结合链路稳定因子的AODV路由协议优化

在无人机自组网(Flying AdHoc Networks, FANET)中,节点移速高,网络拓扑变化频繁。传统无线自组网按需平面距离向量路由协议(AdHoc On-Demand Distance Vector Routing, AODV)以最小跳数为准则,易引发广播风暴,导致路由控制开销上升、网络性能降低。为降低FANET节点的移速对网络性能的影响,将FANET节点间的相对移速和节点能耗作为评价链路稳定的因子,选择更稳定有效的FANET节点作为路由中间节点,提高链路存活率。使用OMNET++进行路由协议仿真,结果表明提出的算法能够有效提高网络性能,适应于高动态FANET环境。

卫星导航多干扰源直接定位方法

卫星导航信号到达地面时非常微弱,容易受到各种干扰,给用户带来一定的影响;针对此种情况,面向卫星导航系统多干扰源定位场景,传统两步定位算法受参数估计精度影响较大,DPD_MVDR算法虽然改进了MUSIC算法需要估计目标数这一缺点,但由于使用固定网格分辨率,定位精度与计算复杂度二者无法兼得;针对上述问题,提出一种改进DPD_MVDR的直接定位方法,在直接定位这一关键技术上运用自适应网格细化,其最大优势在于只对干扰源位置附近的网格实现多级细化,能很好地兼顾定位精度与计算复杂度,避免了传统穷举搜索带来的巨大计算复杂度;首先使用DPD_MVDR算法在粗网格下进行位置初始估计,然后在估计位置处进行迭代自适应网格细化,在降低计算复杂度的同时,提高定位精度;仿真表明,改进算法在100 m网格分辨率下计算复杂度明显降低且较DPD_MVDR算法定位精度得到明显提高;适用于对定位精度和定位实时性均有一定要求的场景。

海洋环境智能防腐涂层:结构设计与响应机制

为满足海洋环境下的长周期腐蚀防护的需求,当前研究重点主要集中在高性能智能响应腐蚀防护涂层,以及设计和开发出具有早期损伤预警与自修复功能的复合涂层。系统概述了国内外海洋苛刻环境下智能防腐涂层材料的最新研究进展,主要包括自修复防腐涂层和自预警防腐涂层,并介绍了关键因素对腐蚀防护性能的影响。未来,水下自修复、多通道缺陷响应、原位海洋验证实验和工业化应用是发展高性能海洋环境智能防腐涂层的重要趋势。

一种无人机编队参考点飞行运动预判方法

为了实现无人机编队领机/虚拟参考点飞行运动的准确预判,提出了一种基于RBF神经网络的领机/虚拟参考点加速度估计方法。设计神经网络实际权值的更新方式,并运用改进的智能水滴算法获取神经网络高斯径向基函数中心(c_(1max),c_(2max))。其中,上述算法中水滴的速度和加速度模拟无人机的速度和加速度;根据水滴位置偏差、速度偏差组成的矩阵的范数以及网格土壤含量,更新水滴所处网格位置;在满足计算停止条件时,土壤含量最少网格处的(c_(1max),c_(2max))作为基函数中心输出。仿真表明,无人机编队能够快速响应机动飞行,队形变换结束后各机位置偏差和速度偏差足够小。可见,对领机/虚拟参考点加速度估计足够准确,估计方法有效。

一种动态环境下多无人机二维路径规划方法

为克服传统水滴算法路径规划航程代价大、计算时间长的缺陷,提出一种改进的智能水滴优化算法,用于多无人机的动态路径规划。在网格化地图上,根据计算步长和航向偏角确定待选航路点集合,在集合内选择下一航路点的概率计算中引入启发项,并结合多步预测方法判断碰撞危险。下一航路点选取灵活,无需限定于当前所处网格的相邻网格中心或边线上,减少了土壤含量信息的数据更新量,且实现对危险的提前预判,并进行了仿真计算。仿真结果表明,相比传统水滴算法、基于泰森多边形的蚁群算法和基于网格地图的蚁群算法,优化后的水滴算法规划的路径缩短了3.2%、14.4%和4.9%,算法的运行时间缩短了52.9%、35.1%和47.6%。可见,基于优化水滴算法的多无人机动态路径规划方法具有较高的可行性和有效性。

