吉林大学学报(工学版)

Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition)


综述

  • 无人驾驶车辆单目视觉里程计的研究进展

    马芳武;史津竹;葛林鹤;代凯;仲首任;吴量;

    基于视觉里程计(VO)的研究现状和无人驾驶车辆的应用背景,对无人驾驶车辆单目视觉里程计的最新研究进展进行了综述。首先,详细介绍了无人驾驶车辆单目视觉里程计的研究热点,包括基于路面特征和几何先验、考虑车辆运动特性约束、新型视觉传感器与多传感器融合以及深度学习相关方法。其次,分析了无人驾驶车辆单目视觉里程计目前存在的问题和挑战。最后,展望了无人驾驶车辆单目视觉里程计在考虑车辆动力学模型、将深度学习方法应用于道路复杂动态环境和多传感器融合、基于车联网的多车辆协同视觉里程计等方面的未来研究方向。

    2020年03期 v.50;No.209 765-775页 [查看摘要][在线阅读][下载 1311K]
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车辆工程·机械工程

  • 电动汽车差动助力转向与主动前轮转向协调控制

    王军年;郭德东;颜庭旭;Assadian Francis;罗正;

    装备差动助力转向(DDAS)系统的汽车匹配主动前轮转向(AFS)系统时,两者会相互干扰。DDAS助力时引入的横摆力偶矩会影响车辆的转向特性,反之,AFS的介入会导致转向盘转矩突变。为此,本文提出了一种差动协同主动转向(DDCAS)系统。首先,介绍了DDCAS系统的结构和动力学模型;然后,分别制定了DDAS和AFS的控制策略,分析了两系统的干扰机理,并制定了DDCAS控制策略。最后,在Matlab/Simulink与CarSim联合仿真平台上进行了典型工况的仿真分析,验证了本文控制策略的有效性。

    2020年03期 v.50;No.209 776-783页 [查看摘要][在线阅读][下载 1946K]
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  • 电动汽车用三相开绕组永磁同步电机的控制及容错运行

    张厚升;李震梅;边敦新;邢雪宁;

    设计了一种新型电动汽车驱动与充电一体化拓扑结构,建立了三相开绕组永磁同步电机(TPOW-PMSM)在两相旋转d、q坐标系下的数学模型。研究了单电源供电的两并联逆变器电压矢量的空间分布状况,当系统处于正常运行状态时,采用了一种中矢量六边形空间矢量脉宽调制(MVH-SVPWM)控制策略,设计了转速、电流双闭环矢量控制系统,实现了系统的无零序电压运行。以单管故障且故障相开路为例,研究了两并联逆变器故障后的电压空间矢量分布,两并联逆变器经拓扑重构为两相2H桥逆变器拓扑,基于该拓扑结构设计了一种改良的小矢量六边形空间矢量脉宽调制(SVH-SVPWM)控制策略并给出了实现方法。TPOWPMSM系统的仿真和样机实验结果表明:本文控制策略能够保证TPOW-PMSM系统在容错前、后都运行状态良好,验证了本文控制策略的有效性和正确性。

    2020年03期 v.50;No.209 784-795页 [查看摘要][在线阅读][下载 2281K]
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  • 液压可变气门机构压力波动及动作循环变动

    钟兵;洪伟;杨国志;苏岩;赵平;王京春;解方喜;

    基于连续可变凸轮驱动液压可变气门机构,研究了倒拖转速、节流阀开度等参数对压力波动及气门动作循环变动的影响,并给出了降低气门动作循环变动措施。研究发现:气门腔压力为低频基振,倒拖转速增大,低频基振之上叠加了高频谐振,导致液压波动。节流阀开度增大,气门腔压力和压力波动幅值均减小,且波峰波谷出现时刻滞后。倒拖转速升高,波峰值增大,波谷值降低,压力波动幅值增大,且波峰波谷数量减少。节流阀全关时,最大升程循环变动(COV_(ML))小于1%;保持倒拖转速不变,随着节流阀开度的增大,COV_(ML)增大;随着倒拖转速的增大,COV_(ML)减小。保持节流阀开度不变,COV_(ML)随液压油温度的升高而增大;节流阀开启后,不同供油压力下COV_(ML)相差不大。缩短回油管路后,节流阀开启时的最大升程循环变动相较于全关时略有增大,不同节流阀开度相差较小且均小于1.5%。

    2020年03期 v.50;No.209 796-803页 [查看摘要][在线阅读][下载 1740K]
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  • 无变速器电动汽车加速曲线拟合法

    曾小华;纪人桓;宋大凤;王恺;牛超凡;

    针对无变速器纯电动汽车动力系统的特点,提出了一种在整车设计前期基于加速性能要求可快速、准确获得整车预期加速曲线的方法。首先,分析了已有加速曲线拟合方法的不足,进而通过理论分析和推导提出了无变速器纯电动汽车加速曲线分段拟合方法,并对分析过程中假设的合理性进行了进一步论证。然后,根据获得的加速曲线进行实车匹配验证,结果显示,匹配得到的电机峰值功率与实际使用的电机峰值功率的误差为1.4%,这充分证明了本文加速曲线拟合方法的合理性和准确性。本文方法发展并完善了参数匹配理论,揭示了动力源与加速特性的内在联系,对整车设计前期的电机选定具有重要指导意义。

    2020年03期 v.50;No.209 804-811页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K]
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  • 基于扭矩耦合的混合动力系统电机参数选择

