检索结果-内蒙古大学图书馆

控制工程 2018年第8期25卷 1409-1414页

作者：王红君冯国良赵辉岳有军天津理工大学复杂系统控制理论与应用重点实验室天津300384 天津农学院工程技术学院天津300384

作为电弧炉生产过程中的先行环节,配料好坏对冶炼钢种的品质和产品能耗至关重要。模型以物料平衡、能量守恒、数学规划理论以及电弧炉冶金过程中的物理化学反应原理为基础,在考虑一般性约束的前提下,将电弧炉生产的各工艺条件约束和有... 详细信息

作为电弧炉生产过程中的先行环节,配料好坏对冶炼钢种的品质和产品能耗至关重要。模型以物料平衡、能量守恒、数学规划理论以及电弧炉冶金过程中的物理化学反应原理为基础,在考虑一般性约束的前提下,将电弧炉生产的各工艺条件约束和有利于电弧炉节能降耗方面的约束纳入其中,同时以最低配料成本和最低吨钢能耗为目标函数建立起双目标数学规划模型并采用NSGAⅡ算法对模型求解,该算法同时采用了精英保存策略和多样性保护方法,性能和效率都优于传统的进化算法并且计算较简单,保证了炉料结构在生产中的可行性和准确性,为电弧炉配料研究提供思路。

关键词：电弧炉炉料结构多目标数学模型 NSGAⅡ算法

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改进的二元蚁群算法结合分形理论预测雾霾天气形成的关键因子

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系统科学与数学 2017年第2期37卷 502-515页

作者：程美英倪志伟朱旭辉合肥工业大学管理学院合肥230009 教育部过程优化与智能决策重点实验室合肥230009 计算智能中心实验室计算机工程学院新加坡南洋理工大学新加坡639798

随着工业化进程的加剧,雾霾已严重影响到人类的日常生活,分析天气因素进而得出影响雾霾天气的关键因子尤为重要.预测雾霾天气形成的关键因子是一个不断剔除冗余因素保留关键要素的过程,每一个天气因素都有两种状态,被选中为关键因子与否... 详细信息

随着工业化进程的加剧,雾霾已严重影响到人类的日常生活,分析天气因素进而得出影响雾霾天气的关键因子尤为重要.预测雾霾天气形成的关键因子是一个不断剔除冗余因素保留关键要素的过程,每一个天气因素都有两种状态,被选中为关键因子与否,文章根据该特点,从一维细胞自动机入手,提出了一种以二元蚁群算法作为搜索策略,分形理论作为子集评估度量准则的混合方法.因二元蚁群算法前期信息素匮乏需要较长搜索时间,引入二元粒子群算法对其进行优化,将粒子经过多次迭代之后得到的最优位置通过模糊函数映射成蚂蚁所需的信息素,在较短的时间内形成一条信息素落差明显的路径,缩短算法前期运行时间.最后将所用方法应用于北京,广州和上海三地雾霾天气关键影响因子的预测中,并结合10-交叉验证和SVM算法对预测结果分类准确率进行分析,通过与其它算法进行对比,结果表明文章算法预测结果具有较高可信度,为后期的雾霾治理工作提供了重要的参考依据.

关键词：雾霾分形理论二元蚁群优化算法二元粒子群算法模糊函数映射机制

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攻克地质灾害综合治理瓶颈打造抚顺西露天矿区综合治理创新技术与方法

攻克地质灾害综合治理瓶颈打造抚顺西露天矿区综合治理创新技术与...

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抚顺西露天矿已有百年开采历史，共生产煤炭10亿t，现已形成东西长达6.6km、南北宽2.2km、深度超过400m的深大矿坑，扰动面积超过15km2。矿区工程地质、水文地质条件非常复杂，存在水质污染、滑坡、地裂缝等多种环境与地质灾害。灾害经... 详细信息