蒙古国扎马尔地区金多金属矿化带土壤地球化学异常特征与找矿预测

蒙古国矿产资源丰富,但地质勘查程度低。为了探查扎马尔地区找矿潜力,在区内开展了1∶25000土壤地球化学测量工作。依据测量结果,从数理统计学的角度,应用因子分析、相关分析和聚类分析的方法,研究工作区元素地球化学特征。结果表明工作区土壤成矿潜力较大的元素组合有2组,即Au-Ag-Hg和As-Sb,这些元素含量高,变异系数大,反映低温热液成矿作用。对土壤分析元素应用异常下限进行异常圈定,共圈出6个综合异常区,其中综合异常区HT2、HT4、HT6分布受构造控制明显,为下一步优选找矿远景区提供了依据。

基于EMD-SVR的火电厂选择性催化还原脱硝系统出口NOx浓度预测研究

针对火电厂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统出口NO x浓度预测准确率低的问题,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和支持向量机回归(support vector machine for regression,SVR)的火电厂脱硝系统出口NO x浓度预测模型;首先,利用EMD算法将出口NOx浓度数据序列进行分解,得到不同时间尺度下有限个本征模函数(intrinsic mode function,IMF);然后引入SVR算法对NO x浓度分解数据进行建模预测;最后,将所有IMF的预测结果求和作为出口NOx浓度的最终预测值;通过对提出的EMD-SVR与标准的SVR、BP、ELM、EMD-BP和EMD-ELM模型进行对比验证,结果表明,基于EMD-SVR模型的预测精度较高,预测结果与真实值相比较,方向变化统计量(directional statistics,dstat)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)和均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.914、1.51%和0.346 mg/Nm^3。

基于改进粒子群算法的RBF神经网络磨机负荷预测研究

磨机负荷是评价磨机运行状态和预测磨机行为的重要指标,针对粉磨机磨矿过程中负荷难以检测和不能准确判断负荷状态的问题,提出了一种基于改进型粒子群算法(improved particle swarm optimization,IPSO)优化径向基神经网络(radial basis function,RBF)参数的磨机负荷预测模型(IPSO-RBF),使惯性权重因子在迭代过程中非线性下降,平衡局部搜索能力与全局搜索能力之间的矛盾,该算法能快速准确地找到最优解,提高粉磨机磨机负荷的预测精度;通过水泥厂的实测数据实验对比,结果表明,基于IPSO-RBF模型的预测精度最高,其预测结果与真实值相比较,均方根误差(root mean square error,RMSE)、均方误差(mean square error,MSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)和决定系数(coefficient of determination,R2)分别为0.210 2、0.044 2、0.161 7、1.778%和0.978 2。

视觉感知反无人机技术发展动态与趋势

在深度学习持续发展的背景下,视觉感知目标检测技术取得了显著的发展,利用计算机视觉和图像处理技术对无人机目标进行识别与跟踪,进而对无人机目标的行为趋势进行预测,可以极大提高无人机目标检测的精度和速度,对于保障国防安全具有重要的研究意义和应用价值。首先对国内外不同类别的反无人机技术进行阐述;其次从传统目标检测方法和基于深度学习的目标检测方法两个方面分别介绍相关技术与核心算法;最后对未来视觉感知反无人机技术的发展趋势和存在的问题进行分析,并展望反无人机领域的未来发展前景。

降噪干扰观测器在机载光电稳定平台上的应用

针对机载环境下控制系统受到干扰和噪声的双重影响,而传统干扰观测器难以有效抑制噪声影响的问题,引入了一种降噪干扰观测器,能同时抵抗扰动和噪声的影响。首先,介绍了传统干扰观测器的原理,分析了传统干扰观测器不能抑制噪声影响的原因;然后,分析了降噪干扰观测器的原理,发现通过选择合适的滤波器,系统能同时获得比较好的抗扰和抗噪能力;最后,设计了控制器和降噪干扰观测器,并进行了仿真实验,仿真结果证实了理论分析,系统同时具有抗扰和抗噪能力。

