重庆理工大学学报（自然科学）

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一种基于指纹定位的高精度农田节点定位算法

臧英凯, 韩笑, 陈金超

2023 (10): 1-8.

摘要 ( 198 )

PDF(2729KB) ( 125 )

针对农田无线传感器网络信号易受开放环境影响、节点定位存在区域空缺导致定位精度低的问题，提出一种基于指纹定位的高精度农田节点定位算法。通过采集农田网络信号数据，构建基于信号、坐标双尺度的Ｋｍｅａｎｓ聚类指纹；针对开放农田环境因素造成的数据波动，利用ＸＧＢｏｏｓｔ算法建立接收信号强度（ＲＳＳＩ）与节点位置之间的非线性映射模型，通过接收的信号强度指纹匹配粗定位节点位置；根据待测点与粗定位区域距离关系，进一步引入加权几何优化算法二次定位待测点，缩进定位区域实现节点精确定位。实验结果表明：在８０％分位处，研究算法定位误差小于１．０５ｍ，较对比算法定位精度更高、时效性更强，能够为农田无线传感器网络定位系统提供参考。

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某越野车发动机舱热管理分析与改进

王良模, 张啸天, 王陶

2023 (10): 9-16.

摘要 ( 170 )

PDF(5056KB) ( 166 )

针对某款越野车发动机舱冷却系统性能不足的问题，采用了一种以三维仿真为主、一维仿真为辅的分析方法，进行了发动机舱热管理分析与改进设计。通过三维仿真，对发动机舱进行了流场与温度场分析，找出了发动机舱内的高温热害部位；通过一维仿真，得到了发动机的出水温度和中冷器热端的出风温度，计算出了相应的ＡＴＤ值和中冷常数。在此基础上，采用了加装导流板的改进方案，降低了中冷常数。仿真结果显示：发动机舱内中冷器上方区域存在明显的热回流情况，导致中冷常数偏高。加装导流板后，中冷器的进风量有所增加，回流量有所减少，中冷常数从２８℃降低到２１．３１℃。这为该款越野车型的研发提供了技术支持，缩短了研发周期。

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ＦＳＡＥ赛车弯道气动特性数值模拟与试验研究

赖晨光, 刘丽华, 冯帅

2023 (10): 17-27.

摘要 ( 155 )

PDF(4674KB) ( 252 )

为研究ＦＳＡＥ赛车处于弯道工况下的气动特性，建立一简化ＦＳＡＥ模型，使用重叠网格方法对直道和弯道工况分别进行数值仿真。并对八字绕环进行道路试验，与数值仿真进行验证。结果表明：赛车在弯道工况中气动力发生较大变化，气动阻力增加１．５％，气动下压力增加６．５％，赛车在弯道中产生额外气动力矩，导致赛车趋于转向不足。在弯道内外侧，车身压力分布不对称趋势，侧倾角的存在是扩散器与底板下压力增大的主要原因，前轮转角影响了前翼涡流的运动，减小了前翼下压力。在八字绕环试验中测得整车下压力为１２１．９Ｎ，与整车模型数值仿真相比，误差约１．６％。

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采用双向ＬＳＴＭ自编码器的驾驶风格谱聚类识别研究

梁科, 陈华晟, 潘明章

2023 (10): 28-37.

摘要 ( 160 )

PDF(3328KB) ( 202 )

不同驾驶风格的分类对驾驶安全、道路设计和燃油经济性具有深远的影响。考虑到驾驶风格受驾驶员即时操作和前后操作的影响，提出了一种采用双向ＬＳＴＭ自编码器的谱聚类模型对驾驶风格进行识别，以反映驾驶数据时序性对驾驶风格识别的影响。首先利用鲸鱼优化算法对驾驶过程生成的自然驾驶数据进行特征选择，再利用基于双向ＬＳＴＭ的自编码器模型，获得用于谱嵌入的特征值和特征向量，并最终通过谱聚类对驾驶风格进行识别。应用本文中所提出的方法对真实驾驶数据进行比较分析。结果表明：该方法在聚类的精确性优于ＳＯＭ和ＬＳＴＭ谱聚类方法。此外，该方法还能在降低数据特征的情况下有效地识别驾驶员的驾驶风格，并反映驾驶员的操作策略。

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融合ＧＰＮＡＳ改进的端到端车牌识别算法

王峰, 唐志瑞, 邹俊逸

2023 (10): 38-46.

摘要 ( 165 )

PDF(2168KB) ( 111 )

针对当前复杂的路况环境影响导致的车牌识别困难问题，提出了基于ＧＰＮＡＳ改进的端到端车牌识别算法，使用ＹＯＬＯｖ５ｓ实现车辆车牌位置的精确定位，采用端到端的ＬＰＲＮｅｔ技术对车牌号进行识别；使用ＧＰＮＡＳ方法对ＹＯＬＯｖ５ｓ算法进行改进，对ＹＯＬＯｖ５ｓ算法采用轻量化设计，修改ＹＯＬＯｖ５ｓ的神经网络结构获得了更优的网络模型；在优化的网络结构中加入了ＬＰＲＮｅｔ，对ＬＰＲＮｅｔ超参数组合进行修改。将改进的ＹＯＬＯｖ５ｓ算法与ＬＰＲＮｅｔ网络相结合，设计了一种基于ＹＯＬＯｖ５ｓＬＰＲＮｅｔ模型的车牌识别系统。在多次训练后，车牌识别模型大小为（１．２２＋１．７３）ＭＢ。实验结果表明：车牌识别精准率达到９８％以上，实现了对各类车牌号识别的基本要求，降低了模型尺寸，提高了识别精准率。

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基于实测载荷谱的三维路面重构方法

邹喜红, 周玉婷, 周雨航

2023 (10): 47-55.

