智能高速铁路中基于低轨卫星网络的通信关键技术研究

智能高速铁路是构建现代综合交通运输体系的重要组成部分,建立支持高移动性、高速率、高可靠性、高实时性的通信链路是列车安全运行的基石。针对高速铁路空间跨度范围大、轨旁通信设备成本高、越区切换频繁等问题,探讨基于低轨卫星互联网技术实现车地通信的可能性及关键技术。分析智能高速铁路通信业务需求并根据不同的业务类型采用对应的专网或公网进行承载。研究了基于公网卫星互联网络的高速铁路无线接入架构。并在此基础上进一步探讨了面向智能高速铁路的卫星接入与低时延传输、星地链路多普勒频偏、星内/间波束切换等关键技术,以期实现低时延、高可靠的星地通信链路。

Censydiam模型下天津海河文旅产品设计研究

旅游文创产品设计在展现地方魅力和文化特色方面得到了快速发展。利用新技术和可持续设计,结合Censydiam用户动机分析模型,深入研究用户需求和情感需求,以实现精准定位和增强用户体验,为旅游文创产品的可持续发展提供新思路。

面向智能高铁的低轨卫星通信发展综述

低轨卫星具备大带宽、低时延、广覆盖等优点,非常适合作为地面网络的补充,实现智能高铁全线路覆盖、无缝连接的要求,有助于构建空天地一体化通信网络。针对现行铁路移动通信网络存在的不足,研究低轨卫星在智能高铁中的应用以及关键技术,首先分析智能高铁的通信需求,然后介绍国内外铁路卫星通信的发展现状,最后从传播特性、物理层参数、波束切换、资源管理等几个方面对低轨卫星应用在智能高铁领域的关键技术与挑战进行探讨。

面向低轨卫星的星地信道特性研究与仿真

随着5G的应用与6G的研究,构建空天地一体化网络已经成为未来通信系统的发展方向。低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络可以提供大容量、低时延、广覆盖的通信能力,是未来天基网络的重要组成部分。然而星地信道传播距离长,电磁环境复杂,其传播特性与地面蜂窝网络有着很大不同。介绍了目前低轨卫星关于星地链路信道的标准化进展,分析了影响星地链路信道特性的因素及计算方法。在仿真平台上利用Starlink卫星数据对星地链路传播中的各种损耗进行了仿真,为低轨卫星星地链路设计提供了参考。

基于松弛时延的真空管高速飞车uRLLC贪心复用机制

真空管高速飞车的安全运行需要多种车地通信业务的有效支撑,包括超高可靠低时延通信(uRLLC)业务和增强移动带宽(eMBB)通信业务,异质业务资源共存时可通过临时抢占eMBB业务的时频域资源优先保障uRLLC业务的传输。根据误码率和时延指标将uRLLC业务划分为5个等级,并将uRLLC业务复用时延范围进行松弛,在考虑uRLLC业务误比特率和复用时频域范围约束条件下,构建以最小化uRLLC业务总功率为目标的优化问题;提出一种贪心策略,在指定步骤内得到次优解以应对高速变化的环境。仿真结果表明:在信道状态较差或噪声功率谱密度较高的情况下,本复用策略能显著降低uRLLC业务复用所消耗的功率,提升车地无线通信的可靠性。

全长锚固锚杆锚固单元力学性能实验研究

锚固单元的传力特性是影响全长锚固锚杆支护能力的重要因素。由于锚固单元界面构成复杂,本文主要考虑锚杆与粘结材料及其界面的力学特性,开展锚固单元界面剪切力学实验研究。实验结果表明,砂浆强度直接影响界面的峰值强度和剪切刚度;采用相同强度砂浆,界面的峰值强度、剪切刚度和残余剪切强度都与法向应力成正比;在相同法向应力作用下,剪切速率增加引起峰值剪切强度增大,但对残余剪切强度影响较小。依据实验剪切应力-位移曲线将锚固单元与岩石间界面的解耦过程分为“峰前-软化-滑移”三阶段,非连续变形分析方法数值模拟结果表明,加载初期的损伤主要受粘结材料抗拉强度的影响,临近峰值阶段与粘结材料张剪混合破裂相关;软化阶段和滑移阶段主要受粘结材料剪切特性和颗粒形状的影响;引入实验所获得的三线滑移模型曲线到全长锚固锚杆模型,模拟拔出数值实验结果表明较快拔出速率将影响锚杆变形能力。

基于神经网络的时变无线信道仿真

提高频谱利用率、实现超大容量传输的前提是精准掌握无线信道特性信息.研究了反馈神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)在无线信道多普勒功率谱仿真中的应用.利用大量样本训练BPNN实现对时变信道进行预测.仿真结果表明,与传统方法对比,BPNN的仿真效果更接近理论值,误差更小,具备很好的容错性,同时模型输出结果的频域呈U型谱,时域自相关函数满足第一类贝塞尔函数,很好地符合Jakes模型的时频域条件.对3种方法的时间复杂度进行比较,结果表明BPNN的时间复杂度最高,牺牲了时间复杂度但换取了高精度和低误差.对3种误差逆向传播算法的仿真结果进行对比,发现列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt,L-M)算法训练BPNN的均方误差最低,效果最佳.

