一、成果介绍
1、创新微纳包装材料仿真设计技术
【成果简介】包装材料是消费者在接触商品时看到、触摸到的实体物质，与消费者直接接触。包装材料在商品的销售中发挥着承载信息的作用，同时传递情感。新一代消费者在很多商品相对同质化的背景下，将产品的外观和包装作为选购商品的一个重要考虑因素。因此很多高科技公司在设计产品时非常重视包装材料的设计。比如主流的手机生产厂家，包括苹果、华为、三星、小米等，投入大量的人力物力设计和生产新的手机外壳。由于采用纳米制造技术，具有全息效果和可变色的手机外壳的成本甚至高于手机中一些核心部件的成本。但是良好的市场反应证明消费者对产品外观的需求不弱于对产品性能和功能的需求。
新一代的微纳包装材料指材料的特征尺寸在微米甚至纳米级别，与入射光相互作用时，表现出特殊外观的一类包装材料。由于这种材料包含微纳尺度的重复性结构，需要复杂的工艺实现大规模生产。这样的特点对微纳包装材料的设计提出了非常高的要求。从消费者研究的角度出发，要求这些材料具有心理学范畴的属性，包括柔软感、高级感、金属感等;从制造技术的角度出发，需要通过控制工艺参数来调整微米或纳米尺度的材料结构。本研究工作需要解决的核心技术问题是如何按照消费者心理需求，来实现对生产工艺的控制，得到理想的微纳包装材料。传统的设计方法通常需要经过多次迭代，反复地进行试生产和消费者调查实验。由于试生产成本高且需要大量时间，导致新材料的研究工作缓慢而昂贵。
仿真设计方法综合运用计算材料学、计算光学、计算机图形学、情感计算等方面的研究成果，可以实现对创新微纳包装材料的仿真设计，在不需要进行试生产的情况下，通过计算机模拟具有微纳尺度复杂结构的高分子材料的光学散射特性，生成具有高真实感的产品外观图像，直接用于消费者调查工作，具有非常好的应用前景。
【应用领域】包装材料设计仿真
【市场前景】创新微纳包装材料的研发成为近几年国内包装行业提升技术含量和行业水平的一个突破口。近年来，纳米可控加工技术的进展使批量工业生产微纳包装产品成为可能。微纳包装产品既可以单独使用，也可以与其它防伪技术结合使用，具有新奇特色彩效果和特殊的外观特征，可以大幅提升商品价值。
目前的商业渲染软件无法准确模拟这些创新微纳包装材料的外观，尚不存在与本项目类似的专业化仿真设计工具。因此，本项目开发的技术和工具具有明显的技术优势。
【知识产权】知识产权为北京理工大学单独持有，已申请多项专利及软著。
【合作方式】合作开发、技术许可或其它方式。
2、过氧化物爆炸物检测技术
【成果简介】研发团队合成了一种新型化合物作为模型化合物，进行痕量气体状态下荧光点亮机理的研究，在明确的反应机理和优化的分子结构指导之下，制备出具有优异性能的适用于高效率传感器的薄膜功能材料。同时，借鉴已有商业可得的产品，重新设计传感器的结构，制备更加便携、低成本并高效的新型爆炸物传感器。根据荧光效应：当光源照射分子时，分子中电子吸收能量跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态，但这些激发态是不稳定的，当电子由第一激发单线态恢复到基态时，能量会以光的形式释放，产生荧光。