摘要 ( 141 )

PDF(4165KB) ( 175 )

针对三维路面重构时路面不平度难以描述的问题，提出一种利用实测载荷谱反求路面的方法。在建立采集方法和测试系统基础上采集某车实际行驶载荷谱，以３种典型路面下的直线匀速行驶工况为例进行三维路面重构。基于ＢＰ神经网络建立路面反求模型，使用车辆７自由度路面输入振动模型在标准等级路面输入下的输出响应，对ＢＰ神经网络进行训练和验证。以实测和积分后的载荷谱为输入，反求得到二维路面并进行验证，在此基础上，使用三角网格法对三维路面进行重构。研究结果表明：反求出的路面作为激励输入至７自由度路面输入振动模型中，输出的簧上及簧下加速度与实测相对误差在８％以内，验证了路面反求结果的有效性，为三维路面重构提供了一种切实可行的方法。

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侧倾工况下子午线轮胎接地区域非对称特性影响因素研究

张树培, 陈义祥, 周海超

2023 (10): 56-62.

摘要 ( 110 )

PDF(3464KB) ( 143 )

车辆侧倾时轮胎接地特性呈现的非对称性对车辆燃油经济性、轮胎磨损以及轮胎动力学特性都有重要影响。考虑到接地特性高度依赖轮胎接地时印迹的形状和印迹上压力的准确分布，而目前计算轮胎侧倾时接地印迹上压力值的计算模型尚欠精确，以２０５／５５Ｒ１６型半钢子午线轮胎为研究对象建立三维有限元模型，对影响准确获取轮胎接地非对称特性即压力分布的因素进行研究，构建侧倾工况下轮胎的二维接地压力模型，对压力分布影响因素及影响规律进行研究，为准确获取侧倾工况下轮胎路面间峰值附着系数的轮胎智能化研究提供参考。

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电动轮汽车转向特性的轮胎接地印迹研究

刘晋霞, 温明星, 梁志豪

2023 (10): 63-70.

摘要 ( 104 )

PDF(8234KB) ( 165 )

针对电动轮汽车各轮独立驱动与传统前轮偏转转向相结合出现滑移助力及偏转滑移转向机理认识不清的问题，建立电动轮汽车向左转的双轨２自由度模型，计算３０、６０ｋｍ／ｈ转向工况各车轮所受载荷基础上，利用ＡＢＡＱＵＳ建立轮胎路面有限元模型，仿真计算各电动轮轮胎与路面间印迹，法向与横向应力、应变。结果表明：右侧轮胎印迹比左侧大，后轮胎印迹在横向方向向外有明显扩大；各轮胎法向应力、横向应力、法向应变分别在横、横、纵向方向呈基本对称分布；６０ｋｍ／ｈ相对３０ｋｍ／ｈ转向各轮胎印迹均减小，左、右侧轮胎法向应力分布区域、峰值分别减小、增大，右前轮胎横向应力、应变增大，且横向应力最大值出现在靠近胎肩处，左侧轮胎横向应力、应变均下降。

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车载控制力矩陀螺动力学特性研究

石晓辉, 王林, 葛帅帅

2023 (10): 71-80.

摘要 ( 132 )

PDF(4332KB) ( 161 )

单框架控制力矩陀螺是两轮汽车姿态调整的核心部件，开展单框架控制力矩陀螺结构固有属性与动力学特性研究是实现其高速化、小型化的重要前提。鉴于此，考虑多材料转子陀螺效应、支撑框架柔性、转子轴承径向刚度等因素，基于有限元法，建立单框架控制力矩陀螺框架－轴承－转子系统耦合ＨｙｐｅｒｍｅｓｈＡｎｓｙｓ联合仿真分析模型。在此模型基础上，探究耦合系统模态随惯性转速变化的规律及转子轴承径向刚度对系统临界转速的影响；通过研究单框架控制力矩陀螺转子在特定偏心质量下的系统不平衡响应，验证了临界转速分析的准确性；在转子稳态工况下，研究了耦合系统框架与转子的振动特性。结果表明：耦合系统一阶固有频率随惯性转速升高而降低，系统转子一、二阶临界转速分别在６０００ｒ／ｍｉｎ与１１５００ｒ／ｍｉｎ附近；得到了临界转速对转子轴承径向刚度变化的敏感程度，给出了耦合系统转子轴承径向刚度合理阈值区间为１８０～３２０ｋＮ／ｍｍ；揭示了在稳态工况下单框架控制力矩陀螺框架与转子的振动情况。研究成果为控制力矩陀螺的工程运用及优化提供参考。

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一种相机和激光雷达数据融合的目标检测算法

申彩英, 朱思瑶, 黄兴驰

2023 (10): 81-88.

摘要 ( 237 )

PDF(3364KB) ( 239 )

环境感知是无人驾驶汽车的重要研究内容，交通参与者（如汽车、行人、骑行者）是其重点检测的目标。为解决纯点云算法由于点云稀疏性在识别小目标（如行人、骑行者）精度较低的问题，综合激光雷达和图像在目标识别上的优点，提出一种基于多传感器融合的目标检测算法—ＰｏｉｎｔＰａｉｎｔｉｎｇ＋。以ＰｏｉｎｔＰａｉｎｔｉｎｇ算法为基础框架，改进其中语义分割环节即加入条形池化，从而使算法对长条形物体有更好的识别能力。实验显示：改进后的算法相对于ＰｏｉｎｔＰｉｌ ｌａｒｓ基线算法，针对骑行者检测的平均精确度提高了９．１４％，行人检测方面的平均精度提高了９．７１％。检测速度能达到４３ｆｐｓ，满足实时性要求，有效改善了因点云稀疏性对行人、骑行者等远距离小目标检测不佳的问题。

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基于Ｈｉｎｆｉｎｉｔｙ动态观测器的车辆质心侧偏角融合估计算法

唐健良, 曹鑫鑫, 严家添

2023 (10): 89-97.