文科物理课程中课程思政的教学探索与研究

本文结合物理课程特点和国情价值观,提炼出了物理课程思政教育的基本要素框架。同时,我们以《文科物理》为实践课程,根据要素框架设计了课程思政案例,并以趣味漫画为案例载体引入课堂教学,通过实验班和对照班的对比开展教学实验及研究。结果表明:在物理课堂教学中引入课程思政案例,不仅能有效提高学生的思想道德认知,也能提高学生的课堂注意力,从而提高学生对专业知识的学习兴趣及效果,但教师会付出更多的备课时间。

漫画教学法在文科物理课程中的应用

针对国内“文科物理”课程教学中存在的瓶颈问题,本文引入了一种创新的“漫画教学法”。为了验证其实际应用效果,在兰州大学开展了教学实验,结果表明:漫画教学法能很好地调动文科专业学生的学习主动性,显著增加学生的课堂参与度,有利于课后互动学习,并帮助学生取得更好的成绩,学生的学习满意度也更高。因此,漫画教学法在“文科物理”课程教学中具有较好的应用价值。同时,我们还对“文科物理”课程未来的改革方向进行了展望。

通识物理教育体系的建设与探索

在高校开展通识物理教育,是深化我国高等教育改革,培养大学生科学素质和理性思维的重要途径,是培养复合型高素质人才的重大战略举措。针对我国高校开展通识物理教育中存在的重要问题和不足,以兰州大学物理学院的通识物理教育体系建设与改革实践为例,分析讨论了兰州大学通识物理教育体系取得重大示范性建设和改革成效的做法与原因,形成了系统的理论性总结和实用的实践性经验,可为高校开展通识物理教育体系建设及改革提供理论支持。

综合性大学开展创新创业教育改革的探索与实践——以兰州大学物理学院为例

在高校开展创新创业教育,是深化我国高等教育改革,培养大学生创新素质和创业精神的重要途径,是服务创新型国家建设的重大战略。针对我国综合性大学开展创新创业教育中存在的关键瓶颈问题,以兰州大学物理学院为例进行创新创业教育改革与实践,分析讨论了兰州大学物理学院取得重要示范性创新创业教育成效的措施和原因,形成了系统的理论性总结和实用的实践性经验,可为综合性大学开展创新创业教育改革及研究提供理论支持。

不同库温下冷库冷风机结构参数对其结霜特性的影响

对不同库温下冷风机结构参数对其结霜特性的影响规律开展研究,建立冷库冷风机系统动态结霜模型并进行实验验证,采取仿真与实验相结合的方式研究并揭示不同空气状态参数的冷库内冷风机翅片间距对其换热表面结霜特性、系统性能的影响变化规律,同时提出不同库温下的冷风机结构设计建议。研究结果表明:在常规冷库工况下,5℃为可通过调节翅片间距避免结霜发生的临界最低库温,当库温大于等于5℃时,选择2 mm作为冷风机翅片间距可避免结霜,冷风机性能将大幅提升。当库温低于5℃时,可通过增大翅片间距降低系统性能衰减,但同时需考虑单位制冷量结霜量升高造成的除霜能耗增加。

基于5G蜂窝网络的城市列车高精度定位探讨

针对传统的列车定位方式普遍存在定位精度较低、设备成本较高等缺点,而基站蜂窝定位技术虽有精确度高、覆盖广、移动端不需要升级硬件等优势,但由于基站间时钟非严格同步、列车运行环境复杂多变等因素造成高精度定位较为困难的问题,基于第5代通信系统探讨城市列车高精度定位:从基站网络层、信道物理层和定位决策层入手,基于通信-定位一体化思想,通过对现有列车定位方法的分析和比对,基于几何精度因子选择基站,提出新型蜂窝非严格时间同步网络架构方法和高精度时延和角度参数估计算法,并给出多基站联合定位的保障机制,为高精度列车定位领域提供参考。

基于神经网络的无线信道场景识别

无线信道场景识别对于无线资源调度和系统性能的优化等具有重要意义.文中基于QuaDriGa平台研究了反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)在无线信道场景识别中的应用.首先,利用QuaDriGa生成不同场景下的信道冲激响应(channel impulse response,CIR),并提取时延扩展、角度扩展等信道参数.然后,对于BPNN,直接利用其对不同场景的参数进行训练;对于CNN,需要经过"抽头移动、数量级微调、自相关"等操作将一维的CIR转化为二维图像再进行训练.最后,计算识别准确率并利用K折交叉验证该两种模型的泛化能力.结果表明,CNN比BPNN识别精度高,但BPNN识别效率更高,二者均可用于未来信道场景的智能感知和识别.