考虑多种时间因素的作业车间调度优化

为了简化模型和研究的需要,在大部分作业车间调度研究中,加工时间是主要考虑对象,但是统计表明非加工过程时间在生产制造过程中的占比超过90%。车间生产过程的调整时间、运输时间和故障时间等辅助时间在调度中有着重要作用,时间因素的忽略导致很多调度结果不能在实践中得到良好的应用。针对这个问题,根据作业车间生产实际过程,从调度的应用出发,综合分析了运输时间、调整时间、等待时间、故障时间、加工时间等多种作业车间时间,研究了多种辅助时间条件下的作业车间调度问题,建立其调度模型并设计了改进遗传算法进行求解。最后验证和比较了作业车间经典调度用例,结果显示,考虑时间因素对作业车间调度优化性有较好的改进。

智慧变电站集群测控功能冗余切换方案研究

智能变电站测控装置采用单套配置,存在单点故障导致测控功能失效的隐患,无法完全适应智能变电站无人值守的要求。针对“单间隔+集群测控”、“双套集群测控”两种配置模式分别提出了相应的测控功能冗余切换方案。通过配置集群测控装置,采用测控功能虚拟化、定值及软压板状态同步、模型及配置等价实现等关键技术,间隔虚拟测控单元使用跟实体测控装置相同的运行参数、虚端子联系表、联闭锁规则及ICD模型,实现了集群测控装置的功能等价、模型等价及配置等价,解决了智慧变电站测控装置故障时测控功能的冗余切换问题,提升了智慧变电站监控系统的可靠性。通过试验验证和工程应用,验证了方案的有效性和适应性。

叠合梁斜拉桥合理施工状态确定的正装差值迭代法

为解决叠合梁斜拉桥合理施工状态索力确定的难题,基于斜拉桥合理施工状态索力确定正装迭代法和差值迭代法的计算原理,该文提出斜拉桥合理设计状态确定的正装差值迭代法,编写合理施工阶段索力计算程序,开发实现合理施工阶段索力自动优化功能。将此法应用于一座双塔叠合梁斜拉桥,当迭代到第10次时,大部分索力偏差已在5%以内;当迭代到第15次时,大部分索力偏差在3%以内;当迭代到第20次时,各斜拉索索力偏差均在0.5%以内。相较于基于影响矩阵法确定施工阶段索力的正装迭代法,正装差值迭代法无需多次提取复杂的影响矩阵,仅需将每次迭代计算得到的成桥索力与目标成桥索力取差值,然后根据差值对下一次迭代的施工阶段索力进行更新,方便易操作,且能满足工程精度要求。

基于热光阑的紧凑型大变倍比中波红外多视场光学系统

针对机载红外光学系统变倍比大、空间体积小的需求,提出了一种基于卡式次镜切换的紧凑型大变倍比红外四视场光学系统,通过采用大F数热光阑,突破了红外冷光阑的限制,在不增加口径的情况下进一步提升了系统焦距,提高了光学系统性能。光学系统变倍比达到60倍,包含3个冷光阑视场和1个热光阑大F数视场,整个光学系统总长为210 mm,实现了基于热光阑的紧凑型大变倍比红外多视场光学系统设计,通过对热光阑光学系统进行性能测试,验证了该光学系统设计的可行性。

不同钝化剂组合对土壤—马铃薯系统镉迁移的影响

通过田间随机区组试验研究钝化剂组合对土壤Cd的钝化效果及马铃薯对Cd的吸收累积影响,以期筛选钝化效果好的钝化剂材料,指导马铃薯安全生产。结果显示:(1)五种钝化剂组合处理下土壤pH值和有机质含量皆有所上升,对土壤Cd均有一定的钝化效果,其中赤泥+生物炭+海泡石(T4)的组合效果较为明显,该组合下土壤pH值提升25.5%,有机质含量增加了34.6%,土壤有效Cd含量降低了46.8%;(2)五种钝化剂组合处理都能有效降低马铃薯根、茎、叶和块茎中Cd含量,且马铃薯各部位转运系数也有所降低,T4处理下马铃薯根-块茎、根-茎、茎-叶的转运系数分别降低了91.7%、33.8%和33.3%;(3)马铃薯块茎氮磷钾及钙镁含量在不同组合处理下有所变化,其中氮、磷、钾含量降低,整体降幅为4.86%~16.0%、10.9%~32.6%和2.08%~10.0%;钙、镁含量均有所上升,其中T4处理较为明显,与CK相比分别增加了150%和40.9%。可见,五种组合下赤泥+生物炭+海泡石(T4)的组合钝化效果较好。

