教学课程资源库 更多>>

关键词： Stackelberg博弈   无人机辅助   移动边缘计算   能耗优化   轨迹优化  

摘要： 无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)凭借高灵活性、易部署和低成本等优势,在无线通信领域得到广泛应用。移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)允许无线设备将计算任务卸载到边缘服务器,为实现计算密集型应用提供了一种有前景的范式,将无人机引入边缘计算任务卸载服务中,有望更好地满足新型应用对低延迟和高速率的需求。然而,无人机作为轻量型设备,能源限制制约了其服务能力,此外,无人机的三维轨迹设计对卸载效率具有重要影响。如何在复杂网络中合理分配无人机资源并优化无人机轨迹辅助用户卸载,以减少能耗并提升卸载服务质量,成为提升边缘计算网络服务质量的关键问题。本文对UAV辅助两跳卸载网络、融合D2D异构边缘计算的UAV辅助卸载网络展开研究。具体研究内容如下: (1)本文针对UAV中继的两跳卸载网络的资源竞争问题,结合Stackelberg博弈理论提出了一种UAV辅助MEC的轨迹优化和资源分配算法。首先,基于用户卸载需求和UAV资源剩余量建立动态定价机制,并利用Stackelberg博弈理论对UAV与用户的交互进行建模,分别提出UAV与用户的效用最大化问题。然后,通过逆向归纳法证明存在唯一纳什均衡解,并采用连续凸逼近技术解决UAV轨迹优化中的非凸约束问题。最后,设计基于用户计算能力和任务量的优先级算法,并通过交替优化确定UAV飞行路径和卸载策略的最优解。仿真结果表明:相比与固定定价方案,动态定价方案下UAV的效用提升了18.9%,联合优化方案相比固定轨迹优化方案效用提升了24.6%。 (2)随着未来无线通信场景的日益复杂和多样化,大量用户的涌入以及多样化基础设施的广泛部署,促使网络架构朝着更加异构化的方向发展。在此背景下,本文提出了一种融合无人机辅助边缘计算与设备到设备D2D通信共享的新型异构网络架构,其中多用户通过移动无人机向边缘服务器卸载计算任务,同时D2D用户共享频谱进行信息交互。为解决无人机边缘网络与D2D网络之间的性能均衡问题,提出了一种基于Stackelberg博弈的双层功率分配方案:无人机作为领导者,根据用户卸载速率获取奖励;D2D发送端作为追随者,在满足无人机干扰阈值的前提下,根据接收端通信速率获得奖励。通过逆向归纳法求解纳什均衡解,并利用连续凸逼近和交替优化算法解决功率分配与无人机路径规划问题。仿真结果表明,所提方案能在相同功率下实现更高的卸载与通信速率,分别提升了30.7%和33.5%。

摘要： 自激光技术诞生以来,产生更强的激光一直是人们追求的重要目标和研究前沿之一。20世纪70年代,人们实现了亚皮秒脉冲激光输出,标志着激光技术进入飞秒时代。但随着激光强度的不断提升,由此所导致的非线性效应、饱和放大效应所引起的元件损坏、光束质量下降等内禀性瓶颈问题,阻碍人们通过直接放大超短脉冲来实现GW峰值功率的突破。

关键词： 环境监测实验室   环境污染   预防路径  

摘要： 环境监测实验室是开展环境监测的关键支撑，可为环境监测提供精准的环境质量信息和分析数据，帮助人们全面掌握各地的环境状况。在对固体、气体、液体污染源进行检测的过程中，需使用多种检测试剂，这可能导致不同类型的环境污染，进而影响实验室的运行和管理。通过深入剖析环境监测实验室中与环境污染相关的诸多问题，包括污染防治制度不完善、仪器设备选用及维护不当、环境监测流程不规范、废弃物种类繁多且检测难度大等，探究这些问题的具体成因。环境监测实验室应制定并落实系统化的污染防治措施，科学选用及维护环境监测设施设备，优化操作流程，助力环境监测工作的高效开展。