    贺继林;张静;陈毅龙;任常吉;胡鹏;

    以液压混合动力系统为对象,在动力系统初始设计阶段,提出一种基于改进型特性曲线参数匹配的转矩分配策略,并根据该策略选择电机初始选型参数。该策略在经典特性曲线参数匹配方法的基础上进行动力元件合成,建模确定负载特性曲线和合成动力特性曲线,通过对比合成动力特性曲线与负载特性曲线,进行转矩分配和电机参数确定。以一个液压节能系统中的混合动力系统为例,通过理论分析介绍混合动力系统中电机的基本参数选择的流程,并对结果的可行性进行了试验验证。

    2020年03期 v.50;No.209 812-819页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
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  • 面向全制动工况的液压制动双环预测控制策略

    王骏骋;何仁;

    为了提高车辆在全制动(非紧急制动/紧急制动)工况下的适应性,提出了一种用于液压制动系统的双环预测控制策略。该控制系统由第一预测控制环、前/后轴制动力分配单元和第二预测控制环3个部分组成。第一预测控制环将部分状态变量进行满足最小相位系统的微分变形,并在性能评价指标中引入包含控制项的无穷小量以满足最优控制的设计条件,解决了现有制动力求取方法在考虑时变车辆空气阻力和滚动阻力的情况下,无法准确预测基于驾驶员制动意图的理想地面制动力的难题。前/后轴制动力分配单元兼顾考虑识别路面附着条件和前、后轮垂向载荷转移的影响,进行了前/后轴理想制动力分配。第二预测控制环以获取理想滑移率为控制目标,采用全信息最优滑模控制算法求取全制动工况下各车轴的理想制动力矩。基于Matlab/Simulink软件通过数值动态仿真验证了双环预测控制策略在不同制动工况下的工作效果。结果表明:本文液压制动双环预测控制策略在非紧急制动时能够准确跟踪目标制动减速度,在紧急制动时可以实现防抱死控制以获得最大减速度,因而具有良好的全制动工况适应性。

    2020年03期 v.50;No.209 820-833页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K]
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  • 面向电子机械助力制动的永磁同步电机位置伺服控制

    赵健;邓志辉;朱冰;吴坚;陈志成;

    为了满足电子机械助力制动系统中的永磁同步电机(PMSM)位置伺服控制的高精度要求,提出了一种基于改进的滑模变结构控制和线性矩阵不等式的双闭环控制策略。针对机械层,设计了位置-转速一体化的滑模变结构控制和基于指数收敛的干扰观测器;针对电流层,设计了基于线性矩阵不等式的控制策略。最后,通过仿真和快速原型(RCP)试验,与传统的三闭环比例-积分-微分(PID)控制策略进行对比,证明了本文控制策略能显著提高永磁同步电机位置伺服系统的跟踪性能。

    2020年03期 v.50;No.209 834-841页 [查看摘要][在线阅读][下载 1843K]
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  • 双层喷油器锥角对双燃料发动机性能的影响

    王忠恕;付晓东;王丹;许允;许瑞;

    在一台6缸增压中冷重型柴油引燃天然气发动机上,试验研究了不同喷射参数下,不同规格的双层喷油器对燃烧、排放及经济性的影响。自行设计并加工了两种不同规格喷射锥角的双层喷油器,分别为双层142°锥角(喷油器1)和上层153°、下层119°锥角(喷油器2),分别与喷油时刻(17~31°CA BTDC)、喷油压力(70、140 MPa)相匹配,保持天然气能量替代率为90%,分析了转速为1656 r/min,25%负荷(B25工况)情况下两种喷油器对边界条件变化的敏感程度。结果表明:B25工况下,两喷油器对应的燃烧相位、热效率、排放随喷油时刻的变化规律与随喷油压力的变化规律基本相同;采用喷油器2可以获得更高的热效率和更低的THC排放,同时燃烧相位比喷油器1提前,着火延迟期和燃烧持续期也相对更短,燃烧速度更快;相对于70 MPa的喷油压力,采用140 MPa的喷油压力,仅使最佳喷油时刻延后,对热效率和排放的最优值影响不大。

    2020年03期 v.50;No.209 842-849页 [查看摘要][在线阅读][下载 1514K]
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  • 进气门早关对汽油机进气过程及燃烧性能的影响

    谢宗法;付文超;魏枫展;常英杰;孙婷婷;张开宇;

    介绍了一种全可变液压气门机构(FHVVS),该机构采用进气门早关(EIVC)的方式取代节气门,实现无节气门汽油机负荷调节。研究发现:虽然进气门早关使中、小负荷工况下的泵气损失得到大幅度降低,但无节气门汽油机进气管压力的提高降低了残余废气倒流量,使油气混合不良、燃烧性能恶化,导致进气道喷射式汽油机的指示热效率明显降低。为改善燃烧性能,介绍了一种在气门小升程时能产生强烈进气涡流的螺旋气门。试验结果表明:螺旋气门显著改善了进气道喷射式无节气门汽油机的燃烧性能并提高了燃油经济性,使中、小负荷工况下的燃油消耗率比节气门汽油机降低了7.2%~12.5%。

    2020年03期 v.50;No.209 850-858页 [查看摘要][在线阅读][下载 1582K]
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  • 考虑侧风干扰的车辆稳定控制

    王德军;杨千慧;曲卓;王丽华;

