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[成果] 1800280020 重庆
TB3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:超常服役条件下材料力学行为与强度理论是各领域关注的核心问题。材料高温力学性能测试极其困难、非唯象的理论表征模型缺乏,制约了超高温材料的研制和应用,急需在高温强度理论及温度相关性强度表征方法等方面取得突破。该成果在国家自然科学基金重大科研仪器研制专项、重大研究计划、面上,国防973等10余项国家级项目的支持下,历时十余年研究,原创性提出了材料力学性能温度相关性建模思想,创建了高温强度理论,并在不同领域得到了推广应用与验证,具有重要的科学意义与应用价值。主要发现点如下: 一、创造性提出了材料力学性能温度相关性建模思想,创建了材料高温强度理论,建立了非唯象的温度相关性断裂强度和屈服强度系列理论表征模型,为材料高温强度理论表征开辟了新途径;该建模思想在航空航天、高端装备等领域关键材料的温度相关性物理性能表征上得到应用和验证。相关工作被2013年爱思唯尔出版的《先进陶瓷手册》作为近十年来先进陶瓷领域唯一的高温断裂强度理论表征工作收录。 二、针对超高温陶瓷基复合材料,构建了系列温度相关性断裂强度模型,解决了其高温强度表征难题;明确了将NASA间接表征高温断裂强度的方法普适化存在的风险;发现了陶瓷领域顶级期刊美陶主编W.G.对温度相关性临界缺陷尺寸定义的不足,并给出了更合理定义。加拿大女王大学Krstic教授认为该工作有助于形成统一的脆性材料断裂建模方法,对航空航天和能源领域陶瓷的强韧化做出了重要贡献。 三、建立了多样性复杂使役环境下抗热冲击性能理论与实验表征方法,自主研制了高通量试验仪器,为高超声速飞行器试飞强度考核提供了新的评价方法及手段。长江学者孟松鹤教授和美国Nina教授均指出相关理论模型缺乏,他们引用的4篇文献均出自该成果。澳大利亚王保林教授指出该团队在相关领域取得了重大研究成果。 项目核心成果在包括国际固体力学领域旗舰期刊JMPS,陶瓷领域顶级期刊美陶,复合材料领域顶级期刊CST,航空航天领域重要期刊AIAA J.在内的国际期刊上发表SCI论文100余篇,20篇主要论文他引159次,其中SCI他引117次,8篇代表性论文SCI他引58次,得到杜善义、魏悦广、韩杰才、张传增等国内外院士及来自美、俄、德、英等国知名教授的正面引用与高度评价。在爱思唯尔旗下SciVal数据库中,关于温度相关性强度理论方面,该团队发表SCI论文数在世界范围内排名第一,推动了高温固体力学的发展。
[成果] 1700520386 香港
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:光在人类生活和文明进程中不可或缺。人们在对光孜孜不倦的研究中提出了改变人们思想的新概念和理论,并由此产生了改变世界面貌的新材料和器件。近代光学研究的重大进展多与发光材料有关。然而传统有机发光材料的设计与应用面临“聚集导致发光猝灭(ACQ)”这一教科书常识的制约。该项目在建立与ACQ截然相反的“聚集诱导发光(AIE)”概念的基础上,顺应分子聚集这一自然过程,在AIE结构设计、机制探究和应用开发等方面取得了系统、原创和引领性成果:(1)根据分子内旋转受限(RIR)机制,开发了基于四苯乙烯(TPE)的新AIE体系,促进了AIE研究的蓬勃发展,TPE也因此成为一个中国科学家打造的“品牌分子”;开拓了结晶诱导的纯有机高效室温磷光体系,发展了不含芳香环的非共轭AIE体系。(2)完善了AIE的RIR工作机制,提出了将发光分子从ACQ转变为AIE的设计策略。(3)开发了AIE材料在光电、传感和生物等领域的技术应用,实现了传统ACQ材料难以实现的新功能。目前,60多个国家(地区)的一千多个单位在从事AIE研究,发表论文数和引文数均呈指数增长。国内外出版了多期AIE专刊(专辑)并多次召开AIE专题会议,AIE已被纳入国内外本科生实验教学,AIE材料已向产业界进行了技术转让。2013年汤森路透将AIE列为化学和材料研究前沿的第三位,2015年则前进到第二位。2016年《自然》杂志社将AIE材料的纳米聚集体列为支撑“纳米光革命”的四大纳米材料之一。由此可见,AIE已成为一个由中国科学家开创并引领的热点研究领域。
[成果] 1800120360 北京
Q15 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目围绕网络海量图像的共性分割方法开展了深入研究,在面向大规模图像共性重要性区域检测和共性分割两方面取得了一定的进展,已完成了研究内容:(1)为了能够对复杂的大规模图像进行有效的重要性区域检测,研究了一种具有方向性的各向异性特征度量方法,能够对显著物体的边缘进行更准确地描述,减少背景纹理的干扰,从而提高重要性区域检测的准确性。为了提高重要性区域检测的效率,研究了一种基于空间填充曲线的重要性计算方法,将二维图像域转化为一维曲线进行计算,从而降低了计算复杂度,更好地适用于大规模图像重要性区域检测。(2)图割优化是图像共分割的常用方法,但传统的图割方法需要建立复杂的图结构以准确描述图像之间的共性特征,从而影响了分割效率。该项目研究了一种基于超图的图结构方法,利用图中的超边描述图像间的共性特征,而且构造这种超图相对简单,能够更有利于大量图像之间的图结构化,提高了图像共分割的效率。
[成果] 1700470348 北京
