1 南京航空航天大学核分析技术研究所 南京 211106
2 江苏省高校放射医学协同创新中心 苏州 215031
3 兰州大学核科学与技术学院 兰州 730000
4 苏州冠锐信息科技有限公司 苏州 215008
核辐射场区全覆盖路径规划对于辐射环境下区域作业者的辐射安全有重要意义。本研究基于生物启发神经网络算法，提出一种进行辐射剂量最优控制的全覆盖路径规划算法。首先，利用福岛核电站部分地形以及蒙特卡罗粒子输运程序分别构建模拟核辐射场区的障碍物分布和辐射剂量场，然后，采用Python语言进行算法仿真试验，模拟核辐射场区的每一个栅格定义为一个神经元，建立起生物启发神经网络，将栅格剂量率与神经元活性耦合实现路径规划的辐射剂量最优控制，分别采用单个、4个和8个移动单元进行仿真试验。结果表明：单个移动单元的规划路径在实现100%覆盖率，4%覆盖重复率的同时，能够优先覆盖低剂量区，延后覆盖高剂量区，实现了过程剂量和累积剂量的最优控制。为提高全覆盖的时间效率和获得更低的单体累积剂量，对算法进行多单元协同搜索的改进，结果表明：4单元和8单元仿真的覆盖重复率分别为5.72%和6.29%，1单元、4单元和8单元仿真完成全覆盖时间分别为30 min、9 min和4 min，时间效率成倍提高；最大单体累积剂量分别为4.11×10-3 mSv、1.28×10-3 mSv和0.85×10-3 mSv，也在显著降低。本文提出的算法能实现过程剂量和累积剂量最优控制的全覆盖路径规划，另外算法可以协同规划多单元路径，显著降低单体累积剂量，对辐射环境下区域作业的辐射防护有重要意义。
生物启发神经网络 核辐射场区 全覆盖路径规划 多单元协同 剂量控制 Bio-inspired neural network Nuclear radiation field Complete coverage path planning Multi-unit collaboration Dose control 辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010601
1 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司，陕西 西安 710089
针对批量化零件的自动化高效视觉检测需求，传统的先视点再路径的单独规划方法容易导致检测效率陷入局部最优。为此，本文提出一种视点与路径多目标整体规划方法，将视点和路径规划问题建模为一个组合优化问题进行多目标优化，旨在全局寻求检测效率最优解。该方法基于表面曲率对视点进行自适应冗余采样，构造兼顾质量与多样性的采样视点集。针对视点覆盖率与检测时间成本两个优化目标，提出基于约束的非支配排序遗传算法（C-NSGA-Ⅱ）进行优化，快速得到满足最小覆盖率的全局最优解，从而实现视点与路径的整体规划，最小化检测时间成本。仿真实验结果表明，该方法相比于简化为单目标优化问题的整体规划方法，运算效率提升90%左右；与传统的单独规划方法相比，视觉检测时间成本有效缩短10.52%以上。最后通过机器人视觉检测应用验证了本文方法的有效性与优越性。
视点规划 覆盖路径规划 自动化视觉检测 多目标规划 非支配排序遗传算法
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学长三角研究院（嘉兴），浙江 嘉兴 314019
分析了一维多孔径阵列的成像特性，选取子孔径间距比为1∶2的一维非冗余三孔径结构为基阵列，以最大化频域覆盖为设计标准，设计了沿基线方向对基阵列在360°范围内以不同角度进行多次旋转的新型合成孔径结构，以提高中频调制传递函数（IFMTF）和系统成像质量。当填充因子为28.51%时，旋转合成得到的九孔径阵列的IFMTF值（0.1223）大于Golay-9阵列的0.0782。仿真和实验结果的定量和定性评价均证明了所提方法的有效性。
成像系统 光学稀疏孔径 一维多孔径阵列 旋转合成 中频调制传递函数 频域覆盖
朱立全 1,2,3姚昞晖 1,2,3邓林宵 1,2,3杨雨桦 1,2,3[ ... ]许立新 1,2,3,*
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室，合肥 230026
2 中国科学技术大学 物理学院 安徽省光电子科学与技术重点实验室，合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，合肥 230026