    考虑了行车过程中的侧风干扰,基于反步法设计了车辆稳定控制器,在保证车辆稳定行驶的同时完成车辆无线通信技术(V2X)目标。V2X模型包括车辆与路面之间(Vehicle-toroad,V2R)模型和车辆与车辆之间(Vehicle-to-vehicle,V2V)模型两部分,其中,V2R为巡航轨迹模型,其作用是对驾驶员期望行驶路径进行跟踪,V2V为队列保持模型,用于与前车维持一定的安全距离。为验证本文所设计的控制器能抵抗行车过程中的侧风干扰,完成期望行驶目标,利用MATLAB平台搭建车辆的V2X模型和三自由度模型对反步法控制器进行验证。仿真结果表明:在侧风干扰存在的情况下,反步法控制器可逐步实现车辆稳定控制,具有较强的适用性和鲁棒性。

    2020年03期 v.50;No.209 859-868页 [查看摘要][在线阅读][下载 1745K]
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  • 汽车正面碰撞驾驶员颈部肌肉激活分析

    李钊;高振海;高菲;胡宏宇;张天瑶;

    针对汽车正面碰撞时计算颈部肌肉的主动肌肉力问题,提出了基于颈部生理结构特征的肌肉激活程度计算方法。按照解剖结构将颈部肌肉分两部分,使用优化算法计算深层肌肉激活程度;在志愿者实验数据的基础上,依据解剖结构和功能分组计算浅层肌肉激活程度。通过碰撞仿真分析,在低速正面碰撞中颈部主动肌肉力能够降低颈部损伤,以斜方肌为代表的后侧肌肉会产生离心收缩而受到损伤。

    2020年03期 v.50;No.209 869-874页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]
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  • 圆弧齿线圆柱齿轮全齿面数学模型及切齿条件分析

    赵斐;侯力;陈杨;罗岚;

    以旋转刀盘法双刃铣削圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,推导了含过渡齿面的圆弧齿线圆柱齿轮全齿面方程。在此基础上,提出了一种全齿面参数范围的计算方法,进行了齿面参数范围计算并仿真得到齿轮模型。以能获得完整齿形的最大齿宽为齿宽条件,研究了刀盘半径、压力角、模数等参数对齿宽条件的影响规律。通过分析轮齿各截面齿廓的根切条件,得到了圆弧齿线圆柱齿轮避免出现根切的最小齿数。进行了该齿轮的加工检测试验,测量结果验证了本文方法的正确性。

    2020年03期 v.50;No.209 875-885页 [查看摘要][在线阅读][下载 2047K]
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  • 钝体-压电片风致振动能量收集优化试验

    丁林;杨林;张力;邹群峰;杨佐美;杨泽生;

    对不同参数的钝体-压电片系统进行了风洞试验,分析了钝体形状、质量和压电片长度对钝体风致振动响应及其能量转换特性的影响,验证了驰振理论模型。试验结果表明,相比梯形柱、圆柱和三角柱,方柱起振折减速度低、振幅响应大、能量输出高,其振幅、输出电压和功率最大分别能达到5D、0.55 V和0.378μW。质量增加引起结构阻尼比增大,从而临界折减速度增大,能量收集效果变差。随着压电片长度的增大,系统的能量输出增大,当压电片长度为3.5D时,系统能量收集效果最佳。

    2020年03期 v.50;No.209 886-893页 [查看摘要][在线阅读][下载 1906K]
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  • 超磁致伸缩超声振子预紧特性对输出振幅的影响规律

    周辉林;张建富;冯平法;郁鼎文;吴志军;

    为了开发出高稳定性的大功率旋转超声加工系统,采用超磁致伸缩材料研究超声振子预紧特性对输出振幅的影响规律。基于机电等效电路类比原理,建立了超声振子等效电路模型,推导出超磁致伸缩超声振子的振幅输出模型。通过阻抗分析对系统等效刚度、等效阻尼以及机电转换系数进行参数辨识,提出以实际能量转换效率表征系统振幅特性,研究了超声换能器预应力和变幅杆预紧扭矩对系统的影响规律。研究结果表明,超声振子的振幅特性受到超声换能器预应力和变幅杆预紧扭矩的影响,因此,需综合考虑预紧机构的强度和振幅稳定性等因素,在有效的频率跟踪精度范围内优化设计预紧机构参数,改善超声振幅特性。

    2020年03期 v.50;No.209 894-902页 [查看摘要][在线阅读][下载 1969K]
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  • 固液两相磨料流的微小孔精密研抛行为

    李俊烨;朱旭;杨兆军;张心明;周曾炜;倪国东;

    首先,采用计算流体动力学方法对固液两相磨料流精密研抛微小孔进行数值模拟,探讨了入口速度、磨料浓度、磨粒粒径对磨料流精密研抛行为的影响,分析发现入口速度是影响磨料流抛光效果的最主要因素。然后,为了更好地研究磨料流对微小孔的精密研抛行为,进行了正交试验验证。试验结果表明:经磨料流精密研抛后的小孔壁面粗糙度Ra由磨料流研抛前的1.044μm降低至研抛后的0.272μm,小孔壁面变得光滑均匀,获得了理想的小孔表面精度。通过正交试验极差分析和方差分析可知:影响磨料流精密研抛微小孔工件表面粗糙度的因素从高到低依次为:入口速度、磨料浓度和磨粒粒径。磨料流精密研抛技术可有效提高微小孔工件的内表面精度,通过磨料流与壁面的摩擦磨损作用可获得高质量的内表面。

