地下排水管网信息获取及智慧排水信息系统应用研究

随着城市的快速发展,周期性、多维度排水管网数据对新时期排水信息化建设提出了更高要求,既要准确掌握整个城市排水现状,更需要借助空间分析和可视化表达,实现数据管理、统计分析和辅助决策等支撑服务。本文以安徽某县地下排水信息系统建设为例,从排水管网信息获取、数据库建设、数据监理入库子系统、数据管理与分析子系统、“一张图”展示子系统、地下排水APP等方面分享排水信息系统建设经验,提出智慧排水信息系统应用建议。地下排水信息系统建设实现“一站式”的管线信息协同服务,能为政府部门、专业管线权属单位、各级市政管网应用部门提供信息服务,实现了预期目标。

手指静脉图像感兴趣区域快速提取方法研究

手指静脉识别技术由于其非接触、高防伪性以及活体检测等优点,成为研究与应用的热点。针对传统手指静脉图像感兴趣区域提取方法过程复杂、运算量大的问题,提出一种感兴趣区域快速提取的方法。该方法采用三点对比法定位手指上下边界以及基于相似三角形定理的图像校正方法。与传统的方法相比,省去了边缘优化的复杂过程以及减少了旋转校正的乘法运算量,能将指静脉图像感兴趣区域提取的速度提高2~3倍。利用指静脉图像库进行仿真实验,结果表明,本算法提取ROI的正确率为100%,识别的等错误率仅为2.45%,说明该方法具有较高的普适性和稳定性,能广泛应用在指静脉识别系统中。

基于RUSLE模型的安徽郎溪县土壤侵蚀时空变化及其影响因素分析

为配合正在安徽省郎溪县开展的1∶50000土地质量地球化学调查评价项目,给郎溪县土地质量地球化学调查与评价提供丰富的遥感层面数据,同时为地方政府对土地利用规划、农作物种植、农业林业生产管理、地质灾害治理和生态环境保护等方面提供数据支撑,本文基于RUSLE模型、GIS与RS技术获取了郎溪县2010年、2020年土壤侵蚀空间分布及2011—2020年的平均土壤侵蚀空间分布,探究在强降水事件及长时序、常态化下郎溪县土壤侵蚀的时空变化及其主要影响因素。结果表明:郎溪县土壤侵蚀等级较高区域主要集中于东北侧和西南侧丘陵山区,2010年平均土壤侵蚀模数为549.148 t/(km^(2)·a),2020年为704.924 t/(km^(2)·a),土壤侵蚀减弱区域占全县面积的9.3%,土壤侵蚀增加区域占全县面积的44.0%,因此,2020年强降水事件对郎溪县土壤侵蚀影响显著,且土壤侵蚀加剧的主要影响范围集中于微度侵蚀和轻度侵蚀层面,并多发于高植被覆盖且低地势耕地区域。2011—2020年间的平均土壤侵蚀模数为443.923 t/(km^(2)·a),相对于2010年,土壤侵蚀强度整体呈减弱趋势,其中,土壤侵蚀减弱区域占全县面积的14.1%,土壤侵蚀增加区域仅占全县面积的3.3%,且土壤侵蚀加剧区域主要分布于丘陵山区。

人体通信不同信道传播特性的研究

植入式通信系统是人体体域网(BAN)的重要组成部分,在医疗监测、疾病诊断治疗和残疾人辅助方面有重要的应用前景。基于时域有限差分的方法(FDTD)原理建立多层非均匀介质人体组织模型,通过在体表、体内植入不同方式信道,研究植入式人体通信信道传播特性。首先,建立多层非均匀介质人体组织模型,考虑到组织介电特性与频率有关,随频率呈α、β、γ色散,需对介质Debye模型进行非线性参数拟合;然后,在人体通信链路体表-体表、体表-体内、体内-体表和体内-体内植入四种信道,分析0.3~100 MHz频段人体通信信道的衰减特性;最后,通过信道植入实验(猪肉)验证了非均匀介质建模的可行性。分析植入式人体信道路径损耗特性:在植入信道传播特性方面,信道路径损耗与信道长度相关且随频率呈高通特性,在信道植入方式方面,体内信道较体表植入更具有优势。