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 紧密围绕电网企业规划工作的特点和要求,系统研究战略规划环节的量化分析技术及智能决策平台的构建方法,应用于国家电网公司及各级电网企业构建规划量化决策支持平台,支撑规划编制、执行、评估等各主要环节规划工作,推动电网企业规划决策的智能化水平,提高决策的科学性和效率。 主要科技创新点: 查新和专家评审表明,课题研究成果为国内首次提出,具有创新性,具体如下: 创新点1:研究并开发了SG-PQA平台。该平台能够对规划的编制、执行、评估进行有效支撑。国内外很少针对电网企业规划工作的实际流程展开相关研究,很少平台对规划的各个环节有直接支撑作用。 创新点2:构建了基于多目标优化的规划目标平衡优化模型,有力支撑了电网企业规划目标的制定。分投入类指标和产出类指标两个方面分别构建平衡优化模型。对于投入类指标,需要实现专业、子公司、年份三个维度的平衡优化。对于产出类指标,需要实现各子公司、年份二个维度的平衡优化。国内外尚未见类似研究。 创新点3:构建了战略、规划、计划实施评估模型,有力支撑了战略规划计划的后评估。模型能够对规划实施的外部环境、规划具体目标、规划重点任务的执行情况进行量化评估。主流的规划执行评估除不全面外,还缺少对规划执行质量的评估。 创新点4:构建了公司总规划指标体系优化及省级公司规划指标体系优化方法。规划指标体系优化模型包含原指标体系的适应性分析、规划优化指标池构建、专家筛选、量化模型筛选等步骤。基于量化手段的指标体系优化技术尚属首次应用于电网企业规划工作。 创新点5:构建了公司规划环境量化评价模型。构建了规划外部环境评价指标体系和内部环境评价指标体系,且明确各环境评价指标的度量方式、权重设置标准,以及综合评价方法。国内外学者开展了大量研究工作。但成果多为普适性,且不涉及具体指标的量化方法,难以直接应用于企业的规划工作。 成果产生的价值: 课题成果不仅能提高规划工作的效率,节省规划工作的时间和费用,而且会因提高决策的正确率和资源配置的效率,产生巨大的间接效应。此外,课题成果对推动中国企业和政府的战略规划、政策等复杂决策的智能化和现代化具有一定示范效应。
[成果] 1800120445 北京
TB3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目发展了自上而下的石墨烯纳米结构的可控加工和剪裁技术以及自下而上的石墨烯和石墨烯纳米带在六方氮化硼(h-BN)的外延生长技术,研究了原子尺度平整的特殊边缘结构和h-BN基底调制的石墨烯超晶格结构,探讨了在其调控下的声子振动、局域边缘态、载流子边缘散射以及表面超晶格对石墨烯能带的调控等特性。该项目独创的边缘态结构调控和石墨烯二维超晶格结构调控的新方法和新技术,对石墨烯纳米结构的物性调控具有特殊意义,对于理解尺寸限制和边缘态以及超晶格结构调控下的石墨烯纳米结构电子、自旋输运特性提供了基础。该项目的突破性进展,为石墨烯量子器件及包括存储、发光、传感、显示等石墨烯纳米电子学器件的的应用研究具有重要价值,为石墨烯材料在未来信息电子学和光电子学等领域的发展奠定了相应的物理和技术基础,在国家纳米研究总体项目的部署做出了实质性的贡献,在石墨烯纳米结构器件研究领域建立具有国际影响的研究基地。主要成果:(1)石墨烯的异质结物性调控。(2)石墨烯纳米结构的边缘调控和可控加工。
[成果] 1800120569 广东
[R65, TP2] 应用技术 医院 公布年份:2017
成果简介:课题技术路线按照血管造影图像处理与血管中心线的提取、虚拟环境建模与介入手术增强现实系统、介入手术导航及通信系统、低剂量C臂成像与DSA设备研制、介入手术智能导管植入机构研制等5个方面开展研发。造影图像处理与血管中心线提取作为生成手术路径重要的技术步骤,该部分内容采用灰度直方图分析、血管增强、OpenSnake形变模型、脊线管理策略开展算法研究,并与全球开放的金标准进行比对和评估。技术路线正确,已完成上述各步骤,并完成和人体冠状动脉的金标准对比工作,效果显著,并将该部分技术应用于人体脑部血管上,为脑血管介入手术的路径规划系统提供明确指引。课题组设计并实现了一套基于CBCT引导的导管定位示踪系统,在局域网环境下,采用传感器和电磁导航定位跟踪、路径规划软件、血管分割与结构并行快速可视化、实时精确配准、虚拟现实与碰撞检测等技术,实现了术前利用自行研制的C型臂X光机对病人脑血管进行三维DSA成像,并借助其完成术中影像导航。此外,设计了一套血管介入推进机构,以及一套远程操作的控制系统,使得介入科医生可以在充满X射线的病房外,通过对血管介入推进机构的控制,及六维力传感器反馈对导管末端的力感知,完成血管介入手术的过程。
[成果] 1700470347 北京
G43 应用技术 社会人文科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:研究目的及意义: 教育是国家的未来,是民族的希望。教育发展过程中存在一定的质量问题,比如课堂教学的有效性问题、教学相长的问题以及教育的实效问题等。这些问题长期存在,却得不到应有的重视和改善。究其原因,是课堂教学效果的评价多以量表报告为主,缺乏科学性的分析和评估。所以,有必要建立网络化的、综合性的教育质量监测系统,对教育发展实施动态、科学、全面的客观评估和监控。因此,建立客观的基于自适应算法的无线可穿戴脑电监测及训练系统具有重要的理论和实践意义。 研究创新及突破: 当今的脑电采集监测设备大多存在以下问题:1)参数分析简单,注意力情绪指数等为单一算法,用户使用时效果不理想;2)针对所有使用者采用同一判断阈值,忽略了个体差异性;3)玩具类型大多为单通道,且不易扩展,科研类型大多为64或128通道,操作复杂,使用不便。