    2020年03期 v.50;No.209 903-913页 [查看摘要][在线阅读][下载 2488K]
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  • 基于等效样本法的系统组件运行可靠性建模

    申桂香;戚晓艳;张英芝;郑锐;牟黎明;

    为实现定时截尾试验下基于系统可靠性试验信息的系统组件可靠性建模,在产品修复如新且故障数据独立同分布假设下,根据平均故障间隔时间(MTBF)等于平均故障前时间(MTTFF)提出了一种应用故障总时间法和等效样本法计算组件故障间隔时间,用Johnson法修正故障秩次的系统组件可靠性建模方法。以6台某加工中心定时截尾试验得到的故障数据为例,建立系统组件可靠度模型、组件相互独立假设下系统串联可靠度模型以及系统统计可靠度模型,计算各系统的可靠度和经验可靠度相关指数,从而验证了本文方法的有效性。

    2020年03期 v.50;No.209 914-919页 [查看摘要][在线阅读][下载 1324K]
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材料科学与工程

  • 变刚度复合材料层合板的力学性能

    叶辉;李清原;闫康康;

    基于Altair HyperWorks软件二次开发平台,开发了一种层合板变刚度铺放有限元建模工具,并利用该工具对纤维曲线铺放形式的变刚度层合板进行了有限元建模。在平面静力载荷作用工况下,对比直线纤维层合板与变刚度层合板的不同应力分布,得到了应力分布与纤维角度、纤维铺放密度之间的关系;另外,在压缩载荷作用工况下,对比研究了直线纤维层合板与变刚度层合板的临界失效载荷,研究发现变刚度层合板的失效载荷提高了12.68%。纤维的变角度铺放提高了构件的可设计性,增强了其抗失效性能。

    2020年03期 v.50;No.209 920-928页 [查看摘要][在线阅读][下载 2089K]
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  • 优选阻燃材料惰化锆粉云燃烧的效果和机理

    王秋红;王力文;

    为探索惰化锆粉云燃烧的机理,采用粉尘云最低着火温度测试系统及热重-差热同步热分析系统,对纯锆粉、单一阻燃材料与锆粉混合体系悬浮粉尘云状态下的最低着火温度进行研究,进而筛选出效果较好的阻燃材料,并分析其惰化机理。结果表明:0.2 g锆粉在喷尘压力为100 kPa、恒温时间为10 s条件下的最低着火温度为344℃。锆粉与单一阻燃材料混合体系悬浮粉尘云状态下的最低着火温度随阻燃材料添加量的增加而呈上升趋势,其中,ABC粉对混合体系悬浮粉尘云状态下的最低着火温度提升最为明显,在添加比为1∶1、1.5∶1、2∶1、3∶1时,最低着火温度分别提升了48.35%、81.31%、92.31%、97.8%。分析机理可知:锆粉样品中水分蒸发和ABC粉热分解吸热都会降低混合体系的反应温度、提高锆粉云燃烧的初始温度。ABC粉中NH_4H_2PO_4分解生成NH_3,吸收火焰区内大量的热量,在一定程度上会降低火焰区的温度。

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  • 高强钢复合焊接应力与变形行为

    李彦清;刘凤德;张宏;刘双宇;刘万强;

    以6.5 mm厚的高强钢板为试验材料,针对高强钢焊接应力和变形问题进行了激光-电弧复合焊接试验。采用钻孔法测试焊接件不同位置点的焊接应力情况,并用静态测距法和数码相机测量法测量其收缩变形与角变形。研究结果表明,温度差值是决定焊接应力大小的主要原因,焊接应力、收缩变形量和角变形量均随着激光功率的增大而增大,均随着焊接电流的增大而减小,但焊接应力却随着焊接速度的增大而增大,收缩变形量和角变形量均随焊接速度的增加而减小,但减小的幅度不大。焊接速度对焊接应力的影响最大,而激光功率对其影响最小,焊接过程中应严格控制焊接速度。采用最佳工艺参数焊接的焊接件,无论是沿焊缝方向还是垂直焊缝方向的纵向应力和横向应力分布均呈现明显的规律性。

    2020年03期 v.50;No.209 939-950页 [查看摘要][在线阅读][下载 1903K]
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交通运输工程·土木工程

  • 基于驾驶员反应时间的驾驶疲劳量化

    郭梦竹;李世武;

    在单调的高速公路环境下进行了20组实车试验,获取了驾驶员的反应时间及自我评价量表。对驾驶员的反应时间数据进行了分析,构建了驾驶员反应时间概率密度函数。采用支持向量机(SVM)模型对驾驶疲劳进行分类,其中惩罚因子通过遗传-粒子群混合算法进行寻优。以驾驶员反应时间作为输入量,疲劳等级作为输出量,对驾驶疲劳进行量化分类,准确率为80.67%。

    2020年03期 v.50;No.209 951-955页 [查看摘要][在线阅读][下载 1607K]
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  • 基于刷卡数据的轨道交通加权网络结构特征

    林鹏飞;翁剑成;付宇;尹宝才;

