中国生物医学超声联合学术年会(CUMB2019)在北京举行

2019年10月18日–20日,中国声学学会生物医学超声工程分会、中国生物医学工程学会医学超声分会与中国超声医学工程学会仪器工程开发专业委员会在北京联合主办了“2019年度中国生物医学超声联合学术年会”,同期共同举办的还有国际分子影像与微创治疗大会、国际肌肉骨骼及浅表器官超声研讨会和国际生物医学造影技术会议。     

大型仪器科学管理(196~203)大型科研仪器平台的可持续管理

大型科研仪器平台的运行水平与科技创新活动的产出效果息息相关.可持续管理是提升其运行水平的关键.梳理以往相关研究, 结合实际管理经验, 从其基本功能链解析大型科研仪器平台的边界、统一、功能和反馈等内涵.聚焦科研仪器平台自身运行层面, 丰富平台的功能网络结构, 进而辨析当前的主要管理问题, 明确平台稳定运行的必要特征.通过辨明人员在平台运行过程中的作用, 探讨在初始期、上升期、稳定期和繁荣期等4个发展阶段的可持续管理对策, 为平台运行提供可行的参考.     

周期性管柱信道的声波通信技术研究综述

井下声波通信技术利用周期性管柱信道实时传输声波数据，相比于其他通信方式，具有适应性好、复杂度低、传输效率高等优点，在随钻地质导向、油水井监测等方面有广阔的应用前景，是发展智能油田的关键技术之一。本文主要综述上世纪90年代以来关于信道物理模型、信道容量、声信号调制与接收方法等关键问题的研究历程，并对通信系统的设计要点与国内外相关产品的现场应用进行梳理，为后续的技术改进提供依据。     

实验仪器和教学方法优化研究

针对大学生物理知识减少和仪器设备智能化的现状,在综合分析的基础上,提出了相应的对策.     

利用带无标签数据的双支持向量机对恒星光谱分类

恒星光谱分类是天文技术与方法领域一直关注的热点问题之一。随着观测设备持续运行和不断改进，人类获得的光谱数量与日俱增。这些海量光谱为人工处理带来了极大挑战。鉴于此，研究人员开始关注数据挖掘算法，并尝试对这些光谱进行数据挖掘。近年来，神经网络、自组织映射、关联规则等数据挖掘方法广泛应用于恒星光谱分类。在这些方法中，支持向量机(SVM)以其强大的学习能力和高效的分类性能而备受推崇。SVM的基本思想是试图在两类样本之间找到一个最优分类面将两类分开。SVM在求解时，通过将其最优化问题转化为具有(QP)形式的凸问题，进而得到全局最优解。尽管该方法在实际应用中表现优良，但为了进一步提高其分类能力，有的学者提出双支持向量机(TSVM)。该方法通过构造两个非平行的分类面将两类分开，每一类靠近某个分类面，而远离另一个分类面。TSVM的计算效率较之传统SVM提高近4倍，因此，自TSVM提出后便受到研究人员的持续关注，并出现若干改进算法。在恒星光谱分类中，一般分类算法都是根据历史观测光谱来建立分类模型，其中最关键的是对光谱进行人工标注，这项工作极为繁琐，且容易犯错。如何利用已标记的光谱以及部分无标签的光谱来建立分类模型显得尤为重要。因此，提出带无标签数据的双支持向量机(TSVMUD)用以实现对恒星光谱智能分类的目的。该方法首先将光谱分为训练数据集和测试数据集两部分；然后，在训练集上进行学习，得到分类依据；最后利用分类依据对测试集上的光谱进行验证。继承了双支持向量机的优势，更重要的是，在训练集上学习分类模型过程中，不仅考虑有标记的训练样本，也考虑部分未标记的样本。一方面提高了学习效率，另一方面得到更优的分类模型。在SDSS DR8恒星光谱数据集上的比较实验表明，与支持向量机SVM、双支持向量机TSVM以及K近邻(KNN)等传统分类方法相比，带无标签数据的双支持向量机TSVMUD具有更优的分类能力。然而，该方法亦存在一定的局限性，其中一大难题是其无法处理海量光谱数据。该工作将借鉴海量数据随机采样思想，利用大数据处理技术，来对所提方法在大数据环境下的适应性展开进一步研究。     