为了改善这些问题,该项目将针对性地优化算法,突出创新性。 创新点1:自适应算法,提供客观心理测量评估指标: 该项目开发自适应算法。将自适应算法应用至心理测量领域,该算法具备高度自适应性,经训练建模后可针对不同使用者脑电波信号的波动趋势和个体差异进行动态补偿,提高注意、情绪评估结果的可靠性。 创新点2:可调通道数,扩大应用面: 该项目开发便携式可变通道无线脑波测量仪。设备使用干电极进行脑电信号探测,具有单、双通道两种模式,同时可扩展至更多通道,使其满足不同需要,扩大产品应用范围。 创新点3:多参数分析,数据实时监测: 该项目监测过程可实时显示多个参数,包括原始脑波信号数据,时频变换后的Delta、Theta、Alpha、Beta、Gamma等频段功率值,以及进一步计算得到的专注度、放松度等数值。通过对多个参数综合分析分类,实时监测认知功能。 成果价值及推广: 基于该项目,该团队共取得授权专利4项,其中实用新型专利和软件著作权各两项。发表相关SCI论文10篇,其中两篇影响因子在6以上。在第三届“创青春”吉林省青年创新创业大赛中获得商工赛创意组金奖。该项目覆盖教育、互联网等行业,用于用户体验、教育科研,近3年经济效益在200万元以上。 该项目开发的注意力监测及训练系统能够为儿童、青少年、老年人以及不同职业不同疾病的认知脑功能测评和选拔提供客观评价指标,包括注意、情绪、记忆、决策等。在教育领域可用于教育系统的测评、选拔等,帮助提高课堂学习效率和评估学生心理压力,培养高水平、高素质人才。
[成果] 1700520174 北京
R24 应用技术 医院 公布年份:2017
成果简介:该项目属人口与健康领域,学科分类为中医骨伤科学。世界卫生组织将颈椎病列为第二大顽症,该病发病率高达17.6%,其中神经根型颈椎病存在发病率高(占颈椎病60~70%)、愈显率低(10~15%)、复发率高(20~40%)的特点,如何提高愈显率、降低复发率是临床防治的目标,也符合“全民健康”和“健康中国”的国家战略需求。该项目取得主要技术成果如下:首次建立集治疗、康复一体化的神经根型颈椎病中医综合方案(旋提手法+颈痛颗粒+颈椎康复操),并经480例多中心随机对照试验证实该方案显著提高其愈显率、降低复发率。针对神经根型颈椎病综合方案缺乏系统研究和循证评价的问题,基于20年的工作基础,通过1247篇文献评价,经6轮94名西医骨科、中医骨伤科、方法学等领域专家进行论证及优化,建立中医综合方案。中医综合方案与西医综合方案(颈椎牵引+双氯芬酸钠缓释片+颈围制动)相比,有效率由79.31%提高到96.17%,愈显率由12.93%提高到53.61%,6个月复发率由22.41%降低到8.46%。中医综合方案医疗总费用1101.60元/疗程,西医综合方案医疗总费用1498.56元/疗程。通过总费用、成本效果比及增量分析等卫生经济学指标分析,中医综合方案明显节省了医疗费用和资源。该方案在全国颈椎病协作组医院(7家)进行了临床再验证,有效率94.3%,进一步佐证了其疗效及安全性。该方案已在全国125家医疗机构推广应用。首次将运动捕捉技术应用于颈椎手法研究,创建了颈椎生物力学数学模型,并通过动力学仿真方法验证了其合理性。旋提手法是该中医综合方案的关键技术,如何传承专家手法操作经验,如何快速掌握手法操作要点是手法推广过程中亟待解决的问题。课题组应用运动捕捉技术明确了旋提手法操作的运动学特征,运用数学模型描述颈椎生物力学特性,采用业界公认的ADAMS动力学软件进行验证,该数学模型真实反映了旋提手法作用过程中颈椎的受力状态,为建立旋提手法操作评价系统奠定基础。建立了旋提手法操作的力学评价体系及具有临床操作实感的颈椎模拟装置,解决了在人体上操作风险高、难以复制的间题,并首次形成了旋提手法操作的评价系统。该评价系统为旋提手法培训提供了实践平台,使学习者能够获得更多操作机会,从而可以快速掌握其技术要点(力的大小、发力时间及方向),缩短学习周期,减少了直接在人体上操作的风险,并可对手法掌握程度进行量化考核与评价,改变了过去“口传手授”且难以评价的状况,开创了手法培训评价的新模式。该项目获得发明专利4项,计算机软件著作权1项,实用新型专利4项,发表国内外论文81篇(其中SCI论文5篇,EI论文4篇),出版学术著作9部,培养博士4名、硕士10名,举办国家级继续教育项目和学习班15次,培养学员3600名。该项目成果于2010年纳入了国家中医药管理局神经根型颈椎病中医诊疗方案,于2013年纳入了中华中医药学会颁布的《神经根型颈椎病诊疗指南》,在国内外学术会议进行学术报告52次。
[成果] 1700520155 北京
TH13 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2017