    首先,采用乘客刷卡数据和P空间法构建了加权有向网络。其次,利用改进的度中心性、接近中心性、中介中心性以及PageRank值识别加权网络中的重要节点和边。再次,采用Infomap算法根据乘客出行需求分布将加权网络划分为若干社团,辨识网络中客流的交互关系。最后,以北京市轨道交通网络为例,对本文方法的有效性进行验证,结果表明,本文方法可以有效地辨识加权网络中的关键节点、区间和社团结构,为保障轨道交通系统运营管理提供了支撑。

    2020年03期 v.50;No.209 956-962页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
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  • 考虑横向偏移的车辆行为特性及全速度差拓展模型

    曲大义;韩乐潍;贾彦峰;周警春;黑凯先;

    分析了参与同一换道动态过程的周围多个车辆的驾驶行为,根据多车驾驶行为差异协同考虑了周围多车影响和驾驶员反应时间,分析了车辆完整换道过程的状态演变规则,通过考虑车辆行为的横向偏移特性构建了更为贴合实际情形的全速度差(FVD)拓展模型。分析了快速路试验路段的实测数据,标定了全速度差拓展模型的影响参数,并进行了仿真验证。仿真结果表明:拓展模型稳定性更高,能更好地模拟实际的车辆驾驶行为特性。

    2020年03期 v.50;No.209 963-969页 [查看摘要][在线阅读][下载 1910K]
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  • 基于动态时间弯曲距离的快速路入口匝道周围路径分级方法

    王文璇;朱晓东;吴兵;

    提出了一种快速路入口匝道周围路径分级方法,用小波变换对交通流量数据降噪以凸显其变化特性。根据动态时间弯曲距离(DTW)比较每个交叉口进口道与入口匝道流量时间序列的相似度。应用K-means聚类方法对交叉口间路径进行分级以确定不同的控制级别。以上海市徐家汇入口匝道和周围交叉口为例,验证了本文方法的有效性。结果表明,应根据一天内不同时段交叉口到入口匝道的关键路径动态变化采取不同的控制策略。本文方法可以为不同时间段内匝道周围交叉口间关键路径识别、路径分级、区域交通信号的协调控制提供理论基础。

    2020年03期 v.50;No.209 970-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 2263K]
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  • 罐式半挂车侧倾稳定性动态耦合仿真

    孙文财;李伟建;张景海;王海利;杨威;温雪;

    针对传统罐式半挂车液固耦合困难的问题,采用等效机械摆模型模拟圆柱罐体内的液体晃动,利用Trucksim多自由度车辆模型,实现了物理学摆模型与Trucksim模型之间的数据交互。突破了以往只能在恒定加速度下进行流体仿真研究的局限性,建立了基于动态特性的罐式半挂车侧倾稳定性模型。通过Trucksim-Matlab/Simulink联合仿真,在不同工况条件下研究了变充液比情况下罐内液体晃动所带来的冲击效应对罐式半挂车整车侧倾稳定性的影响。在实时动态条件下探讨了不同充液比时,侧向加速度侧翻阈值的变化情况。结果表明:罐式半挂车辆在充液比为0.6左右时侧翻阈值最低,其液体冲击效应在车辆完成规定动作过程中以及完成规定工况后均影响明显。

    2020年03期 v.50;No.209 980-986页 [查看摘要][在线阅读][下载 1834K]
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  • 基于点云预处理的路面三维重构数据优化

    魏亚;肖庸;闫闯;刘亚林;汪林兵;

    提出了路面点云预处理方法,改善了常规方法在去噪、平滑和采样阶段存在的问题。首先,使用基于局部密度的去噪算法对点云零散噪声进行处理,消除了常规去噪方法适应性差或复杂度高的问题。然后,针对去噪后的点云,采用基于移动最小二乘法的平滑和采样连续算法,在区分路面特征区与非特征区的基础上,改善了平滑与采样阶段割裂造成的数据二次劣化问题。最后,进行了实际路面试验验证,结果表明:改进后的去噪、平滑和采样方法提高了建模精度,优化了三维扫描所获数据,提供了一种新的基于点云预处理的重构方法。

    2020年03期 v.50;No.209 987-997页 [查看摘要][在线阅读][下载 1917K]
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  • 季冻区多指标水泥稳定碎石性能评价及级配优选

    梁春雨;郭有蒙;张利东;崔威武;吴春利;王海波;

    鉴于级配对水泥稳定碎石基层性能的显著影响,以强度、抗冻及抗裂性能为目标导向,针对季冻区水泥稳定碎石基层进行级配设计和优选。在水泥用量为5%时,对4个设计级配分别采用无侧限抗压强度试验、冻融循环试验、干燥收缩试验、温度收缩试验和回弹模量试验,分析级配类型对水泥稳定碎石基层各项使用性能的影响。综合考虑水泥稳定碎石的各性能指标,优选性能最佳的级配。研究结果表明:水泥用量一定时,级配对水泥稳定碎石的强度有较大影响,关键粒径比在一定范围内与水泥稳定碎石长期强度有较好的相关性;骨架结构的抗裂性明显优于悬浮结构;细集料含量多的级配抗裂性和抗冻性能差,回弹模量小;模糊综合评价法可在考虑多指标下对水泥稳定碎石进行级配优选。

    2020年03期 v.50;No.209 998-1005页 [查看摘要][在线阅读][下载 1447K]
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  • 高桩承台基础损伤状态服役性能仿真分析及损伤评价

    张学峰;苗如松;