根据设计出的新型传感器，团队研究了一种非接触式爆炸物荧光检测技术，主要包括气相物质荧光反应流场成形控制、精密光路结构设计、高稳定度调制光源驱动、微弱荧光信号检测、多路隔离电源设计与系统总控集成等。在建立可靠流场仿真模型的基础上，实现激发光源、荧光探测器等电气与结构设计，完成原理样机的研制。本项目在实现过氧化物爆炸物荧光检测系统的设计中，选用带通滤光片、高通滤光片及各种K9光学透镜等光学器件设计精密光路结构；选用LED单波长光源，搭配可调制电路，设计高稳定度调制光源；进行万倍增益荧光探测电气设计，噪声极低、探测域值大，可高效采集并处理检测晶片发出的荧光，实现微弱荧光信号检测；荧光检测晶片显示为对特定波长光源敏感，当含有爆炸物物质的气流通过检测设备后发生反应，通过上述内容可知若发生反应，会激发出特定波长的荧光；实时监控模块选用stm32系列处理器，实现对系统各模块的工作状态的控制与信号传输；总控电源设计为多路隔离电源，可分别为各模块提供合适的电压，同时受实时监控模块控制。
针对海关、机场、地铁、车站及快递等行业日益增多的流动性临检应用场景，可通过小型化便携式爆炸物检测设备与安检门、安检机等传统安检设备进行集成安装，实现既有安检能力的升级。
同时，过氧化物爆炸物检测仪器工作原理智能高效。当待检物品或人通过时，仪器使用检测试纸采集待检物质，中央处理器模块通过对得到的数据进行分析处理，得出检测结果。若检出爆炸物，仪器报警，复位后进行自清洁；若未检出，仪器恢复待检状态。
【应用领域】海关、机场、地铁、车站及快递等行业过氧化物爆炸物检测
【市场前景】随着国际国内恐怖暴力、群体事件的不断发生以及高技术爆炸设备的使用等因素，爆炸物检测作为一种长效和常态的安保工作，及时有效地将隐藏的爆炸物检测出来，已成为国内国际社会的一项紧迫任务，目前在海关、航空、地铁、车站、监狱等部门以及快递等行业均备受关注。
通过调研，可以得知国际国内社会对于快速、高效、便捷的爆炸物检测设备有着极大的市场需求。从美国和欧盟的安检政策上看，港口和航空货物扫描设备需求稳步增长，托运行李安检面临着大量的设备更新换代需求，尤其是液体安检领域，迫切需要精确有效的安检手段，一旦技术成熟，民航液体禁令将解除，而对于易得却很危险的爆炸物检测设备必将占据一席之地。目前多方查询的结果是国内没有类似的产品，因此目前本产品为国内首创，而类似业务在国内相当多的地区都有对本产品的迫切需求，随着国内反恐力度的逐渐加强，爆炸物检测设备越来越炙手可热。本项目组在外考察期间，所有考察对象的经济效益在最近几年都呈倍数增长。
【知识产权】知识产权为北京理工大学单独持有，相关多项专利及软件著作权正在申请中。
【合作方式】合作开发或其它方式。
3、缓释型胃内漂浮片
【成果简介】胃漂浮缓释片(floatingtablets)是指制剂口服后能保持自身密度小于胃内溶液密度，而在胃液中呈漂浮状态的制剂，是指根据流体动力学平衡体系设计的漂浮制剂。胃漂浮片制剂能在胃液中保持长时间漂浮状态，不会在胃排空时随着胃内药物一起排至小肠，直至所有负荷剂量药物释放完为止。胃漂浮片能延长药物释放时间，改善药物的吸收，提高药物的生物利用度。
普通的缓释给药系统，虽然很好地控制了药物从系统中的释放，但是由于有些药物在胃肠道内的滞留时间太短，即药物具有窄的“吸收窗口”，在通过有效吸收部位时，药物未能完全释放，使得药物的生物利用度不会显著提高。因此，将制剂制成胃漂浮缓释制剂，将优化某些普通的缓控释制剂的“吸收窗口”，使药物在胃内缓慢释放，持久的到达吸收部位，逐渐尽可能多的被吸收，长时间的吸收窗口可确保提高药物的生物利用度。因此，胃漂浮缓释片作为缓控释制剂给药系统，特别适用于在胃部和小肠上端吸收的药物。另外，胃漂浮缓释片长时间滞留于胃中，也特别适用于胃肠液中不稳定或不溶的药物以及胃部治疗的药物，不但增加药物的吸收，提高生物利用度，更能增加药物在胃中的局部治疗作用，更好地发挥药效。
【应用领域】口服用药物生产
