基于均匀线性阵列的超大规模MIMO混合场信道估计算法

超大规模MIMO(extremely large-scale massive MIMO,XL-MIMO)是未来6G通信的关键技术之一。现有的XL-MIMO混合场信道模型大多对均匀线性阵列和单天线用户之间信道建模,且采用散射体最后一跳模型。若收发双端均配备线性阵列,现有的混合场信道估计方案将不再适用。为此,针对收发端均部署超大规模线性阵列的XL-MIMO场景,采用Saleh-Valenzuela模型进行信道建模,并提出了一种基于正交匹配追踪(OMP)的混合场信道估计算法。该算法首先利用角域变换矩阵对远场分量进行估计,然后通过极域变换矩阵估计近场分量。此外,引入克拉美罗-下界(CRLB)对所提算法进行评估。仿真结果表明,提出的混合场估计算法相较于仅考虑远场和近场的估计算法在信道估计性能上有约0.6 dB的提升。

多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制

针对多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁(hybrid excited axial field permanent magnet,HE-AFPM)电机中电励磁磁场与电枢磁场之间矢量耦合、端部漏磁等导致的电机参数非线性变化问题,该文提出一种混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制方法。详细分析HE-AFPM电机拓扑结构及参数变化特性;引入多矢量模型预测电流控制,理论推导分析HE-AFPM电机参数对控制系统的敏感性。在此基础上,将多矢量预测模型作为自适应控制的可调模型,降低了控制算法的复杂度和控制系统的计算负荷,提高了控制系统响应速度;依据波波夫(Popov)超稳定理论,引入3个不等式稳定判据设计各参数的自适应律,可实现多变运行工况下的HE-AFPM电机磁链、自感、互感等参数的有效识别,提高了控制模型的准确性和电流跟踪性能。最后,通过实验验证所提出的自适应模型预测电流控制的有效性。

融合神经辐射场和视觉同时定位与地图构建的混合场景表示方法

目前,传统显式场景表示的同时定位与地图构建(SLAM)系统对场景进行离散化,不适用于连续性场景重建。该文提出一种基于神经辐射场(NeRF)的混合场景表示的深度相机(RGB-D)SLAM系统,利用扩展显式八叉树符号距离函数(SDF)先验粗略表示场景,并通过多分辨率哈希编码以不同细节级别表示场景,实现场景几何的快速初始化,并使场景几何更易于学习。此外,运用外观颜色分解法,结合视图方向将颜色分解为漫反射颜色和镜面反射颜色,实现光照一致性的重建,使得重建结果更加真实。通过在Replica和TUM RGB-D数据集上进行实验,Replica数据集场景重建完成率达到93.65%,相较于Vox-Fusion定位精度,在Replica数据集上平均领先87.50%,在TUM RGB-D数据集上平均领先81.99%。

地下结构地震响应分析的高效混合模拟方法

数值模拟是地下结构抗震分析的重要手段之一,然而地震动输入及边界效应、模型尺度规模等因素均会影响数值模拟的计算精度和效率,并且存在计算尺度、计算时间、计算精度之间的矛盾,因此如何高效、精确地模拟地下结构与地层相互作用体系的地震响应仍是亟待解决的关键问题。基于区域缩减法(DRM)将边界元和有限元相融合的核心思想,旨在建立能够合理模拟地下结构-地层系统地震响应特征的高效混合分析方法。首先将地下结构-地层整体模型划分为近场地层-结构内域子模型和远场地层外域子模型,通过构造重合节点保证内域-外域耦合边界处的位移连续性;其次,基于边界元求解外域自由场或地形影响下的非自由场地震动特征,并采用DRM构造矩阵方程将外域动力响应转化为等效地震荷载,可以在保证地震动合理输入的前提下极大地缩减外域模型尺寸,进而实现对内域中地下结构地震响应的快速参数化分析;最后,设计了两组典型算例以检验该方法的可靠性和高效性。结果表明:对于无地形影响下的双线隧道地震响应模拟,通过与远置边界参考解对比验证了方法的有效性;对于受地形条件影响下的双线隧道地震响应模拟,本方法在保证精度要求的基础上极大缩减了包括地形在内的外域模型范围,相比远置边界法和传统黏弹性法,可使计算模型尺度分别缩减97%和83%,计算时间减少72%和58%。此外,该方法还可推广到斜入射地震动作用下地下结构的动力响应分析。

不同遗传背景亲本及其杂交种对田间出苗率的影响

为了研究细胞质不同亲本及其杂交种对田间出苗率的影响,以29个AL型不育系和25个恢复系为亲本材料配制了双列杂交组合,以“同母多父”和“同父多母”的方式,对杂交种和亲本的田间出苗率进行比较分析。结果表明,细胞质遗传背景不同的恢复系、保持系、杂交种之间田间出苗率差异不显著。杂交种与双亲的田间出苗率间呈显著正相关,田间出苗率高的亲本所配置杂交种田间出苗率表现出较高杂种优势。杂交种田间出苗率应该作为优异亲本的重要指标得到重视。