摘要 ( 124 )

PDF(1627KB) ( 87 )

针对车辆控制系统中关键参数质心侧偏角的估计问题，提出一种基于Ｈｉｎｆｉｎｉｔｙ理论和动态观测器理论的融合估计算法。提出的动态观测器具有动态变量，可以提高估计算法的暂态和稳态性能。通过引入偏差向量和构建李雅普诺夫函数，结合Ｈｉｎｆｉｎｉｔｙ理论，将动态观测器参数矩阵的求解问题转换成线性矩阵不等式的求解问题。建立车辆２自由度非线性动力学模型，采用质心侧偏角作状态变量，利用动态观测器对其进行估计。最后，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建基于Ｈｉｎｆｉｎｉｔｙ理论和动态观测器理论的车辆质心侧偏角融合估计算法模型，并进行ＣａｒＳｉｍＳｉｍｕ ｌｉｎｋ联合仿真，对提出的算法进行仿真验证。

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非充分激励条件下路面附着系数估计算法

赵永坡, 孙晖云, 李斌

2023 (10): 98-106.

摘要 ( 139 )

PDF(3814KB) ( 228 )

针对路面条件和车辆状态激励程度的不确定性导致的路面附着系数算法收敛速度和估计精度下降的问题，提出了一种基于模糊工况自适应强跟踪卡尔曼滤波的路面附着系数估计算法。利用模糊推理方法评估当前车辆运动状态的激励程度并输出协方差调整系数，引入强跟踪因子对标准卡尔曼滤波算法进行实时修正，通过及时调整路面附着系数的协方差的方式提高估计算法收敛速度，同时强跟踪因子保证算法对来自路面不确定的扰动具有鲁棒性。采用控制器硬件在环试验台的方式对所提算法的估计效果进行了验证，实验结果表明：所提出估计方法能够在车辆状态大激励程度条件时快速收敛到真值附近，小激励程度时降低估计值波动幅值，比强跟踪卡尔曼滤波算法和标准卡尔曼滤波算法在算法收敛速度和估计精度方面有明显提升。

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ＦＳＡＣ赛车融合感知算法研究

兰建平, 郭文韬, 杨亚会

2023 (10): 107-116.

摘要 ( 122 )

PDF(3985KB) ( 100 )

：针对中国大学生无人驾驶方程式大赛（ｆｏｒｍｕｌａｓｔｕｄｅｎｔａｕｔｏｎｏｍｏｕｓＣｈｉｎａ，ＦＳＡＣ）中的单一传感器检测环境适应性差等问题，提出一种基于激光雷达和相机融合的障碍物检测算法。对激光点云进行滤波、去地面和条件欧式聚类处理，确定锥桶位置；采用ＹＯＬＯｖ７算法对图像进行检测并获取颜色信息；将传感器进行时空对齐，采用二次最近邻算法进行匹配，获取锥桶障碍物的位置和颜色信息。采用ＦＳＡＣ赛车作为实验平台，在动态测试中，该算法比取交集融合算法的准确率提升了５．５２％，误差降低了２９．４７％，速度提升了２１．６６％，可以很好地满足检测的准确性和实时性，较好地实现了无人赛车的感知任务，同时为无人驾驶车辆的融合感知提供了一定参考依据。

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利用偏振信息的偏振图像纹理特征提取

刘云清, 姜晓娇, 段锦

2023 (10): 117-126.

摘要 ( 153 )

PDF(3773KB) ( 98 )

偏振成像技术能够反映出传统光学成像所无法反映的物体特征，有效地增强物体特征的对比度。针对传统纹理特征提取方法加权平均光强图像４种空间信息下的灰度共生矩阵特征，造成图像纹理特征细节缺失，难以从灰度对比差异角度完整地提取图像纹理特征等问题，结合偏振信息，提出一种偏振灰度差异共生矩阵对偏振图像纹理特征进行提取，并以偏振灰度差异共生矩阵的特征为研究依据，分别推导出均质性、离散性、粗糙性、相异性４种特征参量作为图像的偏振纹理特征参量。旋转偏振相机前面的偏振片获取偏振光强图像并进行实验，结果表明，偏振光强图像纹理特征的均匀程度、离散程度、粗糙程度和相异程度在不同偏振方向上不会反映出较大差异。通过偏振灰度差异共生矩阵提取到的４种偏振纹理特征参量图像，随着偏振方向的变化，都反映出了显著差异。

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结合注意力机制与路径聚合的多视图三维重建

王云艳, 朱镇中, 熊超

2023 (10): 127-135.

摘要 ( 152 )

PDF(3186KB) ( 111 )

目前基于学习的多视图三维重建研究已经取得了显著成果，但依然存在特征提取不完全和成本代价体之间相关性差的问题，从而导致重建精度不高。针对这一问题，设计了一种级联网络ＰＡＡＭＶＳＮｅｔ。为了获得输入图像更加完整和准确的特征信息，该模型采用了“自顶向下”的特征提取方法，在不同尺度上进行特征提取，并将这些特征进行拼接，最后输出３个不同尺度的特征层；此外，引入改进的ＳＥ注意力模块优化三维代价体正则化过程，增强了代价体成本体积之间的相关性，提高了重建的精度和完整性。在ＤＴＵ数据集上和基准网络ＣａｓＭＶＳＮｅｔ相比，该模型的准确性误差和完整性误差指标分别降低了５％和１．４％，且相较于其他模型均有不同程度提升。此外ＴａｎｋｓａｎｄＴｅｍｐｌｅｓ数据集上的实验结果表明，该模型有很好的泛化性。提出的基于路径聚合的特征提取模块和注意力优化代价体正则化模块均取得了效果，在重建精度上相比于其他模型都有一定的提升，验证了该模型的有效性。

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一种改进ＨＲＮｅｔＶ２和聚合注意力的场景解析方法

张岩, 孙英伟

2023 (10): 136-145.