【市场前景】辉瑞（Pfizer）公司生产的胃漂浮缓释片（LyricaCR）于2017年12月在欧美国家上市销售。主要用于治疗包括糖尿病性周围神经性疼痛（DPN）、带状疱疹神经痛（PHN）、脊髓损伤相关神经痛、纤维肌痛等相关的神经痛性疼痛。与传统的阿片类镇痛药相比，胃漂浮缓释片的成瘾性等副作用小。但是该产品市场售价高，辉瑞公司对该产品技术有技术垄断。
该项目属于可以归为仿制药，仿制药的研究方法是药物研究的一种方式和手段，也是被新药开发认可的一种形式，我国药品监督管理局是允许进行国外新药的仿制工作，并将此类新药列入新药报批的一个种类。
胃漂浮缓释片如果能够顺利取得新药证书，并在药厂进行生产，成为国内临床用药产品，将会对降低该类药品的医疗成本，提高患者用药舒适度和用药安全性起到很大的作用。
【知识产权】该项目属于可以归为仿制药，仿制药的研究方法是药物研究的一种方式和手段，也是被新药开发认可的一种形式，我国药品监督管理局是允许进行国外新药的仿制工作，并将此类新药列入新药报批的一个种类。
另外，国外公开的专利和发表的文章，内容宽泛，关键性技术细节没有披露，本课题组在研制以上胃漂浮缓释片的过程中，是利用专业知识和前期大量的技术积累，从而进行的开发和研究工作。在开发该产品过程中，需要运用大量的专业和技术背景知识，并不是完全的仿制，所以在项目的研究开发进展过程中，会不断产生新的有自主知识产权的成果。
【合作方式】合作开发或其它方式。
4、零污染车用空调CO2涡旋压缩机
【成果简介】热泵空调是提升电动汽车冬季续航里程的重要技术途径，本团队近十年来围绕车用热泵空调关键技术，系统深入开展了热泵空调整机及关键设备的性能实验与理论研究工作。分别设计并发展了电动汽车HFCs和CO2热泵空调系统，揭示了循环关键运行参数对热泵空调制冷制热性能的影响规律，并提出了热泵空调冷暖双模式车室温度控制及高效运行控制策略，发展了基于冷凝器出口过冷度的节流阀模糊控制策略，设计了实现CO2热泵空调系统压缩机自动精确调速的模糊控制器。
基于在车用热泵空调技术方面积累的雄厚理论基础以及丰富设计经验，以突破车用CO2热泵空调系统关键技术瓶颈、发展CO2热泵空调系统及设备核心技术为目标，本项目设计研发了零污染高效高可靠性车用空调CO2涡旋式压缩机。针对CO2近临界区剧烈物性变化、高循环压力以及大压差工作环境引起的压缩机性能及可靠性下降、泄漏及摩擦损失升高等问题，基于流动控制技术，创新性提出了降低非对称性流动效应的吸气结构设计方法，发展了考虑过压缩效应的齿头修正设计方法，提出了具有高可靠性的涡旋齿结构及齿顶气动密封技术。
【应用领域】电动汽车车用热泵空调
【市场前景】与传统工质亚临界循环压缩机相比，CO2跨临界循环压缩机具有整机体积小、效率高及环境适应性强等技术优点，市场前景广阔。
【知识产权】1、知识产权为北京理工大学单独持有；
2、本项目已申请专利3项。
【合作方式】合作开发、技术许可、技术转让或其它方式。
5、饲料用氨基酸的高效微生物制造
【成果简介】全球氨基酸市场需求增长势头强劲，年均增长5.6%以上。2017年，全球年产量已达850万吨，总销售额超百亿美元。目前，氨基酸的生产主要有三种方法，包括微生物发酵法、化学合成法和酶法水解法等。其中，微生物发酵法因其产能高、成本低等优势，作为最主要的方法，生产了全球总产量85%以上的氨基酸。为应对不断升级的市场需求，氨基酸发酵企业亟需提高发酵产量和拓展氨基酸品种，而关键在于获得氨基酸高产菌株。现有的氨基酸高产菌株筛选方法如氨基酸类似物筛选法，存在毒性高、阳性率低及种类受限等问题，无法满足筛选需求。因此，开发全新的氨基酸高产菌株筛选方法具有十分重要的科学意义和应用价值。