标准号: 2400030180

抚顺西露天矿已有百年开采历史，共生产煤炭10亿t，现已形成东西长达6.6km、南北宽2.2km、深度超过400m的深大矿坑，扰动面积超过15km²。矿区工程地质、水文地质条件非常复杂，存在水质污染、滑坡、地裂缝等多种环境与地质灾害。灾害经历时间长，扰动面积大，治理难度大，危害严重。因此抚顺西露天矿区地质灾害综合治理研究是迫切需要解决的重大科技问题。由中煤科工集团沈阳研究院有限公司、抚顺矿业集团有限责任公司、中国地质环境监测院、东北大学、中国矿业大学（北京）、北京科技大学、辽宁工程技术大学、大连理工大学、沈阳农业大学和沈阳建筑大学共同承担的国家重点研发计划项目“抚顺西露天矿区地质灾害综合治理研究”（项目编号：2017YFC1503100）旨在揭示抚顺西露天矿区环境地质灾害与时空演化规律的基础上，研发矿山环境地质灾害协同监测预警与风险评估技术和装备，提出矿山地质灾害综合防控和生态环境修复、城市安全防护等系统性解决方案并开展综合示范，为西露天矿深大高陡边坡长期安全性防护、采矿扰动区城市安全保障与矿-城协同发展提供科学依据。经过近4年的努力，项目形成了抚顺西露天矿蠕动边坡变形破坏机理和时空演化规律、矿城和谐与安全绿色矿山开采关键技术等6项科技创新成果、4项新技术，研发了西露天矿采场及影响区灾害预警可视化平台，确定了西露天矿与城市安全防护实施目标，制定了西露天矿地质环境整治与综合治理方案，建立了安全防护的市场化、多元化补偿长效机制。项目发表论文112篇，编制行业标准和团体标准6项，获授权中国发明专利18件（一种颗粒物质流固耦合光弹实验装置及其使用方法，ZL201911276954.4;一种岩石多单元非均匀单轴加载蠕变实验装置及工作方法，ZL202010824484.7等）、实用新型专利4件（一种基于光纤光栅和磁致伸缩材料的测斜仪，ZL201920692855.3;一种自清洁式煤泥水分离处理装置，ZL201921625119.2等），出版专著5部，登记软件著作权26件。 1抚顺西露天矿蠕动边坡变形破坏机理和时空演化规律通过边坡复杂结构地质体精细化探测识别技术实现多物理探测手段协同勘查识别地质构造，自主研发了岩石浸水弱化试验建立渗流-应力-扩散多场耦合岩石时效变形模型，实现基于自适应过渡的四面体网格全自动计算剖分方法的亿级自由度非结构化的边坡稳定性分析方法，共同揭示抚顺西露天矿地质灾害致灾要素及变形破坏机理。 2基于致灾风险链演化的地质灾害风险综合评估方法融合系统动力学、空间故障网络理论明确矿区地质灾害因果关系与链式演化理论，基于主要致灾因子进行指标量化，确定多源指标信息，建立矿区地质灾害风险综合评估新技术并形成标准，依托西露天矿区综合多源信息实现矿区现状、不同治理方案下地质灾害风险评估，并进行地质灾害综合评估与灾情推演应用，建立了基于复杂灾害因素、清晰致灾因果与演化过程的地质灾害风险综合评估方法。 3矿区环境地质灾害多元协同监测与实时预警技术装备建立了集成全球导航卫星系统（GNSS）地表、卫星雷达、三维激光及边坡雷达等装备的抚顺西露天矿区空-天-地多维监测系统，开发了监测预警实时可视化平台，研发基于光纤的深部位移监测系统、矿区周边建筑物监测系统，提出基于卫星雷达技术的地表沉陷高精度监测方法和基于真实孔径雷达技术的在线监测与临滑预警方法，构建了多元、协同的监测预警技术装备。 4西露天矿区地质灾害多维度综合防控技术与方法体系提出适用于矿区的建筑物抗变形结构、建筑物基础抗变形措施以及研发高韧性建筑材料，完成了城市承灾韧性提升理论与技术研究，通过复合地质灾源阻断与断链减灾技术、城市综合防灾韧性提升技术体系、地质灾害应急救援智能调度系统组成多维度综合防灾减灾技术体系，形成以“源头化解、主动预防、灾害可控”为指导依据形成矿区防灾减灾救灾新体系。 5抚顺西露天矿区污染阻控与生态修复技术研发矿岩土污染物在深水底部溶出通量的实验与估算方法、蓄水成湖水质预测方法，提出矿区蓄水成湖的水污染预测模拟方法，建立土地再利用的污染评价方法、构建矿区景观安全格局和建立土壤重金属胡敏酸钝化与植物富集提取技术，开发了基于重金属镉污染和景观破碎化的矿区生态重建技术，依托示范工程建设进行示范应用，在植物重金属富集、景观和生态3个方面取得效益，利用“富水-近城-复绿”的思路解决矿坑蓄水污染风险预测与防控、矿山闭坑后的土地利用可行性问题，构建矿山生态修复技术与评估方法。抚顺西露天矿区环境地质灾害问题的解决，基本消除矿坑及周边滑坡、地裂缝、泥石流、水资源污染以及自燃等灾害，将彻底改变一直以来因采煤影响形成的城市巨大伤疤所面临的重大灾害隐患及生态环境问题。此外，在包括矿坑在内的回填区、地形平坦区域和扩帮区域开展土地整治、土

