作者单位
摘要
陆军工程大学 石家庄校区,石家庄 050003
针对多避雷针系统接闪器布设过于依赖工程经验的问题,基于最小成本原则,以多接闪器的高度和安装位置为优化变量,建立了多避雷针系统接闪器布设的优化模型,提出了基于遗传算法的多避雷针系统接闪器布设优化方法,通过典型设计案例对所提优化设计方法的有效性进行了验证。结果表明:该方法对多接闪器位置和高度优化设计的偏差不大于0.29 m;在该方法获得的接闪器位置和高度最优解条件下,预设的防护对象能够完全处于避雷针系统的保护范围之内,且防护对象与保护范围边界的最小间距不大于0.71 m,能够完全满足工程使用的需求。
多避雷针系统 接闪器 布局优化 滚球法 遗传算法 multiple lightning rod systems air-termination layout optimization rolling sphere method genetic algorithm 
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043002
游聪 1黄维 1林高洁 1李波 1,*[ ... ]胡友友 3
作者单位
摘要
1 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
2 湖北大学微电子学院,湖北 武汉 430062
3 江苏科技大学理学院,江苏 镇江 212003
获得13.5 nm极紫外光刻光源的主流方案为激光激发等离子体,即利用高功率、高重复频率、高光束质量的短脉冲CO2激光与液滴锡靶作用产生极紫外光。高功率CO2激光由振荡器产生的高重复频率CO2种子经多级放大产生,所以功率放大器是驱动光源系统的核心器件之一。建立了射频激励快轴流CO2激光放大器的六温度模型,可以模拟计算放大过程中稳态与瞬态的能量分布情况、光强变化情况、增益系数等。以此模型为适应度函数,采用遗传算法对自研射频激励快轴流CO2激光放大器的腔压和CO2、N2、He气体体积比进行全局优化,优化结果为80 mbar(1 bar=100 kPa)和V(CO2)∶V(N2)∶V(He)=12.2%∶15.3%∶72.5%。在波长10.6 μm种子光注入功率110 W的情况下,放大器的激光输出功率从2504 W 提高到3422 W,验证了该方法的可行性和有效性。
激光技术 极紫外 CO2激光放大 六温度模型 遗传算法 
中国激光
2024, 51(7): 0701016
作者单位
摘要
1 中国民航大学电子信息与自动化学院,天津 300300
2 中国民航大学空中交通管理学院,天津 300300
为解决复杂多变环境下光纤入侵事件因噪声干扰识别困难、误报率高的问题,提出了基于改进的奇异谱分析和遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络的入侵事件识别方法。首先,为了减少噪声对识别效果的影响采用改进的奇异谱分析法去噪,对入侵信号及其分量进行迭代奇异谱分析去噪,并利用信号贡献率的大小来确定信号重构的秩阶次,调节信号分量去噪的程度,实现光纤信号的去噪。然后,利用遗传算法优化神经网络结构参数,构建双向长短期记忆神经网络提取光纤信号空间特征,最后基于以上方法对攀爬、跑动、敲击、静态、大风、雨天6种实测信号进行入侵事件识别实验,实验结果表明,在双Mach-Zehnder光纤周界传感系统识别入侵事件过程中,改进的奇异谱分析相比普通的奇异谱分析,去噪信噪比有明显提高,平均信噪比提高了12.79 dB,平均均方根误差略有减少。遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络较未优化神经网络平均识别率提高了5.7%,识别准确率最高可达98.1%。
光纤传感 奇异谱分析 遗传算法 长短期记忆神经网络 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506001
作者单位
摘要
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 
光学学报
2024, 44(4): 0415001
作者单位
摘要
西安工业大学光电工程学院,陕西 西安 710021
针对太赫兹频率选择表面(FSS)单元结构复杂、参数繁多、优化耗时等问题,基于卷积神经网络(CNN)并结合遗传算法,提出一种FSS智能化融合设计方法,并将其应用于典型滤波FSS的性能优化设计。将FSS周期单元拓扑编码为16×16的“0/1”旋转对称序列,收集26000组0.5~3 THz的透反射光谱作为数据集,利用19层CNN实现光谱预测,对测试集的平均绝对误差低至0.06。利用预测光谱与目标光谱的差值,给出各类典型FSS设计的通用目标函数,结合遗传算法,设计实现了带宽为0.1 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.5 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.2 THz的双频带通FSS,且均具有良好极化稳定性。计算结果表明,通过优化设计FSS的拓扑编码,可以简洁高效地实现各类典型带通带阻FSS。
频率选择表面 拓扑编码 卷积神经网络 遗传算法 
激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0424001
孔瑞盈 1,2韦怡君 1,2陈嘉诚 1,2马天舒 1,2[ ... ]李孝峰 1,2,**
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室暨教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