项目组通过增加序列中稀有密码子的数量来提高蛋白翻译所需氨基酸浓度的“门槛值”，利用必需基因和颜色蛋白编码基因，建立了氨基酸高产菌株的选择和筛选体系，并证明了该方法在大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌中的可行性。本研究为氨基酸高产菌株的筛选提供了新系统，理论上可用于任何一种天然氨基酸高产菌株的筛选，同时也为氨基酸高产机制的发现提供了新思路，可用于氨基酸发酵生产中优良菌株的构建，进而推动氨基酸市场的增长，促进氨基酸在饲料、食品、医药等民生领域的应用。
目前，微生物细胞工厂的遗传改造已经基本完成，正在进一步的改造。发酵生产的浓度、产率和速率都达到国际先进水平。进一步的提高正在研究进行中。
【应用领域】饲料、食品、医疗等领域氨基酸制造
【市场前景】全球氨基酸市场需求增长势头强劲，年均增长5.6%以上。2017年，全球年产量已达850万吨，总销售额超百亿美元，其中主要用于饲料。本课题面向这一巨大市场，开发了基于稀有密码子的全新筛选策，成功避开了现有使用氨基酸类似物进行筛选造成的诸多问题，对菌株的遗传背景和胞内代谢无任何改变，筛选过程不产生毒害。此成功的筛选思路可广泛应用于氨基酸及其高附加值衍生物的生物发酵，从而提高绿色能源生产的商业价值和可推广性，并为减少大气污染和温室气体排放提供解决方案。
【知识产权】1、核心知识产权为北京理工大学单独持有；
2、本项目已申请专利3项。
【合作方式】合作开发或其它方式。
6、多模式可重构超宽带通信及雷达集成收发芯片
【成果简介】面向日益复杂多样的电子产品应用场景，电子设备的小型化进程不断加快，对于高集成、多模式、多功能的芯片需求飞速高涨。本项研究成果针对生物医疗电子、个人无线体域网、近距离无感支付、车载定位、战场实时感知、无人机导航等应用需求，提出一种超宽带无线通信兼具FMCW雷达测距的复合型收发机创新性结构。收发机采用超宽带射频调频+可再生型鉴频技术，实现通信及雷达的共架构方案；提出多相中频时差测距机理，将分辨率提高2个数量级，达到mm级精确测距，动态范围扩大4倍；射频前端基于电流共享技术，实现射频振荡器+功放、低噪放+鉴频+混频的一体化实现，系统功耗优化40%；提出子载波发生器+频率校正环路的数字化复用结构，发射机可半数字化实现，从而得到一款支持无线数据传输、时差/频差/相差雷达测距的极低功耗复用型收发芯片。
【应用领域】超宽带系统具有低功耗、探测精度高、穿透性强、安全性高等优势，在防务、雷达、生物探测、短距通信及室内室外高精度定位等场景有着广泛的应用，并且随着半导体技术的发展，基于CMOS的UWB雷达芯片成为研究热点。本次提出的多模式可重构超宽带通信+雷达收发芯片充分利用了当前紧张的频谱资源，面向民事、军事均存在广泛的应用前景。
在民用方面，该种技术主要可应用于消费类应用、车载应用、医疗类应用等。具体而言，典型的消费类应用场景如手机定位、标签附件、智能家居、无人机/机器人、移动支付、可穿戴设备、生物医疗电子、VR/AR等均是当前消费市场的主力；而在车载方面的应用大多集中于无钥匙进入系统、地下车库及停车场导航、远程泊车、V2X和ADAS、车辆内部探测、接近感应等；此外，超宽带通信雷达芯片还可广泛应用于工厂车间、医院/养老中心、智能建筑等，实现实时感知，数据赋能。
