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科技文摘》卷.36 Num.3盖

APL的发现程序
第36卷第3期(2022年)

这个问题的重点是APL发现计划, 为大学应届毕业生提供为期两年的轮岗机会,包括横跨实验室多个技术领域的四项轮岗任务. 除了展示项目校友和主持人导师的反思,以及项目培训组成部分的概述, 该问题强调了一些曾经参与或目前正在参与该项目的工作人员的技术贡献. 本期的文章展示了APL的核心竞争力,但也真正强调了发现计划的核心原则:广泛曝光, 事业基金会, 和专业的联系. 这几篇文章阐述了Discovery 程序如何实现持久存储的愿景, 协作, 创新的有影响力的员工网络将引领九卅体育走向未来. 探索计划中的一些工作人员将使APL的未来具有决定性的创新成为可能.

APL的探索计划:客座编辑介绍

丹尼尔P. Hilliard

这一期的九卅体育appAPL技术文摘聚焦于九卅体育应用物理实验室(APL)发现计划, 为大学应届毕业生提供为期两年的轮岗机会,包括横跨实验室多个技术领域的四项轮岗任务. 除了展示项目校友和主持人导师的反思,以及项目培训组成部分的概述, 该问题强调了一些曾经参与或目前正在参与该项目的工作人员的技术贡献. 本期的文章展示了APL的核心竞争力,但也真正强调了发现计划的核心原则:广泛曝光, 事业基金会, 和专业的联系. 这几篇文章阐述了Discovery 程序如何实现持久存储的愿景, 协作, 创新的有影响力的员工网络将引领九卅体育走向未来. 探索计划中的一些工作人员将使APL的未来具有决定性的创新成为可能.

设备签名的链路层识别:人群分析的Wi-Fi传感

珍妮弗一. 芬利

九卅体育应用物理实验室(APL)链路层识别设备签名(LLIDS)的研究工作使用机器学习技术从链路层数据的模式中识别唯一的无线设备签名. 识别特征可以提高态势感知能力, 协助估计人群规模, 提供生活模式, 并通过活动监控保护设施和基础设施. 链路层Wi-Fi数据是独一无二的,因为它们可以在不接入网络的情况下收集,并使用小尺寸的设备, 重量, 和电源(SWaP)要求. LLIDS多层系统设计使用模式识别和最先进的算法组合将链路层数据分解为唯一的设备签名.

AGAVE:变异探索的自动化基因组学应用

汉娜米. V·古登,肯尼斯. 鲍登和布莱恩. 梅里特

九卅体育应用物理实验室(APL)正在积极开发病毒基因组监测的新能力. APL genomicists分析, 过程, 并为几个赞助组织可视化病毒基因组数据,这些组织需要这些数据来通知临床, 研究, 以及公共政策决策. 这些过程中的许多最终产品以静态报告或幻灯片演示的形式交付给发起人, 但是,从这些文档中审查或提取相关信息可能会非常困难. APL基因组学家希望提高他们的赞助者分析数据的能力,并快速识别他们认为对决策重要的基因组样本或序列. 有了这个目标, 一组APL软件工程师开发了变异探测自动化基因组应用程序(AGAVE). AGAVE是交互式的, 直观的基于网络的工具,研究人员可以探索和分析基因组数据, 在数据点之间建立新的联系, 并快速理解基因组变异背后的意义. 研究人员可以查看他们的序列数据, 选择一个参考基因组与之比较数据, 将特定的DNA片段生成的蛋白质的三维结构可视化, 并将这些可视化输出为易于共享的图像文件. AGAVE仍在开发中,目前仅支持流感基因组, 但随着它的成熟和用户基数的增长, 它将扩展到流感以外,包括其他病毒,如SARS-CoV-2,甚至细菌基因组.

自动化数据编目的数据集表示和标记

罗马Z. 王尔汉·古文,约瑟夫·L. 杜瓦和迈克尔·克莱默

在过去的二十年里, 计算能力和可用数据的大幅增长导致了分析和机器学习(ML)革命. 使知识管理对人工操作人员来说不那么麻烦, 九卅体育应用物理实验室(APL)的一组研究人员提出了一种基于ml的方法来帮助自动化知识管理. 该方法发现新数据, 用描述性元数据表示, 自动对元数据进行分类, 用数据集自动填充数据目录, 并评估新数据集的数据融合选项. 九卅体育专注于一个框架,该框架可以潜在地利用人机协作,以显著减少开发和维护组织内现有数据和能力的精确核算的人力资源负担. 九卅体育探索了许多ML选项来测试九卅体育的核心假设——ML技术可以用于可靠地确定未知数据集所代表的基本主题, 在元数据提取阶段可以挖掘更多的特征和上下文信息,从而导致越来越细粒度的数据集识别. 最终, 九卅体育演示了多种分类器技术可以预测数据集主题,准确率接近90%, 有些准确率高达60% - 80%, 跨多个主题.

