基于旋翼无人机近地面空间应急物联网节点动态协同部署

针对基于旋翼无人机的近地面空间应急物联网在缺少地面基站和能量受限的情况下,可靠节能地远距离传输重点区域全信息的要求,研究由无人机组成的移动Ad-Hoc网络的远距离通信问题,提出近地面空间应急物联网空地节点动态协同部署方法.首先,对该类物联网进行系统建模;其次,根据所建模型中无人机编队大范围、队列化、微漂移地分散于监测区域的特点和编队的联合分布情况,在提供可靠通信的同时,将系统通信能耗和移动能耗的计算构建成二次约束二次规划问题;再次,根据Gerschgorin圆盘定理和根的存在性定理,证明了此问题为凸优化问题,进而可求解得到移动地面站的最佳路径点,实现近地面空间应急物联网空地节点动态协同部署.最后,通过实验,从通信耗能和运动耗能两方面验证了本文所提方法的有效性,同时,也分析了影响本文所述方法效能的因素.

群智能算法在气体源定位中的应用综述

近几年频繁发生的气体泄漏事件使得气体源定位成为了公共安全领域亟待解决的问题。气体源定位问题本质上可以转化为最优化问题,群智能算法作为一种高效的优化算法,为其提供了一个全新的解决方案。介绍了气体源定位问题的研究背景和研究现状;根据群智能算法在气体源定位中应用的研究思路和研究内容对具有代表性研究成果进行了分类综述和对比分析;对目前基于群智能算法的气体源定位研究中存在的问题和未来发展趋势进行了分析和展望,对气体源定位问题的进一步研究提供一定的参考作用。

三维空间的自适应气体源定位方法

现有气体源定位方法大多在在二维平面上开展研究,与气体扩散的三维特性不符,且无法兼具烟羽发现、烟羽跟踪以及气体源确认功能,为此提出一种三维空间的自适应气体源定位方法。利用改进烟花算法协调多无人机进行气体源定位,烟花爆炸产生火花的过程即对目标空间的搜索过程,改进烟花算法特殊的爆炸机制和选择策略使该方法可以自适应地进行烟羽发现、烟羽跟踪以及气体源确认,完成气体源的定位任务。采用高斯烟羽模型进行仿真验证,实验结果表明了所提方法能够在三维空间环境下快速准确地定位到气体源。

基于颜色布局描述子的改进ViBe算法

针对ViBe算法在检测运动目标时会有"鬼影"产生和在动态背景下会对目标检测过程中产生干扰造成运动目标误检的问题,结合颜色布局描述子(CLD)提取关键帧进行三帧差分、形态学后处理的技术,提出一种改进的ViBe算法。首先,通过CLD提取视频关键帧图像;然后,将所选取关键帧图像进行三帧差分,通过差分结果将含有运动目标的背景模型进行填充,得到真实的背景图像,再对运动目标进行检测,以达到消除鬼影的目的;最后,在背景模型更新的阶段加入自适应阈值的形态学处理技术,消除动态背景模型中的干扰信息。实验结果表明,所提算法在运动目标检测时在避免鬼影、抗动态背景干扰等方面表现出优越性,在相似度量阈值选取为0.67到0.72时,所提算法的准确率最高可以达到99.4%,可以理想地检测出运动目标的位置信息。

CMOS有源像素传感器辐射损伤对星敏感器星图识别影响机理与识别算法

为分析恶劣空间辐射环境导致星敏感器性能退化、姿态测量精度降低的原因,深入研究了^(60)Co-γ射线辐射环境下互补金属氧化物半导体有源像素传感器(complementary metal oxide semiconductor active pixel sensor,CMOS APS)电离总剂量效应对星敏感器星图识别的影响机理.通过搭建外场观星试验系统,实际观测天顶和猎户座天区,经过星图数据采集、星点提取与星图识别等试验流程,获得^(60)Co-γ射线辐照后CMOS APS噪声对星图背景灰度均值、识别星点数量的影响机理,并提出一种寻找被辐射噪声湮没星点的识别算法.通过理论推导分别建立了CMOS APS暗电流噪声、暗信号非均匀性噪声和光响应非均匀性噪声与星点质心定位误差的定量关系.研究结果表明^(60)Co-γ射线辐照后星敏感器星图背景灰度均值增大、星点识别数量减少,CMOS APS辐照后噪声增大导致星点质心定位误差增大,从而影响星敏感器的姿态定位精度,该研究结果为高精度星敏感器的设计和抗辐射加固提供一定的理论依据.

微生物活体材料的制备与成型方法研究进展

微生物活体材料是微生物活细胞与细胞外基质的结合,它融合了材料科学与微生物技术的理念,呈现出不同于传统材料的特性和优势.本文探讨了活体材料的制备和成型方法的最新研究成果.其制备技术包括“自下而上”的生物学方法和“自上而下”的材料学方法.这些方法依赖于合成生物学或材料科学技术以控制和提升活体材料的性能.在成型技术方面,模塑成型、微胶囊化、纺丝和3D生物打印等方法可用于加工和塑造活体材料,实现对其形状和结构的精确定制.这些制备和成型技术优化了材料的力学性质、营养物质的传输以及微生物的功能分区,为拓宽活体材料的应用范围提供了强有力的支持.未来的研究将专注于进一步提升活体材料的加工精度、安全性、稳定性和功能性,预期活体材料将在生物医疗、环境治理和可持续发展等多个领域发挥关键作用.