摘要：五模超材料是一类可以解除剪切模量的人工固体微结构,具有类似流体的性质,在声波调控中有着潜在的应用.声学变换作为声波调控的一种重要手段,在超材料声学器件的设计中被广泛使用.声学变换的引入会压缩均匀各项同性五模超材料.因此,需要研究各向异性对三维非对称双锥五模超材料带隙及品质因数的影响.本文利用有限元方法,对各项异性三维非对称双锥五模超材料的能带结构及品质因数进行了研究.研究结果表明,三维非对称双锥五模超材料单模区域的相对带宽随着各向异性的增大而减小,第一带隙的相对带宽增大到123%,品质因数增大到6.9倍.本研究可为声学变换在三维非对称双锥五模超材料中的应用提供指导.

摘要：本文提出了一种用于生物样品检测的高灵敏度太赫兹折射率超材料吸波体传感器.该传感器由2个同心开口金属环组成,是一种多模谐振器.传感器在0.7—2.5 THz频率范围内具有2个独立可调的工作频段,即1.079 THz和2.271 THz,可观测样品在太赫兹波段的不同电磁效应.采用吸收特性、灵敏度等指标评估太赫兹传感器的性能,自由空间中的吸收率超过99.9%,具有较高的频率选择特性,灵敏度达到693.7 GHz/RIU,检测生物样品最小折射率变化量为0.004,传感性能较好.所提出的传感器使用低介电常数的柔性材料,具有生物相容性、便携性等优点,且在0°—60°斜入射角下及4%的制作误差内显示出高度稳定性.此外,通过乙醇-水混合物模拟实验,验证了传感器的检测效果.本文设计的传感器单元结构之间相互作用小、稳定、易制作,能够显著增强光与物质之间相互作用,在太赫兹高灵敏生物传感检测中具有广阔的应用前景.

摘要：粮仓储粮重量自动检测是国家粮食安全的重要保障技术.本文针对粮堆散粒体特性,建立了粮仓储粮重量与粮仓底面和侧面压强的数学关系,证明了基于压力传感器进行粮仓数量在线检测的可行性.提出了基于内外圈两圈布置的压力传感器布置模型和基于多项式展开的粮仓储粮重量检测模型,利用内外圈传感器输出值均值的多项式展开构建粮仓储粮重量估计.针对实仓检测中内外圈传感器输出值均值存在较大波动的问题,提出了基于SVR的粮仓储粮重量检测模型,给出了SVR输入项序列的具体提取方法,设计了具体的建模算法.实验表明,实验粮仓检测模型建模与预测结果的误差小于±3%,证明了所提出的粮仓储粮重量检测模型与方法的有效性,可以满足国家粮仓储粮重量检测的要求.

摘要：超材料是具有特殊性质的人工电磁材料,可以调控电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本的物理特征,在太赫兹波段具有重要的理论研究和应用价值.由于超材料结构设计过程复杂和仿真模拟计算时间的限制,超材料结构设计面临着巨大的挑战.鉴于太赫兹超材料器件已在生物医学、宽带通信、安全筛查等领域取得一定的成果,本文从传统设计方法入手简述了太赫兹超材料常用器件的研究进展及设计过程存在的问题;详细地梳理和综述了编码超材料的研究成果,特别是编码超表面和可编程超表面;总结了深度学习算法在太赫兹超材料结构设计中的应用;最后,探讨了智能化方法在太赫兹超材料结构设计中面临的挑战和开放性的研究方向.该研究将为人们充分掌握简易、快捷和智能化的设计方法提供参考,同时也为智能化设计方法在太赫兹超材料中的发展和应用提供新的想法和思路.

摘要：智慧粮食最大的任务就是要确保粮食安全。粮仓储粮环境实时监测是粮食安全保障的重要技术。本研究针对气象因素对储粮环境的影响,建立了仓储粮堆温度参数和气象因素的数学关系,证明了基于气象数据进行粮堆温度预测的可行性。提出了基于气象8因素的储藏粮堆表层(粮面以下50 cm处)平均温度预测模型,利用气象的气温、气压、相对湿度、0 cm地面温度、日照时间、降水量、蒸发量、风速多个因素展开构建储藏粮堆表层平均温度估计。针对多元回归预测问题,提出了线性最小二乘回归和支持向量机(SVM)不同核函数回归的方法,设计了具体的建模算法。结果表明,仓储粮堆传感器获取的实际值与预测结果的趋势一致,均方根误差均小于5.3,证明了基于气象数据的仓储粮堆表层平均温度预测模型与方法的有效性,为加快实现智慧粮食提供了参考。