识别噪声数据集中的模式和关系

Krithika Balakrishnan, Eyal Bar-Kochba和Alexander S. Iwaskiw

声发射分析可以为监测系统的结构完整性提供关键信息, 例如骨骼在不同载荷条件下的行为和其他复杂的生物力学应用. 然而, 当分析复杂系统的声发射数据时, 包括经历高速率的系统(103 s–1)加载, 复杂的弯曲模式, 独特的形状的影响, 以及多种失效机制, 由于有大量混杂因素,很难提取有意义的信息和关系. 本文介绍了九卅体育应用物理实验室(APL)开发的一种方法,用于理解裂缝和描述具有不同破坏模式的声信号, 利用独立成分分析等技术, 自组织映射, 和k均值聚类算法.

肺疾病的稳健表征:肺ct生物标记对配准错误的敏感性分析

拉胡尔·辛戈拉尼,妮可·L. 布朗,克里斯托弗·米. 塞万提斯,罗伯特·H. 布朗和安德鲁. Gearhart

计算机断层扫描, 因为它们有区分组织密度的能力, 已被广泛用于评估肺部健康. COPDGene等最近的研究收集了数千名受试者的吸入和呼气CT扫描结果, 这对肺组织的力学特性有很大帮助. 这些成对扫描必须经常在空间上对齐.e., (注册)以提取描述可能与疾病相关的肺组织运动的生物标志物. 不幸的是, 配准和生物标志物错误之间的关系还不清楚, 在基于注册的生物标志物可用于临床实践之前必须解决的一个挑战. 在九卅体育的分析, 九卅体育考虑了三种基于注册的生物标志物(雅可比矩阵行列式, 各向异性变形指数, 和板杆指数),并证明了它们对模型配准误差的敏感性. 九卅体育为给定的生物标志物提供了一个误差范围, 强调配准误差的大小和配准误差域中向量之间的相关性如何影响生物标志物误差. 然后,九卅体育描述了一种测量特定配准算法误差场的方法,并将其与建模的配准误差进行比较. 这些估计可以选择适当的配准错误模型, 哪一项提高了对生物标志物不确定性的理解. 量化配准和生物标记错误之间的关系是至关重要的,因为它可以为在新的研究中选择配准算法以减少错误提供信息, ,反过来, 结果为疾病定性提供了可靠的成像生物标志物.

评估建模和仿真模型验证方法的评估框架

斯蒂芬妮·Y. 苏,萨曼莎K. McCarty,约瑟夫·D. Warfield小.埃里克J. 乌霍夫和西蒙娜·M. 血性小子

建模与仿真(M&S)是整个系统工程过程中开发和部署作战系统的关键步骤. 验证和, 更具体地说, 验证对于确定模拟是否可信和可靠至关重要. 尽管政策和指导日益强调在应用强有力的统计分析中建立的严格验证的重要性, 执行仍然是一项挑战. 作为一个结果, 测试组织和统计学家一直对开发一种稳健的方法来测量用于评估模型准确性的验证方法的性能感兴趣. 九卅体育应用物理实验室(APL)开发了一个灵活和可扩展的框架来评估验证方法的性能. 该框架提供了评估多种验证方法的模块化,并具有足够的通用性来支持对多个仿真模型的评估. 本文详细介绍了框架设计和多种统计验证方法的分析, 包括应用于最近认可的导弹系统模拟的方法的范例评估.

增材制造使航天仪器成为可能

迈克尔·C. 贝克尔,迈克尔·普雷斯利,乔治·B. 克拉克,斯科特. 库珀,伊丽莎白. Rollend,蓬托斯C. 布兰德,查尔斯W. 帕克,科瑞娜C. 巴蒂斯塔和史蒂夫·雅斯库莱克

九卅体育应用物理实验室(APL)正在增加制造空间仪器以满足特定的科学目标. 一个例子是电子准直仪, 使用增材制造技术建造, 它将搭载欧洲航天局定于2022年发射的木星冰卫星探测器(JUICE). 准直仪是第一个添加制造的机械部件,既在APL制造,又符合航天飞行的要求. 通过使用金属添加剂技术, APL团队实现了传统制造无法获得的复杂几何图形. 复杂的准直仪, 每个都有25美分大小,布满了数百个小洞, 是否以球形聚焦排列方式组装. 它们将粒子轨迹限制在仪器中探测器的表面内. APL的研究和探索开发部门与空间探索部门之间的广泛合作导致了飞行准直仪在短短2年内成功开发并获得资格. 增材制造的创新能力将成为未来太空任务不可或缺的一部分.

分析下一代电子战能力的简化方法

安德鲁J. 德·斯特凡,梅根·M. 奥利维拉和亚伦·M. 德龙

它的悠久历史可以追溯到一个多世纪前, 电子战已成为作战人员使用的有力工具. 然而, 随着科技的不断进步, 电子战系统的能力和用于评估它们的工具也必须如此. 九卅体育应用物理实验室(APL)的一个团队利用技术和操作专业知识的独特组合,开发了一种简化的分析方法,以减少分析的周转时间. 本文概述了这种方法,并强调了一个健壮的数字信号处理工具,为关键任务和操作相关的测试数据提供快速和彻底的分析结果.

