1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
3 上海科技大学上海 201210
核电仿真技术被广泛地应用于反应堆设计、安全分析、独立安全评价、事故缓解措施、控制与保护系统设计与优化、先进主控室设计验证、操作员培训等方面的研究，有效地提高了核电厂的安全性和经济性。为满足液态燃料熔盐堆实时建模与仿真需求，基于实验物理与工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）的开源、开放式架构，集成了具备实时动态交互功能的液态燃料熔盐堆系统分析程序RELAP5-TMSR和图形化人机交互界面模块，扩展了可视化控制与保护系统模块，开发了适用于液态燃料熔盐堆的开放式实时建模与仿真平台ThorTypography。以熔盐实验堆（Molten Salt Reactor Experiment，MSRE）的启泵、停泵、自然循环和反应性引入实验作为基准题，对ThorTypography平台开展了正确性验证和实时性测试。验证和测试结果表明：ThorTypography实时建模与仿真平台的计算结果和RELAP5-TMSR独立计算结果基本一致，均与MSRE实验数据符合较好；实时性测试数据显示，平台具有良好的实时性能。ThorTypography适用于液态燃料熔盐堆系统实时建模与仿真，能够为熔盐堆设计、运行和安全分析提供有效的支持。
液态燃料熔盐堆 EPICS 实时仿真 RELAP5 控制与保护 Liquid-fueled molten salt reactor EPICS Real-time simulation RELAP5 Control and protection 强激光与粒子束
2023, 35(5): 055001
李锐 1,2,5林宝军 1,2,3,4,5刘迎春 1,2,5沈苑 1,5[ ... ]林夏 1,5
1 中国科学院微小卫星创新研究院，上海 201304
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海科技大学 信息科学与技术学院，上海 201210
4 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
5 上海微小卫星工程中心，上海 201210
由于激光通信在空间传输中波长短且方向性强，已成为下一代卫星通信与导航的重要手段。激光星间链路的高速率、高带宽、高安全性等特点，可以提供高质量卫星空间通信，同时其还可以提高星间测距的精度，因此，构建激光星间链路成为下一代卫星网络的研究重点之一。文中首先从技术层面介绍激光星间链路的基本组成，主要介绍了卫星激光建链模式、卫星激光信号调制模式及卫星激光载波波长三个重要技术点。从技术到现象，根据不同轨道高度和不同的任务需求，按照发射时间顺序综合调研并总结了近年来国内外典型中高轨和低轨卫星激光通信成果的发展现状与未来计划。通过调研，进一步从宏观角度分析出卫星激光通信发展标准化、兼容化、网络化和商业化四个趋势，并从微观角度总结了卫星激光终端弹性化和模块化的发展方向。最后，除了作为通讯手段，展望了星间激光链路用于卫星激光测距的良好前景。通过对激光星间链路的现状、趋势和展望的综合分析，旨在为未来激光星间链路的设计与优化提供一定的借鉴和参考，并为我国未来星间激光通信和测距技术的发展及研究提供方向参考。
通信与信息系统 激光星间链路 卫星激光通信 激光通信终端 卫星测距 communication and information system laser intersatellite link satellite laser communication laser communication terminal satellite ranging 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220393
1 新疆师范大学地理科学与旅游学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆维吾尔自治区重点实验室“新疆干旱区湖泊环境与资源实验室”, 新疆 乌鲁木齐 830054
与传统检测方法相比, 利用高光谱技术进行土壤有害元素砷含量的估算, 具有快速、 准确, 成本低的特点, 可对干旱区绿洲土壤有害元素砷污染进行动态监测。 基于新疆渭干河-库车河三角洲绿洲耕层土壤样品的采集, 获取土壤光谱数据和有害元素砷含量。 通过bior1.3, db4, gaus4和mexh这4种小波基函数对土壤原始光谱反射率进行连续小波变换, 并将变换后光谱数据与有害元素砷进行相关分析, 以筛选出的敏感小波系数为自变量, 采用偏最小二乘回归、 支持向量机回归、 BP神经网络和随机森林回归方法对有害元素砷含量进行高光谱反演。 研究结果显示: (1)4种小波基函数在3~8尺度的光谱分解效果明显优于其他尺度, 特别是4~6尺度的连续小波变换有效提升了光谱反射率与土壤有害元素砷之间的相关性, 通过显著性检验的小波系数数量有了明显增多(p<0.01), 在可见光的400~700 nm以及近红外的1 100~1 700和2 200~2 400 nm附近具有较强的相关性; (2)通过比较4种小波基函数对光谱数据中有效信息的辨识能力, 认为小波基函数bior1.3和mexh要优于db4和gaus4, 其中bior1.3的光谱分解效果最好, gaus4相对最弱; 通过bior1.3第5尺度的光谱变换, 与土壤有害元素砷显著相关的波段数量最多, 为507个(p<0.01); (3)比较4种建模方法的反演结果发现, SVMR, BPNN和RFR模型相较于PLSR模型具有更强的估测能力, 模型的估测精度更高。 综合分析各模型的稳定性及估测精度后, 认为bior1.3-25-RFR模型可作为研究区土壤有害元素砷的最佳估测模型。 该模型的训练集和验证集的R2分别为0.893和0.639, RMSE为1.075和1.651 mg·kg-1, RPD分别为2.89和1.64, 表明模型估测效果较好, 稳定性较强。 采用合适的小波基函数进行连续小波变换可减少土壤高光谱数据中的白噪声, 挖掘出土壤光谱数据中的有效信息, 对土壤有害元素砷含量的准确估测提供有力的技术保障。
