最新刊期
2026年第34卷第6期
- “介绍了其在煤热解领域的研究进展，专家采用TG-TDLAS实验与ReaxFF MD模拟相结合的方法，揭示了甲烷生成的微观机理，为提高能源转化效率提供了理论依据。”摘要：为了从原子尺度揭示烟煤热解过程中甲烷（CH₄）的生成机理，以弥补传统实验手段难以捕捉其反应前驱体与微观路径的不足，本研究采用了热重-可调谐半导体激光吸收光谱（TG-TDLAS）实验与反应分子动力学模拟（ReaxFF MD）相结合的方法。首先，通过TG-TDLAS实验获取了CH₄生成的宏观温度依赖性与动力学行为。其次，基于对烟煤样品的元素分析、红外光谱和13C核磁共振表征，构建了烟煤分子模型（C₃₀₉H₂₀₃N₃O₁₈），并利用ReaxFF MD模拟分析了不同温度下CH₃自由基的断裂、氢迁移及CH₄生成的动态反应过程。结果表明，实验测得CH₄生成主要集中于450~750 °C，峰值约600 °C；模拟则揭示了CH₄生成的微观机理，即侧链CH₃在约1 100 K断裂生成自由基，随后通过夺取邻近氢原子转化为CH₄，并在2 500 K达到峰值，两者在生成趋势上高度一致。结论认为，该方法从宏微观层面系统阐明了CH₄的生成源于前驱体断裂与氢夺取的平衡过程，验证了ReaxFF MD在揭示煤热解复杂反应网络中中间体行为的独特优势，为理解煤自燃、裂解路径及提高能源转化效率提供了理论依据。关键词：ReaxFF MD;热解;煤分子模型;CH40|0|0更新时间：2026-03-27
- “介绍了其在空间光学元件损伤领域的研究进展，专家建立了超高速撞击模拟到光学性能退化的完整分析链路，为空间光学元件的损伤评估与防护设计提供了理论依据与方法支撑。”摘要：为了研究空间碎片超高速撞击（HVI）对光学元件的损伤与光学系统散射影响，基于有限元法—光滑粒子流体动力学 （FEM-SPH）自适应耦合方法，结合高速撞击实验，系统研究了空间微粒超高速撞击作用下光学元件的损伤机理及其光学性能退化效应。本文研究对象为尺寸范围为0.1~1 mm的2024-T3铝质微粒，综合考虑了粒子尺寸，撞击速度，入射角度和粒子形貌（SAVM）四类参数的影响。数值模拟结果表明，撞击坑的直径与深度随粒子尺寸和撞击速度增大而单调增加，且在约25°入射角条件下损伤最为显著。不同粒子形貌对损伤程度具有显著影响，其中长圆柱体粒子引起的损伤最为明显。撞击过程中伴随碎片云演化及靶体表面隆起现象，其形成机理主要源于应力波传播，材料动态塑性流动及SPH粒子挤压耦合作用。进一步地，通过将提取的损伤形貌耦合至光学系统模型，定量分析了撞击所致表面缺陷对系统光学性能的影响。研究发现，当撞击粒子尺寸超过0.4 mm时，系统杂散光抑制比（ER）显著下降，低于40 dB的工程阈值，导致系统杂散光水平急剧升高，从而严重劣化光学成像与通信性能。本文建立了从超高速撞击模拟到损伤形貌再提取，形貌进行光学性能退化的完整分析链路，可为空间光学元件的损伤评估与防护设计提供理论依据与方法支撑。关键词：空间碎片;HVI;FEM-SPH;光学性能退化;杂散光分析0|0|0更新时间：2026-03-27
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球形光电成像平台的解耦分层姿态控制 AI导读