成果简介:气动系统是工业三大动力系统(电/气/液)之一,广泛应用于各种制造行业的自动化及工艺控制装备中。其元器件是中国“强基工程”的基础零部件,应用量大面广,更是支撑高端装备的关键零部件,如高铁减振伺服阀、载人飞行器供氧减压阀、微电子高真空组件等,一旦元器件性能失效,将直接导致整个装备发生故障。气动元器件的质量保障体系构建是发展中国先进制造技术的命脉,其中产品性能检测、质量检验技术是关键。由于中国相关检测技术及标准体系落后,气动产品质量控制差,高性能元件全部依赖进口,造成了中国制造业大而不强。为此,必须在气动元件“研发-制造-使用”环节的检测技术、标准体系上予以创新,以满足现代制造业的发展。项目在国家质检公益性专项、科技支撑项目等支持下,形成了完整的气动元件关键共性检测技术及标准体系,主要创新点如下:1、针对气动控制元件高频流量特性难以检测的问题,攻克了基准高频气流产生的难题,实现了80Hz正弦气流的产生;发明了流量无间断高频动态检测技术,使得可检频率提高15倍,满足了航空、高铁等行业高性能元件检测的需求。研究成果被采纳制定为ISO国际标准。2、针对国际上气动示件能效评价方法缺失问题,首次提出了基于气动功率的能效评价新理论与方法,揭示了气动元件能量损失机理,构建了气动系统整体能效提升技术体系。该评价方法被采纳制定为中国国家标准、日本行业标准,并被提案ISO标准新项目。3、针对气动元件出厂气密性检测效率低的问题,探明了气体扰动引发温度微变机理,发明了气动元件微量泄漏快速检测技术,检测时间缩短2/3,满足了医药等行业高气密性元件出厂检验的快速精准要求;针对高噪音下泄漏源定位难题,发明频谱加窗反射泄漏源信号辨识技术,实现了泄漏点的精准三维定位,误差1cm。研究成果已被采纳制定为中国行业标准。基于上述创新,系统研究建立了气动元件基础通用、产品、方法标准构成的完整标准体系,制修订国标23项、行标11项,使中国气动标准超过ISO标准数量。项目所研制的3大类47种检测设备已应用于200家制造企业气动元件的检测检验。依托项目成果,组建了“国家气动产品质量监督检验中心”,并通过国家CMA、CAL资质评审,检测检验范围涵盖气动元件390个项目。应用企业研制出数百种高端产品,近三年创造直接经济效益3.2亿元,成功应用于高铁、C919等高端装备,打破国际垄断并开始出口,有力推进了“强基工程”。项目获发明专利45项、实用新型73项,出版专著1本,发表SCI论文46篇、EI论文52篇,被包括5名IEEE/ASME Fellow在内学者引用307次。经专家鉴定:“在理论和技术上有多项创新,解决了中国气动元件检验检测中的关键技术难题,该成果达到了国际领先水平,提高了中国气动元件的检验检测水平和制造质量”。获2013、2016年中国机械工业科学技术奖一等奖。
[成果] 1800120434 北京
R16 应用技术 国家行政机构 公布年份:2017
成果简介:全球毒品处于加剧扩散期,中国毒品形势依然严峻复杂,“禁种、禁制、禁贩、禁吸”四禁和吸毒人员戒治康复工作面临着巨大压力和挑战。毒品来源和毒品种类不断增多,制毒问题日益突出,易制毒化学品、精麻药品和新精神活性物质流失严重。毒品走私、贩运活动猖獗,网络涉毒、物流寄递渠道贩毒、外流贩毒、特殊人群贩毒等问题突出。吸毒人群覆盖面广,缺乏吸毒成瘾人员戒治的有效诊断方法和药物。主要研究内容:总体目标旨在解决涉毒全链条、查缉管控全覆盖的“互联网+智能硬件”信息物理融合技术重大科学问题,开发一线禁毒部门急需的毒品原植物、易制毒化学品、精麻药品、新精神活性物质和毒品的管控技术与装备,研制毒品快速查缉和吸毒人员快速检测甄别技术与装备,研究禁毒情报分析与研判技术、禁毒基础。理论与标准、毒情监测和毒品预防教育评估的新技术,研究合成毒品、精麻药品成瘾人员及强制隔离戒毒人员的临床戒护、诊疗、药物和康复技术。研究毒品成瘾机制,探索临床戒毒和社区防复吸新方法。项目具体研究内容包括10个方面:毒品原植物监测、铲除、替代种植技术和装备研究;易制毒化学品溯源、管控及查缉检测技术与装备研究;精麻药品、新精神活性物质实时监控、存储保管和滥用监测技术与装备研究;毒品快速查缉和犯罪案件侦查技术与装备研究;毒品标准物质制备及缴获毒品快速检测和现场涉毒物证快速分析技术与装备研究;毒品滥用监测、吸毒检测和快速甄别技术与装备研究;精麻药品成瘾诊断技术和吸毒成瘾人员戒治临床实践诊断方法与药物研究;强制戒毒人员戒护、诊疗和康复技术研究;禁毒情报分析和禁毒网络信息研判技术与装备研究;禁毒基础理论与标准、毒情监测和毒品预防教育评估技术。
[成果] 1700350391 北京
TM6 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:针对风电场风力发电功率不确定性对电网造成的影响,该项目开展了风电场风力发电功率预测系统研究与应用,重点研究了风力发电的特点、数值天气预报模型及预报模式、风力发电功率预测对电网稳定性的影响、风力发电功率预测的误差评价指标、风力发电功率预测的理论基础、风力发电功率预测的方法,以及在多个大型风电场应用测试与评价。在风力发电功率超短期预测方面,首次验证了风力发电功率时间序列具有混沌属性,以此为基础提出了基于混沌相空间重构的神经网络模型对风力发电功率进行预测,为神经网络模型结构的设计和调整提供理论依据。随后提出了基于多嵌入维数的神经网络集成预测模型,为多个模型进行组合预测提供一种方式。考虑风力发电功率数据的非平稳性,提出了具有多分解层次的神经网络模型。该技术4h预测误差小于5%。在风力发电功率短期预测方面,结合专业的数值天气预报(NWP),分析了风速和风功率的日相似性,提出了基于聚类分析的短期风功率多步预测模型。考虑NWP的位置对风功率预测的影响,提出了基于多位置NWP约简的短期风功率多步预测模型。与目前主要采用单一位置、单一高度的气象信息进行预测的方法不同,该方法考虑了风电场区域水平方向和垂直方向气象因素的变化,有利于提高模型的预测精度。通过对未来72h风力发电功率预测方法的研究,预测误差小于20%,时间分辨率为15min。在风力发电功率中长期预测方面,综合考虑风速时间序列的内部特性(混沌特性)和风速的外部影响因素(气象信息),提出了基于粗糙集理论的中期风速和发电量预测模型、基于灰色理论的中期风速和发电量预测模型,可以为风电场安排风机检修、风电场储能和优化备用容量提供一定的参考依据,其年预测误差小于13%。基于上述理论研究和算法仿真,综合考虑电网需求、风电场需求、技术开发要求三个方面,开发了风电场风电功率预测软件,并成功应用在多个风电场,为风电场的运行管理和电网调度提供了技术支撑,为风电接入电网的安全稳定运行做出了重要贡献,该项技术达到了国内先进水平。该项技术已经在东北地区5个大型风电场得到了实际应用,提高了风电场风能利用率,减少了风电场的弃风频次,降低了北方地区煤炭等化石能源的使用量,为京津冀地区输入性雾霾的减少做出了突出贡献,产生了较好的社会效益和经济效益。