摘要 ( 105 )

PDF(3217KB) ( 83 )

智能化环境和服务的重要基础在于能够对环境进行视觉建模，使其具有视觉识别和理解能力。为此，提出一种用于智能服务机器人的场景解析深度网络模型ＳｈｕｆｆｌｅＨＲＮｅｔ以实现自主移动和服务。设计一种Ｓｈｕｆｆｌｅ模块并引入ＨＲＮｅｔＶ２网络，实现不同通道之间的信息交互，降低模型参数量并提高计算效率；提出一种聚合注意力感知模块，使网络关注每个通道中不同的有效特征信息、抑制不相关特征；在ＳｍａｒｔＬｉｂ数据集上对ＳｈｕｆｆｌｅＨＲＮｅｔ和主流分割方法进行了对比和消融实验。实验结果表明，ＳｈｕｆｆｌｅＨＲＮｅｔ能够对内部环境实现场景解析和准确分割。相比其他方法，ＳｈｕｆｆｌｅＨＲＮｅｔ具有更高的分割效率和更低的参数量，可部署于机器人以实现室内场景自主移动进而提供多元化服务。

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改进Ｙｏｌｏｖ５ｓ的移动端ＡＲ目标识别算法

曹献烁, 陈纯毅, 胡小娟

2023 (10): 146-155.

摘要 ( 133 )

PDF(3103KB) ( 207 )

针对目标识别模型存在参数量大、识别速度慢的问题，提出了一种改进的轻量化目标检测算法Ｙｏｌｏｖ５ｓＭＣＢ。将ＭｏｂｉｌｅＮｅｔＶ３网络作为Ｙｏｌｏｖ５ｓ主干特征提取网络以降低模型参数量。为了更好地拟合非线性数据优化模型收敛效果，将ＭｏｂｉｌｅＮｅｔＶ３网络ＲｅＬＵ激活函数替换成Ｍｉｓｈ激活函数以避免梯度消失和梯度爆炸。增加ＢｉＦＰＮ特征金字塔结构，利用一种迭代式的特征融合方法提高检测精度。此外，引入坐标注意力机制使得模型关注大范围的位置信息以提高检测性能。为了优化模型训练收敛速度，采用ＦｏｃａｌＬｏｓｓＥＩｏＵ作为边框回归损失函数来解决低质量样本产生损失值剧烈震荡的问题。实验结果表明，该算法在ＶＯＣ数据集的平均识别精度达到了９０．５％，模型大小为７．６３ＭＢ，检测速度为９９ＦＰＳ，与原Ｙｏｌｏｖ５ｓ相比，在保持识别精度不变的情况下，推理速度提升了１７．８５％，模型大小降低了４５．９％，满足检测任务的实时性和检测精度要求。同时，将Ｙｏｌｏｖ５ｓＭＣＢ模型转为ＯＮＮＸ模型移植到手机上，结合ＡＲＣｏｒｅＳＤＫ开发一个附带目标检测功能的ＡＲ应用。

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融合图卷积网络的花样滑冰动作识别方法

温雪岩, 李祯, 谷训开

2023 (10): 156-165.

摘要 ( 131 )

PDF(2744KB) ( 73 )

针对花样滑冰运动中动作特征复杂、特征提取不全面和现有的动作识别方法识别准确率不高的问题，提出了共享多分支特征和注意力的多尺度时空图卷积网络的花样滑冰动作识别方法。使用ＯｐｅｎＰｏｓｅ算法提取人体运动的骨骼点数据，消除噪声干扰；其次，改进通道注意力结构，改进后的注意力机制使模型提取更全面、关键的特征；构建融合注意力机制的多尺度时空图卷积网络，提取时序特征更完整；最后，提取多分支特征融合后的共享特征输入网络，使模型共享数据的同时挖掘语义特征。结果表明所提模型在花样滑冰３０种动作类型的ＦＳＤ１０数据集的识别准确率为６４．５％。与ＳＴＧＣＮ和ＣＴＲＧＣＮ方法相比，该算法的准确率均有提升，说明对花样滑冰动作识别效果更好。

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基于特征解耦的开放世界目标检测

田霖, 李华, 李林轩

2023 (10): 166-173.

摘要 ( 146 )

PDF(3594KB) ( 203 )

开放世界目标检测是一项具有挑战性的视觉任务，填补了传统目标检测与真实世界目标检测的差距。与有限类别集合设定下的传统方法不同，开放世界目标检测不仅需识别和检测已知（可见）类别的目标，还要能够标记并逐渐学习未知（不可见）类别的目标。当传统的目标检测技术直接应用于开放世界场景时，常出现２个主要问题：其一，可能会将未知类视为背景而忽视；其二，可能将未知类错误地归类为已知类。为解决这些问题，提出采用退火算法分离已知与未知的特征，指导检测模型的学习过程。由于退火模块的引入，未知类精度有所提升，但已知类的精度略有下降，因此引入高效通道注意力模块提高已知类精度。与以往方法相比，该策略在检测已知类和未知类的目标上均表现出更优的性能。

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挡板长度对半螺旋吸入室内部流动及空化影响

付强, 杨大伟, 张吉来

2023 (10): 174-181.