无创血糖检测中不同葡萄糖浓度的介电-频率响应特性研究

无创血糖检测技术具有无痛感、不易感染和可连续监测等优点,是血糖检测技术发展的重要方向。为了研究在不同频率下、不同葡萄糖浓度对介电特性的影响,该文首先以不同葡萄糖浓度的水溶液为研究对象,探索了500 kHz～5 MHz频率范围内不同葡萄糖浓度水溶液的介电-频率特性。研究表明,葡萄糖水溶液在500 kHz～5 MHz的响应特性与高频下的响应特性不同。在该频段下,当葡萄糖浓度不变时,水溶液的复介电常数的实部和虚部随着频率的增大而减小;当频率不变时,水溶液的复介电常数的实部和虚部随着葡萄糖浓度的增大而减小。其次,该文还通过对复介电常数测量值进行二阶Debye模型拟合,并对Debye模型中的参数进行了二次多项式拟合。拟合的决定系数均高于0.93,最终得出了葡萄糖浓度为0～16%水溶液的复介电常数在不同葡萄糖浓度和频率下的相关函数,量化了葡萄糖水溶液的复介电常数与葡萄糖浓度及频率的关系。最后,通过建立包含皮肤、血液、肌肉的无创血糖检测模型,并采用基于时域有限差分法对模型进行仿真分析。结果表明,接收电极2与3之间的电压差值随着葡萄糖浓度的增加而线性增大,为基于500 kHz～5 MHz频率范围内的无创血糖检测提供了一定的理论基础。

幅度信息辅助的GM-PHD-UKF弱小多目标跟踪算法

针对弱小目标雷达散射面积小、回波能量弱、在跟踪过程中虚警杂波数较多,容易产生误跟、漏跟的问题,提出了一种幅度信息辅助的无迹高斯混合概率假设滤波(GM-PHD)算法。该算法通过建立弱小目标与虚警杂波的幅度似然函数,利用幅度信息提升目标与杂波的识别度,改善多目标的状态估计与势估计。此外,该算法还使用无迹卡尔曼滤波(UKF)进行扩展,以适应非线性的跟踪情况。仿真结果表明,相比于传统的高斯混合概率假设滤波,所提算法拥有更佳的多目标状态估计与势估计性能。

Low Power Single-Chip RF Transceiver for Human Body Communication

Human body communication is proposed as a promising body proximal communication technology for body sensor networks.To achieve low power and small volume in the sensor nodes,a Radio Frequency (RF) application-specific integrated circuit transceiver for Human Body Communication (HBC) is presented and the characteristics of HBC are investigated.A high data rate On-Off Keying (OOK)/Frequency-Shift Keying (FSK) modulation protocol and an OOK/FSK demodulator circuit are introduced in this paper,with a data-rate-to-carrier-frequency ratio up to 70%.A low noise amplifier is proposed to handle the dynamic range problem and improve the sensitivity of the receiver path.In addition,a low power automatic-gain-control system is realized using a novel architecture,thereby rendering the peak detector circuit and loop filter unnecessary.Finally,the complete chip is fabricated.Simulation results suggest receiver sensitivity to be-75 dBm.The transceiver shows an overall power consumption of 3.2 mW when data rate is 5 Mbps,delivering a P1 dB output power of-30 dBm.

Toward broad optimal output bandwidth dielectric elastomer actuators

Dielectric elastomer actuators(DEAs)are one of the most promising soft actuation technologies owing to their relatively high power density and electromechanical efficiency enabled by a resonant actuation technique.However,existing DEA designs suffer from a very narrow optimal output bandwidth close to resonance and poor output control capability due to their fixed geometrical configurations.This condition greatly limits their applications in programmable actuation and broad-bandwidth applications.Accordingly,this work developed a novel resonance tunable DEA(RTDEA)design for broad-optimal-output actuation bandwidths that is enabled by an integration of a stiffness and voltage control strategy.This design features a broad resonant frequency adjustment from 84 to 126 Hz and independent tunings of its resonant amplitude and frequency.Parametric studies were conducted to illustrate the fundamental principles behind the resonance tuning strategy,and optimization was performed to maximize the tuning capability.Here,a resonance tuning control strategy is proposed to achieve accurate adjustments of the RTDEA’s resonance based on the stiffness and voltage control strategy.These resonance tunable soft actuators are envisioned to greatly expand DEAs’applications in,for instance,soft robotic locomotion,human–robot communication,and active vibrational control with demands of broad actuation bandwidths and high output performance.