小波基函数 分解尺度 小波系数 机器学习算法模型 有害元素砷 Wavelet basis function Decomposition scale Wavelet coefficient Machine learning algorithm model Arsenic
1 云南天朗节能环保集团有限公司, 云南 安宁 650302
2 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
采用冷却结晶和筛分法研究了响应曲面法设计下pH值、Fe3+浓度、搅拌速率各因素不同水平对平均粒径和变异系数影响程度, 构建了平均粒径2次回归模型和C·V·值2FI回归模型, 深入探究了各影响因素之间交互作用, 研究表明: 各因素对平均粒径和C·V·值影响程度为母液pH>搅拌速率>Fe3+质量浓度; 各因素之间交互作用对晶体平均粒径和C·V·值影响程度为AC >BC >AB; 当母液pH为5.5、搅拌速率为150 r/min、Fe3+质量浓度为0.3 g/L时, 可得到平均粒径为0.985 mm、C·V·为793.719的晶体; 经验证模型值与实验值误差较小, 回归模型具有良好拟合度和可靠性。
响应曲面法 pH值 铁离子浓度 搅拌速率 硫酸铵 结晶 交互作用 response surface methodology pH value ferric ions concentration stirring rate ammonium sulfate crystallization interaction
1 西南交通大学物理科学与技术学院，四川 成都 610031
2 成都主导科技有限公司，四川 成都 610073
列车关键部件对列车的安全运行具有重要保障作用，在光照环境较差以及部件尺寸较小时，当前基于深度学习的目标检测算法无法很好地进行检测。针对这一问题，提出一种基于改进RetinaNet的列车关键部件检测算法。首先，为了提高小尺寸部件的检测效果，在浅层特征P3后引入感受野模块，提升P3特征层的感受野及特征质量；进而将特征金字塔网络替换为像素聚合网模块，通过增加自底向上的特征融合路径，增强特征金字塔的定位能力；最后通过调节实验参数以及网络检测层的位置，得到适用于列车关键部件检测的网络模型。经验证，所提模型在公开数据集PASCAL VOC上的效果优于原始RetinaNet网络，且所提方法在列车关键部件检测任务上优于当前的主流算法。
机器视觉 关键部件检测 深度学习 目标检测 图像识别 RetinaNet 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1215006
1 哈尔滨商业大学轻工学院, 黑龙江 哈尔滨 150028
2 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
3 黑龙江科技大学机械工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150022
作为光伏电站的主要组成部分,光伏电池中存在隐裂、划痕、热点和断栅等缺陷,这些缺陷影响着电池的性能和电站的运行状况,因此开展光伏电池的缺陷检测是至关重要的。建立脉冲电致红外热成像(PEIT)实验系统,使用该系统开展含有不同类型缺陷的光伏电池的检测实验并采集红外热图像序列。采用线性判别分析(LDA)和二次判别分析(QDA)两种监督学习算法来处理热图像序列,并与主成分分析(PCA)和多项式拟合相关系数(FCC)两种传统处理算法进行比较。实验结果表明,PEIT算法可以对光伏电池的缺陷进行有效检测,QDA算法在信噪比、信息熵和均方误差三个指标上均优于LDA、PCA和FCC算法,可以实现对光伏电池各类缺陷的有效识别。
成像系统 脉冲电致红外热成像 光伏电池缺陷 监督学习 缺陷检测
红外与激光工程
2021, 50(10): 20210050
1 山西农业大学 a. 基础部
2 山西农业大学 b. 动物医学学院, 太谷 030801
为优化紫苏种子中总黄酮的提取方法, 采用乙醇加热提取和超声波辅助提取, 对提取液浓度、提取时间、提取温度开展了研究; 并探究了不同地区的紫苏种子中总黄酮的含量, 同时采用高效液相色谱法(HPLC)测定了不同地区的紫苏种子中芦丁和木犀草素的含量。试验结果表明: 在用80%的乙醇溶液提取紫苏种子中的总黄酮时, 温度控制在70℃, 浸提120 min, 提取率最高, 可达4.39%; 同等条件下用超声波辅助提取时, 浸提90 min提取率最高, 可达4.27%; 超声波浸提法简便、快速、准确度较高, 但不适宜长时提取; 参试的4个不同地区的紫苏种子总黄酮含量差异极显著(F=17.592 0, P=0.000 7), 宁夏中宁总黄酮含量是陕西蓝田的1.73倍; 而且不同地区的紫苏种子中芦丁和木犀草素的含量不同, 宁夏中宁芦丁含量最高, 贵州都匀木犀草素含量最高。
紫苏 黄酮 芦丁 木犀草素 提取方法 Perilla frutescens flavonoids rutin luteolin extraction method
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
为解决目标快速运动时跟踪算法出现目标丢失和跟踪精度大幅度下降等问题，在现有的Autotrack算法基础上对其进行改进，提出了一种基于快速运动场景下的目标跟踪算法。引入空间正则权重项w对距离目标中心比较远的样本进行相应的惩罚，调整原本的全局响应变化量并将其作为时间正则项。将空间正则项和时间正则项相结合，并引入目标函数中进行优化。在公开数据集OTB-2013（online object tracking: a benchmark）上对改进后的目标跟踪算法进行实验验证和比较。实验结果表明，改进后的目标跟踪算法在目标快速运动场景下的准确率和成功率分别为76.5%和73.1%，在综合评分上的准确率和成功率分别为82.8%和61.1%。
目标跟踪 相关滤波 快速运动 空间正则项 target tracking correlation filter fast motion spatial regularization
