研究生导学思政体系的探索与实践

构建有专业特色的研究生导学思政体系,是导学思政研究的主要内容。北京信息科技大学于2021年启动研究生培养思政建设项目,通过以点带面、示范带动,推进研究生课程思政、导学思政、研工思政建设。仪器科学与光电工程学院与教育部重点实验室结合自身实际,历经两年时间积极探索研究生导学思政模式与实践,推动专业教育与思政教育相融合,促进研究生思想建设与导学思政团队建设同频共振。让导学思政与思政课程、课程思政协同前行、相互支撑,构建出符合研究生特点的全员全程全方位育人新格局。

美国云和气溶胶星载激光雷达综述

气溶胶的探测,尤其是全球范围内气溶胶的探测,不仅对预测未来气候的变化有重要帮助,而且可以对遥感图像的大气校正提供重要大气参数,而星载激光雷达则是实现全球气溶胶探测的最有效的手段。美国是星载激光雷达的先行者,在气溶胶探测方面,它先后实施了LITE和CALIPSO两项计划。LITE试验的成功,验证了天基激光雷达的可行性,而CALIPSO上激光雷达CALIOP的在轨正常运行,则实现了星载激光雷达的应用。文章着重介绍和评述了美国云和气溶胶星载激光雷达的发展、收发装置以及观测结果等。

硬X射线调制望远镜卫星系统设计与技术成就

硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)卫星是中国第一颗大型X射线观测天文卫星,文章以HXMT卫星科学和观测需求为基础,提出了HXMT卫星系统设计思路和方案,包括观测需求的分析、轨道及卫星工作模式设计,以及卫星系统设计、分系统设计、卫星望远镜与卫星平台设计等结果,并介绍了卫星在轨评价及取得的技术成就,通过系统设计及优化,HXMT卫星具有先进的暗弱变源巡天能力、独特的多波段快速光变观测能力,以及拓展的200keV～3MeV能区伽马暴探测能力等优势,可为后续天文卫星的设计提供参考。

基于稀疏直接法的特征增强视觉SLAM算法

针对基于特征点的视觉同步定位与建图(SLAM)算法在低纹理环境下特征提取能力弱、定位精度降低和鲁棒性差的问题,本文提出了一种基于稀疏直接法的特征增强视觉SLAM算法。首先对图像序列进行预处理,提高算法的特征提取能力;然后融合基于图优化的稀疏直接法和特征点法求解位姿,在保证算法定位精度的前提下,提高算法的运行效率和鲁棒性。由TUM数据集的实验结果表明,本文提出的算法定位精度优于当前SLAM算法,在TUM数据集中纹理稀疏的场景下,该算法提取的特征点数目是ORB-SLAM2算法的9.6倍,平均每帧跟踪耗时减少了58%。

硬X射线调制望远镜卫星可靠性安全性设计与保证

针对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星多载荷、高难度、高复杂度的特点,如何确保卫星在轨的安全并可靠完成在轨科学探测任务,是卫星研制过程中必须解决的问题之一。文章在梳理卫星可靠性、安全性保证工作重点的基础上,从卫星平台继承性产品的可靠性保证、面向复杂多载荷探测目标实现的可靠性安全性设计保证,以及整星贮存可靠性保证等三个方面,介绍了HXMT卫星可靠性安全性设计与保证的各项措施,可为后续相似卫星的研制提供参考。

米轨钢枕轨道不同坡度的道床阻力分析

为分析不同轨道坡度对道床纵横向阻力的影响,开展米轨铁路有砟轨道钢枕平坡和250‰坡度道床纵横向阻力室内试验,并建立离散元模型,通过室内试验验证了离散元模型的正确性,进一步建立了多种坡度的米轨钢枕有砟道床离散元模型。研究结果表明:平坡与250‰坡度米轨钢枕道床纵向阻力实测均值分别为11.33,10.31 kN/枕,道床横向阻力均值分别为7.44, 7.11 kN/枕,纵向阻力衰减了9%,横向阻力衰减了4.44%;米轨钢枕的道床纵横向阻力均随坡度增大而减小,坡度在0~700‰变化时,道床纵向阻力与横向阻力之间存在线性关系,斜率约为1.7,纵向阻力变化程度大于横向阻力;道床纵横向阻力均随坡度呈余弦趋势衰减,但并非单一的按照坡度的余弦值改变,在坡度小于200‰时,道床阻力可近似按坡度余弦折算考虑,坡度大于200‰时,可根据拟合余弦公式预测道床阻力。