基于卡尔曼滤波的远洋白色船舶位置预测

艾莉森R. 格拉西和海登. 托马斯。

商船每天都漂洋过海运送货物,运输货物或旅客. 了解这些船只的预测位置很重要,原因有很多, 包括避碰. 目前, 他们的船长依靠雷达, 全球定位系统(GPS)卫星固定装置, 以及自动识别系统(AIS),以保持对周围环境的及时感知. 这篇文章描述了九卅体育应用物理实验室(APL)团队使用卡尔曼滤波器改善船舶位置预测的研究. 当提供包含不确定性的历史地理空间数据时, 卡尔曼滤波算法提供了一种估计运动目标未来位置的方法. APL团队在使用GPS和AIS数据时确认了这一点, 卡尔曼滤波预测工具可以在未来12小时内15海里内90%的时间预测船舶的未来位置.

蜻蜓八翼机的初步系统辨识

艾琳·E. 萨顿和本杰明·F. Villac

九卅体育应用物理实验室(APL)是蜻蜓的领头人, 这是一项研究土卫六生命起源前化学的任务, 土星的卫星之一. 考虑到土卫六多样的表面环境, 机动性对科学任务至关重要, 因此,控制工程师面临的挑战是为在不确定环境中运行的飞行器设计自主飞行控制系统. Part of the flight controller development approach involves testing with a half-scale test vehicle in an Earth environment; and one part of this 过程 is system identification. 在这里, 九卅体育详细介绍了第一轮系统识别实验的设计和测试,其中随机相位多正弦被注入到悬停期间的姿态命令. 在半比例实验车上进行了四次实验. 因为有明显的风干扰, 采集的数据相干性低,最终不适合进行非参数频响估计. 系统识别是一个迭代的过程, 并提出了几种改进飞行数据一致性的方法.

波浪卫星星座设计与分析

罗伯特年代. 杜根和恰克·金特罗

卫星是极好的通信平台, 传感, 成像, 和导航, 为大面积视野提供“高地”,为卫星间连接提供低损耗的自由空间路径. 随着开发和生产成本的下降, 私人和公共实体都计划在不久的将来发射大型星座(多达数千颗卫星). 设计这些星座具有挑战性,因为包括高度在内的巨大贸易空间, 倾向, 卫星总数, 卫星在飞机上的分布, 和卫星飞机之间的相位. 在这篇文章中, 九卅体育讨论一种新的星座设计(正在申请专利), 九卅体育称之为波浪星座, 由九卅体育应用物理实验室(APL)开发,在给定的纬度波段提供最佳覆盖. 进一步, 九卅体育讨论了加快卫星星座覆盖分析的工作, 可以与波几何或任何任意星座几何一起使用.

微波光子学——光纤循环回路的设计

钻石米. 穆迪和James A. Shackford

本文概述了九卅体育应用物理实验室(APL)最近在光纤再循环回路(RCL)系统上的工作,并描述了一些重要的设计决策. 光学RCLs最初被设计为一种研究小型长途数据传输系统的方法, 更便宜的方式. 对于这个项目, 然而, RCL用于在较大的光学系统中传输重复射频(RF)信号. RCL的核心由一段光纤和一个放大器组成. 光开关用于让编码的射频信号进入环路, 而使用光耦合器让编码的射频信号退出环路. 在制作这个系统时,九卅体育做了多个设计决策. 最重要的是, 光纤的色散干扰了再循环射频信号的传输. 为了解释这一点, 九卅体育评估了多种光纤类型, 使用单边带技术对射频信号进行编码, 并加入了一个具有色散补偿功能的可编程光学滤波器. 此外, 光学元件中的偏振依赖损耗(PDL)和偏振模色散(PMD)在光的再循环过程中是复合的. 为了适应这一点,九卅体育在设计中加入了偏振扰频器. 在这篇文章中, 九卅体育走过RCL的设计过程,并提到了每个光学组件对最终设计的贡献.

特殊功能 

探索计划校友的反思

Jaime一. 阿瑞巴斯·斯塔基-埃尔,迈克尔·D. Skaggs Jobin K. Kokkat和Nicole E. 施泰纳

在这篇文章中, 四位最近的APL探索计划的校友回顾了他们在该计划中的经历.

来自Discovery程序主机组监控器的反思

凯尔一个. 奥特,安F. 玛丽·安·波拉克. 桑德斯和布拉德·沃尔夫

在这篇文章中, 四位主管反思APL探索计划的工作人员如何对他们的团队产生积极影响.

通过学习发现

菲利普·G. 尼姆兹和凯尔西. 迪赫

建立职业基础是九卅体育应用物理实验室(APL)发现计划的三个核心原则之一。. 参加这个以队列为基础的轮换项目的新毕业生通过该项目精心构建的培训和指导组成部分为这些基础打下了基础, 它是由探索计划领导和APL人才发展办公室合作开发的. 确保培训是直接相关和有用的, 培训机会在整个项目中有策略地排序,并在员工发展的适当时间提供. 本文描述了帮助APL探索计划的工作人员建立坚实基础的方法,这将在他们的职业生涯中很好地服务于他们.

内部封底:APL发现计划信息图

这张信息图提供了APL探索计划的亮点.

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