布伦瑞克工业大学和汉诺威医学院医学信息学的发展

1引言 2012年9月，值布伦瑞克工业大学信息科学系40周年庆典之际，德国计算机科学协会（GI）特出版了文集《计算机科学在布伦瑞克工业大学的40周年发展历程（1972-2012）》（40 Jahre Informatik an der Technischen Universit？t Braunschweig 1972-2012）作为纪念。在此文集中，有关Peter L. Reichertz 医学信息学研究所（Peter L. Reichertz Institute for Medical Informatics，PLRI）的介绍在一定程度上很好地反映了该学科在布伦瑞克工业大学和汉诺威医学院过去40年的发展。译者认为这也是了解德国医学信息学学科发展的很好素材。因此我们翻译此文与国内的同行们分享。

基于散射特性的太赫兹信道建模

太赫兹(Terahertz, THz)通信是6G的关键技术之一。由于太赫兹技术具有大带宽和超高速率的特点,越来越受到关注。为支持太赫兹无线通信设备的性能评估,建立能够表征信道特性的无线信道模型至关重要。提出了一种基于散射特性的太赫兹信道模型,在室内场景中使用该信道模型生成信道系数和功率时延谱。分析结果表明,提出的信道模型能较好地表征太赫兹散射特性,能够支持太赫兹通信系统的设计与评估。

新型六杆四面体柱面网壳的构形、静力和稳定性分析

提出一种新型的由投影平面为四边形的六杆四面体单元组成的柱面网壳(简称六杆四面体柱面网壳).这种网壳结构的构形的构造简单,节点和杆件数相对较少,网格抽空率高,具有单层和双层网壳的主要优点.对于上、下弦杆为梁元,腹杆为杆元,可称为上、下弦节点均为半刚接半铰接的六杆四面体柱面网壳,进行静力和线性与非线性稳定性分析.结果表明:其结构的整体刚度好,内力分布合理,线性特征值屈曲分析和考虑几何缺陷的双非线性稳定性分析都能获得较好的性能,结构的技术经济指标和用钢指标良好.柱面网壳可采用统一几何轴线尺寸的六杆四面体单元体集成,有利于标准化设计、工业化生产和装配化施工,符合绿色结构建筑推广应用的要求.

季节冻土地区阴阳坡路基温度场及变形发育数值模拟

结合季节冻土地区实际气候条件,基于第II类与第III类混合热边界条件,模拟季节冻土地区路基温度场变化规律,分析阴阳坡面温度差异;在考虑冻结锋面位置和形状基础上,引入土体的冻胀率和融沉系数,研究由阴阳坡温度差异引起的公路路基变形发育过程,揭示路基破坏机理。研究结果表明:在有地下水源的情况下,坡向不同而引起的阴阳坡温度差异对季节冻土地区路基横向不均匀变形影响较大;在冻结过程中靠近阴坡的路肩与坡脚变形较大,在融化过程中阴坡边坡顶部处的沉降最大,冻结和融化过程中边坡及靠近阴坡侧路基顶部均易产生张拉破坏。因此,季节冻土地区公路路基在设计与养护时应特别考虑阴坡及靠近阴坡面的路肩,可在阴阳坡面采取不同的设计与养护措施减轻阴阳坡温度差异。

基于通信的列车运行控制系统安全通信协议的性能分析

安全通信协议是保证基于通信的列车运行控制系统中通信安全的主要因素,其性能分析具有重要意义。针对基于通信的列车运行控制系统安全通信协议,选择分层赋时有色Petri网(CPN)对其进行研究,建立状态转换模型与包含数据延时和信道故障的模型,通过改变数据延时的概率和信道无故障的概率,对安全通信协议的稳定性和失效率进行仿真,仿真结果对安全通信协议的设计有一定的参考意义,用概率论与数理统计知识对仿真结果进行分析,分析结果体现数据延时和信道故障是如何影响安全通信协议的性能的。分析结果表明基于通信的列车运行控制系统安全通信协议是合理的。

面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型

为解决非平稳随机循环载荷条件下传动试验台架载荷表达问题,提出一种面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型.以装载机典型换挡工况变速器传动轴为研究对象,基于小波变换级数分解的方法将其所受非平稳随机载荷数据分解为非平稳的确定性分量(趋势项)与平稳的随机性分量(随机项);对具有非平稳随机特性的趋势项采用均方根值加权分段函数拟合实现参数化表达,对具有平稳随机特性的随机项在Parseval定理基础上建立随机谐和函数表达,并将两分量表达函数重构,实现参数化试验载荷模型的表达;用小样本装载机整机试验数据验证了面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型的有效性、非平稳随机特性和非平稳随机相关性,模型可作为装载机典型换挡工况变速器传动轴台架试验的载荷表达.研究结果对非平稳随机循环载荷条件下试验台架载荷重构具有工程化价值.

