粒子群优化噪声参数的行人导航零速修正算法

针对使用零速修正算法进行行人惯性导航时,固定噪声参数不适用所造成的导航精度较低的问题,提出了一种基于粒子群算法优化噪声参数的零速修正算法。通过最小化零速阶段的滤波器新息序列可以在线调整滤波参数,以适应当前行人运动状态,最后通过对多组惯性数据进行解算来验证算法有效性。分别使用了标准零速修正算法和粒子群优化的零速修正算法对惯性数据进行解算,并计算两种算法解算结果的位置误差,结果表明,提出的算法能够得到更小的定位误差和更平滑的解算轨迹。

一种滑窗积分推算的行人惯性定位算法

针对当前行人惯性定位算法存在穿戴部位限制、运动适应性差、长时误差发散的问题,提出了一种滑窗积分推算的行人惯性定位算法。首先通过设置滑动窗口构建短时独立的捷联积分方式,抑制累积误差发散速度。然后融合滑窗内位移增量和航向信息推算得到行人运动轨迹。利用公开数据集、智能手机、自研惯性传感器开展了多组行人惯性定位实验。实验结果表明,相较于传统的ZUPT和PDR算法,本文算法的定位误差小于总行程的1%,定位精度提升了50%以上,在穿戴方式、运动适应性和定位精度方面具有明显优势。

一种人员惯性定位的鲁棒多约束地图匹配算法

针对传统的地图匹配算法在分岔口和半封闭场景下易出现匹配失效和精度下降的问题,提出了一种人员惯性定位的鲁棒多约束地图匹配算法。该算法构建了地磁/惯性融合航向估计系统,利用三轴陀螺仪实时校准地磁传感器偏差,采用校准后的地磁数据进行航向解算,可有效提升航向信息获取精度;在固定的时间窗口内引入粒子群轨迹的多重约束,增强了算法的鲁棒性;此外,设计了一种启发式多约束重采样策略,提升了粒子群的自适应能力。最后,通过多组室内和室外长距离行走实验对所提算法性能进行评估。实验结果表明,与地图回溯约束的粒子滤波算法相比,本文算法具有更强的鲁棒性,定位精度可提升2倍以上,定位误差小于总行程的0.5%。

全腹腔镜下远端胃癌根治术治疗高龄胃癌患者的疗效观察

目的:探讨全腹腔镜下远端胃癌根治术治疗高龄胃癌患者的临床疗效。方法:选取2019年1月至2021年12月期间在我院接受腹腔镜下胃癌根治术的高龄胃癌患者(≥70岁)作为研究对象,经倾向性匹配后根据手术方式分为观察组与对照组,其中观察组接受全腹腔镜下远端胃癌根治术(40例),对照组接受腹腔镜辅助远端胃癌根治术(80例)。比较两组患者的手术近期疗效、术后并发症、免疫功能变化、生活质量与生存情况。结果:与对照组相比,观察组患者的术后并发症发生率相近(10%vs 23%,P=0.095),但首次下床时间、首次排气时间与术后住院时间均显著较短,差异具有统计学意义(P<0.05)。另外,观察组患者术后1周的WBC与CRP水平明显低于对照组,而CD3^(+)、CD4^(+)与CD4^(+)/CD8^(+)水平明显高于对照组。对比两组患者术后6个月的生活质量,观察组的疼痛、便秘评分明显优于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后随访均未发现肿瘤局部复发病例。结论:与传统的腹腔镜辅助手术相比,全腹腔镜下远端胃癌根治术治疗高龄胃癌患者具有术后恢复快、对免疫功能影响小、并发症少、生活质量高等优点,值得进一步推广应用。

遮蔽空间单兵双足不等式约束融合定位方法

在一些遮蔽空间环境,如地铁施工、隧道检修等内部,对于单兵的入内救援提出了挑战,自主的单兵定位是保障人员安全的必要手段。针对现有基于惯性的单兵定位方法定位误差大的问题,提出了一种遮蔽空间单兵双足不等式约束融合定位方法。利用双足之间最大步长作为约束条件,缩短零速修正间隔以增加观测量。同时双足在不等式约束的基础上,利用最优阈值检测算法,准确识别不同步速,实现自适应步速识别。实验结果表明,利用最优阈值的零速检测算法和双足不等式约束的单兵导航定位方法,比双足未加约束时的定位精度提高86.12%,与双足等式约束的定位算法相比平均定位精度提高61.48%。