“介绍了其在球形光电成像平台姿态控制领域的研究进展，专家建立了多变量耦合动力学模型，探索了解耦分层控制方法，为解决多自由度强耦合与扰动问题提供解决方案。”摘要：高精度的姿态控制是球形光电成像平台在狭小空间内开展光电探测任务的关键。然而，多自由度强耦合与扰动问题会显著降低系统稳态性能与成像质量。针对这一问题，本文提出一种针对这类平台的解耦分层控制方法。首先，建立球形光电成像平台多变量耦合动力学模型，基于平台快慢时间尺度，将多变量耦合动力学模型分解为快速子系统和慢变子系统；然后，在此基础上提出一种分层控制方法，在快速子系统设计自适应滑模辅助干扰观测器，在慢变子系统中采用PID控制用于稳态调节，以实现扰动条件下平台姿态稳定控制。最后，在相同工况与统一整定原则下，将提出的方法与干扰观测器、滑模控制等方法进行对比实验验证。实验结果表明，在幅值与方向发生变化的扰动条件下，相较于其他算法，所提出的解耦分层控制方法能够将球形光电成像平台的最大横滚角偏差降低48.74%以上，收敛时间缩短36.06%以上，并对扰动强度变化表现出良好的适应性。提出的解耦分层控制方法能够使球形光电成像平台在复杂干扰下实现高精度姿态控制，为其在非结构化环境中保持稳定成像提供技术支撑。关键词：动力学建模;干扰观测器;滑模控制;快慢子系统;扰动抑制0|0|0更新时间：2026-03-27
现代应用光学
- “针对广域扫描成像系统动态像移问题，专家提出基于沟槽凸轮机构的像移补偿系统，通过沟槽凸轮—摆杆机构驱动平面反射镜，引入与扫描方向相反的视轴微偏转，实现对像移的周期实时补偿。实验结果表明，该系统在平台10 r/min连续旋转扫描条件下，能有效恢复图像质量，成功采集到无几何畸变、轮廓清晰无拖影的无人机目标图像，为低空目标探测与识别提供可靠且经济的像移补偿方法。”摘要：针对广域扫描成像系统由周向旋转引入的动态像移问题，提出并实现了一种基于沟槽凸轮机构的像移补偿系统。在传感器曝光积分过程中，通过沟槽凸轮—摆杆机构驱动平面反射镜，引入与扫描方向相反的视轴微偏转，实现对像移的周期实时补偿。通过分析扫描成像的像移产生及其补偿原理，设计像移补偿机构轮廓参数，建立其与视轴偏转角度之间的映射模型，设计时序匹配方法，利用广域扫描成像探测装置对上述方法进行验证。实验结果表明：在平台10 r/min连续旋转扫描条件下，系统动态补偿成像条件下USAF1951靶条纹的纵向/横向CTF恢复至静态成像的73%/86%，圆点靶相对静态参考的SSIM与PSNR提升至0.845和15.46 dB，与静态成像的靶标图像效果基本一致；针对可见光与红外两个波段、滚动快门与全局快门两种成像模式，动态补偿成像时均成功采集到无几何畸变、轮廓清晰无拖影的无人机目标图像；补偿后图像清晰度能够满足低空目标探测与识别的需求，验证了该机构在广域扫描场景中的稳像有效性。该补偿机构实现了连续扫描条件下的实时像移补偿，为低空防御等领域的广域连续扫描成像提供了可靠且经济的像移补偿方法。关键词：像移补偿;广域扫描成像;凸轮机构;无人机探测0|0|0更新时间：2026-03-27
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形状记忆合金执行机构的精确位移控制研究 AI导读
“介绍了其在形状记忆合金执行机构控制领域的研究进展，相关专家提出了一种基于SMA自感知特性的逆迟滞前馈补偿和SMC - PID的闭环位移控制方法，为解决SMA执行机构大迟滞等严重非线性带来的控制困难提供了有效解决方案。”摘要：针对形状记忆合金（SMA）执行机构大迟滞等严重非线性带来的控制困难，提出一种基于SMA自感知特性的逆迟滞前馈补偿和SMC-PID的闭环位移控制方法。首先，基于SMA工作原理建立了执行机构的正模型，并利用正模型求逆获得各个模块的逆模型；其次，通过对SMA电阻特性的分析，采用实验方法获得了SMA执行机构的电阻-位移自感知模型，实现了无外部传感器的位移反馈；再次，设计了逆模型前馈与自适应SMC-PID反馈相结合的复合控制方法，前馈控制通过逆模型补偿SMA的非线性和迟滞，反馈控制利用参数在线整定自适应SMC-PID控制器来逼近滑模等效控制信号，并证明了滑模系统的稳定性。