为了获得更大的绿色部分色域与超高清显示标准（Rec. 2020）中更高的色域覆盖比例，在三基色的基础上添加了532 nm激光作为第四基色。在CIEL*a*b*立体颜色空间中，系统理论地分析了波长组合为660 nm,532 nm,520 nm,465 nm的红绿绿蓝（RGGB）四基色系统，研究了它在色域体积、色域覆盖率以及在特定颜色区域的颜色渲染能力等方面的表现。结果表明，其色域体积峰值为2218900，与Rec.2020标准的色域覆盖比例最大为97.51%，黄色区域的色域增强峰值为29.75%，绿色区域的色域增强峰值为9.58%; 与红绿蓝（RGB）三基色组合和红绿蓝黄（RGBY）四基色组合相比，RGGB四基色组合在各个参数维度均有优异表现，可以根据性能需求来灵活选择对应的四基色亮度比例。此研究为实际四基色显示系统的搭建提供了理论指导。
激光光学 激光显示 立体色域 色域覆盖率 色域增强 laser optics laser display color gamut volume gamut coverage gamut enhancement
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 光谱成像技术重点实验室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 航天东方红卫星有限公司，北京 100094
星载测风干涉仪采用临边观测模式测量大气气辉谱线的多普勒频移来实现大气风场探测，干涉仪有效覆盖性会受到探测目标源及卫星平台模式的限制，在卫星任务规划前端对观测数据进行分析，判断其是否满足科学目标，对风场数据应用具有重要意义。首先，建立了临边观测几何模型，对卫星运行期间仪器的临边切点分布情况进行仿真；其次，探讨了影响仪器有效观测的主要因素，并以昼气辉探测为例，分析在不同时段下，太阳入射角与干涉仪有效时空覆盖性之间的关系；最后使用分离变量法研究卫星轨道参数对测风干涉仪有效覆盖性的影响，并评估不同轨道参数下的干涉仪对欧亚大陆的覆盖百分比。结果表明：1）影响仪器有效观测的因素主要为太阳天顶角和太阳散射角，太阳入射角影响切点纬度覆盖范围和切点地方时；2）卫星轨道倾角和轨道高度共同决定仪器有效覆盖效率，且轨道倾角为欧亚大陆覆盖百分比的主要影响因素，当轨道倾角在60°~80°之间时，覆盖百分比可达到百分百。文中为星载干涉仪的后续设计及性能评估提供了观测几何框架，实现了载荷观测覆盖效能的定量分析，且该模型具备泛用于其他各类大气光学遥感载荷观测模式分析的能力。
星载测风干涉仪 临边观测 数据有效性 覆盖性 覆盖百分比 spaceborne wind interferometer limb observation data validity coverage coverage percentage 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230106
中国建筑材料科学研究总院，绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024
本文通过熔融金属法在线制备镀锌石英光纤，并探究涂覆温度对镀锌石英光纤表面质量和力学性能的影响。通过图像处理软件统计镀层包覆率，通过扫描电子显微镜、偏反光显微镜和激光共聚焦显微镜分别测量镀层厚度、晶粒尺寸和粗糙度，发现随着涂覆温度的升高，镀层包覆率和镀层厚度均减小；镀层凝固时间延长，晶粒尺寸增大；镀层粗糙度逐渐增大。通过抗拉试验机测量镀锌石英光纤的最大拉断力，与裸光纤相比，提升了139%。
镀锌石英光纤 熔融金属法 涂覆温度 镀层包覆率 界面结合 抗拉性能 Zn coated silica fiber molten metal method coating temperature coating coverage rate interface combination tensile property
1 江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室，江苏 无锡 214122
2 南京航空航天大学电磁频谱空间认知动态系统工信部重点实验室，江苏 南京 211106
