基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器，用于高速场景的拍摄 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合虚拟增强现实（MR）技术、自动驾驶、物联网以及机器视觉等领域的飞速发展，对图像传感器的采集速度提出了更高的要求。传统基于“帧”扫描形式的CMOS 或 CCD 图像传感器较难满足高速运动物体的拍摄需求，若提高相机的图像采集帧率，则需要采用高性能且结构复杂的模数转换器，大量的图像会带来较大的数据冗余，此外，也会面临功耗高的问题。 相比于传统的光电和图像传感器，生物视网膜具有许多不可比拟的优势。视网膜中的光感受器可根据外界光强的变化自适应调节增益，能够感知超过 180dB 的光强范围。另外，视网膜基于事件驱动式的采集方式，仅输出场景中光强发生变化的信息，因而，能够滤除低频信息带来的冗余。在信号处理和传输上，采用异步通信的方式，通过神经节细胞将光强信息转换为时空脉冲信号，实现低功耗。 受到生物视网膜的启发，研究人员提出了基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器，用于高速场景的拍摄。该类传感器多采用对数像素电路作为光强探测单元，因其动态响应范围宽，可随机读取。然而，对数电路在弱光环境下灵敏度低，几乎没有光响应，即仍然无法模仿视网膜弱光下的高灵敏度，除此之外，其输出受到 (Fixed Pattern Noise，FPN)的影响，降低了图像质量。 我们提出了一种兼容 CMOS 工艺的光敏二极管体偏置场效应晶体管器件(PD- body biased MOSFET，简称 PD-MOS)，其结构图和等效电路如图 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向衬底偏置效应实现集成光强探测及信号放大于一体的光电器件。该器件可解决对数电路在弱光下灵敏度低的问题，并且提出了一种明暗传感器的方案以降低噪声。设计成像测试方案并搭建静态图像采集测试系统，实现静态显示，通过 MTALAB 进行图像恢复从而实现动态图像显示功能。   图 1 (a) PD-MOS 器件结构及其 (b) 等效电路图 经过商用 180nm CMOS 工艺流程制备后的器件概貌如图 2 所示，图 (a) 为三种不同像素设计的芯片实物图，从上至下分别为环形结构、条形结构及对数像素电路，将其中的环形结构在显微镜下放大观察可看到图 (b) 所示的形貌，图 (c) 为4个像素的显微图。   图 2 (a) PD-MOS 成像阵列芯片的实物图，(b) 环形结构芯片在显微镜下的放大图以及 (c) 环形结构像素放大图 上位机实时显示效果如图3所示，可以明显看出两根头发相交。子图 (a) 为暗态时的 100 帧平均灰度图，子图 (b) 为暗态时的曲面图，子图 (c) (e) (g) (i) 为光态下的图，子图 (d) (f) (h) (j) 为光态下的图像数据减去暗态下图像数据的降噪图，可以发现在30nw/cm2 辐照度下已经出现头发的轮廓，当辐照度继续增加，头发的轮廓越来越清晰，当辐照度达到 3mw/cm2，仍然可以看到头发的轮廓。   图 3 阵列芯片采集的图像 不同于传统计算机视觉系统的图像采集方式，生物视觉系统的成像由视野场景中发生的事件触发，且生物视网膜具有宽动态响应范围、超低功耗以及异步传输等特点，这为仿生视觉系统的研究提供了全新的思路。随着物联网、自动驾驶以及安防等领域的快速发展，它们对高速动态图像传感器的需求也日益提升。近些年，针对这些需求，研究人员提出了一种用于采集高速动态信息的类视网膜相机，成为了一大热点研究方向。类视网膜相机的工作原理模拟了生物视网膜事件驱动型的采集方式及异步型的传输模式，为动态视觉成像提供了硬件基础。综上，该类传感器的研究具有十分重要的科研意义和深远的经济价值。

项目简介： 发展自主知识产权的北斗卫

微晶玻璃腔体是激光陀螺的重要元件和组成部分，为了降低对进口材料的依赖程度、提高国产化水平，对国产微晶玻璃腔体在激光陀螺批量化生产中的可行性进行分析，主要研究内容包括：国产微晶玻璃的制造工艺；采用国产微晶玻璃腔体与采用进口微晶玻璃腔体的激光陀螺性能比较；使用国产微晶玻璃腔体激光陀螺样机。使用国产化微晶玻璃腔体激光陀螺样机零偏稳定性和温度零偏变化率能够达到现有水平。

卫星通信具有覆盖范围广、容量大、传输速率高等优点，可用于多种复杂通信环境，在军事通信中得到了大量的应用。然而由于卫星信道的开放性，通信信息极易泄漏，通信隐蔽性较差。因此，如何增强卫星通信的安全性，进而提高通信的保密性逐渐成为各国研究的热点。 针对传统扩频通信技术中扩频序列易被检测和破解的问题，提出了一种基于功率混合的安全通信方法，该方法将待加密的军用信息和其它辅助信息按不同的功率进行混合来传输，此过程中，若是非接收方想要破获待加密信息，只有在得知作为辅助信息的其它信息的前提下才能进行；此外，辅助信息是从普通民用通信中的信号里面进行选取，并通过其他的传输路径到达卫星，这样既实现了信息的有效利用，又提升了通信过程中的安全性。 针对现在扩频通信技术，尤其是直接序列扩频技术已经不再具备安全性，容易被敌方利用扩频码的设计漏洞截获并破译的现状，提出了一种利用伪多径效应来进行安全通信的方法及装置，在该种信号传输模式下，安全性不再依靠扩频技术，而是依赖于特定的功率复用方式，这种复用方式可以看作是对“多径效应”的一种利用，大大提高了信号传输的安全性。 针对卫星通信信道具有开放性，极易受到外界干扰，当外界干扰功率太大时会直接影响正常通信的特点，提出了一种盲源信号分离的方法及装置， 通过该方法完成了对强干扰信号的估计和分离，改善了卫星通信过程的安全性，提高了卫星通信系统的通信性能。