硬X射线调制望远镜卫星研制特点及项目管理实践

结合硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星工程与科学、工程与技术融合的研制特点,采取了创新的研制管理模式,运用项目管理理论,从流程、计划、物资、风险、产品保证、成本等各方面进行了系统策划和优化控制,通过研制过程管理实践,确保了HXMT卫星研制任务圆满完成;建立了由国家航天局、中国科学院及中国航天科技集团有限公司联合参与的空间科学项目实施模式,为我国研制更高级的空间科学卫星提供了宝贵的经验。

硬X射线调制望远镜卫星产品保证实践

硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星产品保证遵循"识别、策划、实施、检查、改进"的基本策略,结合卫星难点、技术风险提前策划、识别关键,充分干预,总结经验、提炼创新,确保质量问题透明、归零到位;技术状态透明、控制到位;生产过程透明、把关到位;质量分析透明、持续改进到位,确保产品保证工作系统、全面、及时、规范、有效。文章对产品保证实践经验进行了探讨,可为其它航天器产品保证管理提供一定参考。

心肌切片样本的太赫兹光谱智能检测与分析

目前实验室生物组织切片样本的病理鉴别主要依靠染色法,存在前期处理复杂且效率低的问题。太赫兹(Terahertz, THz)波可以与生物大分子作用产生共振,其光谱特性可用于检测生物切片的生理、病理变化,具有无标记、非侵入、检测速度快等优势。以心肌组织的心梗与非心梗样本为研究对象,利用太赫兹频域光谱系统获取正常心肌组织以及梗死心肌组织的太赫兹频域光谱数据,经过数据预处理得到样品的反射谱;利用两类样品的太赫兹反射谱数据,建立了主成分分析-支持向量机模型,降低了数据维度,并实现了正常心肌组织与梗死心肌的分类。研究结果表明,太赫兹频域光谱技术可以实现心肌组织的无标记检测与分类,在检测时间上相比传统染色法具有显著优势,为更多生物样本进行太赫兹波段的无标记检测与分类提供了思路。

提取安全费用将对化工行业产生深远影响

2006年12月，财政部、国家安全监管总局联合下发了《高危行业企业安全生产费用财务管理暂行办法》（财企[2006]478号，以下简称《暂行办法》），这是对《安全生产法》第18条的补充，代表国家将重新对企业的安全投入实施“定额制”。1979年国务院发布的100号文规定，企业每年在固定资产更新和技术改造费用中提取10％～20％用于改善劳动条件。但到1993年，国家开始实行新的会计制度，取消了这一规定。新制度规定，“企业在基本建设和技术改造过程中发生的劳动安全措施有关费用，直接计入在建工程成本；在生产过程中发生的劳动保护费用直接计入制造费用。”表面上来看，新财务制度使劳动安全措施经费不再受比例限制，可以拓宽费用来源。但实际上，由于市场竞争激烈，企业为了追逐利润最大化，往往从压缩安全投入着手，使近年来企业的安全生产状况恶化，事故频繁发生。为了规范企业的安全投入，财政部和国家安全监管总局联合出台《暂行办法》。

星载全空间可见GPS接收系统定位精度分析及验证

针对低轨空间科学卫星在轨任意姿态无固定对天面造成的无法连续GPS(Global Positioning System,全球定位系统)定位的问题,在HXMT(Hard X-ray Modulation Telescope,硬X射线调制望远镜)卫星中提出了星载全空间可见的GPS接收系统,并指出了双天线多径干扰对定位精度的影响。建立模型,对双天线下主瓣直达信号和后瓣镜像干扰信号叠加合成的信号进行定位精度分析,结果表明,空间中83.3%以上的GPS卫星信号对该系统带来的定位误差影响不大于单天线的定位误差影响。通过半物理动态仿真验证以及外场试验进行验证,实际工程测试数据结果表明采用剔星策略后定位精度提高约13.4%。从而证明了星载全空间可见的GPS接收系统方案的正确性,并可广泛应用于工程实际。