具有尖锐吸收截面和显著增强电场的等离激元-光子混合谐振腔

研究了由二维光子晶体微腔和金纳米天线组成的等离激元-光子混合谐振腔中光学谐振腔对等离激元谐振腔的额外贡献。研究结果表明:与纯等离激元谐振腔相比,混合体系的吸收截面和电场强度均明显增强。特别地,混合谐振腔的吸收截面谱呈现出类Fano线形和尖峰,可以通过改变金纳米天线的数量或金纳米天线与光子晶体微腔之间的共振波长失谐进行调制。此外,混合谐振腔的电场增强因子比金纳米天线高出3个数量级。可为光热探测和光谱增强研究提供新的平台。

近远场地震下RC大跨轻柔拱桥减隔震支座方案优化

为探明不同地震动输入对某大跨轻柔拱桥减隔震的影响,通过非线性有限元模型分析近远场地震下桥梁结构的响应规律,得到大桥支座的优化布置方案.首先,基于模态分析,对比该桥与传统钢筋混凝土(RC)拱桥动力特性差异;其次,选取不同脉冲周期的近场地震动、近场无脉冲及远场长周期地震动记录;最后,研究近远场地震下拱桥的响应行为和损伤演化路径,得到优化桥梁的减隔震支座设计方案.研究结果表明:近场脉冲及远场长周期地震下的桥梁结构响应大于无脉冲地震响应;纵竖向地震下高墩柱剪力及弯矩包络曲线呈“S”形,墩身中部易形成塑性铰,高阶振型影响显著;桥梁纵桥向先于横向震损,损伤路径依次为矮柱、高墩柱及拱肋实心-空心截面段;摩擦摆支座减震效果最佳但位移较大,高阻尼支座方案在近场中长脉冲周期及远场长周期地震下仍会发生损伤,板式橡胶支座方案因无法保证支座同步滑移而不能形成准隔震体系;“高阻尼+摩擦摆”混合方案的支座位移小,拱肋及墩柱均处于弹性,是近断层大跨轻柔RC拱桥的优选减隔震方案.

混合远近场太赫兹通信中波束色散分析及预编码设计

为解决宽带太赫兹通信中传统混合预编码架构中的波束色散问题,将时延器引入到该架构中,并研究基于时延器的混合预编码架构性能。讨论了混合远近场太赫兹通信中的波束色散问题,分析了引入时延器后的混合预编码架构及其性能,提出了一种基于远近场的混合预编码算法,对所提算法和传统的混合预编码算法进行了仿真。仿真结果表明,所提算法在性能上优于传统算法,可以有效缓解混合远近场中的波束色散。

真空干泵用永磁-磁阻复合式同步电机设计与分析

针对真空干泵用驱动电机在真空环境中转子散热难的问题,设计了一种混合励磁永磁-磁阻复合式同步电机。该电机转子永磁体励磁结构由钕铁硼与铁氧体两种磁体组成,旨在改变永磁体的排布方式,降低电机的损耗。首先,构建电机转子的拓扑结构,并设计两种方案来研究永磁体的排列方式对电机性能的影响;其次,分析转子参数对电机空载反电动势和电磁转矩的影响,并对电机转子的尺寸进行调整;然后,对比两种方案的损耗大小,选择损耗更低的电机方案;最后,通过有限元计算对目标电机进行了温度场分析,结果表明,所设计方案的电机温度分布合理,因此通过改变永磁体的排布方式能有效提升电机效率,降低电机损耗,确保电机稳定运行。

用于细胞活性研究的高重频脉冲磁场装置

一定时间的脉冲磁场序列可刺激某些类型的细胞和组织产生有益的生物效应。由于磁体本质上是一个大感性负载,难以同时实现磁体电流的高di/dt和高精度调节。为此,该文提出一种两级联合调控拓扑,前级电路为同步降压电路,用于实现di/dt随磁场期望值同步调节,后级电路是桥式电路,用于实现脉冲磁场波形周期、振幅、稳定度、刺激间隔等参数的控制,为了实现电流从快速上升到稳定值的平滑过渡,引入一种由滞环控制器和PI控制器组成的混合型控制器。在此基础上,研制了频率范围为1 Hz~5 kHz、脉冲边沿小于50μs、可调精度为0.1 mT、峰值强度高达10 mT的便携式高频脉冲磁场发生装置样机,并应用于脉冲磁场对高龄小鼠的体外成熟卵母细胞受精和胚胎发育能力影响的研究。在脉冲磁场作用下囊胚形成率从15.15%提高至52.94%,表明脉冲磁场显著促进了高龄小鼠体外成熟卵母细胞的发育能力。