[成果] 1700050800 浙江
U46 应用技术 汽车制造 公布年份:2016
成果简介:该项目掌握纯电动汽车电子控制系统核心技术,自主研制纯电动汽车整车控制器产品,实现纯电动汽车整车控制策略、匹配与标定、故障诊断等功能。满足多动力源动力系统的复杂控制策略需求,车辆环境适应性与可靠性要求,以及针对不同车型与动力总成结构形式,实现多功能应用。
[成果] 1700320244 北京
TP1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于自动控制应用理论学科领域。随着网络技术的发展,控制系统和传感器通过网络连接,进行信息采集、传输与控制,形成了网络环境下的复杂系统。这类系统广泛存在于民用和国防领域,是国家物联网战略重点发展方向之一。在网络环境下,对传感器信息进行采集、量化、融合和对被控对象控制过程中会存在时滞,并且信息通过网络传输会产生异步、多速率、丢包、错序等非完整性问题;控制系统日益复杂,存在强动态耦合、强非线性和强时变性等特征,同时需要满足多性能指标约束。传统的自动控制理论和方法已不能解决。因此,开展网络环境下复杂系统信息融合与控制基础理论与方法研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。该项目主要科学发现如下:1.揭示了非完整信息的Markov跳变特征,建立了复杂系统随机描述模型,开辟了网络环境下复杂系统建模的新途径;提出了非线性最小二乘估计算法,填补了未知时滞和参数同时在线估计的理论空白;提出了时滞动态神经网络模型在线辨识方法,解决了复杂系统未知时滞在线估计和非线性不确定性动态建模的难题。2.揭示了量化密度与系统可镇定性之间的定量关系,提出了基于Kalman滤波方法的均匀量化策略,提升了信息传输的效率和质量;提出了网络环境下多尺度、多时间约束的非完整信息分布式融合方法,提高了非完整信息估计精度;发现了非完整信息条件下传统模型预测控制无法保证每步优化的收敛性问题,提出了预测控制信息完全传输的主动预测补偿方法,系统地给出该类复杂系统预测补偿控制器设计及稳定性分析方法。3.发现了用代数约束描述一类复杂系统状态关系的必要性,给出了代数约束下复杂系统状态反馈控制和变结构控制器设计方法;揭示了采样周期对变结构控制效果的影响机理,提出将采样周期作为变结构控制器的一个显式可调参数,建立了基于Delta算子统一的连续和离散复杂系统变结构控制器设计方法;提出了多指标约束分步控制方法,解决了网络环境下复杂系统多性能指标控制问题。该项目出版专著3部,其他主要论文发表在IEEE汇刊、Automatica、SCL等国际重要期刊上;20篇主要论著总他引2960次,SCI他引1042次;8篇代表性论著总他引1967次,SCI他引419次,单篇最高SCI他引138次。国际知名专家引用该项目成果并正面评价。获授权发明专利2项,部分成果分获2010年和2015年北京市科学技术奖二等奖、2012年教育部自然科学奖二等奖。项目成员2人获长江学者特聘教授,2人获杰青/优青项目资助。该项目成果应用于某装甲车辆火力控制系统时滞估计、建模与控制中,使野外高机动条件下火控系统瞬态响应速度提高了25%,稳定跟踪精度优于1.0密位;同时应用于网络环境下陆用压制武器系统和地面无人导弹着靶探测机动平台中。该项目成果亦可推广应用在智能交通、车联网及远程过程控制领域。
[成果] 1700350136 北京
V21 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2016
成果简介:研究目的:通过建立高速运载器气动外形的研发与测试系统平台,突破非接触的先进风洞测试技术,以获取各类流动的流场细节,获得高速运载器关键部件的大面积测量结果,获得高精度风洞试验测试结果,为高速运载器研制提供技术支撑。主要技术创新点:高速运载器气动外形的研发与测试系统平台在国内首次实现工业级大尺度风洞中模型表面压力场、变形场以及空间速度场的同时测量。主要创新点包括:基于非接触高精度全场测量方法,搭建了高速运载器气动外形的研发与测试系统平台,实现了接触式到非接触式、单一物理量到多物理量、点测量到面测量的升级,有效地提高了风洞实验测量能力、改善了测试精度,成功应用于C919等多个运载装备的研发。实现了飞行器表面静/动态压力大面积测量以及摩擦阻力的高精度测量:研发了快速卸压装置及活塞式无膜激波管压敏漆标定装置,使动态压敏漆响应时间达到0.2ms以下;提出了基于系数矩阵反演的摩阻天平的使用系数校准方法,提高了摩擦阻力的测量精度。发展了风洞复杂环境中模型表面变形场高精度测量方法:提出了基于高阶等参单元网格全局匹配及非均匀网格优化技术的考虑变形时间/空间连续性的图像变形测量算法,并开发了图像分析软件。发现了高速风洞实验中多台高速相机的启动时差分布规律以及温度引起图像变形测量系统误差的规律,并提出相应的误差了时差校正方案,提高了模型表面动态变形场的测量精度。