据TechnoSystems市场调研预测，UWB具有与蓝牙和WiFi同等市场规模的发展潜力，预计到2027年全球UWB芯片出货量将超过12亿颗，其中占比最高的是智能手机和汽车应用。当前，已有多家公司应用超宽带芯片，如恩智浦（NXP）发布UWB+SE芯片，主打汽车无钥匙进入应用市场；3dbAccess瑞萨将获得3dbUWB的技术许可，双方合作共同为智能家居、物联网（IoT）、工业4.0，以及移动计算和车联网应用提供安全访问解决方案；苹果U1芯片为自iPhone11之后的iPhone和iPad都采用了UWB技术。
【市场前景】近几年来,随着苹果UWB功能手机的出现,以及UWB行业标准的完善,UWB受到了业界越来越多的关注。日益增多的无线定位等的应用需求,推动了UWB的发展。而各种不同的定位技术(如Wi-Fi、GNSS、RFID、Bluetooth等)不断地发展和融合,促进了UWB应用更广泛地发展。蜂窝技术(如5G、4G、NB-IoT等)和非蜂窝技术(LoRaWAN、Sigfox、ZETA等)通信技术也助推了UWB应用,提供了更多无限的可能。超宽带芯片市场规模的估计取决于应用领域的多少，下面是几个应用领域的概述：
1.室内定位：超宽带技术可以在室内提供高精度的定位服务，应用场景包括工厂、商场、医院、机场、地铁等。根据市场研究机构GrandViewResearch的报告，室内定位市场规模预计将从2020年的37.6亿美元增长到2027年的168.2亿美元，复合年增长率为22.8%。
2.物联网：随着物联网的发展，超宽带技术被广泛应用于智能家居、智能工厂、智能物流等领域。据IDTechEx的研究，物联网市场规模预计将从2020年的880亿美元增长到2027年的2380亿美元，复合年增长率为14.5%。
3.汽车安全：超宽带技术可以实现高精度的车内定位和车辆防盗功能，有望成为未来汽车安全领域的关键技术。根据市场研究机构MarketsandMarkets的报告，全球汽车安全市场规模预计将从2020年的134亿美元增长到2025年的238亿美元，复合年增长率为12.1%。
此外，根据新思界产业研究中心发布的《2022-2027年中国超宽带（UWB）市场可行性研究报告》显示，我国超宽带行业起步较早，随着应用场景不断扩大，超宽带市场规模呈持续增长趋势。2021年我国超宽带市场规模达36.7亿元，同比增长19.6％。在细分市场方面，受益于超宽带行业景气度不断提升，我国企业级超宽带产品需求量及产量呈稳定增长趋势。2021年我国企业级超宽带产品需求量达3120.0套，产量达3008.0套。
本项成果采用65nmCMOS工艺，突破了超宽带通信及雷达的核心技术瓶颈，积累了一系列的发明专利，拥有核心技术保护门槛，同时由于本成果在市场中尚未竞品，极具创新性，拥有极高的转化潜力。设计成本已于前期工作中进行了分摊，倘若实现成果转化，其成本集中在制造成本与运营成本，售价将会极具吸引力，在市场中富有竞争性。
【知识产权】1、知识产权为北京理工大学单独持有；
2、本项目已申请专利，已获得6项国家发明专利授权。
【合作方式】合作开发、技术许可、技术转让、作价入股或其它方式。
7、低成本超宽带高精度快起型锁相环
【成果简介】稳定精确的频率源是现代电路系统中必不可少的模块，广泛应用于通信、雷达、数据处理等场景。伴随着第五代通信系统的商业化应用，对于多频率、超宽带、低噪声的时钟信号需求愈发高涨。本成果针对不同的频段应用场景需求，提出一种快起快锁的多核超宽带锁相环芯片，内嵌的单核快起、多核切换结构使得该芯片可覆盖54MHz-6.8GHz的工作频率，并在全频段内相位噪声优于-120dBc/Hz@1MHz，稳定锁定时间低于25μs。芯片采用180nmCMOS工艺实现，整体性能逼近市面上已有高端锁相环芯片，而生产成本则大幅降低，具备的较高的市场差异化竞争力，可实现多场景下的芯片国产替代。