高温环境下热防护服的温度分布研究

针对高温环境下热防护服的温度分布及各层厚度优化问题,利用热传导规律及逐步优化方法,建立了多层介质中的一维热传递模型和优化搜索模型。首先,根据防护服不同层前后分界面的温度连续性和热传递速率相等的特点,结合一维热传导方程,建立了各层介质中热传递的偏微分方程以及相应的初始条件和边界条件。为了确定所建模型的参数,该文建立了逐步优化模型,采用变步长搜索算法进行搜索。然后应用基于C-N格式的有限差分法对定解问题模型进行数值求解,得到从衣服外层一点到人体皮肤的温度分布。为确定满足温度条件的各防护层的厚度,该文建立了基于防护层厚度的优化模型,并应用变步长搜索算法进行求解,得到最优厚度值。最后对模型进行灵敏度分析,验证了模型的稳定性及可行性。

公安院校公安本科专业生源质量分析——基于十所公安本科院校2015~2019年的录取分数数据

利用构建的生源质量函数,对所选取的十所公安院校公安专业在2015年至2019年四年间的本科生录取分数数据进行了处理。分析发现公安招录改革明显提升了生源质量,但招警与招生不协调、招生规模不稳定等因素制约了生源质量的改善。应当从立足大局提高思想认识,多措并举吸引优质生源,科学合理编制招生计划,以及落实完善改革具体措施等方面入手,进一步提高公安院校生源质量。

基于漏波电磁透镜的高速飞行列车无线接入研究

随着高速铁路近几年的迅猛发展,下一代交通技术也正渐渐突破桎梏.当前制约轮轨高铁发展的关键因素是稠密大气,真空管道高速飞行列车是一种新型轨道交通技术,它突破了介质限制,利用磁浮技术,可实现列车在接近真空的密闭管道中超高速(大于1000 km/h)行驶.为解决列车运行在全封闭金属管道中,路边基站信号无法穿透管道壁与列车建立无线链路的问题,文中采用漏泄波导方式来实现管道内无线覆盖.通过特殊的漏泄波导缝隙设计,使得漏泄电磁波在管道腔体内以柱面波形式向列车辐射,从而有效抑制超高速带来的极高Doppler频移.在列车侧,提出一种车顶电磁介质透镜结构,漏泄波导辐射信号可透过透镜直达车内用户,从而实现车载结构与漏泄波导间有效的、无缝的上、下行通信.基于人工介质厚度与相位的定量关系来设计电磁透镜,使得电磁波透过透镜后从柱面波转化为平面波,从而实现更均匀的车厢内无线覆盖.

缘栅耗尽型场效应管沟道类型和工作区类型的判别研究

模拟电子技术是电气、电子通信类等工科类专业的专业基础课。晶体三极管和场效应管是模拟电子技术课程的重要内容,场效应管和晶体三极管相比,具有许多优良性能如低噪声、低功耗、良好的热稳定性,现已被广泛用于电子电路中。在教学过程中发现场效应管这部分知识较抽象,学生理解该知识点有一定难度。对此,该文提出一种绝缘栅耗尽型场效应管沟道类型的判别方法和工作区类型的判别方法。实践证明,该判决方法不仅能便于学生理解场效应管工作原理,更能辅助学生准确地判别其沟道类型和工作区类型。

我国香港地区辅警管理制度及其启示

我国香港地区辅警历经长期的发展,建立了科学有效的辅警管理制度,特别是在招录、训练和职业保障等方面,形成了完善的标准和体系。梳理总结香港辅警管理制度,借鉴香港地区辅警管理经验,对推进大陆辅警工作的规范化、职业化发展,更好地发挥辅警在维护社会治安秩序等工作中的作用具有积极意义。

基于机器学习的轨道电路状态判断

为准确判断轨道电路的状态,保障轨道交通的安全运行,研究无监督学习中的高斯混合模型(Gaussian mixed model,GMM)、有监督学习中的反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型与逻辑回归(logistic regression,LR)分类模型等3种典型机器学习算法在轨道电路状态判断中的应用。将轨道电路分为占用状态和空闲状态,应用3种算法实现状态分类任务,并在实际测得的数据集上对比3种算法的分类性能。测试结果表明:3种算法均能实现轨道电路状态的准确分类。与BPNN模型和LR分类模型相比,GMM无需训练过程,可降低人工成本。