高可靠短波伸展天线的研制

简要介绍了一种用于飞行器着陆搜索的新型短波伸展天线,其电气性能优良,展开结构可靠。本文介绍了该天线的辐射机理,电性和结构设计及地面试验结果。

一种用于丙酮气体检测的智能MEMS仿生嗅觉系统

提出一种基于卷积神经网络的便携式智能仿生嗅觉微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)设计方法。采用高集成度异质标记物敏感单元阵列作为系统前端气体感知器,通过RMSprop优化算法构建一维卷积神经网络丙酮气体质量浓度检测模型,可实现模拟多组分气体环境中丙酮气体的高精度定量分析。实验结果表明,该模型的拟合优度为0.995,平均相对误差为0.0885,平均绝对误差为0.1216 mg/m 3,检测效果优于多层感知器神经网络、支持向量回归机等其他6种算法模型。在基于该系统开展的呼气实验测试中,15组样本的检测标准差在0.0125~0.3709 mg/m 3之间,具有优异的稳定性。

高集成度星载相控阵数据处理单元设计与验证

相控阵天线由于其波束捷变特性而广泛应用于卫星的星间链路中。为实现星间的测距通信功能,需要信机与相控阵天线相互配合工作。而相控阵天线包括射频单元、控制器、信号分发模块、幅相校正模块等多个单元,导致星间链路存在系统体积、重量和功耗大、复杂性高等不足。利用一体化设计方法对相控阵天线控制器、幅相校正模块、收发信机的功能进行整合,给出了一种高集成度星载相控阵数据处理单元的设计方案及实验结果。实验结果证明了本方案的有效性。在保证系统性能的前提下,实现了系统的优化设计,大大降低了系统的复杂性并提高了系统的可靠性。

山地米轨铁路有砟轨道结构稳定性研究

研究目的:本文以某山地米轨铁路为例,研究坡度250‰以上有砟轨道结构的稳定性和极限坡度。首先进行米轨混凝土枕的道床阻力测试试验,并建立轨排结构有限元模型,分析坡度和扣件阻力对轨排结构稳定性的影响;接着建立米轨有砟轨道三维有限元模型,研究坡度与竖曲线半径对有砟道床稳定性的影响;最后,根据扣件阻力、道床阻力与大坡道有砟轨道稳定性的关系提出米轨有砟轨道极限坡度和竖曲线半径的建议值。研究结论:(1)通过试验测试,得到了道床阻力-位移关系,结果表明轨排结构的稳定性随坡度增大而减弱,在扣件阻力不大于10 k N/组时其极限坡度为500‰;(2)有砟道床的稳定性随着坡度的增大而逐渐减弱,在列车荷载作用下,有砟道床保持稳定的最大坡度为500‰;(3)变坡点凸形竖曲线附近道床稳定性弱于直坡道地段,且其稳定性随着竖曲线半径的增大而逐渐增强,在坡度为250‰的情况下,为了保持有砟道床稳定竖曲线半径不能小于400 m;(4)本文研究成果可为米轨铁路大坡道有砟轨道结构稳定性分析提供理论与试验依据。

米轨混凝土枕道床横向阻力离散元数值模拟

研究目的:为分析米轨混凝土枕有砟道床横向阻力变化特征,本文首先通过圆筒堆底试验与离散元模拟对道砟的摩擦系数进行标定,然后采用离散元法研究匀速推动轨枕和变速推动轨枕两种情况下米轨道床横向阻力特性,同时用单根轨枕测试法开展米轨道床横向阻力试验以验证离散元模型的正确性,最后利用离散元模型探究道砟堆高和道床肩宽对米轨混凝土枕有砟道床横向阻力的影响。研究结论:(1)通过圆筒堆底试验与离散元模拟发现,道砟颗粒摩擦系数取0. 63时与试验结果相吻合;(2)与匀速推动轨枕相比,变速推动轨枕得到的道床横向阻力仿真值与实测值更吻合,因此变速推轨枕得到的道床横向阻力的仿真精度更高;(3)米轨混凝土枕有砟道床横向阻力随着砟肩堆高的增加而增大,砟肩堆高150 mm能显著提高米轨混凝土枕有砟道床横向阻力;(4)随着道床肩宽的增加,米轨混凝土枕有砟道床横向阻力不断增大,当道床肩宽在400~500 mm之间时对道床横向阻力的提高最经济有效;(5)本研究成果可为米轨铁路无缝线路设计理论和米轨铁路有砟道床设计理论提供参考。