关键词：露天矿区综合治理地质灾害治理边坡变形破坏机理

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盾构装备掘进载荷设计与风险防控关键技术及应用

盾构装备掘进载荷设计与风险防控关键技术及应用

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作者：陈馈程海云李凤远王连山韩伟锋周晗蒲晓波熊勇军崔天麟冯欢盾构及掘进技术国家重点实验室中铁隧道局集团有限公司郑州地铁集团有限公司中铁工程装备集团有限公司

盾构法具有施工效率高、地面扰动小、机械化集成度高等优点，在国内外隧道工程建设中得到越来越广泛的应用。但由于地质条件复杂多变、操作人员技能水平参差不齐、刀盘刀具掘进载荷波动剧烈等因素，施工过程中安全质量事故时有发生，制... 详细信息

盾构法具有施工效率高、地面扰动小、机械化集成度高等优点，在国内外隧道工程建设中得到越来越广泛的应用。但由于地质条件复杂多变、操作人员技能水平参差不齐、刀盘刀具掘进载荷波动剧烈等因素，施工过程中安全质量事故时有发生，制约了中国地下空间开发的快速高质量发展。开展盾构装备掘进载荷设计与风险防控技术研究，已成为隧道施工行业亟需突破的发展方向。针对盾构掘进载荷与地质不匹配、从业人员操作不规范、施工掘进风险因素多的问题，研发了全物理要素掘进数字实验技术、创新了盾构操控环境可视数字化培训手段、研发了盾构关键风险防控技术，项目成果已成功应用于北京、上海、广州等城市及新加坡、以色列等多个国家和地区的盾构隧道工程，并显著提升了盾构隧道施工的安全和质量。主要创新点如下： (1)创新了盾构刀盘刀具掘进载荷全物理数字化实验技术。揭示了盾构掘进过程中刀盘刀具-土体耦合作用规律，实现了刀盘刀具与地层间复杂作用的精确力学描述；首创了盾构掘进载荷数字化实验技术，创新了盾构刀盘刀具掘进过程直接数值模拟方法；建立了盾构全物理要素掘进数字实验技术，形成了准确模拟真实工况的盾构掘进载荷数字化实验平台，实现了面向实际工程的盾构优化设计与安全施工数字化实验。 (2)创立了人机交互的盾构操控环境可视化技术。基于视、听、觉计算机虚拟灵境技术，创新了盾构操控环境可视化数字模拟方法，克服了传统操作培训直观性差的弊端；基于云计算的海量数据挖掘技术，发明了人机交互式盾构故障处理模拟方法，为盾构从业人员快速提升突发故障处理技能提供了保障；基于盾构操控互联网远程培训技术，研发了盾构从业人员仿真培训平台，创新了盾构从业人员职业技能技术培训手段，降低了不规范操作引起的施工风险。 (3)创建了盾构施工关键风险防控技术。针对盾构施工过程中存在的进仓换刀风险大、盾壳固结被卡及姿态控制失准等风险，研发了盾构带压换刀技术，保障了掌子面的稳定和作业人员的安全；研发了盾构施工过程中设备姿态风险控制技术，建立了盾构纠偏数学模型，提高了盾构纠偏精度和速度；提出了固结砂浆包裹盾壳处理技术，解决了掘进过程中的砂浆固结卡盾问题，实现了盾构掘进过程的关键风险防控。该项目获授权发明专利4项，软件著作权6项，发表论文6篇(其中EI论文1篇)，出版专著2部。经查新国内外公开发表的中外文献中未见有与该项目查新点综合研究内容完全相同的文献报道。该项目通过中国机械工程学会组织的成果鉴定，以中国工程院王复明院士为主任的专家组一致认为该项目技术先进、实用性强，总体技术达国际先进水平。项目成果从2017年开始在行业内全面推广应用，已在中铁十局集团城市轨道交通工程有限公司、中铁隧道局集团有限公司、杭州市地铁集团有限责任公司等单位进行应用并提供技术指导，产生了良好的经济和社会效益，近三年完成单位与应用单位合计新增销售额约47.38亿元，新增利润约1.456亿元，随着成果的不断推广应用，将不断提高中国盾构隧道的施工技术水平。