【应用领域】锁相环集成电路芯片在现代社会中具有广泛的应用场景，对以下不同领域的应用情况作简要概述。
1、在通信中主要用于短波、超短波发、收信机中的主振与本振源，有线通信中的载波供给，微波卫星通信中的微波固态源与微波功率放大器，数字通信中的载波同步、码元同步和网同步，以及上述各种通信系统中的调制与解调，电调与天调、自动频率微调等系统中。
2、在雷达中主要用于雷达的微波固态源，微波功率放大器、相共阵雷达的多相激励源、天线自动跟踪与精密辅角偏转测量等系统中。
3、在电视及高保真设备中主要用于电视机同步、门限扩展解调、色差副载波提取与色差信号的同步检波，全国电视台的锁相连播同步系统，高保真度设备中的立体声多路解码（MPX）、频率合成式调谐器、四声道解调器（CD-4）及走带电机速度控制系统中。
4、在测量仪表中主要用于频率合成器、自锁信号发生器、相位振幅仪（矢量电压表、微波网络分析仪）、相位噪声测试仪、频谱分析仪、锁相计数器、阻抗测试仪、电平振荡器、频偏仪、微波固态源、微波功率放大器以及微波相位调整器等仪表中。
5、在计算机中主要用于各种时钟信号的供给、磁盘转速同步与控制等系统中。
以上典型场景中均存在锁相环的使用需求。
【市场前景】根据市场研究公司的报告和趋势分析，预计未来几年锁相环芯片市场将保持稳定增长。
根据市场研究公司Technavio的报告，全球锁相环芯片市场预计将以每年约8%的复合年增长率增长，到2025年将达到约26亿美元的规模。另外，根据市场研究公司MarketInsightsReports的报告，全球锁相环芯片市场预计将以每年约6.3%的复合年增长率增长，到2026年将达到约24.5亿美元的规模。
本锁相环研究成果是由数字鉴频鉴相、精密电荷泵、多核压控振荡器和可编程分频器等模块组成，最高工作频率可达6.8GHz的频率合成器，同时具有整数分频和小数分频功能；基于低成本成熟可靠的180nmCMOS工艺技术，可满足高速、高集成度、高性能的超大规模集成电路需求；可支持LFCSP-32引脚封装方式，有着良好的电和热性能、体积小、重量轻等优势；所有片内寄存器均可通过简单的三线串行接口进行控制，产品部分性能优于某国际知名品牌（ADI4355-2/TILMX2572），可完全兼容上述产品应用场景。
据中国半导体协会发布数据显示，中国的模拟芯片市场已接近200亿美金，但目前国内自给率约为163亿人民币，仅占比12%左右，仍有广阔的成长空间。180nmCMOS工艺成本约为60-70万，良品率90%，以产量10万片估算，单片价格7元；考虑测试成本1元，封装成本2元，晶片成本是1.12元，则硬件成本为7+1+2+1.12=11.12元。另有运营、人力、渠道等成本，均按照10万片产能、软硬件成本3:7计算，约为25.9元。按照8:20定价法，则预估成本为37元。所述成本均会随着销量的大幅提升而降低。相较于当前市面上已有的产品,其性价比更具吸引力。（ADI4355￥72.85/TILMX2572￥227）
【知识产权】1、知识产权为北京理工大学单独持有；
2、本项目已申请专利，已授权专利3项。
【合作方式】合作开发、技术许可或其它方式。
8、单目视觉测量系统