摘要 ( 104 )

PDF(4025KB) ( 54 )

为改善半螺旋型吸入室对双吸离心泵的不利影响，探究了挡板长度对半螺旋吸入室内部流动及空化影响。采用３种挡板长度对比半螺旋吸入室水力性能，分析挡板对半螺旋吸入室双吸泵性能的影响。运用计算流场软件ＡＮＳＹＳＣＦＸ，采用ＳＳＴ湍流模型和基于Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｐｌｅｓｓｅｔ方程的空化模型，对双吸离心泵内部的半螺旋吸入室进行定常三维湍流全流道数值模拟。计算得到了半螺旋吸入室内部速度和压力变化分布图，进一步研究进入叶轮前的流态。结果表明：在０．８～１．２Ｑ的流量下，挡板末端越接近叶轮中心，在保持效率变化小于０．３６％的情况下，其扬程逐步上升，幅度在１．２％～１．６％，同时改善了不切断型半螺旋吸入室隔舌处的流态。探究空化下不同有效的空化余量及其空化初生阶段的发展，发现挡板会导致空泡的初生阶段提前，但空化发展较缓慢，在扬程下降３％时，对应的有临界空化余量减小０．３ｍ。因此，增长挡板可以改善空化性能，在维持效率的情况下提高扬程，可为半螺旋型吸入室设计提供参考。

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双模糊ＰＩＤ控制的盾构液压推进系统同步性能分析

任永科, 朱强, 秦东晨

2023 (10): 182-189.

摘要 ( 94 )

PDF(4411KB) ( 84 )

结合盾构液压推进系统结构特点，在多领域仿真平台Ｄｙｍｏｌａ上构建盾构液压推进模型。考虑到掘进过程中负载的多变性，设计了双模糊ＰＩＤ控制器，与ＰＩＤ控制的盾构液压推进模型进行对比分析，在此基础上，利用并行同步控制和主从同步控制策略，研究了盾构液压推进系统的位移和压力跟踪特性。结果表明：启动阶段，双模糊ＰＩＤ控制的启动推进速度平缓稳定；负载或速度突变时，双模糊ＰＩＤ控制下的液压推进系统均可实现推进速度和压力稳定控制，且速度和压力波动远小于ＰＩＤ控制模型，具有较好的压力和速度复合控制能力。通过对比四分区盾构液压推进系统的位移和压力跟踪特性，最大负载突变时，并行同步控制的位移跟踪偏差为０．６８ｍｍ，主从同步控制时为０．３９ｍｍ，降低了４２．６％。由此可得，基于双模糊ＰＩＤ控制的盾构液压推进系统，采用主从同步控制策略具有更好的位移跟踪性能，可提高推进系统的同步控制精度。

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驱动与执行一体式小型汪克尔泵的研究

霍宇轩, 张帆, 马明栋

2023 (10): 190-201.

摘要 ( 96 )

PDF(6765KB) ( 61 )

提出了一种新型驱动与执行一体式汪克尔泵，将电机驱动组件集成到汪克尔泵的执行结构中，在具有原本泵送功能的同时，能减少传动机构数目，缩短传动路径，提高效率与性能，推进汪克尔泵的小型化与集成化的进程。将三角转子的缸体型线包络线的复杂曲线用简单圆弧曲线代替，建立了缸体型线与三角转子型线的几何数学模型。通过对三角转子的动力学模型、电机组件的机械特性、汪克尔泵工作室容积等进行分析，建立了输出转速、输出流量与结构参数、输入电压、磁感应强度的匹配机制。运用高速摄像机对泵内工作室流场进行观察分析，验证了泵送功能并得出了泵内工作室流场的流动特性。搭建实验平台对该泵进行转速、流量与压力的泵送性能测试。实验结果表明：在输入电压为１８Ｖ、磁感应强度为２３ｍＴ条件下，输出转速达到７６８．８６ｒ／ｍｉｎ，输出流量达到７．５５Ｌ／ｍｉｎ，输出压力幅值达到７ｋＰａ，容积效率为３８．４７％。转速、流量、压力幅值随电压与磁感应强度的增加而增加。

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基于气囊结构鞋垫的足底压力分布测量系统

陈伟, 王勇, 沈进东

2023 (10): 202-210.

摘要 ( 134 )

PDF(3308KB) ( 77 )

为检测人体在静态和动态下的足底压力分布状况，针对现有设备穿戴舒适性差、成本高、寿命短、可靠性差、设备体积大等问题，设计了一种基于气囊结构的人体足底压力分布测量系统。首先，基于人体行走的步态特征、足内外翻和足底压力的特征对足底压力分布测量系统进行区域划分；其次，对气囊单元体的厚度尺寸进行仿真和迭代计算，设计半球壳结构的气囊单元体；然后，对足底压力分布系统区域的数据采集部分进行硬件设计；最后，对所划分的各测量区域进行标定和误差分析，并测量人体在静态、不同步态下的足底压力分布。实验结果表明：足底压力分布测量系统迟滞性误差为２．８％，重复性误差为１．７７％，平均测量误差为１．９１％，能以较高精度测量静态下足底压力的分布情况，划分人体动态情况下的步态。研究结果可为步态研究、康复训练、平衡能力评估等提供参考。

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涡轮增压器瞬态切换过程轴向力变化规律研究

王亚明, 李晓杰, 董小瑞

2023 (10): 211-219.