    基于桥梁高桩承台基础典型损伤类型及其对基础竖向、水平向强度、刚度劣化的影响,建立了适用于该类型基础的损伤评价模型,包括损伤指标体系、损伤特征参量量化、损伤指数计算方法和损伤分级。以一座近海斜拉桥主墩为例,建立了有限元模型,研究了其在各种损伤类型和程度下,受波浪力、船撞、地震荷载作用时的服役性能。以某内河拱桥为工程实例,调查其高桩承台基础,并采用本文方法做损伤评价。研究表明:桩基和地基固结位置、主墩各构件连接部位是主墩的易损部位;本文损伤评价模型能够对高桩承台基础损伤程度做出合理估计,评价结论与基础的服役性能仿真结果相匹配;现场调查能够为本文模型提供必要的损伤特征参量计算依据。

    2020年03期 v.50;No.209 1006-1016页 [查看摘要][在线阅读][下载 1808K]
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计算机科学与技术

  • 基于虚拟门检测的室内拓扑地图构建

    祁贤雨;王巍;张啸宇;廖子维;李明博;袁梅;

    为构建以房间为节点的拓扑地图,针对常见的室内半结构化环境,提出了一种基于虚拟门检测的拓扑分割方法。该方法中,虚拟门是环境中真实门的可能位置。首先,依据主方向投票器提取房间主方向。然后,结合占据栅格地图和机器人构建地图时的轨迹信息,在主方向上检测满足真实门宽度的占据栅格。最后,依据连通域分析法,完成拓扑地图构建。在真实环境中的多个场景对本文方法进行测试,结果表明,该方法具有较高的房间分割准确率和分割效率,超参数易于调节。

    2020年03期 v.50;No.209 1017-1023页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K]
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  • 基于符号执行的异常处理结构体覆写攻击自动检测方法

    黄宁;黄曙光;黄钊;

    已有的面向控制流劫持的漏洞自动分析技术缺乏对S.E.H攻击的研究,导致分析结果的准确性不高。为此,本文提出了一种基于符号执行的S.E.H覆写攻击自动检测方法。该方法通过定位目标异常处理函数在内存中的位置,分析覆盖异常处理函数指针的程序控制流和数据流依赖条件,建立异常处理函数劫持的约束。通过约束求解实现S.E.H覆写攻击的自动检测,生成可触发S.E.H攻击的测试用例。实验结果表明,该方法能有效分析程序漏洞是否满足S.E.H攻击条件。

    2020年03期 v.50;No.209 1024-1030页 [查看摘要][在线阅读][下载 1854K]
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  • 多层去噪极限学习机

    王晓丹;来杰;李睿;赵振冲;雷蕾;

    为提高极限学习机-自编码器(ELM-AE)所提取特征的有效性和鲁棒性,提升多层极限学习机(ML-ELM)性能,抑制噪声的影响,本文将极限学习机(ELM)与去噪自编码器(DAE)相结合,在ELM-AE中引入退化过程,提出了极限学习机-去噪自编码器(ELMDAE);并通过堆叠ELM-DAE,构建了多层去噪极限学习机算法(ML-D-ELM)。ML-DELM首先通过堆叠的ELM-DAE逐层提取具有高有效性、鲁棒性的抽象特征,而后运用ELM进行分类,完成由抽象特征到类别标签的映射。在多个常用数据集上的实验结果表明:与ELM、SAE-ELM、ML-ELM算法相比,无论是否存在噪声,ML-D-ELM的分类准确率都有明显上升。对于MNIST数据集,ML-D-ELM分类准确率可以达到98.81%。

    2020年03期 v.50;No.209 1031-1039页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]
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  • 基于语义分割的活体检测算法

    林云;孙晓刚;姜尧岗;康鑫;解至煊;钟勇;

    为了提高人脸识别系统的安全性,防止手机、照片中的人脸图像伪装攻击,提出了一种基于语义分割的活体检测算法。首先,通过全卷积神经网络(FCN)对局部人脸区域进行语义分割,并提出了一种带方向的卷积核对网络进行优化。其次,训练了一个快速分类器对语义分割网络的结果进行分类。最后,对深度学习网络进行串联,形成一个端到端的活体识别框架。试验结果表明:本文检测算法在Casia活体数据集和私有数据集上表现突出,在实际项目中泛化能力突出。

    2020年03期 v.50;No.209 1040-1046页 [查看摘要][在线阅读][下载 1588K]
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  • 基于记忆策略的动态离子运动优化算法

    王艳娇;马春蕾;

    针对动态优化问题求解时普遍存在的多样性保持不够、寻优能力不足等问题,提出了一种基于记忆策略的动态离子运动优化算法。该算法引入了全局最优个体和斥力的作用,改进了固体阶段的启动条件和更新方式;提出了根据概率选取存储记忆个体,构建正、反向记忆种群;依据余弦相似度排序规则,利用正、反向记忆种群更新进化种群,加快进化种群跟踪最优解的能力;并提出基于余弦相似度排序的环境变化后增加种群多样性的方法。将本文算法与近年效果较好的4种动态优化算法在国际上通用的动态测试函数DF1和MPB移动峰问题上进行测试,仿真结果表明,本文算法在求解精度、收敛速度及稳定性上都优于其他对比算法。

    2020年03期 v.50;No.209 1047-1060页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K]
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  • 车载自组网的自适应证书分发策略

    邓钧忆;刘衍珩;赵荣村;王健;