摘要：粮食温度监测系统是粮食安全储藏的重要环节,现有的平房式粮仓温度监测系统存在管理效率低、维护成本高和升级困难等问题。采用DS18B20作为粮情温度信息采集传感器,研究了基于二叉树搜索算法的温度监测系统,提出一种动态巡检式的无线传输粮情信息的监测方法,设计了一种基于动态无线传输的粮仓温度监测系统。对比分析实测温度与粮仓实际温度发现:实测温度平均误差率为0.28%,误差小于0.5%。粮仓温度监测系统能够对各个基站的节点温度信息进行采集、传输等,该系统性能优良,可移植性好,达到了在粮仓温度监测系统中应用的预期目的。

摘要：在粮食储藏过程中,影响粮食安全的环境和生物因素,如粮食温度、环境湿度、水分、气体、霉变、害虫等,均会对粮食储藏安全构成威胁,其中害虫是威胁粮食储藏安全的一个重要因素。因此,需要研究一种快速且有效的检测方法,用于检测储粮害虫。现有的一些方法耗时、设备昂贵、具有潜在的健康危害并且检测效率较低,提出了一种基于信道状态信息(CSI, channel state information)振幅的非接触、快速、低成本的储粮害虫检测方法,即无线测害虫(Wi-Pest, wireless-pest)。通过使用CSI振幅数据验证储粮害虫检测的可行性,在此基础上,设计了Wi-Pest检测方法。首先对CSI振幅数据进行异常值检测、数据归一化和噪声消除预处理,然后通过主成分分析(PCA,principal component analysis)方法压缩数据并提取主特征成分,最后采用随机森林(RF,random forest)分类方法检测储粮害虫。实验结果表明,所提方法在视距(LOS,lineofsight)场景下,能够检测粮堆活体害虫密度的异常情况,检测精度平均可以达到97%。

摘要：针对经典计算的有向图k边导出子图生成算法时间复杂度较高问题,提出了一种在脱氧核糖核酸粘贴机上运行的子图生成算法.首先,以粘贴系统提供的标准生化元操作为算法使用的基本元算子,并使用元操作所产生的生化结果的图论解释作为元算子的最小语义单元;其次,使用包括顺序、循环等在内的程序控制结构,设计一定的逻辑方式把元算子组织起来,以计算有向图导出子图.复杂度分析表明,新算法可在线性时间生成所有子图.仿真实验结果表明,与经典算法相比,新算法在理想条件下大幅降低了子图生成时间.

摘要：针对复杂交通场景下城市车辆目标检测算法存在的漏检、精度低、泛化能力弱的问题,提出一种改进的YOLOv8城市车辆目标检测算法。采用一种改进的GAM-C2f结构来代替主干网络中的C2f模块,平衡模型的计算效率和准确性;设计一种SPPFAPGC模块,防止SPPF结构因最大池化操作所导致的局部特征丢失问题,提高特征图的丰富度,并进一步结合小目标检测头来加强对远处小目标车辆的检测能力,加强局部特征与全局特征的融合。为抑制低质量图像产生的有害梯度,使用WIOU损失函数代替CIoU,以提升网络的边界框回归性能,提高模型的收敛速度和回归精度。在Streets车辆数据集上的实验结果表明,与基准模型YOLOv8n相比,改进算法的mAP50和Recall分别提高了1.6和2.0个百分点,有效改善了城市交通场景下小目标车辆检测性能不佳的问题;在VisDrone2019数据集上进行验证,mAP50和Recall也分别提高了1.1和1.6个百分点,充分证明了改进算法的优越性。与其他先进主流算法相比,改进算法表现出了更高的准确率和查全率,表明改进算法在城市车辆检测任务中具有更好的性能。

摘要：控制小麦含水量在安全范围内对小麦品质安全具有重要意义,而对小麦含水量的高精度快速检测是决定控制过程实施的关键因素。提出了一种基于超表面透镜天线的小麦含水量微波检测系统,能够对小麦含水量实现高精度、无损和非接触检测。该系统测量不同含水量小麦在23.5~24.5 GHz的衰减变化特性,通过与标准干燥法测得的小麦实际含水量建立线性回归方程(决定系数R^(2)=0.9946)作为小麦含水量的预测模型。选取72份小麦样本进行含水量预测,预测结果的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为0.193%,平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)为0.16%,最大相对误差(Maximum Relative Error,MRE)为5.25%。结果表明,提出的基于超表面透镜天线的微波检测系统是检测小麦含水量的有效方法。