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第49卷,第11期
刊出日期:2021年11月
  • 电子与信息工程
  • 曹磊, 夏慧婷, 贾姗姗, 尹正亚 doi: 10.13245/j.hust.211101 P1-5 在线阅读 下载(881.81 KB)
    基于描述AlGaN/GaN材料异质结中二维电子气(2DEG)浓度与漂移速度的流体动力学方程组,采用有限差分法对一维空间的非线性耦合偏微分方程组进行合适的时间和空间离散,计算场效应晶体管探测器在不同强度和不同频率入射太赫兹信号作用下的暂态响应波形及输出直流电压(漏源极之间的开路电压),并定量分析了在恒定栅源电压作用下探测器的实际输出(非线性响应)与现有的小信号线性理论之间的差异.对正弦电源作用下探测器的稳态响应进行了傅里叶级数展开,分析了基波和各次谐波幅值与入射信号强度之间的关系,研究结果为未来结合实验室大功率可调谐太赫兹源的实验研究奠定了理论基础.
  • 戴玲, 冯永杰, 梁志, 祝琦 doi: 10.13245/j.hust.211102 P6-11 在线阅读 下载(941.68 KB)
    为构建电气性能良好的电感储能型脉冲功率电源的拓扑单元,以meat grinder类的拓扑为例,选择三种典型电路进行仿真对比.在1.42 kJ初始储能的前提下,比较了三种拓扑的电气性能.根据负载电流波形,发现meat grinder类电感储能型脉冲电源在放电结束阶段会产生较大的剩余电流.以此类电源作为电磁发射的供电系统,在电枢出膛时刻较大的剩余磁能会导致严重的膛口电弧和炮口烧蚀,从而降低系统的能量传输效率.基于meat grinder with SECT拓扑,提出一种可迅速关断负载电流的新型脉冲电源拓扑,并详细分析了该拓扑的工作原理.仿真结果表明:该拓扑具有良好的电流放大能力,同时具备负载电流关断能力强和能量转换电容电压自恢复率高的优点.
  • 姚亚峰, 陈怡铭, 周群群, 付东兵 doi: 10.13245/j.hust.211103 P12-16 在线阅读 下载(823.49 KB)
    针对现有矫正算法电路面积大、复杂度高、成本高和响应速度慢等不足,围绕基于统计特性的正交(IQ)不平衡矫正算法,通过剔除传统算法中的复杂平方根和三角运算对参数估计过程进行优化,从而避免了正余弦计算,同时对补偿方式进行相应改进以适应优化之后的参数估计结果.实验结果表明:与传统矫正算法相比,该改进算法在硬件设计中减少了40%的逻辑器件,有效降低了运算的复杂度,避免了牛顿迭代法的高时延问题,矫正之后的镜像抑制比(IRR)比绘圆法提高了8 dB.在相位误差恶劣的应用环境中,该改进算法采用二分法进行相位误差预处理,能够实现稳定的矫正效果.
  • 陈红梅, 肖瑞, 尹勇生 doi: 10.13245/j.hust.211104 P17-22 在线阅读 下载(1.12 MB)
    针对时间交织模数转换器(TIADC)通道间存在的失配误差,提出一种基于参考通道的两步式校准算法.首先,利用参考通道与同采样时刻子通道ADC输出差值估计待校准通道间失配误差;然后,进一步利用输入信号的统计学原理对参考通道引入的带宽失配误差进行校准;最后,将二次校准结果复合得到最终的输出.将其应用于5通道、采样速率为1 ns-1的12 bit TIADC系统,仿真结果表明:当输入信号频率为130 MHz时,校准后的信号-噪声失真比(SNDR)由29.77 dB提升为73.96 dB,无杂散动态范围(SFDR)由32.02 dB提升为98.44 dB.
  • 梅骁峻, 吴华锋, 鲜江峰, 马腾 doi: 10.13245/j.hust.211105 P23-29 在线阅读 下载(1.52 MB)
    针对海洋传感网(OSNs)最小化目标定位误差的最优部署策略进行研究,推导得到接收信号强度指示值(RSSI)的费雪信息矩阵,并基于此得到目标函数.由于受到非高斯噪声的影响,原信息矩阵无法得到其闭环表达式.为此,利用一种蒙特卡罗(MC)策略,基于粒子化的思想得到信息矩阵的闭环表达式.随后推导出该函数的一种可行解,进而得到一种OSNs的最优部署策略.当目标节点初始位置未知时,该部署策略无法实施,进一步提出一种目标节点定位方法(TLM),将原定位问题转化为广义信赖域子问题用二分法进行求解.该方法避免了在非高斯噪声情况下利用最大似然算法因高度非凸性及计算复杂性而导致定位困难的问题,为最优部署策略提供了有效的目标初始位置.仿真实验结果证明所提出最优部署策略及定位方法的有效性.