摘要 ( 110 )

PDF(4113KB) ( 146 )

针对相继增压系统切换过程中时有增压器止推轴承损坏的情况，为提高切换过程中增压器的稳定性，以某型增压器为研究对象建立增压器的三维模型，通过Ｆｌｕｅｎｔ划分网格，对压气机与涡轮机流场进行数值仿真，分析相继增压系统典型切换工况增压器轴向力的变化规律。结果表明：相继增压系统在切换过程中，瞬态切换时间越长，轴向力的波动时间占比越大；切换过程中增压器瞬态转速变化越大，轴向力振荡占比相对较小且最终的轴向力较高；影响增压器轴向力变化的主要因素是轮背的气体泄漏量、切换时间与转速变化量。

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一种加权最大化激活的无数据通用对抗攻击

杨武, 刘依然, 冯欣

2023 (10): 220-228.

摘要 ( 106 )

PDF(3895KB) ( 84 )

对抗攻击产生的对抗样本能够影响神经网络在图像分类任务中的预测结果。由于对抗样本难以察觉，具有迁移性，即同一个对抗样本能干扰不同结构模型的判断，因此制作对抗扰动，生成对抗样本在检测模型缺陷等方面有重大意义。近几年提出的无数据通用对抗攻击在无数据条件下仅通过最大化激活所有卷积层的激活值来制作对抗扰动，更加接近模型真实应用场景，但忽略了不同的卷积层提取的特征差异，导致对抗样本迁移性较差。现提出一种加权最大化激活的无数据通用攻击方法，为每个卷积层赋予相应的权重，利用不同卷积层激活值对通用扰动的影响，提高对抗样本的迁移性。在ＩｍａｇｅＮｅｔ验证集上的实验表明，加权最大化激活攻击方法相比于其他方法具有良好的攻击效果；消融实验表明，通用对抗扰动能够从浅层卷积层学习泛化特征，具有更好的迁移性。

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一种公安院校教培知识图谱本体构建研究

刘彦飞, 毛博文, 袁浩然

2023 (10): 229-238.

摘要 ( 113 )

PDF(1927KB) ( 88 )

公安院校课程跨学科领域属性突出，教培数据和知识体量拟合度较低，而传统教培过程中对数据和知识的迭代更新方式是简单的线性控制，难以满足当前公安知识广度的需求。针对公安教育知识体系的专业性和课程跨学科领域数据质量低，提出应用重导向解决方案，应用德尔菲法和层次分析法对用户需求、教育资源、教学任务进行梳理，结合教育心理学研究构建公安教培本体库；运用本体实体构建实现多场景融合，运用灵活众包方式对知识图谱即时衍化，在应用场景中具有较好的工程价值。

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克服可见性约束的临时道路局部路径规划算法

丁炳超, 王立勇, 张政

2023 (10): 239-246.

摘要 ( 99 )

PDF(2932KB) ( 151 )

系统安全性是自动驾驶相关领域研究的首要前提。局部路径规划算法依据局部环境信息进行路径规划，确保车辆顺利通过特定区域避障，保障自动驾驶车辆安全。为解决由于相机可视范围有限而导致的弯道路径规划失败问题，在原Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分路径规划算法的基础上，通过弯道区域单边锥桶平移与曲线拟合实现局部路径规划，保证无人驾驶车辆行驶安全。实验结果表明：弯道行驶过程中的规划成功率由原来的３６．６％提升到了９２．４％，单次路径规划平均时间为０．２６４ｍｓ，比原算法降低１３．７％，改进后的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分算法能够在单侧锥桶数量不足时提高路径规划成功率，并且在一定程度上保证了路径规划的时效性，保障无人驾驶车辆在弯道的安全行驶。

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基于级联多任务深度神经网络的施工现场车辆进出检测与识别算法

喻捷, 杨倩, 冯欣

2023 (10): 247-254.

摘要 ( 182 )

PDF(2660KB) ( 151 )

施工场景下，对于进出车辆的管理涉及到建筑工地财产安全，以及对被污染车牌识别不准确等问题。针对这些问题，提出了一种低算力的车辆进出检测、识别与追踪算法，大幅减少了人力管理成本，实现了施工现场的车辆智能化管理。考虑到施工现场车型识别及车牌识别涉及大小目标的混合检测，提出了一种级联多任务端到端的神经网络框架。利用ＹＯＬＯ网络实现了对施工现场车辆的检测与车型识别，在此基础上实现车牌定位和识别以及车辆目标跟踪。车牌识别借助轻量级神经网络实现了端到端的精准识别，基于改进的ＤｅｅｐＳｏｒｔ目标跟踪算法实现了对场内所有车辆的进出轨迹追踪。针对施工现场数据集缺乏问题，基于现有的门岗监控数据，构建施工现场车辆检测数据集对多任务级联神经网络进行训练，并在ＣＯＣＯ２０１７数据集上对算法进行了进一步验证，结果表明了算法的有效性与可靠性。

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ＩＰＯＡＢＰ神经网络锂电池ＳＯＨ估算

赵辉, 朱文彬, 岳有军

2023 (10): 255-262.

摘要 ( 94 )

PDF(3140KB) ( 119 )

为提高锂电池ＳＯＨ的估算精度，搭建了一种基于改进鹈鹕优化算法（ＰＯＡ）结合反向传播（ＢＰ）神经网络的估算模型。通过ＮＡＳＡ公开数据集，提取了多组与锂电池ＳＯＨ相关的健康因子，并进行相关性分析，选取相关性较好的健康因子作为模型输入。通过改进后的ＰＯＡ算法对ＢＰ神经网络的权值和阈值进行寻优。将所提算法与ＢＰ神经网络、粒子群优化算法（ＰＳＯ）结合ＢＰ神经网络、ＰＯＡ算法结合ＢＰ神经网络方法进行比较，仿真结果表明：所提方法的均方根误差更小，决定系数更高，具有更好的实际应用价值。

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全局接地系统非线性参数迭代学习分析方法研究

李小川, 何智颖

2023 (10): 263-269.