【成果简介】当前智能监控已经开始普及，可以有效的对各类目标进行检测识别，但缺乏目标的物理信息，特别是利用单个传统摄像头完成目标的相对距离、速度和位置的方案比较稀缺，业界大部分方案采用传统摄像头辅以雷达、GPS等装置实现相应功能，或者采用深度摄像头完成测距功能，增加了硬件成本和开发难度。成果提出一种基于单目视觉物理参数测量方法，仅需对单个单目摄像头（即传统摄像头）进行软件升级即可实现相对距离、速度和位置的测量。经过大量实验验证，以道路监控为例，人和汽车相对距离测量相对误差2.4%（绝对误差0.16米），汽车车速测定相对误差3%（绝对误差0.39km/h），人员车辆的定位相对误差2.9%（绝对0.48米）。该成果具有很广的应用前景，适用于各类监控领域，诸如交通监控、周界入侵、临边作业、跌倒检测、灾害防范、违规防暴等场景，实现对事故或情况的高智能监控，提供目标距离、速度、位置信息，无需更换现有监控系统，仅需软件升级就可实现物理参数测量功能，即插即用，成本低廉。
【应用领域】成果可用于交通监控，目前绝大多数道路监控设备均采用传统的单目摄像头，针对禁限类、违反标志标线类、闯红灯、违法停车、驾车不系安全带、驾车接打电话等各类交通违章进行监控和取证。如果需要对所有路段都增加雷达完成测速，成本高昂，基于本成果则仅需对现有监控系统进行软件升级，即可实现测速，而且还能实现相对距离、定位等高级智能功能。
项目成果可应用于校园监控，大学校园的安全保障至关重要，需对整个校园进行实时的智能视频监控，有效的预防各类案件的发生，并对各个监控点进行全程的录像，从而为日后的事件取证提供有力的依据，通过智能分析技术对校园各种突发事件要做到事前预警、事中报警、事后分析。而采取本成果，仅需一套软件，无需更换现有监控系统，即可完成升级，使其具有高级智能监控功能，在目标检测的同时，实现物理参数测量，可实现异常现象检测和定位（跌倒、打架、偷窃、周界入侵、火灾等），车辆超速抓拍和定位、人车距离报警。
成果可以用于列车运行状态路侧感知。本成果可对列车、轨道、人员等目标进行高精度检测，并提供目标的相对距离、速度和位置信息，无需加装雷达、GPS和深度相机，可部署在铁路沿线，用于风险防范化解，应对火灾、泥石流、山体滑坡等险情，识别安全隐患、人员侵线等情况后及时定位报警。可提高管理水平，减少事故发生概率，节约人力成本。
【市场前景】在交通监控领域，一部常规测速雷达价格大约5000元（不含施工费），如果在所有4万个路段都加装雷达实现测速功能，则需要2亿元的成本。而本而采取本成果，无需更换现有单目摄像头监控系统，即可完成测速功能，而且使其具有高级智能监控功能，在目标检测的同时完成，对任何交通违章目标、现象乃至事故的距离、速度、位置等参数的测量，所需要增加的仅仅是一套软件，软件成本可以定价为2000万元，是雷达成本的1/10。以地级市为例，全国总共约300个地级市，总计60亿元的市场。
在校园监控领域，若采取雷达方案，以一部雷达5000元的价格（不含施工费）来计算的话，需要500万元才能完成全校园的升级。而本成果视功能可定价为50万元，价格是雷达的/10，而全国有3000多所高校，若采用本系统，总计15亿元。考虑到各大公司、居民社区和中小学校等封闭园区，经济效益更为可观，预估有30亿元的市场。
为了防范列车事故，多利用传感器技术和电子信息技术，对非法侵入铁路周界的行为进行监测（阻拦），并产生报警信息的系统。而当前主流的入侵探测技术有脉冲电子围栏、光波对射（红外对射&激光对射）、振动光纤等技术，铺设成本高昂，其中脉冲电子围栏成本最低，100-200元/米，一个防区100米，成本1-2万，无法精确定位。振动光纤成本最高，200-400元/米，一个防区40km，精度±2米。本成果基于视觉，效果直观，而且具有视觉定位功能，精度0.48米，一个3000元的单目摄像头就可观测200米视野，可有效对相关事故进行预警和防范。另外，针对山坡泥石流的防范和监控，最有效的方案是边坡雷达，但成本动辄上百万，而位移监测、光缆监测、异物侵限监测的铺设成本也相当高昂，且因为不直观无法判断事故原因，容易误报。本成果的视野区域广，高效直观，价格便宜，可以针对各类事故进行周界入侵报警，预估有几百亿元的市场。