改进了复杂通用飞行器空间流场测试系统:研发了大尺度工业风洞纳米级固体粒子播发装置,实现了流场精细结构的测量;研发了大流量缝式喷嘴固体粒子播发器,实现了大尺度飞行器风洞实验流场显示和速度场测量。该项目技术复杂、难度大,项目成果发表了多篇高水平论文,获得多项发明专利授权。项目技术水平居国内领先,达到国际先进。项目在C919等多个自主研发的项目中得到应用,取得广泛的社会公益效应。成果产生的价值:该项目的研究在大尺度工业级风洞中实现了模型表面压力场、变形场以及空间速度场的同时测量。实现了高速运载器运行环境的真实模拟,以及复杂气动响应的准确测量,大幅度提升了原有平台的试验和测试能力,为新型高速运载器气动性能的预测提供更为先进和可靠的实验平台。该项目已经在C919、彩虹系列无人机等多个高速运载器的研发中发挥了关键作用,预期还将对中国大飞机、高速列车、高性能轿车等高速运载器的研制产生重大的社会效应。
[成果] 1700320265 北京
TN91 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:高速/高加速目标的雷达探测及识别、高动态测控通信的信号捕获与跟踪是防空、反导、天基测控领域的前沿与难点问题,其显著的非平稳性对信号处理的精细度、实时性提出了很高的要求。傅里叶变换理论遇到了挑战,亟待寻求新的信号处理理论和方法。分数傅里叶变换作为新颖的数学工具,因其具有分析该类非平稳信号的潜力,引起了该领域国际著名学者的高度关注。尽管他们在光学实现和快速算法方面做出了杰出工作,但如何解决雷达、通信等系统的信号处理瓶颈问题,建立分数傅里叶变换域(简称分数域)数字滤波理论体系仍然是一个困扰学术界的根本性难题。为此,必须解决分数域滤波与参数估计问题;而分数域数字滤波则必然要求高效准确的分数域采样理论来支撑。此外,其独特的多分数域联合分析与滤波也是需要研究的重要问题。由于以上难题的重要性,该项目得到了国家杰出青年科学基金、原总装备部重点基金等项目的持续支持,历经10余年攻关研究,发现了分数域滤波特性、揭示了分数域采样机理、提出了多分数域联合分析方法。为系统地建立和发展分数域数字滤波理论体系,解决雷达、通信等信息系统的信号处理瓶颈问题提供了有力的理论支撑。主要科学发现如下:揭示了分数域乘性滤波机理,提出了分数功率谱和短时分数傅里叶变换,奠定了时域-分数域联合滤波基础;提出了分数域信号检测及参数估计方法,实现了对多分量线性调频信号参数的有效和无偏估计,性能逼近Cramer-Rao界。发现了时域采样信号的分数域谱特性不同于频谱的延拓规律;提出了分数域采样和采样率转换理论与方法,得到了单/多路、均匀/非均匀采样信号的准确重建公式,实现了宽带线性调频类信号的高效采样。揭示了多分数域分析与滤波机理,推导了分数域的不确定性原理,得到了信号在不同分数域带宽乘积下界的一般表征;提出了分数域复用和加密方法,提高了信号利用的灵活性与安全性。上述工作得到了IEEE Fellow、SPIE Fellow、EURASIP Fellow、OSA Fellow等国际同行的高度认可。分数功率谱被评价“是传统功率谱的广义形式,并得到了分数傅里叶域滤波器的输入输出关系采样成果被评价为“采样调频信号的Nyquist率要低于传统傅里叶采样理论所确定的Nyquist率”;不确定性原理方面的工作受邀编入IEEE Fellow H.M. Ozaktas、SPIE Fellow J.T. Sheridan、IEEE Life Fellow S.C. Pei等联合出版的专著。成果已在雷达、通信系统中得到了成功验证。8篇代表性论文被SCI源刊他引249次、单篇最高SCI源刊他引91次、总他引536次,20篇主要论著被SCI源刊他引464次、总他引1422次。发表SCI论文52篇,授权发明专利9项。完成人多次在该领域重要国际学术会议作大会特邀报告,1人成为国家自然科学基金创新研究群体带头人、国家杰青、教育部创新团队带头人、长江学者、IEEE中国联盟副主席和URSI中国委员会副主席;3人获全国优秀博士论文提名奖。部分成果获2013年教育部自然科学一等奖。
[成果] 1700490126 重庆
TP3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2016
成果简介:主要技术内容:地理编码技术是地理信息应用的重要支撑技术,是社会公共信息资源整合的核心枢纽。该项目在国家自然科学基金、重庆市规划局基础测绘计划等持续支持下,针对普遍存在的数据标准不统一、山地城市适应性差、匹配容错性差、匹配效率低等问题,研究制定了适用于山地城乡环境的地址分类与编码规范,攻克了空间语义推理、自然语言精确分词、准确地名标注、机器自我学习等技术难题,研发了基于空间语义推理的地理编码服务平台,实现了山地城市海量地名与地理编码间的高效、准确匹配,提升了“智慧重庆”海量综合信息的空间集成、共享与服务能力。技术创新点:攻克了空间语义推理、自然语言精确分词、准确地名标注、机器自我学习等技术难题,建立了具有语义解析、可控匹配、容错性好的地理编码引擎,实现了海量地址数据高效、准确匹配,提供轻量级、开放式的地理编码服务接口,提升了智慧城市海量综合信息的空间集成、共享和服务能力。 研究了山地城乡环境的地址数据模型,制定了地址分类与编码规范,首次建成了重庆市省域架构、城乡一体化的标准地址数据库,地址数据库横向范围上覆盖城市地区和农村地区,地址描述上细化到门牌号的更下一层级,具有楼栋单元的位置信息。 