交直流输电线路混合电场的人体感受试验及设计控制值研究

交直流输电线路同走廊和同塔架设是随着我国电网技术发展而出现的新输电方式,国内外尚无相应的交直流混合电场设计控制值标准。因此,设计同走廊和同塔架设的交直流输电线路时,导线对地高度和走廊宽度的选取面临无据可依的难题。该文提出确定交直流混合电场设计控制值的原则;开展不同交流(工频)电场和直流电场组合下的人体直接感受和暂态电击感受试验;通过对试验结果的统计分析,获得不同概率下人体不出现明显感受时的交流(工频)电场和直流电场关系曲线;在此基础上,得出确定交直流输电线路混合电场设计控制值的公式。该研究可为同走廊和同塔架设交直流输电线路设计中交直流混合电场的控制提供一定技术支撑。

可重构智能超表面辅助的混合近远场定位方法

可重构智能超表面因为可以对非视距用户进行精准定位而受到广泛关注。随着可重构智能超表面口径变大,超表面的近场范围扩展,待定位用户可能位于混合近远场中。然而,现有方法假设用户位于纯近场或纯远场,当同时存在近场和远场用户时,近场定位方法复杂度过高,而远场定位方法精度较差。为了解决上述问题,提出了一种可重构智能超表面辅助的混合近远场定位方法,其基本思想是基于信号参数在近场和远场随位置变化快慢的差异,将近场和远场区域划分为不同密度的网格,利用超表面反射信号判断用户处于近/远场并确定其网格位置,从而同时实现低复杂度和高定位精度。与现有纯近场或远场方法不同,使用近远场混合模型,导致位置估计算法和可重构智能超表面相移优化算法的设计更困难。为了解决这些挑战,基于混合近远场模型构建了位置估计问题和可重构智能超表面相移优化问题,并分别设计了算法进行求解。仿真结果验证了所提定位方法的有效性。

交错磁极混合励磁同步发电机冷却系统设计与温度场计算

为了进一步降低电机性能受温升限制的影响,对一台交错磁极混合励磁同发步电机提出了机壳水冷和环形水冷盘相结合的冷却系统。基于计算流体力学(CFD)和传热学理论,建立三维流体场和温度场模型,分析在相同进水流量下单水道、双水道及加入扰流片三种水冷盘的散热性能,对水冷盘壁厚及相邻扰流片间的夹角进行了优化。对优化后的冷却方案进行温度场仿真,得到电机各个部件的温升。仿真结果表明,与传统的机壳螺旋水道结构相比,加入水冷盘结构能够有效降低发电机各部分温升,提高发电机的冷却散热能力。

基于高原复杂通信场景下的超大规模MIMO混合场信道估计

由于高原地区重山环绕,通信条件较差,会导致通信系统的容量降低,于是通过在基站端部署超大规模的天线阵列,即超大规模多输入输出(Extra-Large Multiple-Input Multiple-Output,XL-MIMO)技术,从而提高通信系统吞吐率。为了能够保证XL-MIMO系统容量,获取准确的信道状态信息至关重要。随着基站天线数的增多,在信道估计过程中会带来较高的导频开销,从而降低通信效率。然而在XL-MIMO系统中,信道具有稀疏的特性,因此文章提出一种基于伍德伯里变换的OMP压缩感知算法来估计信道,从而能够降低导频开销。具体地,传统的OMP算法中有矩阵求逆的操作,然后基于“伍德伯里”变换将矩阵求逆的操作转化成另一种求逆的步骤,通过仿真与传统的OMP算法相比性能上并没有损失,验证了提出来算法的有效性。

1300 MPa级高强钢激光-电弧复合焊接工艺及接头微观组织演变

【目的】旨在助力高强钢激光-电弧复合焊接技术在各大领域的进一步推广应用,指导生产实践。【方法】针对9 mm厚屈服强度1300 MPa级LG1300QT高强钢,开展激光-电弧复合焊接工艺研究、焊接相变模型开发及其接头微观组织演变仿真研究。【结果】使用合适的工艺参数可以完成9 mm厚1300 MPa级高强钢激光-电弧复合焊接,焊缝成形均匀一致,射线检测(Radiographic testing,RT)满足工作需求,接头抗拉强度达到母材的85%以上;仿真得到复合焊接温度场分布与焊缝截面对应一致,仿真的接头粗晶区及细晶区马氏体含量基本超过99%,与实际结果100%马氏体基本吻合,LG1300QT钢激光-电弧复合焊接接头热影响区微观组织转变以马氏体转变为主,电弧区的部分相变区(Critical heat affected zone,ICHAZ)与过渡区和激光区的ICHAZ接头微观组织演变过程差异较大,过渡区ICHAZ与激光区ICHAZ马氏体转变程度较高,而电弧区ICHAZ奥氏体化不充分,马氏体转变程度低。【结论】对于屈服强度1300 MPa级高强钢,激光-电弧复合焊可不开坡口单道焊成形,焊缝成形美观、接头强度较高,开发的“热-冶金”耦合模型可以较为准确地反应焊接过程中温度场及组织场特征,能够体现1300 MPa级高强钢激光复合焊接的微观组织演变规律,对实际工程应用具有指导意义。