米轨铁路钢枕有砟道床横向阻力试验与仿真

研究目的:为探究米轨铁路钢枕道床横向阻力变化特征,本文开展米轨铁路钢枕道床横向阻力试验,并基于离散元法建立并研究米轨钢枕有砟道床横向阻力,通过试验结果验证米轨钢枕有砟道床离散元模型,同时采用离散元法分别探究砟肩堆高、道床肩宽和道床边坡坡度对米轨铁路钢枕道床横向阻力的影响。研究结论:(1)轨枕横向移动2 mm时米轨钢枕道床横向阻力均值为7.48 k N,比离散元仿真值7.26 k N大3.03%,采用离散元法研究米轨钢枕道床横向阻力是可靠的;(2)随着砟肩高度的增加,米轨钢枕道床横向阻力在不断增大,并且在砟肩堆高100~150 mm时,米轨钢枕的道床横向阻力幅值明显增加,而砟肩高度超过150 mm后对米轨钢枕道床横向阻力的影响较小;(3)米轨钢枕道床横向阻力随着道床肩宽的增加而不断增大,并且道床肩宽在400~500 mm时,米轨钢枕的道床横向阻力幅值明显增加,而道床肩宽超过500 mm时,米轨钢枕道床横向阻力幅值增加较小;(4)随着道床边坡坡度的减小,米轨钢枕道床横向阻力在不断增大,并且道床边坡在1∶1.5~1∶1.75时能显著提高米轨钢枕道床横向阻力;(5)本研究成果可指导米轨铁路钢枕有砟道床的设计与施工,并可为米轨铁路无缝线路设计理论提供参考依据。

机载毫米波合成孔径对地观测相机:原理与天线阵构型

被动式毫米波合成孔径相机是不需要毫米波源进行接收被观察目标的辐射信号成像的、有潜在应用前景的遥感新技术,它具有系统简单、成本低、实时成像、高的分辨率和近全天候工作等特点,已引起军事部门和科学研究部门的重视。针对机载对地观测的应用情况,介绍了被动毫米波合成孔径成像的原理和Y-构型和T-构型天线阵的性能。模拟计算表明:1在飞机飞行高度为10000m高度时、带宽为(f=100MHz、视场角为±30°的情况下,8mm波段的地表辐射功率约为9.0W,3mm波段的地表辐射功率约为68.0W,说明机载遥感是可行的。2Y-型天线构型的可见度函数的覆盖要大于T-型天线构型的可见度函数的覆盖,Y-型天线构型的角分辨率也高于T-型天线的角分辨率。

米轨轨枕不同部位横向阻力分担比的数值模拟

研究目的:为了研究米轨混凝土枕和钢枕横向阻力分担情况,本文采用离散元法分别建立米轨混凝土枕和钢枕有砟道床模型,并通过单根轨枕横向阻力试验验证离散元模型的正确性,进一步研究米轨混凝土枕、钢枕横向阻力分担比例。同时在离散元模型不同部位建立测量圆监测道砟孔隙率,探究轨枕横向移动过程中不同部位道砟密实度变化规律。研究结论:(1)米轨混凝土枕枕端和枕底提供了约79%的道床横向阻力,与道砟颗粒接触面大的轨枕侧面道床阻力占比较小,可以采用密实和部分胶结等方式使枕心道砟充分参与作用;(2)米轨钢枕枕端提供了约60%的道床横向阻力,枕底提供了约30%的道床横向阻力;(3)米轨混凝土枕道床横向阻力主要来源于轨枕与底部道砟颗粒的摩擦作用和砟肩道砟的压力作用,而米轨钢枕道床横向阻力主要来源于枕腔内部道砟的挤压摩擦作用和砟肩部位道砟的压力作用;(4)本文结论可为米轨无缝线路的设计和养护维修提供参考和借鉴。

基于单片TMR磁传感器的非侵入电流监测微系统

提出一种仅需单片单轴隧穿磁阻传感器且无需磁芯结构的低成本、非侵入式电流监测微系统。研究论证了磁阻传感器测量线缆电流的基本原理和关键点;设计了具备电缆限位功能的组合式结构,在确保磁场-电流传递关系可靠性的同时,避免了对传统聚磁结构及传感阵列的依赖,确保了测量的便捷和结构简单;设计了高集成度、低功耗的微系统硬件,并基于软件实现了精确测量和校准算法。基于工频市电的电气线路规范搭建了测试环境,开展了性能测试。结果表明,研制的电流监测微系统具有较高的线性度和重复性,在0~8 A测量范围内最大误差为1.5%,可达到国标0.5级标准,具有较好的长期稳定性和抗邻线电流干扰能力,适用于多数居民用电监测场景。