关键词：盾构装备掘进载荷设计隧道工程

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空间复杂光学曲面离子束修形设备与工艺研究

空间复杂光学曲面离子束修形设备与工艺研究

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作者：尹小林中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

学位级别：博士

高精度复杂光学曲面是高分辨率空间对地光学遥感系统的核心元件,其制造精度和加工能力是制约高分光学系统研制的瓶颈技术之一。新型光学系统对反射镜面形精度要求越来越高,对传统光学加工技术提出了极大的挑战。因此,进一步研究超高精... 详细信息

高精度复杂光学曲面是高分辨率空间对地光学遥感系统的核心元件,其制造精度和加工能力是制约高分光学系统研制的瓶颈技术之一。新型光学系统对反射镜面形精度要求越来越高,对传统光学加工技术提出了极大的挑战。因此,进一步研究超高精度光学元件的制造技术,对于提升高分辨率空间对地光学遥感系统的成像质量,具有重要研究意义。传统的光学加工方法诸如小磨头技术、应力盘抛光技术等,存在着磨盘与镜面吻合度不好、边缘效应、复印效应以及亚表面损伤等问题,极大地限制了复杂光学曲面加工的精度和效率。为更好地实现空间复杂光学曲面高精度的加工,离子束修形技术被应用于光学加工领域。离子束修形技术是计算机控制表面成形技术的一种,它将传统的小磨头替代为先进的离子源,具有非接触式和高确定性的加工特点,非常适合复杂光学曲面的加工。在其他参数一致的情况下,离子束加工过程中的去除函数会随着入射角度而发生变化,对于一般光学表面,离子束修形多采用三轴联动配合去除函数修正的方式进行加工。对于高陡度的复杂光学曲面,数学补偿已不能满足加工精度的要求,需要采用五轴联动系统保证离子束始终沿被加工点法向进行去除,保证去除函数的稳定性。此外,离子束加工复杂曲面过程中的热效应和前序工艺引入的中高频误差也严重限制了其加工性能。因此,为提高离子束修形的精度和效率,本文从离子束修形设备和工艺两个方面,展开空间复杂光学曲面的离子束修形研究,主要包括以下几个方面的内容:1.新型离子束修形运动系统创成研究被加工光学表面的空间误差频率与加工过程中的牺牲层厚度要求离子束修形运动系统需要具有良好的动态性能。结合串并联机构的优缺点,本文给出了基于混联构型的离子束修形五轴运动系统的构型设计及控制方案。针对混联机构的并联部分,采用封闭向量法建立了并联机构的运动学雅克比矩阵,实现了从驱动杆到离子源的运动学分析求解。为保证加工过程中离子源运动的稳定性,对设计的并联机构的位形奇异性进行了分析和验证。2.基于混联机床的复杂光学曲面离子束加工技术研究针对复杂光学曲面的特性进行了分析,结合离子束修形的特点提出了最接近球面加工的方法。按照最接近球面,给出了五轴混联运动系统的运动学逆解算法。分析了离子束修形驻留时间实现的方式,给出了速度模式加工的一般计算和工艺过程。对离子束修形误差进行了分析和建模,从离子源与工件的相对静态误差和混联运动系统的动态误差两个方面对其进行讨论,提出了基于法拉第扫描结合雷尼绍巡边的基准传递方式的静态误差校正方法,利用激光跟踪仪对混联运动系统的动态误差进行了校正,保证了混联机床逆解的精度。3.离子束加工过程中的热效应分析与抑制空间光学元件离子束加工过程中的热效应严重制约了其加工精度。为解决这一问题,本文基于离子束加工去除函数模型和蒙特卡洛仿真给出了离子束加工过程中的热源模型。采用有限元分析方法,分析了在移动边界条件和不均匀驻留时间分布下的光学元件温度场变化。引入了时间控制因子,通过对光学元件实施多步加工的方式对加工过程中的热效应进行了抑制。在有限元仿真的基础上,对时间控制因子进行优化计算,从而保证了离子束加工的效率。4.基于反卷积算法的中高频抑制组合加工策略离子束修形对于中高频误差的抑制作用有限,为提高加工的效率和精度,需要在整个加工过程中尽量避免或者减少中高频误差的引入。传统的加工方法首先采用磨头对光学表面进行加工,利用磨头的去除函数进行反卷积计算,根据获得的驻留时间分布实际加工,直至迭代一定精度后再使用离子束进行最终的修形。这种方法通常会在磨头精修的过程中引入较大的中高频误差,进而降低离子束加工时的效率和精度。本文基于反卷积算法,提出了一种小磨头和离子束组合加工的策略,可以有效地减少中高频误差的引入,并在提高离子束最终加工精度的同时缩短了整个光学元件的加工周期。5.空间复杂光学曲面离子束修形实验基于最接近球面加工策略,为充分验证五轴离子束修形运动系统的准确性和实用性,同时简化实验样件的制造难度和成本,本文选取了一块有效口径为100mm高陡度球面融石英反射镜进行了离子束修形实验。首先介绍了实验室自主研制的FSGJ800-IBF离子束修形系统,其次建立和完善了基于该系统的离子束修形工艺流程。实验结果表明,经过一轮加工,光学元件的面形的RMS值由初始的0.032λ(λ=632.8nm)收敛至0.014λ(λ=632.8nm),收敛比达到了2.3,验证了五轴离子束修形运动系统在加工过程中的实用性和准确性。根据空间复杂光学曲面传统光学加工中存在的问题,本文以离子束修形设备的研制为切入点,完善了空间复杂光学曲面离子束加工的工艺,提升了离子束修形的精度和效率,促进了离子束修形技术在光学加工领域的应用。