基于双轴地磁航向误差自旋修正的行人自主定位方法

针对行人自主定位的航向误差漂移问题,提出了一种双轴地磁航向误差自旋修正方法。在自主定位前进行原地主动旋转,利用椭圆拟合修正方法得到双轴地磁测量的误差补偿系数,从而实现对外界环境地磁干扰的有效抑制。采用修正后的双轴地磁测量信息直接计算得到航向信息,结合峰值法跨步探测模型和线性步长估计模型,实现对行人的自主定位。为验证算法的有效性和稳定性,在室外环境开展了多组行人自主定位实验。结果表明,在150米的定位实验中,所提算法定位轨迹起点与终点的平均偏差约为总行程的0.95%,与当前五种主流算法对比,具有更好的鲁棒性和定位精度。

高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统设计

针对高旋弹用MEMS-IMU在传统标定方法中不能全面激活误差,且存在标定流程复杂、标定效率低的问题,设计一种高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统和方法。首先分析了高旋弹用MEMS-IMU输出特性,构建误差模型,设计十二位十八速的标定方案,并优化转台转动方案。通过自动标定系统,实现高旋弹用MEMS-IMU的自动标定。实验结果表明,该方法能实现对高旋弹用MEMS-IMU的自动标定,MEMS陀螺仪滚转、俯仰和偏航轴精度较传统方法分别提升98%,72%,73%以上;MEMS加速度计三轴精度分别提升53%,47%,7%,同时整个标定流程时间大幅减少,提高了标定效率。

胆总管结石患者术后T淋巴亚群变化及其与术后发生感染的关系

目的:探讨胆总管结石患者术后T淋巴亚群变化及其与术后发生感染的关系。方法:选取301例行腹腔镜联合胆道镜取石术治疗的胆总管结石患者为研究对象,依据术后是否发生感染分为感染组(n=43)和未感染组(n=258)。比较两组患者术前及术后1 d T淋巴细胞亚群水平,分析其与术后发生感染的关系。结果:术后1 d,两组患者CD3^(+)、CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)水平均较术前降低(P<0.05),且感染组CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)水平低于未感染组(P<0.05);CD8^(+)水平均较术前升高(P<0.05),且感染组高于未感染组(P<0.05)。术后1 d时,外周血CD4^(+)、CD8^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)水平预测患者发生感染的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.724、0.686、0.821,其中CD4^(+)/CD8^(+)水平预测效能高于CD4^(+)或CD8^(+)(P<0.05)。Logistic回归分析显示,糖尿病、操作时间≥150 min、术后1 d CD8^(+)高水平是发生术后感染的危险因素;术后1 d CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)高水平则是预防术后感染的保护因素。结论:胆总管结石行腹腔镜联合胆道镜取石术后1 d CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)低表达及CD8^(+)高水平可增大术后感染风险,可作为术后感染风险预测指标之一。

微小型金属壳谐振陀螺静电激励电路设计

针对微小型金属壳谐振陀螺金属谐振子的激励需求,提出一种非接触式静电力的高压激励电路。通过分析陀螺敏感器件的结构和工作模式,建立静电力模型。采用直流逆变电路转换高压的方法实现高频高压激励的输出,首先通过闭环推挽式升压电路产生正负高压,然后直流逆变电路采用PWM信号驱动正负高压交替输出并滤波,最终实现直流逆变为高频高压输出。通过构建电路仿真模型验证设计的可行性,对比不同截止频率对输出的影响。仿真结果表明,频率为200 kHz,幅值为500 V的高压高频输出,最佳截止频率为350 kHz,输出差值百分比为17.67%。最后经过实物制作与测试,证明该静电激励电路可稳定产生正弦高压激励金属谐振子。

基于FPGA的扩展卡尔曼滤波器设计与仿真

为了进一步提高工程应用中扩展卡尔曼滤波器的实时性及通用性,提出了基于具有高度并行性特点的现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现扩展卡尔曼滤波器的方案。依据其并行运算的特点,设计了扩展卡尔曼滤波并行运算流程,有效缩短了运算时间。针对矩阵乘法、状态机设计等难点提出优化实施方案,并采用模块化的设计方法进行了系统软件架构设计,使其更加易于进行测试与升级。最后通过与数值仿真结果进行对比分析,验证了本设计具备良好的运算精度,且有效提高了系统实时性。

