残差块以及1个全连接层构成,利用第1个卷积层和第1个池化层初步提取特征信息并降低特征图大小,通过残差块提取更多的特征信息,同时抑制网络的过拟合和梯度消失,最后利用另1个池化层降低特征图的大小,并通过全连接层输出识别结果。利用数据集对模型进行训练和测试,实验结果表明,GBcNet模型对数据集的综合平均准确率达到了96.02%,11种类别地基云的识别精确率均在93%~99%,且具有更好的泛化性,单个类别和整体识别性能均优于其他模型。进一步采用SWIMCAT数据集对模型进行实验,综合识别准确率达99.7%,证明模型对地基云图识别具有普适性。模型结构简单,相较于其他模型,更有利于边缘化部署。

摘要：针对自然通风温度传感器受太阳辐射影响后测量精度较差,而强制通风温度传感器功耗大、能耗浪费严重等问题,设计了一种基于无刷直流电机(BLDC),将自然通风与强制通风相结合的新型温度传感器。首先利用计算流体动力学(CFD)方法量化传感器在不同环境变量及电机转速下的辐射误差,并基于此制定电机转速的控制策略。其次利用粒子群优化的神经网络算法对仿真数据进行训练学习,并拟合成辐射误差修正方程。最后搭建户外测试平台验证新型温度传感器的测温精度以及修正方程的修正效果。实验结果表明,新型温度传感器具有较高的温度测量精度,其修正值与基准值的差值的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为0.035℃和0.043℃。

摘要：太阳辐射误差是30~60 km高度的临近空间火箭探空仪观测误差的主要来源。为了降低太阳辐射误差,设计了一种圆环状的镀银铝板防辐射罩。首先,使用计算流体动力学(CFD)计算出无防辐射罩的探头和有防辐射罩的探头在不同的海拔高度、气流速度、太阳高度角下的太阳辐射误差,并且进行数据对比分析。之后,利用支持向量机(SVM)算法训练出仿真结果并且得到相应的预测模型,可以得出预测值与仿真值之间的均方根是0.036 K,预测值与仿真值之间差值的绝对值在0.08 K以内。最后,使用低气压风洞和太阳模拟器作为实验平台模拟出高空环境,将实验结果与算法预测结果进行对比。得出实验值与预测值平均测量误差为0.096 K,均方根误差为0.097 K。

摘要：本文设计了一种基于热线法的便携式微型云水含量传感器。该传感器探头采用环形加热片和测温铂电阻的新结构,保证了加热的均匀性和测温的准确性。通过理论公式推导和流体仿真,传感器设计的可行性得到了进一步验证,并得出云水含量与加热片加热功率之间的函数关系。采用32位STM32F103C8T6芯片为核心,其性能保证了传感器系统的稳定性。通过专家PID控制算法实时控制传感器迎风面温度。仿真结果表明:专家PID系统的响应速度更快,适应性更强。为进行实验测试,搭建了风洞实验平台。通过实验测量,当测试云水含量值为0.5 g/m^(3)时,加热片加热功率为1.4 W,计算出实际值为0.58 g/m^(3),满足设计要求。

摘要：针对目前视频拼接技术存在动态视频数据速度慢、分辨率较低的问题,设计了一种能够将两路摄像头和两路高清晰度多媒体接口(high definition multimedia interface,HDMI)输入的动态视频数据进行拼接处理的系统。系统以紫光同创公司Pango logos系列现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)器件为核心,由时钟控制、寄存器配置、数据采集、先进先出(first in first out,FIFO)数据存储控制、第3代双倍速率同步动态随机存储(double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM,DDR3 SDRAM)等逻辑功能模块组成。设计实现了DDR3 IP核的读写控制、图像缩放及视频拼接算法,使用Inserter和Debugger对主要功能模块进行了仿真测试,并进行了视频采集实验,结果表明,系统能够完成4路动态视频的拼接显示,分辨率达到1920×1080,刷新速率为60 fps,占用的查找表(look up table,LUT)资源为18%。支持多种动态数据输入方式,具有便携性好、帧率分辨率高、片上资源占用率低等特点,可用于动态视频拼接的应用场景。

摘要：随着军工设备、工业控制、智能汽车等领域的发展,功率MOS开关驱动器的需求量不断提升,其可靠性、安全性等性能要求也在逐步提高。为保证功率MOS管在安全电流下工作,设计了一款高精度高边电流检测电路。利用复合式斩波放大器,大幅降低失调电压对电流采样精度的影响,并保证电路系统有足够的响应速度。该电路采用CSMC 0.18μm高压BCD工艺进行设计,在添加10mV的输入失调电压后,测量精度依然可以达到99%,带宽达到3MHz。

摘要：为降低太阳辐射对机载下投式探空仪中温度传感器的影响,设计了一种阵列式NTC珠状热敏电阻探空温度传感器。该传感器阵列通过探头间的太阳辐射误差比值推算大气环境温度的真实值。首先,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法选出传感器探头的最优引线夹角,再对表面涂覆不同太阳辐射反射率涂层的探头进行太阳辐射误差比值计算;然后利用支持向量机(support vector machine, SVM)拟合仿真,得到辐射误差比值拟合模型;最后,搭建低气压风洞以及太阳模拟器实验平台。实验结果表明,该温度传感器阵列可将测量误差降低至0.065℃,均方根误差降至0.078℃,有望将太阳辐射误差对下投式探空仪温度测量的影响降低至0.1℃以内。

摘要：地面气象测温传感器受太阳辐射的影响,测量时其辐射误差可达1 K量级。针对此问题,设计了一种新型地面测温传感器结构。使用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法将多个气象参数下的仪器辐射误差进行量化,采用粒子群优化支持向量机算法对其结果进行拟合,得到辐射误差修正方程。以076B强制通风仪器的测量值作为温度基准开展场外实验。结果表明,设计的地面气象测温传感器经修正方程修正后的测量结果与温度基准的均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.029 K和0.027 K,可将辐射误差保持在0.05 K以内。

摘要：金属纳米结构应用于产生和调控结构色有巨大的潜力.本文设计了一种基于银纳米非对称共轴腔的阵列结构,研究环形腔在非对称情况下对于结构色产生和调控的影响,通过时域有限差分的方法对非对称共轴腔有序阵列进行仿真计算,得到了结构几何参数对结构色的影响.结果表明,调节共轴腔深度、开口大小和厚度都能产生丰富的结构色.实验与仿真结果基本一致.相比对称式结构的共轴腔,本文提出的非对称金属纳米结构在颜色显示方面具有更好的可调性,在彩色成像、高分辨率成像、防伪等方面有潜在应用.

摘要：提出了一种新型的基于PPLN晶体的多波长中红外差频产生(DFG)光源的设计方案。针对1060nm和1550nm两个波段的基频光源组合,采用晶体的分段温度控制技术获得了具有多峰结构的抽运光/闲频光准相位匹配(QPM)调谐曲线。通过改变分段晶体的温度调控抽运光QPM峰的位置,实现中红外多波长DFG光源的调谐输出。理论研究结果显示当PPLN晶体分成长度相等的两个温度控制段,且信号光波长设定为1.58μm,分段晶体区间的温度分别设定为20℃和60℃时,抽运光波长区域存在4个QPM峰,对应的中红外闲频光QPM峰的中心波长分别位于2.95,3.03,3.75,3.83μm处。当分段晶体区间的温度改变为50℃和90℃时,相应中红外闲频光QPM峰分别平移至3.01,3.11,3.67,3.77μm处。该研究结果可为设计和研制多波长宽调谐中红外DFG光源提供参考。