  • 人工智能
  • 谭光, 余德亮, 詹昭焕 doi: 10.13245/j.hust.211106 P30-34 在线阅读 下载(745.94 KB)
    针对移动视觉任务中寻找视频连续帧重复区域以减少模型计算的问题,提出一种基于多方向搜索的连续帧目标检测去重算法.该算法利用视频的连续帧特性寻找相邻帧之间的重复区域,当对每帧图像进行检测时,利用上一帧重复区域的检测结果以减少模型计算时间.多方向搜索算法以图像块匹配算法为基础,对图像块按不同的运动方向进行分类,并根据运动矢量进行聚类.实验结果表明:多方向搜索算法在保证计算精度基本不损失的情况下,能够增加重复检测的区域数量,减少了视频连续帧的目标检测中用于模型计算时间,在精度损失多0.3%的情况下减少了18%的全局计算区域,平均计算时间减少了8 ms.
  • 陈磊, 秦凯, 郝矿荣 doi: 10.13245/j.hust.211107 P35-40 在线阅读 下载(1.6 MB)
    针对基于LSTM-AE(长短期记忆自编码器)的时间序列异常检测方法在异常检测阶段对正常序列和异常序列的重建误差不能明显分化,致使重建误差在阈值附近的序列无法正确判断正常与异常的问题,提出一种集成LSTM-AE框架——LAEE(长短期记忆自编码器集成框架).将训练阶段拆分为预训练和预检测两个阶段,在预训练阶段训练多个隐层维度不同的LSTM-AE,通过预检测阶段的表现挑选基检测器,并计算其各自权重;在异常检测阶段,通过对每个基检测器产生的重建误差进行加权集成获得新的重建误差矩阵,进行异常识别.通过在两类数据集上的实验结果表明:所提方法使得检测目标正常序列与异常序列重建误差分化程度加大,提高了异常检测精度.
  • 丛明, 杨劲松, 张佳琦, 刘冬 doi: 10.13245/j.hust.211108 P41-46 在线阅读 下载(1.12 MB)
    针对人体穿戴下肢外骨骼在松软路面上行走时难以维持平衡的问题,提出一种基于质心校正的松软路面步态规划方法.首先建立下肢外骨骼运动学模型,然后针对下肢外骨骼在松软路面上行走时足部下陷的情况,对摆动腿踝关节空间轨迹进行规划,最后分析维持下肢外骨骼平衡的零力矩点(ZMP)稳定性判据,通过下肢外骨骼行走在松软路面上的实际质心位置与期望质心位置之间的误差调节摆动腿关节旋转角度,从而保证行走过程中的平衡.实验结果表明:基于质心校正后的步态增大了ZMP稳定裕度,校正后的ZMP轨迹与期望ZMP轨迹最大X轴误差不超过2.2 cm,最大Y轴误差不超过3.1 cm,能够保证下肢外骨骼在松软路面上行走时的平衡.
  • 李林丰, 田甜, 沙漠洲, 田金文 doi: 10.13245/j.hust.211123 P47-52 在线阅读 下载(2.12 MB)
    针对海天线检测中海天背景红外图像对比度低、图像模糊及云层和海杂波亮带等干扰问题,提出一种基于局部熵滤波和梯度累积的海天线检测方法.首先对海天背景红外图像进行局部熵滤波从而进行图像增强;然后对滤波后的图像求取梯度图像,并将梯度图像区域累加结果的极大值位置作为海天线候选位置;最后在候选海天线位置附近求原始图像梯度极大值点,并通过随机抽样一致(RANSAC)算法拟合直线,将RANSAC算法输出内点多的直线作为最终的海天线.实验结果表明:所提出的算法能够在保证时效性的同时提升复杂干扰背景下海天线检测的准确率.
  • 陈海燕, 张华清, 甄霞军 doi: 10.13245/j.hust.211109 P53-57 在线阅读 下载(1.59 MB)
    针对活动轮廓模型利用图像局部信息分割灰度不均图像时演化曲线易陷入局部最优的问题,提出一种结合图像局部与全局信息的混合活动轮廓模型.首先采用演化曲线内外局部区域的图像灰度均值构造局部能量项来捕获图像的灰度不均匀性;然后为避免基于局部信息的活动轮廓模型的演化曲线在演化过程中陷入局部最优,采用演化曲线内外的灰度均值构造全局能量项,驱动演化曲线向目标边缘演化;最后通过局部与全局区域的灰度级构造权重系数,自适应调节局部能量项与全局能量项之间的关系,使模型随着目标区域的变化而自适应调整曲线的演化.对自然场景下图像分割的实验结果表明:与传统及一些最新的活动轮廓模型相比,所提出的混合活动轮廓模型分割精度更高,且对初始轮廓不敏感.