基于新组合的铝模深化技术

针对当前铝模深化施工过程中普遍存在的欠缺及深化标准不统一等现状,以具体项目为例,对铝模深化施工组合技术进行了分析与总结。通过铝模深化,项目既节约了成本,又缩短了工期,可为其他类似工程提供参考。

新形势下《大学物理思维技巧训练与培养》课程的构建与创新人才培养的探索与实践

《大学物理》是我校面向全校25个专业1700名本科生开设的一门必修基础课,其教学内容遵照教指委颁发的理工科大学物理课程的基本要求执行。在此教学过程中,有些物理基础差的同学难以跟上正常的教学进度,而物理基础好的同学又感觉教授的知识深度和广度不够。对此我们开设了《大学物理思维技巧训练与培养》的公选课程,以弥补大学物理课的不足。通过十多年的教学实践,该课程探索了从夯实基础知识—扩展思维方式—应用知识解决问题—提高创新能力的四阶段教学模式。并通过思政元素融入课堂,达到以课促“教”,以课促“学”,以课促“思”,以课促“改”和以课促“研”的目的,进而提高学生的学习兴趣和探索能力。实践结果表明:(1)学生选课人数越来越多,学习的积极性越来越高;(2)通过此选修课的学习,大学物理竞赛、物理学术竞赛、实验物理竞赛的获奖人数也在逐年增加。

均匀带电介质球空间电场及极化电荷分布解析

静电学中导体与电介质在某种程度上具有一定的相似性,比如:它们都可以带电,并且都会受到外电场的影响,并随之产生感应电荷。学生在学习过程中往往没有充分认识到它们之间的差别,容易产生混淆。现有大学物理教材中很少涉及电介质带电的情况,将带自由电荷的电介质放置于外电场中的问题几乎没有讨论过。本文针对这一现状,特别设计了三个问题,讨论了均匀带电的介质球在三种不同情形下空间电场分布的问题,详细给出极化体电荷和极化面电荷的分布,并进一步计算了空间电场能量密度分布以及总能量的大小。

基于路径跟随的改进领航-跟随无人机协同编队方法

针对集群无人机完成高精度协同编队的需要,提出了一种基于路径跟随的改进领航-跟随无人机协同编队方法。首先,在传统A*算法的基础上,引入了障碍威胁系数改进A*算法,为领航无人机规划从起点到目标的全局安全路径;其次,采用Hermite多项式对领航无人机的全局安全路径离散化后进行参数化表示;当遇到新的障碍信息时,利用改进A*算法重新规划路径;随后,领航无人机将跟随无人机的空间编队信息与编队路径参数信息在集群中完成同步;最后,基于一致性原理设计了编队队形协同控制器,并基于改进人工势场法设计了动态避障控制器。仿真结果表明,与传统的领航-跟随方法相比,该方法可以降低编队误差,提高了复杂曲线路径下无人机的编队精度与稳定性,具有一定的工程应用价值。

“双一流”背景下大学生创新创业训练项目的运行与管理——以中国地质大学(北京)物理实验教学中心为例

创新是引领科技发展的第一动力,大学生创新创业训练项目对于培养创新型人才具有重要作用。本文在分析中国地质大学(北京)的政策对大学生创新创业训练项目的引导作用的基础上,介绍了“双一流”背景下学校物理实验教学中心开展项目的具体情况。基于专业和兴趣的选题方式、组会制的运行模式、分阶段的项目评级、与评级相联系的经费使用制度为学校“双一流”建设培养创新人才提供了保障。大学生创新创业训练项目的实施培养了学生的创新能力,丰富并改进了人才培养模式,有力地促进了教学质量的提高。