面向西北地区冬季采暖的交直流双路输入电锅炉可行性研究

我国西北地区因冬季寒冷,对取暖的需求更大,因此电锅炉的使用越加频繁,但是输电走廊用地越来越紧缺。基于这种情况,提出对西北地区交直流线路进行优化,使其可以直接输入电锅炉。为了解决输电线路的混合电场问题,对混合电场的各种参数和影响条件进行分析,建立模型进行测量电场数据。实验数据选取西北地区近几年冬季的气温,基于气温、离子迁移率、起晕场强等分析各种情况下线路的情况,计算冬季并行线路混合电场的分布情况和冬季并行路线合成电场的数据,证明了研究的可行性,以及交流线路会对直流合成电场产生一定的屏蔽作用。

7种选择性除草剂对草本化杂交桑园阔叶杂草的防效及安全性

杂草防除是草本化杂交桑大规模种植的关键技术。本试验在草本化杂交桑春季发芽前施药,比较了7种选择性除草剂对阔叶杂草的防除效果,以及对桑树生长的安全性。结果表明:240 g/L乙氧氟草醚乳油700倍液、51%丙炔氟草胺水分散粒剂4000倍液对阔叶杂草的鲜草质量防效达到100%和99.75%,但桑树发芽推迟,生长前期新梢短,叶片扭曲、黄化,对后期枝条长度、枝叶产量都有一定影响,在草本化杂交桑园中不建议使用乙氧氟草醚和丙炔氟草胺;10%苯唑草酮可分散油悬浮剂2000倍液、30%草除灵悬浮剂600倍液对阔叶杂草的鲜草质量防效分别为94.35%和84.06%,桑树未见明显药害症状,杂交桑的枝条长度和枝叶产量与空白对照差异不显著;其余3种除草剂对阔叶杂草的防效不理想。因此,苯唑草酮、草除灵是适宜用于草本化杂交桑园防除阔叶杂草的除草剂品种。

基于YOLO-MCG的PCB缺陷检测算法

为解决PCB缺陷检测中存在检测精度低,模型尺寸庞大的问题,文中提出基于YOLO-MCG的PCB缺陷检测算法。首先提出多尺度加权通道融合网络缩减模型体积,扩增小目标数据。接着提出混合空间金字塔卷积替换主干网络中SPP结构,扩大深层特征图感受野,增强模型语义信息特征提取性能。最后构建轻量化CG-CSP模块替换主干网络最深层CSP结构,减少网络参数,提高网络过滤冗余背景信息能力。实验结果表明,YOLO-MCG算法在8.13 MB的模型尺寸下平均精度均值为97.72%,与改进前模型比较,mAP提升3.77%,模型尺寸缩减69.89%,有效降低模型复杂度,提升缺陷检测效果。

宽幅混合梁斜拉桥钢-混结合段温度效应研究

文中基于热传导理论和ABAQUS有限元数值模拟,分析了日照非均匀温度作用下宽幅混合梁斜拉桥钢-混结合段温差以及温度应力分布特征.结果表明:钢-混结合段温度传递具有一定的滞后性,顶板升温和降温幅度明显高于底板;钢梁过渡段横向温差在悬臂处较为明显,最大变化幅4.6℃;横隔板竖向存在明显的温度梯度,在18时钢箱梁过渡段产生最大竖向温差,约为14℃;结合段在温度作用下,钢梁总体受压,局部受拉,拉应力集中在锚固腹板处,混凝土梁整体受拉,局部受压,压应力集中在悬臂段中部.

基于软件机器人的工控靶场应用软件行为模拟

工控靶场为开展工业控制系统(ICS)安全研究提供重要支撑。面向工控靶场关键任务之一的应用软件行为模拟,提出一种软件机器人方法以实现工控靶场应用软件行为的逼真模拟。考虑软件图形界面及软件内在显隐式规则,提出基于尺度不变特征变换(SIFT)图像相似度的软件菜单采集算法及混合状态机模型对应用软件行为进行建模。针对软件机器人的智能化问题,使用深度Q网络(DQN)算法驱动软件机器人对应用软件行为进行自主学习,同时结合多重经验回访和多重目标网络对DQN算法进行优化。实验结果表明:基于DQN的软件机器人能够对工控软件进行有效学习,且优化后的DQN算法自主学习效果更佳。