仿真和实验结果表明，所提出控制方法与传统方法相比对正弦指令、加热收缩和自然冷却过程中的连续阶跃指令跟踪均具有更好的控制效果。实验证明所提出方法的阶跃指令信号跟踪的调节时间不大于17 s，位移跟踪误差不大于0.2 mm，实现了SMA执行机构的精确位移闭环控制，对系统迟滞和参数不确定性具有强鲁棒性。关键词：形状记忆合金;迟滞非线性;自感知;逆补偿;自适应滑模PID控制;位移控制0|0|0更新时间：2026-03-27 - “介绍了其在微机电陀螺领域的研究进展，专家建立了等效单位负反馈频域模型，引入比例积分谐振控制器，为解决力平衡模式下带宽受限问题提供解决方案。”摘要：针对力平衡（FTR）模式微机电陀螺在模态频率失配工况下测量带宽受限且传统比例积分（PI）控制难以兼顾稳定裕度与带宽提升的问题，开展带宽机理分析与性能提升研究。首先，建立表征FTR速率测量带宽特性的等效单位负反馈频域模型，用于控制器设计与参数整定；在此基础上，揭示PI控制下开环截止频率提升受限及其引发稳定裕度劣化的内在机理；进一步引入比例积分谐振（PIR）控制器，通过在模态频差附近的幅相整形抑制谐振峰并提升开环截止频率，最终在四质量块MEMS陀螺原理样机与角振动台平台上进行实验验证。仿真与实验结果表明，采用比例积分谐振控制器后，力平衡控制回路的增益裕度为6.03 dB，相位裕度为59.5°，开环截止频率为25.1 Hz，对应的测量带宽可提高至125 Hz；相比PI控制下约35 Hz的带宽，实现约3.5倍提升，同时带内幅频响应更为平坦、动态响应能力显著增强。标度因数与零偏指标基本保持一致。PIR控制器通过在模态频差附近引入谐振整形，有效突破PI控制带来的带宽瓶颈，在保持合理稳定裕度与静态性能的前提下实现FTR测量带宽显著拓展，为宽频动态测量与复杂工况应用提供工程参考。关键词：微机电陀螺;力平衡模式;比例积分谐振控制器;带宽拓展;幅频特性0|0|0更新时间：2026-03-27
- “介绍了其在低成本显微镜领域的研究进展，相关专家构建了集成亚微米精密调焦与智能图像增强的超低成本显微系统，为解决现有智能手机显微镜对焦能力弱、成像质量差问题提供了可行的技术方案。”摘要：为解决现有低成本智能手机显微镜存在的对焦能力弱、成像质量差的核心瓶颈，本研究旨在构建一种集成亚微米精密调焦与智能图像增强的超低成本显微系统。采用基于4-f原理的紧凑光路，直接复用手机原生镜头以最小化硬件成本。机械上，设计了由M3螺栓-螺母副粗调与T形梁弹性结构微调构成的两级调焦机构，实现宽范围、亚微米级（0.33 μm）的对焦控制；算法上，引入基于对比学习的无配对图像翻译模型，以提升图像对比度与细节，补偿简易照明的不均匀性。实验构建的系统总物料成本仅为32.43元，重量262 g。系统实现了2.46 μm的空间分辨率与0.33 μm的对焦灵敏度，经算法增强后的显微图像，其高层特征分布与台式显微镜图像的Frechet距离显著缩小（改善59.7%）。本研究成功研制出一种成本极低、便携且具备亚微米对焦能力的智能手机显微镜，验证了“精密弹性机械+智能补偿算法”创新范式的有效性，为在资源有限场景中普及显微检测提供了可行的技术方案。关键词：智能手机显微镜;低成本;三维打印;便携0|0|0更新时间：2026-03-27
微纳技术与精密机械