关键词： 水凝胶   电化学柔性传感   环境污染物吸附与检测  

摘要： 随着工业化进程的加速,重金属离子、有机溶剂及农药等环境污染物的实时监测与高效治理已成为全球环境科学领域的重要挑战。针对传统检测技术存在的吸附-检测分离、设备复杂（如原子吸收光谱、液相色谱-质谱联用等）及传统电化学传感器依赖液态电解质体系等问题,本研究创新性地构建了基于有机高分子水凝胶的柔性电化学传感系统,通过材料功能化设计与器件集成,实现了污染物吸附-检测的一体化协同调控。研究重点围绕水凝胶的三维网络结构可设计性、多孔界面富集特性及柔性传感优势展开,系统开发了三类功能型水凝胶复合材料: 工作一设计了一种有望用作于物理传感器的聚乙烯醇（PVA）导电性、磁性、自愈合水凝胶。并将其用于环境中的有机污染物二氯甲烷吸附。水凝胶所拥有的良好机械性能、导电性能及自愈合性能,使其可以在短时间内完成断裂以后的自身形状以及导电性能的修复。水凝胶的物理传感灵敏度（GF）最高可以达到1.87。将凝胶浸泡于水中时,由于水的强氢键作用,凝胶会发生自降解现象。同时由于其独特的内部结构及填充材料的相互作用,使其在低密度有机试剂中能保持稳定并具有优良的二氯甲烷吸收性能。这些特性为多功能凝胶后续的在物理传感和环境污染物的吸收中的应用打下了基础。 工作二设计了一种基于氯解磷定修饰的导电多孔水凝胶贴片非酶传感系统,用于果蔬表面毒死蜱农药残留的快速检测。传感器采用氯解磷定功能化的CeO2-RGO/水凝胶复合体系,通过稀土金属氧化物催化增效机制,构建了果蔬表面毒死蜱农药残留的非酶电化学传感器,传感器的检测范围在1.6-131.9 n M范围内呈现良好线性响应（R2=0.93）,且检出限低至0.58 nmol/L。通过查阅国标标准可知,本传感器的检测限远低于国标GB 2763-2021规定。并且使用LC-MS（液相色谱-质谱联用）推测了传感的底层机理,探索了实验的普适性。工作设计并印刷了机械性良好的柔性电极,这为实现之后将整个传感器集成于可穿戴设备上以达到快速及时检测农残的目标打下了基础。 工作三设计了一种基于UIO-66-NH2修饰的导电多孔水凝胶的电化学传感系统,实现了皮肤表面镉离子的无损快速检测。基于UIO-66-NH2结合水凝胶的铋膜修饰电极,创新性地将金属有机框架（MOFs）高效催化Cd（Ⅱ）的性能与水凝胶渗透网络高效吸附Cd（Ⅱ）的性能相结合。建立了皮肤表面Cd（Ⅱ）的"采样-检测"同步化方法,检测使用方波阳极溶出伏安法（SWASV）,在测试中镉特征峰电流与浓度呈现显著相关性,其在有限线性检测范围（0.61-96.0μmol/L）中的线性良好（R2=0.93）,且检出限为2.30μmol/L。国家未对皮肤表面的重金属离子残留安全浓度进行规定,所以参考《化妆品安全技术规范》（2015年版）标准作为检测标准。此检测限显著低于《化妆品安全技术规范》（2015年版）标准。 这三个工作为有机高分子水凝胶在柔性电化学传感中的应用提出了新的场景,并为即时监控响应环境污染物对环境的污染程度提供了新的思路。同时探索了新型水凝胶在人体运动时对人体的运动进行电化学物理传感的可行性。

关键词： MBSE   LSTM-ARIMA融合模型   负载均衡   自动伸缩   航空交通管理系统   容量优化  

摘要： 随着航空运输网络的持续扩张,空管系统容量优化面临更高要求。当前行业主要存在两大难题:一是现有预测模型难以精准剖析复杂天气与突发事件叠加带来的影响,致使机场协同调度效率降低,高峰期资源错配率升高23%;二是静态资源配置体系对多维度时空关联规律认识不足,关键节点响应滞后时间平均延长1.8小时。 为应对这些挑战,本文整合动态预测算法与智能决策系统,搭建了覆盖全流程的运行优化框架。一方面,采用基于模型的系统工程(MBSE)方法,借助Capella工具与ARCADIA方法论,构建航空交通管理系统模型。通过明确运行环境与参与者、细化核心功能、设计逻辑及物理架构等步骤,提升了系统的可理解性、可设计性与可实施性,降低了开发风险。另一方面,针对传统流量预测方法准确性欠佳和对突发事件响应迟缓的问题,提出融合长短期记忆网络(LSTM)与自回归积分滑动平均模型(ARIMA)的混合预测算法。该算法对数据归一化及差分处理后,利用ARIMA捕捉线性趋势与周期性,LSTM学习非线性动态关系,并通过动态加权和注意力机制实现智能融合。在此基础上,设计多维度资源管理策略,包括分级负载均衡策略和预测驱动的自动伸缩弹性机制,保障系统稳定运行与资源高效利用。 实验显示,ARIMA-LSTM组合模型的预测曲线贴合度更高(MSE:0.0065,MAE:0.0626),误差指标优于单一模型。不同负载均衡策略在各流量场景中优势各异,自动伸缩策略显著增强了系统在突发、高频及持续高负载下的响应能力与稳定性,如突发流量下扩容响应仅10秒。 构建了“预测-调度-弹性”三位一体的容量优化体系,形成可配置化的智能调控实践范式,其融合动态建模与反馈控制的方法论框架,为空域资源数字化治理提供了可复用方案。

关键词： 农村地区   畜牧养殖   环境污染  

摘要： 当前，农村地区的畜牧养殖业正处于蓬勃发展阶段，但其带来的环境污染问题也日渐凸显，成为制约养殖业健康、可持续发展的重要因素。为更好地解决农村地区畜牧养殖业带来的环境污染问题，文章深入分析了导致该问题的养殖规模与环保设施不匹配、环保意识薄弱、政策法规执行不力等问题，并就相关问题提出了切实可行的治理策略，以期推动畜牧业绿色、可持续发展。

关键词： OBE理念   数据库原理及应用   教学改革   评估体系   校企合作  

摘要： 在数字化转型加速的背景下，数据库专业人才需求大幅增长。文章针对陕西某高校数据库原理及应用课程现状进行研究，基于成果导向教育（Outcome Based Education,OBE）改革理念，深入分析改革中存在的评估方式单一、实践与实际脱节等问题，并结合该校实际情况，提出了优化评估体系、加强校企合作等建议，旨在提升教学质量以及培养符合社会需求的专业人才。

关键词： 带式清扫装置   小型环卫清扫车   结构设计   原理   市场应用   能耗  

摘要： 目前，我国主流扫路机械分为两类，即吸扫式清扫车和滚扫式清扫车。在大负荷、高湿度垃圾或复杂地形的场景下，传统清扫车清扫效率低，维护成本高。有必要设计一种新型带式清扫装置，并将其应用在小型环卫清扫车中。其间通过模块化设计与双向输送技术，构建自适应连续清扫系统。带式清扫装置采用模块化设计，通过自适应调节技术提升清扫效率与环境适应性。经实践验证，垃圾负荷为5 kg/m2时，该装置清扫效率为99%，能耗降低18%，有效解决垃圾黏附、缠绕问题，为优化中小型环卫设备提供新方案。