    提出了一种自适应证书分发策略,能够根据各种环境动态调整分发方式获得最优均衡解。首先,设置一个可以根据交通环境和安全状况自适应调整的阈值,当该阈值小于给定的新车占比时,节点将发送带有证书的数据包;否则,将发送没有证书的包。然后,提出了一个量化模型来评估车载自组网的收益,包括计算和分析发送/接收节点的开销、安全性和损耗等。仿真结果表明,本文所提出的策略在各种交通条件下都能很好地平衡性能和安全。

    2020年03期 v.50;No.209 1061-1068页 [查看摘要][在线阅读][下载 1906K]
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  • 基于特征点和密度聚类的图像复制-粘贴篡改盲鉴别算法

    陈海鹏;曲正道;杨茜雯;张巍;吕颖达;

    针对数字图像复制-粘贴篡改盲鉴别方法存在的时间复杂度高、篡改定位不够精确等问题,提出了一种基于二进制描述符和密度聚类的数字图像复制-粘贴篡改的盲鉴别算法。该方法使用二进制描述符AKAZE提取特征点并描述特征,以降低特征计算的时间复杂度;使用基于密度的聚类算法DBSCAN去除错误匹配;最后通过仿射变换整幅图像对篡改区域进行定位。通过不同数据集上的实验结果表明:本文算法准确率最高可达到95%以上,误检率基本在10%以下,有效降低了时间复杂度,在可靠性和篡改定位准确率方面具有更优越的性能。

    2020年03期 v.50;No.209 1069-1076页 [查看摘要][在线阅读][下载 1704K]
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  • 基于卷积神经网络的多标签图像分类

    陈绵书;于录录;苏越;桑爱军;赵岩;

    针对BING算法对物体建模的不足,提出了multi-BING算法。该算法计算训练样本的CS-LBP特征,并对其进行聚类,对聚类后的数据建立BING模型。在物体检测过程中,融合了多个模型结果进行候选框判别,将多标签图像分类问题转化为多个单标签分类问题。以Fast R-CNN模型为基础,将采用本文物体检测方法得到的候选框作为模型输入。同时,采用LReLU函数作为Fast R-CNN模型的激活函数,从而在几乎不增加计算复杂度的情况下,提高模型的平均准确率(AP)。实验表明,本文方法优于BING算法和OBN算法。

    2020年03期 v.50;No.209 1077-1084页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
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  • 基于深度学习和空间关系推理的椎间盘定位标注方法

    王生生;邵婧雯;李妮娅;刘纯岩;李文辉;陈鹏;刘冰;

    为实现在核磁共振图像中对椎间盘自动定位标注,提出了基于深度学习算法和空间关系推理的椎间盘自动定位标注新方法。首先,利用深度学习算法对椎间盘进行检测,并采用评分约束提高算法精度。其次,给出邻近椎间盘空间关系模型,基于该模型匹配每个椎间盘区域的中心点。最后,采用空间关系迭代推理算法选择最佳匹配结果,得到椎间盘标注序列。本文假设每张核磁共振图像至少包含6个连续的椎间盘,实验结果表明:本文方法经过训练后测试效果良好,准确度能够达到临床要求,且执行效率高,有助于椎间盘疾病的计算机辅助诊断。

    2020年03期 v.50;No.209 1085-1090页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K]
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通信与控制工程

  • 基于人工蜂群算法的线性调频信号参数估计

    于晓辉;王士谦;张志成;李新波;孙晓东;石屹然;

    针对多分量线性调频(LFM)信号的初始频率和调频斜率估计问题,提出了基于人工蜂群算法的LFM信号最大似然函数估计方法。首先,利用最大似然方法对LFM信号的初始频率和调频斜率进行联合估计;然后,用人工蜂群算法对似然函数进行优化求解;接着,针对人工蜂群算法收敛速度慢、易早熟等问题采用多维并行搜索结合交叉全局引导的方式对算法进行改进,实现了高效的多分量LFM信号参数估计。仿真实验证明,本文算法具有最大似然估计的有效性,兼具快速性和实时性。

    2020年03期 v.50;No.209 1091-1097页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K]
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  • 基于类脑情感学习回路模型的两点预瞄驾驶员转向模型

    隋振;姜源;

    为建立一个与真实驾驶员行为规律更加一致的驾驶员转向模型,借鉴心理学、生理学及类脑计算的研究成果,建立了基于大脑情感学习回路的两点预瞄驾驶员转向模型,解决了以往驾驶员模型在车辆速度大跨度变化自适应能力差的问题。为了解决该驾驶员模型对车辆参数变化较大时自适应能力不足的问题,通过横摆动力学模型建立了内部参考模型,基于Narendra稳定自适应控制建立自适应转向模型。仿真结果表明,所建立的驾驶员转向模型具有良好的道路跟随能力和转向平顺性,应对车辆纵向速度和参数变化体现了较强的自适应能力。

    2020年03期 v.50;No.209 1098-1105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1821K]
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  • 信号稀疏表示下的空域-极化域参数估计

    司伟建;王炎;

    为提高二维波达方向(DOA)和极化参数的估计精度,利用入射电磁波信号在空域分布的稀疏性,提出了一种基于信号稀疏表示的空域-极化域参数估计新方法。首先,利用基于中心共点的偶极子和磁环对阵列接收到的电场分量和磁场分量,构建了不包含极化参数的新的协方差矩阵。然后,将该协方差矩阵矢量化,得到其矢量形式的稀疏表示模型,并通过稀疏重构算法获得了波达方向估计结果。最后,结合电场数据分量与磁场数据分量的互协方差矩阵,构建包含极化参数的矢量化观测数据模型,并采用全局最小二乘法计算得到入射信号的极化参数估计结果。计算机仿真结果表明,本文算法可以有效地估计入射信号的波达方向和极化参数,具有较高的估计精度和较强的角度分辨能力。