- “在夜间道路成像领域，专家提出基于行列栅格感知Transformer的车道线检测方法，有效解决低光照下车道线检测难题，为自动驾驶安全行驶提供有力保障。”摘要：低光照或光线不均的夜间环境下，道路成像存在车道线可见性低、局部过曝和阴影，现有车道线检测算法多聚焦于提升正常光照环境下的检测能力，忽略了夜间光照环境下的道路特征退化问题，导致算法的精确性和鲁棒性差。针对上述问题，本文在编解码语义分割框架下，提出了一种基于行列栅格感知Transformer的车道线检测方法。该方法首先采用光增强曲线模块对输入图像进行光照归一化，通过生成对抗网络实现光照失衡图像到光照分布合理图像的映射，有效抑制噪声与过曝；编码器采用ResNet34网络提取多尺度特征；行列栅格感知Transformer模块通过行、列双向令牌编码显式建模车道线的空间结构与上下文关系，增强模型对几何形变与局部遮挡的鲁棒性；解码器由双边上采样模块与置信度评估模块构成，分别完成特征重建与车道线存在性预测。实验结果表明，本文方法在TuSimple数据集下准确率为96.86%；在CULane数据集下整体场景F1分数为77.5%，其中夜间场景下F1值达到76.7%。本文方法的检测精度优于当前主流车道线检测模型，能有效实现复杂夜间环境下的车道线精准检测。关键词：交通工程;车道线检测;语义分割;Transformer;栅格感知0|0|0更新时间：2026-03-27
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关系建模和频谱变换的跨模态行人重识别方法 AI导读
“相关研究在跨模态行人重识别领域取得新突破，专家提出关系建模和频谱变换方法，有效解决红外与可见光图像模态差异大、特征对齐难等问题，显著提升识别性能，为该领域发展提供新思路。”摘要：现有跨模态行人重识别方法难以有效应对红外与可见光图像间的巨大模态差异，普遍面临特征对齐困难和判别能力不足的挑战，严重制约了识别性能。针对上述问题，本文从增强特征的内在关联和挖掘频域潜在信息的角度出发，提出一种关系建模和频谱变换的跨模态行人重识别方法。首先，针对局部特征语义对齐困难问题，提出片段关系建模架构并引入自注意力机制，通过强化模态内局部特征关联，建立更为紧密的上下文信息；其次，为克服单尺度特征信息量不足的局限，设计多尺度特征增强模块，通过多粒度感知提升网络对行人细微差异的捕获能力；最后，设计通道频谱变换过程，从频域角度挖掘特征提取过程中更多潜在的频谱信息。实验结果表明，所提方法在SYSU-MM01数据集全搜索模式下Rank-1和mAP分别达到84.8%和81.5%，在RegDB数据集上分别达到92.6%和87.1%，在LLCM数据集上分别达到58.0%和64.5%。该结果在各项指标上均优于当前主流方法，充分证实了所提方法的有效性和优越性。关键词：行人重识别;跨模态;图文交互;通道频谱;注意力机制2|0|0更新时间：2026-03-27 - “介绍了其在遥感影像解译领域的研究进展，相关专家提出了一种面向遥感影像目标检测的场景关联无锚框YOLO网络（SRAF-YOLO），为提升目标检测精度和泛化能力提供了新方案。”摘要：目标检测是遥感影像解译当中最重要的任务之一。当前，基于深度学习的遥感目标检测模型大多依赖于预定义的锚框，且往往忽略了场景中的上下文信息，导致检测性能和泛化能力受限。基于此，本文提出了一种面向遥感影像目标检测的场景关联无锚框YOLO网络（Scene Related Anchor-Free YOLO，SRAF-YOLO）。SRAF-YOLO首先引入了一种场景增强的多尺度特征提取模块，通过将场景特征与目标特征融合，生成富含场景上下文信息的场景增强特征，并进一步利用多尺度操作提取包含场景语义的多尺度特征，有效引入场景上下文信息。