沥青路面早期性能指标权重非线性集化研究

沥青路面早期性能指标权重直接影响路面早期性能综合评价。为了准确确定沥青路面早期性能指标权重,文章运用非线性规划方法将主成分分析与粗糙集理论有机结合,提出了一种新的高速公路沥青路面早期性能指标权重确定方法,有助于多指标评价路面综合性能,有利于预防性养护的有效实施;通过实例分析得到基于路面实测数据的沥青路面早期性能指标权重系数,并揭示了各性能指标的重要性。研究结果表明,裂缝率与车辙深度所占权重系数分别为0.23、0.18,对沥青路面早期性能影响较大,与实际相符,从而证明了该方法的可行性。

混合梁结合部格室-承压板协同作用机理

为揭示混合梁结合部格室与承压板协同作用机理,基于弹性连续介质层法,考虑钢与混凝土间滑移效应及承压板对混凝土的局部承压作用,建立了格室-后承压板式混合梁结合部的理论计算方法.并与有限元计算结果进行比较,探讨了结合部传力机理的影响因素.研究结果表明,钢板-混凝土板累计轴向变形的差异是导致最大相对滑移出现在远离承压板一端的主要原因;随着结合部长度的增长,连接件剪力最大值呈先增大后减小至某一固定值的变化趋势;增加连接件刚度不会引起其剪力的大幅增长,增加混凝土轴向刚度或者减小钢格室轴向刚度均可减小连接件剪力.

一种微型步进电机的微胶接装配方法的研究

采用微胶接技术装配微型步进电机的基体和导轨。对胶粘剂的点胶特性进行实验,指出微电机胶接装配中影响胶接质量的两个关键因素是胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散。为了解决该问题,在基体胶接区表面通过蚀刻方法加工出凹槽结构,给出凹槽尺寸的确定原则和胶接实验的条件。结果表明,凹槽结构对胶滴体积具有“容错性”,可以在一定程度上克服胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散对微胶接装配质量的影响,但胶滴点胶的位置误差可能引起胶滴溢出凹槽。

前掠翼气动特性研究

为适应飞机新布局发展的需要,进行了前掠翼空气动力特性的低速实验研究。研究内容包括:单独机翼和翼身组合体的纵横向气动特性、流谱及旋涡特性。研究结果表明:前掠翼具有良好的升阻特性,力矩特性及失速特性,可以提供较大的可用升力和良好的大迎角大侧滑角机动性。以上优点在翼身组合体上更为明显。实验发现前掠翼后缘出现后缘涡,观察了前掠翼特有的前后缘涡系的发生和发展,分析了产生前后缘涡系的原因及前后缘涡系对气动特性的影响。

汽车主动转向系统中转向阻力矩的分析与计算

汽车前轮转向阻力矩的分析和计算是主动转向系统设计和控制的理论基础,汽车前轮转向阻力矩可分为主动阻力矩和被动阻力矩两大类。从转向轮受力分析着手,利用虚功原理分析推导出了主动转向阻力矩计算公式,探讨了主动转向阻力矩与车轮所受外力以及前轮定位参数的相互关系和转向轮自动回正的条件;通过对被动转向阻力矩的分析与计算,得出了其主要影响因素是前轴载荷、轮胎气压、转向器的摩擦阻力、阻尼系数和转向速度。这些分析和计算结果对汽车主动转向系统的设计和控制具有指导作用。