基于深度神经网络的人体运动识别系统设计

针对狭小空间下灾难救援人员运动状态感知困难的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)+长短期记忆网络(LSTM)的人体运动识别(HAR)方法,设计了一种可运行于嵌入式微控制器单元(MCU)的HAR系统。系统使用佩戴于胸口的三轴加速度计及陀螺仪传感器作为数据输入,研究了卷积核数量和LSTM细胞数量对网络的影响,构建了HAR的深度学习模型。同时,针对存储占用、计算负荷和功耗对网络进行了优化与转译,并在嵌入式设备验证。结果表明:该系统可稳定运行于微控制器单元且对人体运动状态具有良好的识别精度。

基于遥感降水的西江流域降水时空特征分析

为精确分析西江流域降水时空特征,利用流域内34个气象站2001—2019年实测降水数据,对同时期GPM降水数据在西江流域的适用性进行评估,并根据GPM数据定量分析西江流域降水时空变化特征。结果表明:GPM数据与实测降水数据一致性高,误差合理,在西江流域具有适用性;流域内年降水量整体表现为上升趋势,且具有欠-丰阶段性变化趋势,4—9月降水量占全年降水量78.39%;年、月降水量空间分布均表现为自西向东逐级递增趋势,19 a降水增加,但未达到90%置信度的区域占72.39%,降水变异程度以中变异程度为主,占比66.24%;19 a间降水表现为反向持续的区域占比78.50%,预计有61.16%在过去19 a中降水增加,但未达到90%置信度的区域,未来的降水可能逆转为减少趋势。研究结果可为科学规划西江流域水资源、推动新阶段流域水利高质量发展提供理论支持。

可穿戴定位系统阵列惯性器件故障检测方法

通过阵列惯性器件构成的可穿戴自主定位系统,可显著提高人员的定位精度,但是可穿戴自主定位系统中的阵列式惯性器件在工作过程中难以避免出现故障。针对应急救援人员穿戴的自主定位系统中阵列加速度计的噪声增大现象,提出了一种基于卷积神经网络的阵列加速度计故障检测方法,使用广义似然比检验对比得到阵列陀螺仪对照数据,再通过CNN计算加速度计数据与陀螺仪对照数据的映射结果,实现了对阵列加速度计噪声增大故障的快速检测。通过十二IMU阵列数据融合和故障检测试验结果表明,该检测方法能够快速有效检测地出阵列惯性器件中的加速度计噪声增大典型故障,故障检测率≥98%,效果明显。

警惕美国固化人工智能先发优势,中国需抢抓窗口期

近期,美国OpenAI公司发布了全面提升能力的大模型GPT-4,基于预训练大模型的生成式人工智能技术成为推动经济社会发展和国际竞争的前沿领域备受关注。为进一步缩小与美国的发展差距,使新技术服务我国的高质量发展目标,并应对其可能产生的风险,我国应通过包容审慎的监管机制和统一算力体系,支持国内企业加速布局新技术领域,发展产业应用。

复合冲击频率配合特性模拟研究

目前,对于传统的轴向冲击破岩和扭力冲击破岩机理的研究较多,而复合冲击钻井破岩机理的研究正处于起步阶段,且现有的研究成果极少。鉴于此,利用ABAQUS动力学冲击模块计算平台建立了PDC钻头单齿-岩石相互作用的动力冲击数值模型,考虑切削齿在钻压、转速、交变冲击扭矩和交变轴向冲击力等多个载荷的共同作用下,分析了复合冲击破岩方式、轴向冲击和扭向冲击频率配合方式、钻压等几个因素对复合冲击破岩效果的影响。研究结果表明:岩石单元内部拉应力与压应力破坏区域交替分布;冲击条件相同,且在轴向冲击频率为扭向冲击频率的1/2时,岩石破碎效率最高;如果冲击频率太小,而不能及时有效地破碎钻遇岩石,即发生黏滑振动;如果冲击频率太大,载荷作用时间太短,则破岩过程中冲击能量无法及时分配,冲击力微弱,因此,复合冲击频率配合数量关系存在一个冲击频率极值。复合冲击钻井技术破岩机理的研究为新型钻井工具的进一步开发和优化改进奠定了理论基础。