在此基础上，设计了一种场景辅助无锚框检测头，利用特征图中的场景信息对目标类别预测进行约束，以提升检测精度，同时无锚框结构有效减少了锚框相关参数的计算量。在RSOD和NWPU VHR-10数据集上的实验结果表明，SRAF-YOLO通过融合场景信息和无锚框机制提升了目标检测精度，平均精度均值（mAP）分别达到94.58%和95.95%，相较于基线模型YOLOv8分别提升了1.51%和3.0%，并优于其他对比方法。在外部数据集上的验证结果进一步证实，该算法具备良好的泛化能力。关键词：遥感影像;目标检测;无锚框检测;场景上下文;多尺度特征融合0|0|0更新时间：2026-03-27
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改进特征点匹配与蚁群优化的微操作控制方法 AI导读
“针对微电子制造领域微纳操作的应用需求，专家提出一种改进特征点匹配与蚁群优化的微操作控制方法，为解决复杂环境下非规则微构件装配的精准识别与路径规划难题提供了有效解决方案。”摘要：针对微电子制造领域微纳操作的应用需求，为解决复杂环境下非规则微构件装配的精准识别与路径规划难题，本文提出一种改进特征点匹配与蚁群优化的微操作控制方法。以非规则金属微构件为操作对象，移液管为操作工具，构建基于BRISK-SURF的特征点提取与尺度-结构一致性筛选机制，实现旋转、遮挡等复杂条件下的鲁棒识别与操作点精确定位；进一步设计一种融合A*预规划的改进蚁群路径优化算法，通过不均匀初始化信息素、引入障碍因子与自适应启发函数，提升全局搜索能力与收敛速度。最后，搭建微操作实验平台，开展多目标球与非规则微构件装配实验。实验结果表明：本文方法对微构件操作点的定位误差不超过1 μm，相较于现有基于SIFT和ORB的视觉定位算法具有更强的鲁棒性，改进蚁群算法相较于传统算法路径长度平均缩短了11.71%，搜索时间平均减少了20.17%。所提方法能够满足复杂工况下微操作的高精度自动化需求。关键词：微操作;微构件;特征点匹配;路径规划2|0|0更新时间：2026-03-27 -
基于多特征相似性的点云离群噪声去除方法 AI导读
“专家提出基于多特征相似性的离群噪声簇去除方法，为工业精密检测中复杂结构部件的三维点云去噪难题提供高效解决方案。”摘要：三维点云离群噪声去除对工业精密检测具有重要意义。由于复杂结构部件的三维点云存在离群噪声簇，采用传统去噪方法容易被误识别为小尺寸目标而无法去除。本文基于噪声和被测目标三维点云的差异性特征，提出了一种基于多特征相似性的离群噪声簇去除方法。首先，将点云划分为等尺寸的点云体素，基于每个体素的位置索引，建立体素邻接关系。对每个体素中点云数量少于设定阈值的孤立离群噪声予以去除。然后根据体素三维空间索引对剩余相邻体素进行点云聚类以提高聚类速度。对聚类后的每个点云簇分别计算三维点的密度与表面粗糙度构建多特征向量。最后用马氏距离计算不同点云簇的多特征相似性，基于目标点云簇的马氏距离设定相似性判断阈值去除离群点噪声。采用本文提出的方法对公共数据集和三维测量仪采集的复杂工件三维点云进行了去噪实验验证，并和双阈值去噪方法DTD、基于局部邻域特征的去噪方法DLNF和深度学习去噪方法POINTCLEANNET进行了对比实验。实验结果表明，本文所提方法的去噪精确率和召回率分别为1和0.98，优于其他三种对比方法，且去噪时间最短，可用于工业在线精密检测。关键词：点云去噪;多特征相似性;点云体素化;点云聚类0|0|0更新时间：2026-03-27
信息科学
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