    2020年03期 v.50;No.209 1106-1112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1495K]
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  • 基于降维实值ESPRIT的多输入多输出雷达波达方向估计

    徐丽琴;李勇;付银娟;刘有耀;林一繁;

    为了提高多输入、多输出雷达目标角度估计的性能,同时尽可能减轻算法的计算负担,提出了一种用于单基地多输入、多输出雷达波达方向估计的降维实值ESPRIT算法。首先,通过降维变换将高维接收数据转换到低维空间;再利用反射信号的特性,将观测数据的实部和虚部拼接从而构造出元素加倍的实值观测数据矢量;然后,在降维空间中构建扩展导向矩阵的实值旋转不变关系;最后,通过求解实值旋转不变方程来获得目标方位的估计。与常规ESPRIT算法相比,该算法可以获得更好的角度估计性能,同时具有更低的运算复杂度。仿真结果证明了本文算法的有效性。

    2020年03期 v.50;No.209 1113-1119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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农业工程·仿生工程

  • 种子纵向分布均匀性指标及空间分布均匀性评价方法

    郭慧;王刚;赵佳乐;贾洪雷;袁洪方;黄东岩;

    播种作业后种子分布均匀性的好坏直接影响作物出苗和产量,传统评价方法受种子纵向分布均匀性指标的限制而不能较好地表征种子分布均匀性,为此本文提出了一种种子纵向分布均匀性指标计算方法。通过结合播种深度和种子距离行中心偏差两个指标,实现从一维(纵向、播种深度方向和侧向)、二维(水平平面和垂直平面)到三维空间种子分布均匀性的表征。田间试验(3种开沟器类型和2种作业速度)结果表明:相同作业条件下,种子纵向分布均匀性新指标(即理论播种点与实际播种点距离偏差)的标准差(C)和极值(R)均小于传统指标(种子纵向投影点坐标与播种理论粒距计算的播种点纵向投影点坐标的偏差)的标准差(C')和极值(R')。田间试验验证了本文提出的种子纵向分布均匀性指标的准确性及其用于评价种子在纵向、水平平面和三维空间分布均匀性的优越性。

    2020年03期 v.50;No.209 1120-1130页 [查看摘要][在线阅读][下载 2468K]
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  • 河鲀背部形貌曲面拟合及数学建模

    周宏根;崔杰;田桂中;朱烨圣;贾长峰;

    为研究洄游鱼类河鲀的减阻机理,构建了河鲀背部曲面的几何模型和数学模型及其转换关系。利用三维扫描和NURBS曲面建模技术,获得河鲀的整体几何模型。构造出河鲀背部纵向中间面的轮廓曲线及其曲率拐点,截取相应的横向轮廓线进行曲率半径拐点分析,依此将河鲀背部曲面划分成主区和侧区两部分。经曲面拟合、建模、合并和光顺等操作,获得精确的河鲀背部曲面的数学和几何模型,主、侧区曲面评估判定系数R~2分别为0.985和0.843。结果表明:特征化分区显著提高了河鲀背部曲面的数学建模精度,且点云数据asc文件简化了曲面拟合流程。

    2020年03期 v.50;No.209 1131-1137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1761K]
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  • 基于NiTi合金的仿生防护结构自恢复特性

    于征磊;郭雪;董新桔;王协彬;金敬福;张晓龙;闫维;

    借鉴猫科动物脚掌肉垫具有负泊松比结构的缓冲吸能特性,运用结构仿生学原理设计了仿生防护自恢复结构。利用NiTi形状记忆合金超弹性特性和负泊松比结构优异的力学性能,建立了简化的仿生防护自恢复模型,利用LS-DYNA对该模型进行了动态压缩特性和恢复特性模拟分析。同时,利用NiTi形状记忆合金材料制备仿生结构样件,并进行了动态压缩试验测试。结果表明:仿生结构样件在1200 N压力范围内,可实现受压变形后自激恢复的特性;NiTi合金仿生防护结构在压缩载荷的作用下具有优异的变形吸能和自恢复回弹特性;仿真分析结果与试验结果较为符合,较准确地模拟了样件在动态压过程中的变形特性及承载特性。本文研究成果实现了压力载荷作用下仿生防护结构的自动回弹恢复功能,对提高防护装甲的抗冲击、自恢复特性提供了参考。

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  • 仿生运动康复机器人结构设计与优化

    刘坤;吉硕;孙震源;徐洪伟;刘勇;

    为了给人体提供运动康复辅助和训练功能,设计了张合型下肢仿生运动康复机器人。通过前、后轮之间的差速,实现机器人鞍座可按照对标健康人体运动过程中髋关节运动轨迹进行运动,并且机械结构可从站姿张合状态调整为坐姿轮椅状态。分析了机械结构的静、动态平衡条件并做了有限元分析,以杆件壁厚值为变量,以所选材料最大许用应力、最大位移为边界条件,以最小质量为目标函数,得到了一款轻量化的张合型仿生运动康复机器人的机械结构。

    2020年03期 v.50;No.209 1144-1152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K]
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