【知识产权】1、知识产权为北京理工大学单独持有；
2、本项目已申请发明专利1项。
【合作方式】技术许可、合作实施、作价入股或其它方式。
9、基于光学超颖表面的光束整形与偏振调控技术
【成果简介】由于超颖表面具有在极短距离内，以亚波长分辨率对出射光的波前进行任意调控的能力，使得它有望成为传统光学元件的替代品。超颖表面体积小、重量轻、具有丰富设计自由度的特点能够大大简化传统光场调控装置的体积以及复杂度。近些年来，项目组在超颖表面的光束整形与偏振调控领域做出了许多有意义的工作。通过将达曼光栅原理与超颖表面相结合实现了三维涡旋阵列以及贝塞尔光束阵列的产生。利用相变材料、Ω形天线以及介质纳米柱结构实现了对出射光束偏振态的调控，并将其应用于矢量光束的产生之中。同时，基于超颖表面对出射光的复振幅调制实现了近场表面等离激元的操控以及远场衍射级次的选择性激发。
基于光学超颖表面的光束整形与偏振调控技术具有体积小、重量轻的优点，能够解决传统光场调控装置体积较大、复杂度较高的缺点。同时，不同种类超颖原子所提供的丰富设计自由度以及多种波前调控工作机理，为超颖表面对出射光的振幅、相位、偏振、频率以及多物理量的灵活调控提供了保障，丰富了实现光场调控的手段。该技术有望在激光加工、光通信、粒子捕获，超分辨成像、信息存储以及光学防伪和加密等应用之中。
【应用领域】首先，本技术提供了丰富的光场调控手段。同时，超颖表面体积小、重量轻的优势使其非常适合在小型化、集成化的光学系统中产生涡旋光束，贝塞尔光束以及柱矢量光束等光束。而此类光束是实现光通信、光镊、超分辨成像等应用时不可或缺的元素。所以，利用超颖表面实现此类光束的产生能够起到减小光学系统体积和复杂程度，推动光学系统集成化的作用。
其次，该科技成果中通过将达曼光栅原理与超颖表面设计原理相结合，能够实现涡旋光束或贝塞尔光束阵列的产生。此类光束阵列在激光加工、光学存储、光通信等领域具有广阔的应用前景。
再次，该科技成果中将相变材料与超颖表面设计方法相结合，实现高质量、宽光谱和宽可控范围内的动态可调偏振态输出。有望在可调高性能传感、无线通讯、电磁完美吸收体、电磁感应透明甚至是空间光调制器等领域实现许多新颖的应用。
【市场前景】目前传统光场调控领域面临如下痛点：用于实现复杂光场调控的光学系统的光路通常较为复杂，所占空间较大。光学系统的移动和运输都较为麻烦。并且传统光场调控方法难以满足在狭小空间内实现光场调控的需求。
针对以上市场痛点，该科技成果提出的基于光学超颖表面的光束整形与偏振调控技术提供了丰富的光场调控手段，能够实现多种结构光束的产生。将达曼光栅原理与超颖表面设计原理相结合，能够实现涡旋光束或贝塞尔光束阵列的产生在激光加工、光学存储、光通信等领域具有广阔的应用前景。将相变材料与超颖表面设计方法，有助于可调偏振器件的设计。同时，超颖表面体积小、重量轻的优势使其非常适合在小型化、集成化的光学系统中实现光场调控。
上述优势是该科技成果与同类产品相比的核心竞争力，这些优势将有利于产品占领市场，相关产品潜在的市场规模及其未来发展不可小觑。图2.基于复振幅调制实现光场调控示意图
【知识产权】1、知识产权为北京理工大学单独持有；
2、本项目已经申请专利并获得授权，已授权发明专利7项。
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