分析了地址数据更新来源,构建了一套“多源数据快速发现-移动端外业采集-内业协同处理”的地址数据动态更新流程,基于移动互联网技术构建了内外业一体化地址采集与更新系统,创新了地址数据调查模式,有效提升了地址数据采集的效率,保障地址数据的现势性。知识产权:获得国家发明专利3项,获得软件著作权2项,发表科技论文9篇。应用推广及效益:项目成果应用于应急、规划、教育、卫生、市政、水利、交通、环境保护等领域,实现了23个部门业务的有效融合,为全市54个应用系统提供地理编码服务,累计完成1030余万条数据的地理编码与空间定位服务。此外,在黑龙江、福建的测绘部门开展了应用,取得良好的应用效果。 项目成果为全市信息化建设提供了高水平的地理编码服务,解决了需要外业调查核实存在费时费力的问题,极大地提供了工作效率,为各相关单位节省了财政投资约1.35亿元,带来了显著的经济效益。同时,项目成果提供开放的应用方式,避免其他部门的重复建设,节约了政府财政资金投入。此外,项目突破了基于空间语义推理的地理编码技术和山地城乡环境地址数据模型技术,填补了国内空白,对行业的技术发展起了显著的示范效应。
[成果] 1700350414 北京
V24 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:研究目的:近几年,无人机得到了飞速发展,在电子、信息、农林等领域得到了推广和应用,其中,无人机高稳成像、高速图像传输和认知通信技术是无人机系统关键技术。特别是在真实环境下,由于恶劣的环境影响,成像和通信质量受到严重影响,致使无人机应用也受到了极大的挑战。该项目就是针对复杂环境的无人机高稳成像和认知传输技术开展研究,解决现有无人机系统技术瓶颈难题。主要技术创新点:该项目立足无人机的高稳定成像、光纤图像传输和认知通信技术,攻克了高精度的电子稳像装备、无线电磁环境主动感知与认知传输关键技术、高性能无线/光纤兼容模式无人机图像信号传输系统等3项关键技术和装备,实现了高稳定无人机图像信息采集、处理、传输和高可靠认知无线信号传输等技术的重大突破。该项目主要创新点:研发了高精度电子稳像装备,具有多模式、高精度、实时性、抗高频振动及智能化的特点,且比国外的电子稳像仪精度高出2倍;研发了无线电磁环境感知系统,精度超过了国内外技术的精度,动态传输性能与容量达到了理论值;自主创新研发了多频率、多速率光纤信号处理与传输系统。成果产生的价值:该项目的高稳成像装备、光纤图像传输和认知通信模块已在全国多个无人机生产厂家推广应用,获得经济效益1.4亿元;高精度稳像装备及软件系统已经用作海军XXX系统的重要组成部分,为中国海军预警监视装备能力提升起到了重要作用。该项目中高稳成像装置,不但为无人机系统提供系统建设标定测试和系统优化设备,也为无人机有效载荷和飞控系统研发提供了理论和测试手段,更为无人机行业提供了无人目标定位、高速光纤图像传输标准,对减小无人机系统建设风险、实现无人机低成本高效生产和测试具有重大意义。其在无人机企业的应用,不仅对中国无人机系统建设起到关键的作用,而且将改变中国长期以来高精度稳定平台和光纤图像传输依靠进口的被动局面;项目中的装置和关键不但成功应用于无人机行业,而且该产品也能够在公路、铁路、公安等得到普及应用;该项目在北京投产后,可以促进京津冀协同发展、林业调查和改革、精细农业耕种、国土核查、电力管理、智能交通、车辆检测、大坝尾矿和桥梁等的变形监测的信息化,以及将在滑坡、地震和泥石流检测预警方面发挥巨大作用。
[成果] 1700350108 北京
U46 应用技术 电机制造 公布年份:2016
成果简介:该成果属于新能源汽车领域。为应对环境污染、能源安全以及国外AMT技术壁垒等问题,需要支持和推进商用车动力系统的电动化。该项目围绕商用车的电驱动问题,建立了纯电动直驱客车技术平台,并实现批量化生产。主要创新点包括:1.针对城市客车的具体要求,进行纯电客车直驱系统的结构设计开发,根据中国常见公交车的车重,轮胎半径等车辆参数,进行了仿真优化分析、电机高效区的匹配优化,提升系统应用的优异性能。2.采用低速大扭矩的高效永磁同步电机,直接驱动客车,实现变速和差速转换,无需变速箱或减速箱等变速装置,避免了变速器存在的实际应用问题。3.自主开发了高转矩的电机系统,最大可达2500Nm的驱动转矩。采用优化设计的电磁方案,最高驱动效率达到93.5%,最高发电效率达到94%。开发同轴混联系统成功地降低了电机的体积、长度和总重量。4.采用创新的弱磁控制算法,解决了超高弱磁比下的电机控制。5.结合科学、全面的验证考核办法对产品进行了大量的前期测试验证,制定出了一套与批量产业化相适应的零部件和产品测试标准、检验方法和控制体系。6.建设了两条国际领先的新能源客车驱动电机生产线,实现了中国新能源商用车核心部件的自主研发、自主制造。该成果获得发明专利6项,实用新型专利8项,软件开发4项。产品已应用到厦门金龙、苏州金龙、北汽福田、中通汽车、长安汽车等多家知名整装汽车企业,该项目系统在2015年共售出11114套,取得项目收入46439万,项目利润10212万,上缴税收882万。该项目产品技术水平居全国领先地位,市场占有率较高,市场前景较为广阔。该成果的应用使得客车厂商减去了变速箱等装置,使得动力系统简单、可靠和高效,为电动客车的发展及商业化示范运营提供了技术支撑。
[成果] 1700320025 北京