基于当前无线传感器网络二维覆盖的研究成果，针对实际的立体空间应用性较弱的困难，给出感知节点覆盖三维复杂场景（CTDCT）的解决方案。强调以立体感知模型刻画三维复杂场景下节点感知质量，结合视距与非视距场景下感知盲区的判定，解决遮蔽覆盖的误判问题；引入点集到场景可行域的映射，初筛节点分布与减小冗余的双增益网络；利用全迭代周期内非线性调整节点位置，前期提升网络多样性，后期优化局部拓扑结构；设计节点移动步长，使其受冗余节点的激励，提升网络与现有环境间的耦合程度。仿真结果表明，CTDCT算法在视距与非视距场景联合作用下，通过减小覆盖误判概率，优化调整节点的坐标位置，可有效降低节点感知重叠区和盲区，最终实现三维复杂场景下区域覆盖质量的增强。
传感器 优化覆盖 覆盖误判 移动步长 无线传感网络 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0628005
1 兰州交通大学测绘与地理信息学院, 甘肃 兰州 730070
2 甘肃省草原技术推广总站, 甘肃 兰州 730010
时序光谱遥感植被指数是公认的监测植被覆盖变化的有效指标, 在大范围植被覆盖动态变化监测中发挥着重要作用。 祁连山地处中国西部甘肃和青海两省交界处, 地理位置特殊, 对维持中国西部生态安全具有重要作用。 随着全球气候变化, 祁连山区的气候也出现了不同程度的变化, 并且近些年来国家在祁连山实施了多项生态环境保护工程措施。 针对祁连山不同生态区植被覆盖变化现状及未来趋势研究的不足, 基于1 km分辨率的SPOT-VGT-NDVI光谱数据, 运用数理统计法、 空间叠置法分析了祁连山不同生态区植被覆盖时空格局、 植被稳定性和未来演化趋势, 探寻出敏感区域, 为区域生态安全、 生态工程建设提供理论基础, 进而为林草部门制定祁连山保护规划和植被恢复措施提供科学依据。 研究结果表明: 1998年-2018年间祁连山植被NDVI呈波动上升趋势, 增速为0.32%·a-1; 柴达木盆地荒漠生态区和帕米尔-昆仑山-阿尔金山高寒荒漠草原生态区NDVI变化率较小, 仅为0.14%·a-1和0.27%·a-1, 而内蒙古高原中部草原化荒漠生态区和江河源区-甘南高寒草甸草原生态区的变化率较大, 分别为0.54%·a-1和0.57%·a-1。 空间上, 祁连山植被NDVI呈现东南区域高, 西北区域低, 整体改善, 局部恶化的趋势, 恶化区域和改善区域面积分别占祁连山总面积的28.37%和40.76%; 分析发现祁连山植被较为稳定, 较高波动和高波动变化区域面积合计为0.22×104 km2, 占1.20%; 未来呈良性发展趋势和恶性发展趋势的面积分别占祁连山总面积的42.82%和26.40%, 其中持续性恶化的面积占25.56%。 祁连山-植被恶化区域主要为高海拔雪线附近的高寒草原和高寒荒漠、 中东部城镇周围地区和河湖周围的植被脆弱区域, 国家应将此区域作为以后治理的重点区。
光谱数据 植被覆盖 时空变化 祁连山 Spectral data Vegetation coverage Spatiotemporal variation NDVI The Qilian Mountains NDVI 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1192
1 商丘学院计算机工程学院, 河南 商丘 476000
2 广西科技师范学院实验实训中心, 广西 来宾 546000
为提高复杂环境下多机器人协同搜索的覆盖效率及适应性, 提出一种多机器人协同覆盖搜索路径规划策略。首先, 在目标区域中利用协同进化粒子群优化(CCPSO2)算法进行传感器位置部署; 其次, 利用改进的K-means方法对传感器部署点进行聚类, 实现有效的任务区域划分; 最后, 以部署的传感器位置为路径点求解旅行商问题(TSP), 获取每个机器人的封闭路径, 从而实现协同覆盖搜索。实验结果表明, 所提算法能够在保证良好避障和覆盖周期最小化的同时, 为每个机器人获得更均匀的覆盖路径, 实现多机器人的有效协同覆盖搜索, 且能够有效适应外部复杂环境, 具有良好的鲁棒性。
路径规划 协同覆盖 避障 多机器人协同 复杂环境 path planning collaborative coverage obstacle avoidance multi-robot collaboration complex environment