关键词：空间复杂光学曲面离子束修形混联构型 3-RPS并联机构去除模型热效应中高频误差

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高速相机自动快速调光调焦方法研究

高速相机自动快速调光调焦方法研究

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作者：马泽龙中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

学位级别：博士

随着靶场需求的不断提高,光电经纬仪所捕获跟踪目标的速度越来越快,目标相对于经纬仪的位置以及背景光照变化也越来越剧烈,对光电经纬仪的调光调焦精度和时间要求也越来越高。为了捕获与跟踪高速运动目标,获取瞬间变化现象的细节,现代... 详细信息

随着靶场需求的不断提高,光电经纬仪所捕获跟踪目标的速度越来越快,目标相对于经纬仪的位置以及背景光照变化也越来越剧烈,对光电经纬仪的调光调焦精度和时间要求也越来越高。为了捕获与跟踪高速运动目标,获取瞬间变化现象的细节,现代光电经纬仪多采用高速相机作为图像采集设备。为了获得高清晰度图像,必须解决高速相机自动快速调光调焦问题,以适应高速目标捕获跟踪的需求。因此,快速自动的调光调焦方法研究成为当前研究的焦点和热点。目前市面提供的高速相机鲜有具备自动调光调焦功能,而传统光电经纬仪的自动调光调焦方法精度较低,速度慢,不能适应对高速运动目标捕获跟踪需求。本文针对这一问题,面对高速相机的特点,提出了基于快速图像处理的、适用于高速相机的自动快速调光调焦方法,对调光调焦原理进行了深入研究,研究内容及创新性工作主要如下:第一,本文建立了相机与光照强度的数学模型,通过分析相机的过曝光及欠曝光产生的原理及光电经纬仪用高速相机在工作时需要应对的光照环境,提出了一种基于图像直方图特征函数(Histogram Feature,HF)的图像亮度评价方法。与传统调光评价方法相比,该方法在含有光强大幅度变化的顺光、逆光两种光照条件下对图像评判均有较好的效果,且通过提取兴趣区域信息降低计算量后,该函数克服传统图像质量评价函数计算时间普遍较长的问题,计算时间小于0.2ms,为了进一步提高函数计算的实时性,对该函数的硬件加速性能进行了研究,实验表明基于GPU的硬件加速方法在图像分辨率较高时加速效果明显;第二,针对传统搜索方法进行了分析对比,并通过运用图像直方图特征函数,提出了一种曝光粗调与精调相结合的自动调光方法,并通过静态实验验证了方法相较于传统方法,在应对110ms时间内光照变化范围约为30倍时的场景时,其捕获图像序列的信息熵均值可以提高约2.648,方差比传统方法下降1.125。第三,通过运用光学系统的成像数学模型,对离焦深度法中点扩散函数及其调焦方法与对焦深度法中常用的图像质量评价函数进行了分析。提出了一种用于自动调焦的基于图像直方图特征函数的图像评价函数。实验证明,该函数可以克服传统自动调光调焦评价函数需要分开计算重复占用系统资源,以及计算速度较慢的缺点;并且该函数的精度以及调焦搜索范围在各类函数中均处于适中的水平,可以满足高速相机自动调焦的需求。第四,通过图像直方图特征函数进行分析,提出了一种自动调焦方法,实验证明,与传统搜索方法相比,快速方法在保证调焦精度的同时,可以有效减少电机的往返运动次数,对于距离准焦位置70步外的目标,调焦电机可以在9次移动内完成调焦并且调焦电机仅需改变方向一次;第五,为了验证光电经纬仪在实际工作中需要应对的情况,针对本文提出的自动调光及自动调焦方法,为了模拟光电经纬仪在实际工作中需要应对的情况,给出了将调光、调焦联合在一起的方法流程,并设计了验证实验,实验证明在调光调焦联合实验中与应用传统搜索自动调焦方法的实验相比,应用快速自动调焦方法的调光调焦联合实验也能找到正确的准焦位置,并且仅耗时不到0.9s,为实际工程应用提供借鉴方案。最后,对全文所做的工作进行了总结,提出了今后需要继续研究的问题和研究方向。