汽车主动转向系统的特性研究

系统地分析了各种主动转向系统的性能特点,EPS能根据汽车行驶速度调节助力大小,在必要时能主动向驾驶员提出合理的转向建议或者直接进行转向干预,从而改善操作轻便性、提高汽车直线行驶性能和转向回正能力;AFS通过执行机构给转向轮叠加一个额外的转向角,实现转向系统的变传动比和对转向角的动态干预,从而改善汽车的驾驶舒适性、机动性和操纵稳定性;线控转向系统能够自动地进行转向干预,实现汽车动态偏行稳定性控制和自动道路轨迹跟踪,为最终实现汽车驾驶的全自动化提供了可能。

可见光波段光纤光栅耦合器研究

研究了采用INO-008包层模抑制光纤制作的可见光波段光纤光栅耦合器,利用光纤光栅的反射特性和光纤耦合器的耦合特性,通过优化设计光纤光栅和光纤耦合器的相关参数,实现了特定波长的反向输出。通过改变光纤光栅的周期,耦合输出波长可以灵活改变。实验结果证明了其可行性。

两种具有自动筛选技术的广义有序统计恒虚警检测器及其在多目标环境下的性能

本文提出两种广义修正的有序统计恒虚警(OS-CFAR)检测器和一种自动筛选技术。对这两种新的OS-CFAR检测器,在Swerling 2型目标假设下我们推出了虚警和检测概率及度量平均判决门限的解析表达式。在均匀背景和强干扰目标情况下,文中分析了它们的检测性能,并把它们与几个以前提出的恒虚警处理器进行了比较。

茶叶中咖啡碱的开发利用

咖啡碱是茶叶中最为重要的活性物质之一,具有较多药理功能。茶叶中的咖啡碱,已经实现了工业化的提取制备,在饮料、速食食品、保健品以及药品等领域得到了较多的应用,并有较好的发展前景。

一种新的最大选择恒虚警检测器

本文提出一种基于有序统计(OS)和单元平均(CA)产生局部估计,并应用最大选择(GO)产生检测单元杂波功率水平估计Z的新的恒虚警检测器(OSCAGO)。我们推导出了该检测器在Swerling Ⅱ型目标假设下的虚警概率(P_(fa))、检测概率(Pd)和度量平均判决门限(ADT)解析表达式。分析了它在均匀背景和强干扰环境中的检测性能。并且把它与OS-,GOSGO-CFAR进行了比较。结果表明,OSCAGO在均匀杂波背景和多目标情况下的检测性能与OS和GOSGO相比,都有很明显的提高。在干扰目标数为某些值时,OSCAGO的CFAR损失比GOSGO小近3dB。

拟合激光陀螺数学模型的方法研究

在分析激光陀螺的数学模型和三次样条函数拟合原理的基础上，针对俄罗斯某型低精度激光陀螺实际输入-输出特性曲线的数据，应用三次样条拟合方法进行分析处理，推导出了适用于非线性工作范围误差补偿且符合实际陀螺特性的数学模型。本文所提方法可用于工作区线性化较差、工作精度低的激光陀螺的精度补偿。

DO 28非线性多点模型的建立及其参数估计

本文建立了DO 28试验机的非线性六自由度多点数学模型。该模型考虑了飞机运动的高度非线性,螺旋桨、机翼、尾翼空气动力特性,改进的推力计算,风场干扰以及飞行试验数据一致性检验和校正。与一点模型相比,该模型能更准确地描述飞机的运动,更适合飞机的参数估计。

DO 28飞行试验数据一致性检验

本文研究DO28试验机飞行试验数据一致性检验及其误差校正。建立了由非线性运动学方程及内容广泛的校正环节构成的一致性检验模型,解决了大地风场重构、测量信号时间延迟估计、ψ转换及测量控制信号的校正。为DO28参数估计提供了可靠、准确的飞行试验数据。

微胶接装配中胶接区表面结构实验

微胶接技术非常适用于微机电系统产品的自动化装配过程.微胶接装配质量容易受到2个因素的影响,即胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散.为了解决该问题,对微胶接装配中的胶接区表面结构进行了研究.提出2种表面结构:基本的凹槽结构和胶滴自居中结构,并进行实验.实验结果表明,凹槽结构对胶滴体积具有一定的“容错性”,可以有效克服胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散对微胶接装配质量的影响;自居中结构使得胶滴在凹槽内具有“自居中”的特性,可以减轻微装配系统定位误差对装配质量的影响.这2种表面结构可用于通用微机电系统产品的装配中,以提高微胶接装配的质量.