摘要 ( 89 )

PDF(1723KB) ( 55 )

为分析快速冲击作用下的全局接地系统中的电压、电流存在的复杂暂态特性，提出一种非线性参数的迭代学习分析方法。为此，首先建立了快速冲击作用下的全局接地系统非线性参数分析问题的数学描述；其次，分析不同的击穿前后电阻值对电压、电流参数的影响，进一步建立基于迭代学习算法思想的全局接地系统非线性参数的迭代学习分析方法，在跟踪实测电压、电流信号的过程中，对击穿前后电阻的阻值进行修正，从而获取击穿前后电阻阻值随时间变化的非线性关系；最后，对建立的迭代学习分析方法进行仿真验证。仿真结果表明：该方法经足够次迭代后，对电压、电流进行跟踪的最大相对误差分别为２．８２％和６．９７％，在一定程度上可实现对全局接地系统的时变非线性参数的分析。

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含光伏不确定性的电力系统碳排放流分析

张自强, 申富泰, 魏军

2023 (10): 270-278.

摘要 ( 114 )

PDF(1730KB) ( 221 )

为分析光伏发电对电力系统的低碳贡献，提出光伏注入功率不确定性对电力系统碳排放流影响的分析方法。首先，通过光伏机组的出力与系统节点功率模型，建立光照强度与系统节点总碳流率的函数表达式。其次，使用有向通路算法计算路径输出分布因子矩阵，将光伏出力的随机性转移到平衡机组，在平衡机组与系统节点支路的碳流率关联矩阵基础上，计算光伏注入功率对节点与支路的影响因子，得到光伏注入功率下电力系统碳排放流的不确定特征。最后，以实测光照强度与ＩＥＥＥ１４节点算例分析结果验证所述方法的正确性，计算光伏电场集中式与分布式接入电力系统的节点碳势、支路碳流率与影响因子，进而定量分析光伏接入对电力系统的低碳贡献。

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一种平面差分传声器阵列的声成像算法

刘均建, 胡顺仁, 李双

2023 (10): 279-287.

摘要 ( 110 )

PDF(4877KB) ( 116 )

为了减小已有声成像定位系统使用的阵元数，提出一种基于差分域的平面传声器阵列的高分辨率成像方法。将该方法运用于二维嵌套阵列等平面稀疏阵列结构，在差分域获得具有更高自由度的均匀矩形阵列，从而用少量的传声器获得高分辨的声成像。仿真结果表明：所提算法在使用４９个阵元的情况下比基于典型平面阵列使用８１个阵元进行常规波束形成的声成像算法得到的主瓣宽度更窄，在低信噪比时定位精度更高。

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灰分沉积特性对汽油机颗粒捕集器再生性能影响研究

汤东, 张秡菲

2023 (10): 288-296.

摘要 ( 102 )

PDF(3051KB) ( 91 )

基于某直喷式汽油机进行发动机后处理台架试验，研究不同灰分量汽油机颗粒捕集器（ＧＰＦ）对发动机转矩影响和ＧＰＦ前后端压差对比。利用三维计算流体动力学软件（ＣＦＤ）建立ＧＰＦ压降模型和再生模型，分析不同灰分分布系数和灰分量对ＧＰＦ再生性能的影响。结果表明：灰分沉积质量与ＧＰＦ压差呈正相关关系，在高转速工况下，灰分累积会降低发动机转矩影响其动力性；灰分全部分布于壁面，即灰分分布系数ｓ＝１时，会提高再生压降，降低再生性能，灰分累积过多会增加ＧＰＦ再生压降，适量的灰分累积有利于提高再生峰值温度，促进碳烟再生氧化。

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核电厂区供热与发电量变化仿真分析

潘宏刚, 张益宁, 孟昭发

2023 (10): 297-302.

摘要 ( 103 )

PDF(2829KB) ( 98 )

北方地区供暖主要利用各类燃煤锅炉所产生的热力，一个采暖季造成二氧化碳排放量达１０亿ｔ，利用核电站的热能进行抽汽供热替代传统的燃煤供热，对于减少二氧化碳排放和实现碳达峰目标具有重要意义。通过仿真软件模拟ＡＰ１０００机组汽轮机发电系统回路抽汽供热对１０４０００ｍ２厂区供热，分别采用主蒸汽管道、辅助蒸汽管道和汽轮机抽汽３种方式进行供热，比较不同方式下抽汽供热对于发电量的影响并最终选出最佳抽汽位置；通过仿真结果得出采用主蒸汽管道、辅助蒸汽管道和汽轮机抽汽影响发电量分别为供热前的０．３６％、０．１９％和１１７％。综合比较得出厂区内进行供热时采用辅助蒸汽进行供热对于发电量影响较小。

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ＰＥＭ电解槽流场的多物理场耦合建模与分析

童灵华, 孙雷波, 应芳义

2023 (10): 303-311.