基于机器视觉的探针台晶圆偏移角度检测方法

为了保证探针台的芯片检测效率和精度,需要提高探针台晶圆定位精度。因此,提出一种基于机器视觉的探针台晶圆偏移角度检测方法。通过灰度化、双边滤波、归一化、Canny边缘检测和最大连通域获取,得到晶圆芯片外围边缘,通过最小外接矩形法计算晶圆偏移角度。经实验验证,晶圆偏移角度检测误差<0. 03°,满足晶圆定位精度要求。

复合冲击钻井立体破岩特性模拟研究

利用ABAQUS动力学冲击模块建立PDC单齿-岩石冲击作用数值计算模型,研究切削齿在受转速、钻压、交变冲击扭矩、交变冲击力等多载荷耦合作用下的复合冲击动态破岩方式及破岩效果。研究发现:扭转冲击比旋转冲击的破岩效率提高39.28%,复合冲击比扭转冲击破岩效率提高27.79%;冲击作用时间相同,岩石表面剪切作用力S复合>S扭力>S旋冲;复合冲击侵入岩石深度的特征曲线具有阶跃式的特征。复合冲击钻井破岩机理的研究为工具的进一步优化奠定了理论基础。

欠平衡钻井煤层井壁稳定有限元数值计算研究

根据山西沁水盆地3#煤层地层条件参数,考虑煤层井壁渗流与变形耦合作用,利用数值模拟方法建立煤岩井壁稳定弹-塑性数值模型,研究欠平衡钻井条件下近井壁孔隙压力随渗流时间的变化和时间延迟效应对井壁稳定的影响规律。对煤层井壁最大位移量、井周塑性最大变形量随井底压力的变化规律进行了研究分析。仿真结果表明,井壁稳定性确实存在时间延迟效应,并且在考虑渗流与变形耦合条件下对于煤岩的塑性研究分析更为合理和有效,并为指导钻井施工提供充裕时间条件。

X染色体耦联锌指蛋白在胰腺癌中的表达及其机制研究

目的探讨X染色体耦联锌指蛋白(ZFX)在胰腺癌中的表达以及对人胰腺癌PANC-1细胞增殖和凋亡的影响。方法选取2011年3月至2014年4月在秦皇岛军工医院和中国人民解放军总医院行手术切除的胰腺癌患者67例,免疫组化检测胰腺癌和癌旁组织中ZFX蛋白表达,培养人胰腺癌PANC-1细胞,分为ZFX干扰序列组、阴性对照组和空白对照组,实时荧光定量PCR技术检测细胞中ZFX基因表达,MTT法检测细胞增殖能力,软琼脂克隆形成实验计算细胞克隆率,流式细胞术检测细胞凋亡情况。结果胰腺癌组织中ZFX蛋白阳性表达率为82.09%,高于癌旁组织的50.75%,差异有统计学意义(P<0.05);胰腺癌组织中ZFX蛋白表达与TNM分期和淋巴结转移有关(P<0.05);ZFX干扰序列组细胞中ZFX mRNA相对表达量低于阴性对照组和空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05);MTT实验结果显示,ZFX干扰序列组细胞24、48、72和96 h时吸光度A值均低于阴性对照组和空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05);ZFX干扰序列组细胞克隆形成率低于阴性对照组和空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05);ZFX干扰序列组细胞凋亡率高于阴性对照组和空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 ZFX蛋白在胰腺癌组织中呈高表达,特异性沉默人胰腺癌PANC-1细胞中ZFX基因,可抑制细胞增殖及克隆,促进细胞凋亡。

水力喷射钻孔器径向破岩特性分析

水力喷射径向钻孔可在岩层中打开一条油气通道,增加泄油面积,有效地提高油井产量。为了解水力喷射钻孔器径向破岩特性,基于数值模拟方法,建立了地层-喷射孔数值计算模型,开展了水力喷射钻孔器径向喷射方位、地应力对钻孔器喷射破岩影响规律的研究,从而对钻孔器水平钻井能力及延伸极限进行评估。研究结果表明:随钻孔器喷射方位角的增加,岩石破裂位置相对复杂多样,建议钻孔器喷射方位角设计在0°～30°区间;地应力对喷射破岩有较大影响,建议地应力差异较大条件下,选择较小的喷射方位角,岩石易于破碎;随着入口排量的增加,钻孔器钻进延伸极限先增大后减小;后向孔眼个数越多,钻孔器喷射钻进延伸长度越大。研究成果可为水力喷射径向水平井眼设计以及技术施工设计提供理论依据。