十几年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其在功率转换效率和制造成本方面的显著优势而备受关注。然而,其复杂的物理机制和众多限制因素给实验设计、工艺制造和综合优化策略带来挑战。以光电多物理场耦合模型为核心,开展一系列多物理场仿真计算,研究光电耦合模型的底层物理和边界条件,获得PSCs包括光学性能和电学性能的大量数据。根据这些数据,建立微观物理量和宏观光电响应的神经网络及机器学习模型,成功预测PSCs的光学和电学性能,其误差在3%以内,且速度较快。结合遗传算法,该模型根据给定的响应曲线反向优化结构参数,进而获得更高效率的PSCs。该研究有效解决了PSCs因光电耦合机制复杂、物性参数众多、仿真速度较慢而难以优化设计等难题,为光伏器件快速智能化设计提供了一种可行路径。
钙钛矿太阳电池 光电耦合 机器学习 遗传算法 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0123002
作者单位
摘要
西安工业大学光电工程学院光电信息技术研究所,陕西 西安 710021
针对宽光谱光学系统初始结构构建效率低、设计周期长的问题,提出基于遗传算法的宽光谱光学系统设计方法。推导等焦距、等像面成像条件,建立合理的优化目标函数,以光学结构参数作为遗传变量,利用研究的遗传算法解算出大量优异初始结构,筛选最优结构输入到光学仿真软件中,经过简单优化即可得到满足要求的宽光谱光学系统。以此方法设计了可见光、近红外宽光谱光学系统,系统成像波段为0.4~1.2 μm,焦距为40 mm,视场角均为±5°,波段范围内焦距差异小于0.03 mm,且宽光谱范围内成像质量良好。
宽谱段 遗传算法 等焦距 光学设计方法 
光学学报
2024, 44(2): 0211003
侯文强 1,2裴丽 1,2,*王建帅 1,2郑晶晶 1,2[ ... ]宁提纲 1,2
作者单位
摘要
1 北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室,北京 100044
掺铋光纤放大器有助于将光纤通信系统拓展至新的传输波段。然而,其增益和噪声性能存在相互制约的关系,提升增益往往会导致噪声性能的恶化,反之亦然。因此,提出一种结合反向传播神经网络(BPNN)和带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化方法,通过对两级掺铋光纤放大器结构进行设计,实现了增益和噪声性能的同时优化。使用经过训练的BPNN对增益和噪声系数预测的均方根误差分别为0.191和0.084,具有较高预测精度。以高增益和低噪声系数为目标,使用NSGA-Ⅱ算法进行优化,得到包含500个解的Pareto最优解集。优化后,放大器所能实现的平均增益范围为15~37 dB,相应的平均噪声系数范围为4.95~5.31 dB。利用BPNN代替求解耦合微分方程来评价个体适应度,使得优化时间较传统方法由106 s左右降低为80 s左右,大幅提升了优化效率。所提方法也为其他掺杂光纤放大器的高效率、多目标结构优化设计提供了一种新的思路。
光纤通信 掺铋光纤放大器 反向传播神经网络 多目标优化 带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法 
光学学报
2024, 44(2): 0206001
作者单位
摘要
1 大理大学公共卫生学院, 大理大学预防医学研究所, 云南省滇西抗病原植物资源筛选研究重点实验室, 云南省高校人兽共患病跨境防控与检疫重点实验室, 大理 671000
2 大理州第二人民医院, 大理 671000
对云南省大理市小型哺乳动物携带的戊型肝炎病毒(HEV)进行调查, 用巢式RT-PCR对捕获的小型哺乳动物样品中的病毒进行检测, 用高通量测序对阳性HEV样本进行毒株全基因组测序, 用MEGA-X、BESTv1.10.4 和Geneious软件进行生物信息学分析。本研究筛查了6属7种共114只小型哺乳动物样本, 结果显示: HEV在褐家鼠中的阳性率为8.00%(2/25); 高通量测序获得1株编号为DL147的HEV全基因组, 经系统发生分析确定其为HEV-C1基因型, 与香港1例戊型肝炎患者血清中发现的HEV同源性最高, 核苷酸序列一致性达95.21%, 两株病毒的最早分歧时间约为2003年。研究证实, 云南省大理市褐家鼠存在HEV-C1感染, 其与近期报道的人源新发HEV高度同源, 有较近的系统发生关系, 对戊型肝炎防控有指导作用。
戊型肝炎病毒 人兽共患病 啮齿动物 遗传分析 高通量测序 hepatitis E virus zoonosis rodents genetic analysis high throughput sequencing 
激光生物学报
2023, 32(6): 0548
作者单位
摘要
医学病毒学湖南省重点实验室, 湖南大学生物学院, 长沙 410012
近20年来, 偶发的感染人类的猴痘疾病严重影响了公共卫生和经济。啮齿类动物是猴痘病毒(MPXV)在自然界的主要宿主。MPXV可以通过直接接触传播至人并引起自限性感染, 出现皮疹和淋巴结症状。本世纪初, 美国报道了第一例在非洲以外地区人感染MPXV的病例, 此后, 猴痘逐步在全世界流行, 并成为严重的公共威胁。随着病毒检测和测序技术的发展, 许多新的痘病毒被发现, 从而丰富了痘病毒科的多样性。本综述对MPXV以及痘病毒科中的其他病毒的最新分类、宿主范围、基因组结构特点、致病性以及遗传进化关系进行了全面概述。这些信息将促进我们对痘病毒的遗传进化关系和传播的了解, 并且对未来病毒的研究和疾病的控制提供帮助。
痘病毒 致病性 分类 宿主 遗传演化 poxvirus pathogenicity taxonomy host evolution 
激光生物学报
2023, 32(6): 0481

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