关键词：高速相机自动调光自动调焦实时图像质量评价函数搜索方法

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中波红外目标探测装置关键技术研究

中波红外目标探测装置关键技术研究

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作者：李航中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

学位级别：博士

随着红外技术在军事领域的广泛应用,红外成像制导技术已经成为了世界各国竞相研究的热点。红外成像制导技术具有全天候全天时的制导能力、较高的探测灵敏度和空间分辨率、较强的抗干扰能力等优点,并可以在复杂的背景下完成对目标的自主... 详细信息

随着红外技术在军事领域的广泛应用,红外成像制导技术已经成为了世界各国竞相研究的热点。红外成像制导技术具有全天候全天时的制导能力、较高的探测灵敏度和空间分辨率、较强的抗干扰能力等优点,并可以在复杂的背景下完成对目标的自主捕获、识别与跟踪,已经成为世界各国发展精确制导武器的重要技术手段。本文以具体的国防项目为依托,针对应用于红外成像制导的中波红外目标探测装置展开了相应的研制工作,主要进行了红外光学系统无热化设计、冷反射效应定量分析与抑制、系统像质检测与评价等关键技术的研究。为了保证红外光学系统在-30℃70℃的工作温度范围内成像性能具有良好的热稳定性,分析了温度变化对光学系统结构参数及性能的影响,阐述了利用无热图实现密接型红外光学系统无热化设计的方法。在此基础之上,重点研究了非密接型红外光学系统的无热化设计方法,使用无热图完成了Petzval和Cooke结构及其复杂化结构的无热化分析,并提出了求解相应复杂化光学系统初始结构参数的数学模型,同时,也提出了基于光阑二次成像的光学系统结构计算方法。根据以上提出的方法,完成了中波红外目标探测装置内两套红外二次成像光学系统的设计工作,两系统的F数均为2,视场角分别为10°×8°和5°×4°,均达到了100%冷光阑效率,在-30℃70℃的温度范围内,两系统在各自奈奎斯特频率处的MTF值均大于0.6,实现了良好的无热化性能。针对制冷型红外成像系统的冷反射效应会引起系统成像性能退化的问题,本文研究了冷反射效应的定量评价与抑制方法。通过使用冷反射引入温差（NITD）作为冷反射效应的定量评价标准,并结合非序列模式光线追迹的方法完成了红外成像系统冷反射效应的定量评价;提出了一种具体的冷反射效应抑制流程,并通过该方法实现了红外成像系统冷反射效应的抑制。评价结果表明:在冷反射效应抑制前后,中波红外1成像系统在最高工作温度时轴上点的NITD由0.863K降低到0.114K,最高温与基准温度之间轴上点NITD的差值由0.751K降低到0.096K;中波红外2成像系统在最高工作温度时轴上点的NITD由1.894K降低到0.121K,最高温与基准温度之间轴上点NITD的差值由1.394K降低到0.089K。此外,两套红外成像系统的MTF值仍都大于0.6。为了实现红外成像系统MTF的高精度检测,本文提出了一种改进的倾斜刃边法。针对传统方法中刃边倾角提取和ESF构建易受噪声影响的问题,利用梯度算子和区域截取相结合的方法提高了刃边倾角的提取精度,并给出了倾斜刃边图像中像素的投影方程,通过多重去噪处理的方法提高了ESF的构建精度。给出了仿真实验的详细设计过程,利用仿真实验证明了本文改进方法的有效性,并分析了刃边倾角、噪声变化对本文改进方法MTF测试精度的影响。仿真实验结果表明:本文改进方法的MTF测试精度达到0.0052,测试重复精度达到0.0036,皆优于传统方法,此外,本文改进方法具有较强的抗噪性,基本不受刃边倾角变化的影响。将本文改进倾斜刃边法应用于实际红外成像系统整机的定焦工作中,并利用两点校正的方法完成了红外成像系统的非均匀性校正。根据对实际红外成像系统的MTF测试实验,进一步验证了改进倾斜刃边法的高精度,也说明了使用该方法定焦的正确性。通过红外成像系统的高低温测试实验验证了系统的无热化性能和冷反射效应的抑制情况,说明了本文提出的无热化设计方法、冷反射效应抑制方法的有效性。最后,完成了实际红外成像系统MRTD和畸变的测试。