摘要 ( 200 )

PDF(2897KB) ( 195 )

基于传热、传质和电化学动力学等多物理场耦合理论，建立ＰＥＭＷＥ单电池三维模型，研究流场结构对ＰＥＭＷＥ性能的影响。对比分析了４种流场结构电解槽内流体流速、物质分布和极化曲线的情况。研究结果表明：在相同的操作条件下，叶栅形流场ＰＥＭＷＥ的槽内物质流速和压力分布更加均匀，电化学反应更加充分，而传统的平行流场结构电化学性能较差；在８０℃、０．１ＭＰａ的工作条件下，叶栅形流场ＰＥＭＷＥ的极化电压更低，当电流密度为２Ａ／ｃｍ２时，单电池极化电压仅为１．６８６Ｖ，表明采用叶栅形流场结构相较其余几种方式能更有效地提升ＰＥＭＷＥ单电池的性能。

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ＳＣＲ脱硝系统ＮＯｘ浓度预测模型与应用

孙安良, 武利斌, 湛戌

2023 (10): 312-318.

摘要 ( 130 )

PDF(2417KB) ( 172 )

针对火电机组选择性催化还原（ＳＣＲ）脱硝系统烟气氮氧化物出口浓度预测误差大、准确率低的问题，建立了利用注意力机制（ＡＭ）优化长短时记忆神经网络（ＬＳＴＭ）算法的氮氧化物出口浓度的实时预测模型。该模型通过ＬＳＴＭ模型提取ＳＣＲ脱硝系统运行数据特征，搭建输入的时间序列与出口ＮＯｘ浓度时间序列之间的非线性关系，ＡＭ进一步优化ＬＳＴＭ隐含层输出序列的权值，最后得到ＳＣＲ脱硝系统出口ＮＯｘ浓度预测模型。深能保定某３５０ＭＷ火电机组ＳＣＲ脱硝运行实验数据表明：ＡＭＬＳＴＭ与ＲＮＮ、ＬＳＴＭ相比预测精度更高，泛化能力更强，有望应用到更多参数的大系统脱硝场景。

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新月形微织构对金属／橡胶密封副摩擦性能的影响

唐杰, 曾杰, 李士杰

2023 (10): 319-326.

摘要 ( 85 )

PDF(3605KB) ( 61 )

采用电液作动器金属／橡胶密封副几何模型和流体润滑理论，建立织构化金属／橡胶密封副动压润滑数值理论模型，通过仿真模拟研究了新月形织构面积密度、分布角度等织构参数和运动速度对密封副动压润滑性能的影响。结果表明：随着织构面积密度和分布角度的增加，油膜承载力均呈先上升后下降的态势，且在织构密度为１２．８％和织构角度为９０°时，油膜承载力最大，摩擦因数最小。摩擦副之间相对速度对密封副摩擦性能有影响：相对速度增加，油膜承载力增大，摩擦因数减小。新月形微织构能够有效改善金属／橡胶密封副摩擦性能。合理设计新月形织构参数，可以显著提高金属／橡胶密封副的润滑性能，增强耐磨性。

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复合控制算法在微流控芯片气压驱动中的应用

刘旭玲, 薄乐, 刘威

2023 (10): 327-333.

摘要 ( 102 )

PDF(2313KB) ( 76 )

提出一种气动微流控芯片气体驱动腔气压复合控制方法。利用ＢａｎｇＢａｎｇ、ｋ＋ＰＷＭ、复合控制控制方法对阶跃输入信号进行分析，采用实验研究方式对３种闭环控制方式的驱动腔压力上升时间、压力稳态精度和压力脉动进行分析比较。复合控制方法ｋ＋ＰＷＭ＋ＢａｎｇＢａｎｇ兼备了ＢａｎｇＢａｎｇ控制和ＰＷＭ控制的优点，不仅能够缩短驱动腔响应时间，还能提高气压稳态精度，大幅降低压力波动。

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不同槽型柱面气膜密封性能的数值计算研究

赵星, 刘美红, 李鑫, 许冬伟

2023 (10): 334-341.

摘要 ( 98 )

PDF(2654KB) ( 115 )

为了探索柱面螺旋槽模型的密封性能，利用Ｆｌｕｅｎｔ软件对柱面螺旋槽、Ｔ型槽和一字槽３种模型进行了数值模拟计算。在转速、压差以及偏心率３种变工况下，对３种槽型柱面气膜密封进行了研究。研究结果表明：在不同的工况参数和结构参数下，螺旋槽结构的密封效果优于Ｔ型槽结构和一字槽结构，且螺旋槽结构动压效应更优。转速、压差对螺旋槽密封性能有较大的影响，偏心率影响较小，当转速在２００００～３００００ｒ／ｍｉｎ、压差在０．４～０．７ＭＰａ、偏心率在０．５左右时，螺旋槽柱面气膜密封的各项密封性能参数均较好。该研究成果可为柱面气膜密封结构研究与优化提供指导。

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ＯＳＡＨＳ患者经止鼾器治疗前后上气道流体动力学变化

吴伟, 杨晓京, 袁锐波

2023 (10): 342-348.

摘要 ( 111 )

PDF(2318KB) ( 59 )

为了解下颌前伸式止鼾器对阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅｓｌｅｅｐａｐ ｎｅａｈｙｐｏｐｎｅａｓｙｎｄｒｏｍｅ，ＯＳＡＨＳ）的治疗效果，通过ＣＴ影像数据建立ＯＳＡＨＳ患者上气道三维模型。运用计算流体动力学方法对其上气道三维模型进行数值模拟仿真，分析ＯＳＡＨＳ患者在佩戴止鼾器前后上气道内流体动力学的变化，利用ＣＦＤｐｏｓｔ对仿真结果进行后处理。研究表明：在ＯＳＡＨＳ患者佩戴止鼾器后，上气道结构形态发生变化，下颌前伸式止鼾器能够扩大ＯＳＡＨＳ患者上气道体积，改变患者上气道内空气的流速与压力，对患者睡眠时的鼾声减小有一定帮助。

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