光谱辐射测量仪器温度修正方法的研究及验证

光谱辐射定标是光学遥感仪器研制中的关键环节。深入分析实验室定标的光谱辐射测量仪器至户外应用的不确定度来源，环境温度是限制仪器户外高精度测量的最主要因素之一。传统的光谱辐射度实验室定标通常在室温（~25 ℃）下进行，而户外光谱辐射测量处于不同温度环境，严重影响仪器测量的准确度。设计搭建实验测量系统，采用遥感辐射领域常用的光谱辐射测量仪器，研究环境温度对光谱辐射测量的影响。实验结果显示：常用光谱辐射计（CR-280）的测量结果受温度影响明显，在10～40 ℃之间变化时，仪器光谱辐射亮度测量值在400～700nm波段内的偏差为±5%左右，而700～1 050 nm内的偏差高达±15%左右。这主要由于仪器采用硅探测器，红外波段恰好与硅的带边接近，硅探测器易受温度影响，温度增加硅的带边会向长波方向移动，光谱辐射计的响应度也随之增加。基于实验数据统计分析，提出一种适用于不同类型光谱辐射计的温度修正方法，相对于传统的斜率/截距（S/B）算法适用性更广，还可由公式计算出任意温度下的修正结果。修正后CR-280红外波段的偏差（950 nm左右）由±10%降低为±1%，明显减小了因户外使用与实验室定标温度不同造成的测量结果偏差。此外，利用不同类型光谱辐射测量仪器（Avantes及SVC HR-1024）对温度修正方法进行验证。环境温度变化时光谱仪Avantes（VIS/NIR）的测量结果存在较大偏差（1 060 nm高达±17%）。通过温度修正方法运算，仪器修正值与定标值的偏差在±1%以内。光谱辐射计（SVC HR-1024）不同波段的测量值，与定标值的偏差受温度影响不同。这主要由于：仪器由Si、制冷型InGaAs及扩展InGaAs探测器组成，Si探测器受温度影响大，950～1 000 nm波段测量值与定标值的偏差高达±10%。而制冷型InGaAs可有效控制探测器温度，受温度的直接影响相对小。但随温度增加，InGaAs探测器制冷效果受限（制冷最佳工作温度为20 ℃），测量结果产生偏差（1%~3%）。同样，利用温度修正公式对不同温度下SVC HR-1024的测量结果进行修正运算，仪器因温度变化引起的偏差可降低至±1%以内。     

网络系统的控制与优化

<正>近年来,网络系统的控制与优化是国内外科学工作者重点关注的研究领域,该项研究与生物、社会系统和现代工程技术的发展密切相关.多智能体系统是一类具代表性的网络系统,它可普遍用于多机器人的编队控制、空间无人机的分布式队形控制,也可为传感器网络研究以及复杂系统的自主协调控制等提供必要的理论基础.其中的一个典型问题在于理解如何通过仅调节少量个体来控制整个网络系统的行为,这是对网络系统施加控制的一种     

比较法在“仪器分析”课堂教学中的应用

相同类型的仪器之间具有紧密的联系,这些联系为"仪器分析"教学中应用比较法奠定了基础。把比较法与当前新课改要求的讨论探究模式结合起来,阐明各种仪器之间的差异和联系,有利于激发学生的学习兴趣,使学生系统、全面地掌握仪器分析知识点,从而提高教学效果。     

在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模

在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一,组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变,给结构主动控制任务带来了新的挑战.针对这一问题,提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法.首先,建立不同类别组装模块的基础模型库,以用于后续直接调用;然后,定义模块的邻接关系矩阵以描述在轨组装过程中空间结构的变化,并根据在轨组装任务特点,设计了面向分布式控制的智能组件结构形式;在有限元建模方法的基础上提出"节点自由度加载"方法,利用模块的基础模型库与邻接关系矩阵,分别建立智能组件和空间结构整体的动力学模型,该模型可随组装的进行同步自适应更新;最后,以在轨组装桁架结构为例,给出组装碰撞冲击下动力学建模与分布式主动控制数值仿真.结果表明,在轨组装过程中桁架结构整体的动力学特性有明显的变化,主动控制非常必要;基于提出的建模方法,可高效地建立构型多样的在轨组装空间结构动力学模型;智能组件的动力学模型在组装过程中可进一步根据邻接关系矩阵限定更新范围,适用于在轨组装过程中的分布式主动控制系统设计.     

基于手机信令大数据的城市居民出行OD预测

为得到具有客观性、动态性的居民出行起止点间交通出行量(OD trips),以中国移动手机信令大数据为基础,阐述了手机信令数据的来源与构成,针对城市居民出行目的,通过数据分析,设置10分钟为划分出行活动的阈值,提出基于手机信令数据获得的OD矩阵的原理与方法,应用数据挖掘技术,对贵阳市居民出行OD矩阵进行了预测.为进一步加强大数据与城市智能交通系统的融合,将得到的城市居民出行OD矩阵应用到真实的城市公交线网中.最后通过MicroCity平台,将数据结果实现可视化.分析结果表明:与传统OD调查方式相比,利用手机信令大数据获得的OD矩阵客观性、动态性较强,信息采集分析周期短,更容易与城市智能交通系统融合,应用可视化平台,可实时反映出城市公交运营状态,为城市智能规划和调度提供重要参考.