关键词：红外成像制导无热化设计冷反射效应倾斜刃边法调制传递函数

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中国区域农作物LAI遥感产品真实性检验研究

中国区域农作物LAI遥感产品真实性检验研究

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作者：宋博文中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院)

学位级别：博士

叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）是表征植被冠层几何结构及其功能,模拟生态系统生产力以及地表与大气之间物质及能量交换的关键参数。叶面积指数产品也被广泛用于地表过程模拟、作物长势监测和估产和全球变化研究。因此定量评价LAI... 详细信息

叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）是表征植被冠层几何结构及其功能,模拟生态系统生产力以及地表与大气之间物质及能量交换的关键参数。叶面积指数产品也被广泛用于地表过程模拟、作物长势监测和估产和全球变化研究。因此定量评价LAI遥感产品的不确定性,即通过地面测量数据验证LAI遥感产品,对于LAI产品相关应用至关重要。地面测量LAI数据作为遥感产品真实性检验的重要参考依据,主要通过直接测量方法或间接测量方法得到。然而当前几乎所有的真实性检验数据都是通过间接测量方法得到的,该方法针对农作物等低矮植被存在较大不确定性。现有LAI产品均为粗分辨率数据,并且是基于全球尺度发展的反演算法。只有站点数据能够较好地代表像元尺度内的情况时,才能直接将站点数据用于LAI产品验证,否则,将对产品真实性检验带来不可忽略的误差。然而,由于空间分辨率低,地面观测成本高,导致LAI遥感产品的真实性检验工作成为LAI遥感产品及应用研究的重点和难点。论文围绕叶面积指数遥感产品真实性检验这一问题,通过破坏性采样法获取地面LAI测量数据,结合精细分辨率卫星遥感数据和基于Beer-Lambert定律的半经验统计模型,反演得到精细分辨率LAI参考数据,并在中国主要农作物区域开展了农作物LAI遥感产品的不确定性评价,定量评价了反演算法不确定性和地表异质程度对尺度效应的贡献,为提升LAI遥感算法在区域尺度适用性的提供了新思路和参考依据。论文主要研究内容及结论如下: （1）基于Beer-Lambert定律建立了NDVI和LAI的半经验统计模型,结合精细分辨率的Landsat卫星数据,对地面实测数据进行升尺度,研发了精细分辨率的中国区域农作物LAI遥感产品真实性检验数据集。论文收集了BJ,HN,HLJ,AH四个实验区的基于破坏性采样法的43个不同年份生育期、1010个样本,对半经验模型参数进行了标定,反演得到了30 m精细分辨率LAI数据,并基于GLOBLAND30-2010地表覆盖产品和地面GPS采样点,筛选3 km×3 km范围内农田比例超过75%的样方,最后得到80个精细分辨率LAI参考图（Val LAI＿Crop）。（2）精细分辨率LAI样方作为尺度转换的桥梁,能够弥补地面测量与粗分辨率像元之间的空间尺度不匹配,是进行粗分辨率LAI产品验证的重要步骤。基于Val LAI＿Crop真实性检验数据集,开展了5种全球主要LAI遥感产品（MCD15A2H,GLASS,GEOV2,GLOBMAP和GLOCC）在中国农作物区域的真实性检验研究。检验结果表明:GEOV2产品在农作物区域具有最高精度（R2为0.81,RMSE为0.49,RRMSE为28.6%）;各LAI遥感产品在北京、河南和安徽研究区都存在低估现象,相对偏差从-82.0%至8.8%,而在黑龙江研究区均表现出高估现象,相对偏差从11.5%至56.9%。（3）研究了LAI遥感产品尺度效应的物理机制,并基于“先反演后平均”与“先平均后反演”两种升尺度方法,发展了尺度效应的定量计算方法。基于泰勒级数展开方法,定量分析了空间异质性和模型非线性对LAI尺度差异的影响,发现红光、近红外波段的二阶偏导项能够很好表征LAI遥感产品的尺度差异（R2=0.84）。论文主要创新性贡献包括: （1）研制了首套基于破坏性采样法的中国区域农作物LAI遥感产品真实性检验数据集（Val LAI＿Crop）。当前已有的真实性检验数据集几乎都是通过间接测量方法得到的,然而针对如小麦或水稻等低矮植被类型的农作物,光学测量方法会产生很大不确定性。因此,本研究基于破坏性采样法获取地面LAI数据,结合精细分辨率卫星数据,建立基于Beer-Lambert定律的半经验统计模型,结合GLOBLAND30-2010地表覆盖产品生产了80个精细分辨率LAI参考图。（2）基于Val LAI＿Crop数据集,系统评估了全球5种主要LAI遥感产品（MCD15A2H,GLASS,GEOV2,GLOBMAP和GLOCC）在中国农作物区域的不确定性。目前LAI遥感产品都是在全球尺度上研发反演算法的,然而产品算法在区域尺度的可迁移性和适用性存在很大不确定性。因此,本研究基于精细分辨率的Val LAI＿Crop验证数据,评价了全球LAI遥感产品在中国农作物区域的不确定性,发现各LAI产品因尺度效应和模型偏差的影响在北京,河南和安徽研究区表现出低估现象,而在黑龙江暗土壤背景区域的影响表现出高估现象。研究成果为LAI遥感产品后续改进提供了参考依据。（3）基于“先反演后平均”与“先平均后反演”的升尺度方法差异,建立了尺度差异的定量计算方法,发现高土壤背景反照率区域粗分辨率低估、低土壤背景反照率区域粗分辨率高估的尺度效应现象;并基于泰勒级数展开方法,构建了基于二阶导数和空间

