针对无人机传统的航迹规划方法存在求解效率低、适用范围窄的问题, 提出一种考虑全局和局部规划相耦合的航迹规划方法。首先, 提出几何航迹碰撞检测法以改进跳点搜索(JPS)算法, 提升无人机在全局环境中航迹规划能力; 其次, 提出一种耦合策略的航迹规划框架, 通过将无人机全局航迹信息与动态窗口局部航迹信息进行耦合, 扩展动态窗口法的评价子函数, 确保无人机在动态环境中具备灵活的避障能力; 最后, 通过仿真实验论证了所提改进JPS算法在全局搜索时间、航迹距离和航迹转折点数目等方面较现有方法的优势, 验证了耦合算法在动态环境中的稳定避障能力。
无人机 航迹规划 几何航迹碰撞检测法 动态窗口法 改进JPS算法 耦合策略 UAV trajectory planning geometric track collision detection method dynamic window method improved JPS algorithm integration strategy
1 清华大学能源与动力工程系, 北京 100084
2 华北电力大学控制与计算机工程学院, 北京 102206
波长调制-直接吸收光谱（WM-DAS）结合了直接吸收光谱（DAS）可直接测量吸收率和波长调制光谱（WMS）高信噪比的优点, 可用于测量气体分子吸收谱线的光谱参数。 采用WM-DAS方法结合有效光程约为45 m的Herriott型长光程吸收池, 在CO浓度为24.151 μmol·L-1、 常温常压条件下, 测量了CO分子中心频率为4 300.700 cm-1谱线的吸收率, 用Voigt线型（VP）函数对测量的吸收率进行拟合, 结果表明对WM-DAS方法测量结果进行拟合所得的残差标准差比用传统DAS方法减小一半以上, 证明WM-DAS方法的抗干扰能力比DAS更强。 采用该方法与光程约为50 cm的吸收池结合, 对CO分子在4 278～4 304 cm-1波段的8条弱吸收谱线在不同压力下的吸收率进行测量, 实验采用浓度为0.411 μmol·L-1的CO标准气体。 分别采用VP、 Raution线型（RP）和quadratic-speed-dependent-Voigt线型（qSDVP）对测量所得吸收率进行拟合, 得到CO分子与空气分子的碰撞展宽系数γ0(T0)、 Dicke收敛系数β0(T0)和速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T0), 并对测量结果进行不确定度分析。 其中由VP拟合所得各谱线的γ0(T0)与HITRAN数据库中参考值吻合较好, 其相对误差均小于1%; Dicke收敛系数β0(T0)和qSDVP中速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T0)的高精度测量为进一步完善分子光谱数据库及气体参数高精度测量提供了数据基础。
波长调制-直接吸收光谱 吸收率 碰撞展宽系数 Dicke收敛系数 Wavelength modulation-direct absorption spectrosco Absorbance Collision broadening coefficient Dicke narrowing coefficient 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2246
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆固态物理与器件重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830017
激发射泵浦激发Na2至Na2(ν″=30, J″=11)和Na2(ν″=45, J″=11)。 Na2(ν″)与CO2碰撞, 研究了CO2(0000)的全态可分辨转动分布及不同的Na2振动能对碰撞猝灭动力学的影响。 光学吸收法测量Na2(ν″)与CO2碰撞后的弛豫过程, 在一次碰撞的条件下, 确定了ν″, ν″-1及ν″-2各振动能级上的转动态分布, 而高于ν″的振动能级没有观察到, 从而得到碰撞过程中Na2转动能的改变。 在碰撞发生1 μs后, 测量CO2低J态的瞬时线轮廓, 利用双Guass函数拟合, 得到两个Doppler增宽轮廓, 一个是存在于J态粒子的Doppler半宽, 一个是被碰撞出J态粒子的Doppler半宽。 从存在于J态的Doppler半宽, 得到在Na2(ν″)/CO2碰撞中质心平移速度, 从而确定平均平移能的增加〈ΔErel〉。 Na2(ν″)振动能的增加与CO2平动能的增加有很大关系, Na2振动能增加35%, 而平动能增加56%。 从CO2的其他转动态碰到J态的出现速率系数kJapp由测量碰撞前和碰撞1 μs后的泛频激光感应荧光强度得到总的出现速度系数kapp=ΣJkJapp=(6.6±1.5)×10-10cm3·molecule-1·s-1［对Na2(ν″=30)］和(5.9±1.3)×10-10 cm3·molecule-1·s-1［对Na2(ν″=45)］。 