O61 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于无机合成化学、配位化学及结构化学中的基础性前沿交叉领域。氧基簇合物是由金属或非金属与氧结合形成的金属/非金属-氧簇,它是化学和材料科学的重要前沿,已应用到催化及光学领域。因此开展“氧基簇合物的设计合成与组装策略”研究对合成特定功能材料具有重要科学意义。该项目聚焦氧基簇合物的设计合成与组装这一基本科学问题,在过渡金属-氧簇、稀土-氧簇及主族金属-氧簇等领域提出了相应的合成策略,这些策略在催化及磁性材料的设计合成领域具有指导作用。主要科学发现点如下:过渡金属-氧簇:首次将缺位取代反应由“水溶液合成”拓展到“水热合成”,建立了缺位取代金属-氧簇的水热合成方法。提出“金属-氧簇的缺位位点可作为结构导向剂”的思想(简称“缺位导向”),不仅丰富和拓宽了结构导向剂的种类及概念范畴,而且将长期以来人们对金属氧簇缺位点在反应中所起的作用由“反应位点”的表面认识提升到本质的“结构导向剂”这个清晰的理论高度上来。工作中,进一步发展了该思想,如通过缺位协同导向、导向组装、降解作用协同及周边与轴向取代协同等策略合成了系列簇聚集体、簇-有机多面体及簇-有机骨架,实现了无机多酸与有机多羧酸的设计组合。创新性、系统性地研究了钒氧簇的第二过渡金属取代反应,丰富了金属-氧簇的取代类型。稀土-氧簇:有目的选择能生成螺旋结构的多功能配体,合成了基于四核稀土-氧簇构建的系列稀土-有机螺旋管。通过“配体诱导”使稀土离子聚集成簇的思想合成了基于十四核稀土-氧簇与过渡金属簇构建的簇有机骨架,实现了纳米尺寸稀土-氧团簇与过渡金属(簇)的连接。提出“协同配位”思想,通过第一与第二配体间的“协同配位”合成了系列基于稀土-氧轮簇与过渡金属簇构建的簇-有机骨架,分别实现了有机配体间及无机与有机配体间的“协同配位”。主族金属-氧簇:首次以有机模板合成了基于六核环簇层与二核簇链构建的12-元环大孔锗酸铟。首次以配合物模板合成了具有蓝光发射的基于Ni@Ge<,14>簇构建的24-元环超大孔锗酸镍,同时首次揭示金属键可存在于含水含氧条件下合成的微孔材料中及模板剂的手性和对称性可经氢键作用传递到无机锗酸盐骨架。提出“自聚合与诱导聚集成簇”思想,在水热条件下成功合成了系列稀土锗氧簇-有机骨架,填补了稀土锗氧簇合成方法上的空白。该项目在Angew Chem Int Ed(7篇,封面、内封面和热点论文各1篇)、JAm Chem Soc (2篇)及Chem Soc Rev (1篇)等期刊上发表的20篇主要论文(8篇为ESI高被引论文)被他引2705次。8篇代表论文被他引1452次,单篇最高他引391次。研究成果得到国内外同行在Chem Rev、Chem Soc Rev及Coord Chem Rev等期刊中引用和高度评价。
[成果] 1700320206 北京
U46 应用技术 汽车制造 公布年份:2016
成果简介:新能源汽车和轨道交通车辆被列入中国七大战略新兴产业,是“中国制造2025”的重要组成部分。作为新能源车辆的关键技术,动力电池及其应用是各国竞相占领的技术制高点,对自主突破新能源车辆技术瓶颈至关重要。该项目在国家“863”计划、国家自然科学基金及省部级项目支持下,经过12年攻关,解决了动力电池成组及管理核心技术问题,实现了电池管理系统(BMS)产业化。1)发明了基于数据-模型融合的动力电池状态估算方法,针对多场耦合条件下电池模型参数和状态的非线性特征,提出了模型参数在线辨识、基于数据驱动的容量估计、基于电压反馈的全寿命周期荷电状态估计、基于单体约束的电池组峰值功率状态估计等方法,解决了衰退路径不一致特征下电池状态估计的精度和鲁棒性等关键问题,提高了电池在实际车载环境工作的可靠性和安全性;2)发明了动力电池恒极化充电控制技术,分析了充电应力对充电过程和电池衰退的作用机理,建立了以极化电压为控制目标的充电机制,通过解耦极化电压的线性和非线性影响因子,提出了最大充电电流计算方法,实现了极化电压约束的充电优化控制,突破了充电时间和循环寿命难以兼顾的技术瓶颈,显著缩短充电时间,提高了电动汽车的适应性;3)发明了模块化的高效动力电池系统集成技术,分析了电池组不一致的形成机理,建立了电池组一致性量化评价方法,设计了基于矩阵式串并联架构的电池箱方案及连接结构,提出了基于能量利用率的主被动均衡策略和微功率解决方案,提高了电池系统能量利用效率,降低了电池系统的制造和维护成本;4)研制出具有完全自主知识产权的电池系统核心部件,形成了符合汽车行业TS16949体系的国内最大的BMS生产基地,BMS技术条件被汽车行业标准QC/T 897-2011采用,通讯协议被QC/T 842-2010采用,开发了新能源车辆动力电池箱及电池系统电气、机械连接接口,被行业标准QC/T 989-2014采用。共申请发明专利100余项,国际发明专利3项,已授权26项,牵头制定行业标准1项,参与制定行业标准3项。出版英文专著1部,中文编著1部,发表SCI/EI期刊论文37篇。2012年至今主持编写《节能与新能源汽车年鉴》中BMS部分。电池系统应用于北京奥运、上海世博、广州亚运等重大活动;实现与长安、东风、福田、北汽、广汽、江淮等国内主要车企配套,BMS累计装车9.3万辆,占中国新能源汽车市场份额32%,直接经济效益5. 78亿元,按整车计算,间接经济效益超过230亿元,部分产品销往美国、德国和芬兰;与韩国三星SDI合作开发纯电动大巴用电池系统。国际上率先将锂电池引入混合动力动车组,符合IRIS体系的电池系统应用于标准动车组和城市轨道交通车辆。教育部组织的科技成果鉴定委员会认为该成果“解决了电池管理系统的基础理论和产业化问题,总体处于国际先进水平,在电池组优化应用以及状态估计方面处于国际领先水平”。该成果先后获2013年中国专利优秀奖和2015年度教育部高等学校技术发明一等奖。
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