基于光纤光栅传感的根式沉井静载实验研究

应用光纤光栅传感网络测量桥梁根式沉井在破坏性静载荷实验中的应力变化。进行现场实验,根据有限元分析,多通道光纤光栅传感阵列设计安装在沉井的合适位置。根据沉井土层的分布情况,共布置10层光纤光栅传感元,每层包括8个光纤光栅应变计和1个光纤光栅温度补偿器。布置安装的光纤光栅传感系统通过对每层8个应变点的监测,可以准确测量同一水平结构层的应力变化分布。实验结果表明,光纤光栅传感网络可以在全程载荷实验过程中,监测桥墩的应力变化,为桥梁的安全运营提供了可靠的依据。     

人在回路的深度强化学习算法及其在自动驾驶智能决策中的应用（英文）OA

由于机器学习智力和能力有限,它目前仍无法处理各种情况,因此不能在现实应用中完全取代人类。因为人类在复杂场景中表现出稳健性和适应性,所以将人类引入人工智能（AI）的训练循环并利用人类智慧进一步提升机器学习算法变得至关重要。本研究开发了一种基于实时人工指导（Hug）的深度强化学习（DRL）方法,用于端到端自动驾驶案例中的策略训练。通过新设计的人类与自动化之间的控制转移机制,人类能够在模型训练过程中实时干预和纠正智能体的不合理行为。基于这种人机回环的指导机制,本研究开发一种基于修正策略和价值网络的改良的动作-评价架构（actor-critic architecture）。所提出的Hug-DRL的快速收敛允许实时的人工指导行为融合到智能体的训练循环中,进一步提高了DRL的效率和性能。本研究通过40名受试者的人机回环实验对开发的方法进行了验证,并与其他最先进的学习方法进行了比较。结果表明,该方法可以在人工指导下有效地提高DRL算法的训练效率和性能,且对参与者的专业知识或经验没有硬性要求。     

基于物元可拓灰聚类模型的采空区火灾风险预测

从煤的自燃发火特性、采空区供氧和聚热条件等方面,研究建立了采空区遗煤自然发火风险评估分级指标体系;根据预测系统的灰特性将物元分析和灰聚类理论相结合,构建了采空区火灾节域物元M_(AP)及风险灰类关系度σ_(ki)计算模型,提出了一种新的采空区遗煤自然发火风险评估方法。通过潘北矿1212(3)采煤工作面实际应用结果表明,该方法对建模样本的数目没有限制,计算分析过程简单,易于实现安全信息管理与决策,且采空区火灾预测效果较好。     

一种新的电子罗盘校准算法研究

针对复杂磁环境下磁强计误差补偿算法效果不理想而导致电子罗盘精度较低的问题,本文对磁强计的误差来源进行了详细分析与建模,提出了一种基于模拟退火算法(SA)的空间椭球磁强计校正方法,采用模拟退火算法,对磁强计测量数据进行空间椭球拟合,用估计的参数进行刻度系数与软磁干扰、硬磁干扰与零点偏移的整体误差补偿。最后,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差补偿。最终利用设计的算法对某电子罗盘系统进行了航向角误差对比试验,实验结果表明该方法能准确计算出磁强计的误差参数,实测航向角精度从4.5°提高到0.4°,提高了一个数量级。该方法在电子罗盘的校准中具有了一定的工程参考价值。     

基于遗忘因子递推最小二乘的无人机在线磁补偿技术研究

针对无人机飞行过程中,由于载体非平稳磁场干扰造成磁测航向角不准确的问题,提出一种结合遗忘滤波的递推最小二乘在线磁补偿方法.在分析了软、硬磁干扰机理和建立磁干扰模型的基础上,对常规递推最小二乘法加入遗忘因子修正,从而抑制磁场变化对磁补偿参数估计效果的影响.仿真和试验结果表明,在磁干扰较强且干扰磁场存在突变的情况下,此算法可以将磁航向角RMSE减小至3.8220°.该方法计算量较小,能够有效适应机载条件下的变化磁场补偿,并达到较高的航向角精度要求.     

一种新颖的光纤色散测试方法

在相移法的基础上,提出了一种新颖的基于普通单模光纤的色散测试方法,研制了相应的测试仪器。通过引入波长为1310nm的参考光,以波长间隔大的1310／1550nm波分复用／解复用(WDM)器代替了波长间隔小的WDM器,不仅减少了成本,且实验误差小于0．5ps。对研制过程中的主要问题进行说明。     

大功率半导体激光器恒流源设计

为了满足K98SA3F-30.00W-R型号(工作电流12A,纹波系数要求小于0.05%)半导体激光器对高功率、高稳定度的需求,设计了恒流源驱动电路,主要采用电流模式同步降压开关控制芯片LTC1625、电流检测放大芯片LT1620、功率场效应管IRF7811、数字电位器AD5231和π型滤波器使电路实现高效率、高精度、高稳定度的电流输出.通过LTspiceⅣ软件进行了模拟仿真,当电路工作在恒流模式时,输出电流在0～20A之间连续可调,最小可调步进电流值0.061A,电流纹波系数可达0.001%以下.结果表明,该恒流源完全满足K98SA3F-30.00W-R型号半导体激光器的应用要求.     

海量地形实时动态存储与绘制的GPU实现算法

为了降低实时更新和存储海量地形的形变数据对动态绘制速度的影响,提出一种基于整数小波变换与限制性四叉树相结合的GPU并行动态存储与绘制算法.首先设计面向CUDA并行且无损的基于块的整数小波变换算法和SPIHT压缩算法,提高地形压缩比以减小数据传输量,同时解决了海量地形动态数据存储的编解码的实时性问题,实现了局部动态地形数据的实时存储;然后将小波系数、限制性四叉树层次结构以及模板技术相结合,提出一种自适应三角化和绘制的并行处理算法.实验结果表明,对于海量地形数据,文中算法可以在实现后端及时保存局部形变数据的同时,前端可以保持较高的绘制帧率.     

基于核酸适配体-SYBR Green Ⅰ快速检测金刚烷胺的荧光传感技术

基于核酸适配体技术,利用SYBR Green Ⅰ荧光染料为信号指示分子,构建了无标记快速检测金刚烷胺的荧光传感技术,可实现对动物源食品中金刚烷胺残留的痕量检测。通过适配体与金刚烷胺之间的特异性识别作用,分析适配体-SYBR Green Ⅰ染料在结合金刚烷胺前后荧光强度的变化来实现对金刚烷胺的定量检测。结果表明,该检测方法在1～100 ng/mL具有良好的线性关系(R²=0.992 5),检测限为0.84 ng/mL。将该方法应用于牛奶样品的检测,回收率为93.22%～104.86%,表现出较好的实用性。该方法操作简便,灵敏性高,特异性强,为食品中兽药残留的检测提供了新的思路。     

光纤光栅传感网络对桥桩结构的健康检测

基于对实验桥墩应变点分布的有限元法分析,设计了相适应的光纤Bragg光栅(FBG)传感网络。传感网络根据土层结构分10层布置,每层包括8个FBG应变传感器和1个温度补偿器。对桥墩进行自平衡静载荷实验,分12次完成,每次加载2350kN并持续2h,FBG传感网络实时监测不同载荷下桥墩桩结构的应变分布。监测结果表明:与传统的载荷-位移(Q-S)曲线方法相比,FBG传感网络在桥墩承载实验中能全程反映整体桩结构的变化,实现对桥梁的健康安全检测。