因此Na2(ν″)/CO2的碰撞频率对Na2的振动能不是很敏感的。 取kapp作为参考速率系数, 得到了全部能量转移概率分布P(ΔE), 这里的ΔE包括了CO2转动能和平动能的变化以及Na2转动能的变化, 对于Na2分子振动能的较小增加, 会引起P(ΔE)曲线的迅速增宽, 在ΔE＞500 cm-1以后, Na2(ν″=30)/CO2的P(ΔE)曲线移到了Na2(ν″=45)/CO2的P(ΔE)曲线的下面。 P(ΔE)对ΔE在0～3 000 cm-1之间的数值积分给出〈ΔE〉trans=590 cm-1［对Na2(ν″=30)］, 而对Na2(ν″=45)则给出〈ΔE〉trans=880 cm-1。
碰撞能量转移 激光诱导荧光 瞬时线轮廓 速率系数 能量增加分布函数 Na2高振动激发态 Collisional energy transfer Laser induced fluorescence Transient line profile Rate contant Energy gain distribution function High vibrationally excited Na2 CO2 CO2 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1760
光子学报
2023, 52(11): 1126003
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 北京大学 东莞光电研究院, 广东 东莞 523808
3 电子科技大学 广东电子信息工程研究院, 广东 东莞 523808
4 无锡先瞳半导体科技有限公司, 江苏 无锡 214000
雪崩倍增效应是4H-SiC雪崩光电二极管、功率半导体器件等器件的关键机理。作为其中最重要的物理参数，雪崩倍增因子(M)的精确解析表达式目前未见报道。文章提出4H-SiC p-n结M的精确计算方法及其解析表达式。基于更准确的碰撞电离模型，通过MATLAB对4H-SiC单边突变结(p+-n)电子和空穴的碰撞电离积分(I)进行精确的数值计算，给出击穿电压(BV)随掺杂浓度的经验表达式，进一步提出电离积分随外加电压及掺杂浓度的拟合表达式。此外，对外加电压接近BV的情形进行细致的相对误差分析，表明电子电离积分受电场影响显著。对于雪崩光电二极管及功率器件较宽的BV范围，所提出的拟合表达式在外加反向偏压大于0.65BV时具有较高的精确度(相对误差小于5%)。
雪崩倍增因子 碰撞电离积分 Miller公式 4H-SiC 4H-SiC avalanche multiplication factor impact ionization integral Miller formula
1 山西大学 物理电子工程学院太原 030006
2 湖州师范学院 理学院湖州 313000
3 中国科学院近代物理研究所兰州 730000
椭圆流（v2）是利用重离子碰撞探究核物质性质最重要的观测量之一，它的大小除了受到动力学过程的影响外，还与初态核子的费米动量有关。基于极端相对论量子分子动力学（Ultrarelativistic Quantum Molecular Dynamics，UrQMD）模型，通过反向追踪反应末态处在中心快度区（|y0|<0.1）的核子的v2随时间的演化过程。探究初始时无费米动量、有费米动量和有一半费米动量对v2演化的影响。以束流能量为0.4A GeV和0.8A GeV、碰撞参数为6 fm的金与金（Au+Au）碰撞为例，计算结果表明有费米动量时中心快度区的核子数远多于无费米动量的情况，这是由于不考虑费米动量时，核子-核子碰撞数目减少而导致。而v2却表现出相反的效应，不考虑费米动量时的v2更大，因为旁观核子有更强的阻止效应。这表明核子动量的初始化需要在输运模型中细致考虑。
重离子碰撞 费米动量 椭圆流 Heavy-ion collision Fermi momentum Elliptic flow
中国民航大学中欧航空工程师学院, 天津 300000
鸟击事件严重威胁着航空运行安全, 采用量子激光雷达对鸟类目标进行监测被视为发现鸟击事件征候的有效方法。利用量子激光雷达所获得的高精度、高分辨率的鸟类目标的空间位置信息, 结合机场周边航空器运行特点及安全标准, 提出综合考虑鸟类目标的碰撞概率和损伤严重程度的威胁等级评估模型。由于采用了指数形式的等级划分, 该威胁等级评估模型能够更加准确地实现对各种情况下鸟类目标的威胁等级评估。仿真结果表明, 基于指数函数的威胁等级评估模型可以很好地对机场周边的鸟类目标的威胁等级进行评定, 相应结果符合机场鸟类目标的实际运动情况, 可以为防范鸟击事件的发生提供有效的预警。
量子激光雷达 鸟类目标 碰撞概率 损伤严重程度 威胁评估 quantum lidar bird target collision probability damage severity threat assessment