柔性直流换流阀是直流电网构建的核心装备之一。针对换流阀塔多物理场的综合作用问题，提出了多介质共存时复杂导体结构的伽辽金匹配和点匹配结合的快速多极子边界元电场计算方法，提出了阀塔高电场强度区的电位钳制、屏蔽和优化方法；建立了换流阀电-热-流体等多物理场计算模型，获得了金属钳制电极形状对水路局部放电、电化学腐蚀速率的影响等规律；建立了含散热器在内的IGBT子单元的热场整体仿真模型，提出了IGBT内部芯片的稳态与瞬态结温预测模型及其变流量修正方法。研究成果应用于我国±320kV柔性直流换流阀自主研制，有效性在厦门±320kV柔性直流示范工程中得到进一步验证，并推广应用于±500kV及±800kV柔性直流换流阀研制。参与研究的成果“新一代电压源高压直流换流器关键技术及应用”获得2017年北京市科学技术奖一等奖，华北电力大学作为项目主要完成单位排名第3，齐磊教授作为主要完成人排名第10。

成果简介基于对冶金过程气、 液、 固的流动在理论上的深刻认识， 采用物理模拟的方法， 多年来一直为各钢铁企业提供工艺优化的技术服务， 包括钢包吹气流场优化，中间包流场优化， 结晶器流场优化， 高炉冷却壁内流动模拟， 复吹转炉炉型优化，顶枪枪位、 底枪布置位置、 流量等。 所做项目涉及到各种大小的钢包， 不同容量不同流数的中间包， 小方坯、 板坯、 异形坯、 圆坯结晶器等。成熟程度和所需建设条件先后成功为马钢、 南钢、 宝钢梅山、 莱钢、 中天、 济钢等大中小型钢铁企业的方、 圆、 板坯连铸机， 精炼炉等提供过工艺优化服务， 显著提高了铸坯的质量。部分项目： 马钢异型坯结晶器流场的优化研究； 马钢 CSP 薄板坯中间包、 结晶器流场的数模、 水模研究； 梅山板坯中间包流场的数模、 水模研究； 上海亚新连铸8 流方坯中间包流场的数模、 水模研究； 莱钢 4 流方坯中间包的数模、 水模研究；马钢钢包吹气对流场的影响研究； 中天钢铁 10 流方坯中间包流场优化研究； 南钢板坯中间包、 结晶器的流场优化研究； 济钢板坯中间包、 结晶器的流场优化研究； 分别对不同吨位的钢包（250 吨、 150 吨、 120、 100 吨、 80 吨、 60 吨） 低吹氩模式、 透气砖类型等进行过深入的研究。技术指标优化了钢包、 中间包和结晶器的流场， 有效去除了夹杂， 净化了钢水。市场分析和应用前景工艺优化始终伴随着钢铁企业的生产， 通过不断的优化， 产品质量得到不断的提升， 具有广泛的应用前景。社会经济效益分析工艺优化有助于加强产品竞争力， 具有显著的经济效益。知识产权及成果获奖情况编著： 《中间包冶金学》《冶金传输原理》合作方式合作开发、 受托开发联系方式冶金学院 周俐 13955561593 zhouli@ahut.edu.cn 传真： 0555-2311571

基于对冶金过程气、液、固的流动在理论上的深刻认识，采用物理模拟的方法，多年来一直为各钢铁企业提供工艺优化的技术服务，包括钢包吹气流场优化，中间包流场优化，结晶器流场优化，高炉冷却壁内流动模拟，复吹转炉炉型优化，顶枪枪位、底枪布置位置、流量等。所做项目涉及到各种大小的钢包，不同容量不同流数的中间包，小方坯、板坯、异形坯、圆坯结晶器等。

本发明公开了一种用于物理模拟的立式离心铸造系统，包括离 心铸造装置和物料供给装置，离心铸造装置包括稳定支架、动力输出 轴和电动机，两个轴承支撑限位件固定在稳定支架上，动力输出轴安 装在两个轴承支撑限位件之间，其上下端分别与离心转盘和电动机相 连；离心转盘上安装有多功能模具；物料供给装置包括可移动龙门架、 浇注管道系统和控制台；可移动龙门架上安装有浇注桶提升机和多功 能机架，多功能机架上安装有液料箱和高速摄像机，浇注管

    数字化探究实验室由传感器、数据采集器、计算机及配套软件和相应的实验仪器设备构成，集数据测量、采集、处理的智能化系统。对比传统实验室，数字化实验室采用传感器作为采集实验数据的工具，精确度优于传统实验室；具有实验数据自动采集的功能，保证了实验结果的精确度，同时可以轻松解决许多传统实验室无法解决的涉及到连续快速变化的量的各种实验；具有强大的数据处理功能，可以帮助学生轻松的对实验结果进行分析处理，让学生通过探究实验对科学规律进行再发现，使实验教学得到大大的简化，真正体现了新课程改革的核心理念。

针对目前动力锂离子电池所存在的问题，采用全对称设计理念，严格控制动力锂电池工作过程中的热生成，抑制锂离子电池的热失控，设计出具有高安全性锂离子动力电池。该成果与中国直升机研究所合作，开发了高倍率纯电动直升机用动力电池组，具有功率大、能量密度高、安全性好等优势；并在开发适合于电动汽车用的高能高循环、低成本、高安全性、电动汽车产业发展需求，解决动力电池目前所面临的安全性问题。