基于磁共振的水下无线充电系统研究

山东省青岛市第二中学

作者：魏晨曦

辅导教师：殷波  李夏

项目简介

1．项目摘要：研究并设计一种基于磁共振的水下无线充电系统，不需连接设备和电源，将水作为传输介质，通过电磁共振实现水下探测设备的无线充电，为设备长期稳定的工作提供保障。

2．项目来源：随着世界对海洋开发的日益关注，水下机器人等探测设备成为主要的海洋资源开发先行者，在海洋资源开发等方面发挥着重要作用。随着我国对海洋开发的进一步深入，水下设备的能源补给问题成为技术瓶颈。无线充电技术不需要通过任何物理连接就能完成设备的能量供给，从而保证像“蛟龙号”等设备长期稳定工作。

3．设计目的、原理和基本思路：本人通过对电磁感应、磁共振原理和对无线充电技术的研究（初中阶段参与2010年山东省青少年科技创新大赛，“新型便携式电子设备无线充电系统”获得省一等奖），设计了一种基于磁共振的水下无线充电系统。由于磁场可以通过水，因此该项目利用电磁感应原理实现水下无线充电，同时结合磁共振技术，实现能量的最大化聚集和接收，实现高效的能量传递。论文中通过改变传输距离、传输介质测试系统的性能，实验结果表明，该系统可以有效的实现水下设备无线充电。

4．项目研究过程：首先通过调研，确定课题，然后查阅资料和科技查新，确定课题研究的可行性和创新性；继而确立总体设计方案，并开展关键技术研究，采用模块化的思路，进行系统的软、硬件开发；最后开展系统集成和调试，并进行了水下实验。

5．主要贡献：（1）设计并实现水下无线充电系统；（2）利用磁共振技术实现水下无线充电，利用共振原理，能够实现能量聚集和传送的最大化；（3）研究距离和介质对基于磁共振的无线充电系统性能的影响，通过实验，验证该系统在空气介质、淡水介质、海水介质环境下不同距离无线传能的效率。

6．同类研究情况和未来计划：该项目在未来的研究中将采用先进的计算机技术和人工智能技术进一步提高系统的可靠性和智能化程度，目前国内还没有类似的应用于水下或海洋环境的非接触式无线充电系统产品。

迷惑敌人的安全信息隐藏传输系统

河南省许昌高级中学

作者：张博源

辅导教师：吴金辉　邹鹏　方海燕

项目简介

军事上的信息都是必须严格保密的，军用车辆是现代战争中部队机动力和突击力的保障，部队在对外公布的视频中，如何对视频画面中的军用机密车辆进行伪装以保证不被外界发现，以及将拍摄到的真实的绝密视频隐藏在公开传输的载体视频中，在网络等信息传输渠道进行传输，一直是一个备受关注的问题。针对这种情况，我设计了一个迷惑敌人的安全信息隐藏传输系统，为信息情报部门提供软件支持。

本系统采用基于自适应色彩迁移的汽车自适应伪装仿真技术，对所拍摄视频中行驶的机密车辆，进行伪装，以确保不被外界知道秘密军事基地的机车流动情况；同时对需要传输给友方的机密视频，采用一种抗攻击、抗裁剪的视频隐藏传输技术，以防止被敌军攻击，泄露机密文件。

经过多次试验研究与反复的软件调试，验证了本项目的可行性与有效性，并最终实现了以下两模块创新功能：一是对视频中存在复杂环境下的局部移动目标，运用变色龙原理，颜色迁移方法，并且结合路面纹理信息，进行软件环境下的自适应伪装仿真。二是视频隐藏传输模块包括对隐藏视频信息的加密，隐藏、提取、解密四大功能，以实现对载有机密视频的载体视频具有高度的抗干扰和破坏的能力。

国内有文献对安全信息隐藏传输系统及其相关技术进行研究，已知文献主要研究了图像与视频颜色迁移信息隐藏算法，与已知文献不同，本项目不仅运用变色龙原理，颜色迁移方法，还结合路面纹理信息，对视频中存在复杂环境下的局部移动目标，进行软件环境下的自适应伪装仿真。并采用错位法对待隐藏视频帧置乱处理，结合连续编号的方法完成视频的隐藏传输。

经专业机构查新，目前未见国内有与本项目安全信息隐藏传输系统相同的文献报道。

此项目亦适用于对视频画面中的军用战舰(艇)进行伪装，下一步，我计划研究将其应用于媒体的版权认证等公共领域，使此项技术更多更好的为人类提供服务。

《决战的黎波里》益智棋设计

浙江省宁波市镇海中学

作者：赵珂凝　董渊

辅导教师：戎亥亥　曾昊溟　许倩倩

项目简介

本课题以缓解学生的学习压力，开发创新力和思维力为目的，设计开发了以利比亚战争为背景的益智棋《决战的黎波里3》（第三版）。本桌游立意创新、拓展性宽、趣味性强，简单易学且游戏方式灵活多变，可支持2人以上参与。

选题目的和思路：我们的主要目的是鼓励学生放松身心，并且提升思维能力和创新能力。我们通过考察，发现一种自由的游戏模式能最大地唤起玩家思考和创新的热情。同时，一款游戏如果秉承“易于上手，难于精通”的原则，那么将更容易吸引玩家。在这两条原则的支撑下，我们制作成了《决战的黎波里》系列的游戏。

过程：我们采用组长设计，组员编写程序，同时邀请一些同学进行游戏BUG（漏洞）的测试的方法进行设计。同时，我们还采用了文献和问卷查找法。

科学方法和原理：一款棋类游戏，在操作步数有限无和局的情况下是有必胜策略的。但是我们通过自主设计的高自由度地图，充分增加了寻找必胜策略的时间复杂度，有效防止了这种作弊行为的出现。

创新部分：1．高度的自由性：《决战3》具有很大的自由度，让玩家参与设计，游戏可以在玩家的使用中自动更新。2．易于上手：我们的设计秉承“易于上手，难于精通”的原则，将基础规则最大简化了。这使得新玩家可以很快融入到游戏中，老玩家可以钻研战术体会到思考的快乐。3．可操纵的游戏时间：《决战3》所需要的时间是完全取决于玩家的，可以应对不同群体的需求。4．多元化的游戏方式：《决战3》可以以桌游、电脑游戏的形式进行。

同类研究：根据我们对中国桌游现状的了解，普遍趋势是发展以《三国杀》为代表的RPG型桌游，这与我们的极简主义风格形成强烈反差，同类产品很少。

进一步设想：产品方面，我们目前还有一些问题：游戏界面还欠美观，计算机版本暂时无法完全展现游戏的全部魅力。由于自由性，不同玩家可能在拓展部分采用不同的规则，交流会比较困难。

分工：组长：规则设计，报告撰写；组员：程序编写和后期调整，报告撰写。