关键词：叶面积指数(LAI) 真实性检验农作物 Landsat 尺度效应

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基于量子行走实现量子态制备

基于量子行走实现量子态制备

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第十八届全国量子光学学术会议

作者：张融杨然宫景丽端家晨徐平谢臻达龚彦晓祝世宁固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院和电子科学与工程学院南京邮电大学电子与光学工程学院国防科技大学计算机工程与科学学院

量子行走是经典随机行走在量子世界的对应[1]。经典随机行走是一个随机过程,体现的是几率的叠加,广泛应用于数学、计算机、遗传学、经济学等领域。量子行走是幺正的,体现的是几率幅的叠加。这就导致了量子行走和经典随机行走的性质有很... 详细信息

量子行走是经典随机行走在量子世界的对应[1]。经典随机行走是一个随机过程,体现的是几率的叠加,广泛应用于数学、计算机、遗传学、经济学等领域。量子行走是幺正的,体现的是几率幅的叠加。这就导致了量子行走和经典随机行走的性质有很大的不同[2]。在量子信息处理过程中,可以根据实际需要,选择不同性质的量子行走[3]。量子态是量子信息学绝对安全、更高计算速度等优越性的根源。量子行走的演化可以通过随演化步数变化的硬币操作进行精确操控,为制备和调控任意量子态提供了很好的平台[4]。本工作在理论和实验上研究了基于量子行走模型实现任意量子态的制备以及消相干对量子行走的影响,我们分析了不同消相干对行走者位置分布的影响,给出了量子行走向经典行走的演化。

关键词：量子态

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浅谈定积分近似计算在生活中的应用

引用

数学学习与研究 2018年第17期 3-4页

作者：加华多杰张海东熊良林西北民族大学数学与计算机科学学院甘肃兰州730030 云南民族大学数学与计算机科学学院云南昆明650500

本文主要以物理方面做功、受压问题及经济方面消费生产、投资问题为案例,浅谈定积分近似计算在实际问题中的应用.

关键词：定积分近似计算应用

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