  • 徐铸业, 赵小强, 罗文菲 doi: 10.13245/j.hust.211110 P58-63 在线阅读 下载(1.12 MB)
    针对在构建患者病患部位的预测模型过程中存在数据缺损的问题,提出一种根据缺损样本构建三维(3D)解剖结构预测模型(3DASPMB-DS)的方法.首先对输入数据集进行数据处理,将感兴趣区域从图像中分割出来,并将其作为训练样本集;然后手动模拟训练样本集中的缺损样本在所有情况下发生的数据缺损,并根据缺损样本构建出患者病患部位的预测模型;最后将预测模型与测试样本拟合,通过计算预测模型中的点与测试样本中对应点之间的距离来判断二者的拟合程度,并用相似度量函数来进行评估.采用30组骨盆的计算机断层(CT)扫描图像作为输入数据集来进行实验验证,结果表明:3DASPMB-DS具有较小的距离误差和较高的相似性系数,并且能够有效地构建出股骨的预测模型.
  • 华夏, 张悦芮, 刘广, 费俊雄 doi: 10.13245/j.hust.211111 P64-70 在线阅读 下载(1.64 MB)
    基于人类视觉系统(HVS)对模糊图像恢复的有效性,提出一种基于视觉灵敏度的图像盲去模糊先验(VSP).首先,通过统计实验和数学证明,模糊处理后的清晰图像的VSP值会减小,因此最大化VSP值有助于恢复更清晰的图像.然后,为了在模型迭代求解过程中保留图像的显著内容,对正则项施加自适应权重,在显著性强的地方使用小的惩罚系数,而在显著性弱的地方使用大的惩罚系数.最后,由于约束VSP的正则化项很难直接求解,因此采用基于半二次分裂的优化方案.研究结果表明:与现有的算法相比,本文模型在基准数据集和自然图像上都取得了较好的效果.
  • 章秀华, 李兴珣, 洪汉玉, 张天序 doi: 10.13245/j.hust.211112 P71-76 在线阅读 下载(1.75 MB)
    针对舰船管路对接过程中的周期长、信息利用率低及精度不高等问题,提出一种空间离散信息反演3D模型的管道自动对接方法.首先,利用双目相机获取须对接管道的图像,从图像中提取管道的空间离散信息,反演生成管道3D模型;然后,结合中间对接管的管路标准和企业生产规范,基于现场管道3D模型反演结果,设计生成中间对接管道模型.通过建立管道2D图像信息与3D图形之间的内在关系,反演现场管道的3D模型,实现管道自动对接.实验验证结果表明:本文方法处理速度可达传统靠模方法的3~6倍,能较好地解决传统靠模方法作业低效率、低精度及安全风险等问题.
  • 土木与水利工程
  • 戴公连, 张强强, 葛浩, 饶惠明 doi: 10.13245/j.hust.211113 P77-82 在线阅读 下载(1.19 MB)
    为分析混凝土箱梁日照温度场的时空分布规律,结合气象数据建立了双对流边界的一维混凝土结构的温度场预估模型.采用积分变换法求得了预估模型的级数解,其前8项求和结果与数值结果及实测数据的最大误差分别为4%和11%.利用级数叠加式对混凝土温度场进行分解,得到了不同热流边界的温度场表达式.结合实测数据对热流边界进行分析,结果表明:取级数展开项n=5得到的混凝土结构的温度场,其计算结果与数值解的最大误差为5.9%;太阳辐射是混凝土温度场的主要影响因素,箱梁内气温可简化为恒温,其值可采用实测气温的平均值表示;可取综合换热系数值15.23 W/(m2∙K)近似计算混凝土箱梁的最不利温差.
  • 刘晋宏, 罗小勇, 肖烨 doi: 10.13245/j.hust.211114 P83-88 在线阅读 下载(1.24 MB)
    为研究钢筋锈损剩余截面积的随机性,对钢筋混凝土板进行半浸泡通电加速锈蚀试验以获取不同锈蚀率的钢筋,由三维激光扫描获得钢筋试件的三维几何模型和剩余截面积数据,采用正态分布、对数正态分布、韦布尔分布和耿贝尔分布模型对剩余截面积的概率分布进行量化,比较其拟合优度,并基于拟合的剩余截面积分布估算锈蚀钢筋变形.研究结果表明:平均锈蚀程度越高,钢筋锈蚀越不均匀,最小截面越薄弱;未锈蚀钢筋剩余截面积分布为单峰对称型,随锈蚀率增大其逐渐变为左偏分布,当平均锈蚀率大于20%时,部分试件的剩余截面积为多峰分布;对平均锈蚀率不大于20%的钢筋,韦布尔分布模型对其剩余截面积概率分布拟合效果最佳,可用于计算锈蚀钢筋剩余变形;对平均锈蚀率大于20%的钢筋,单峰分布模型拟合效果较差.
  • 范文亮, 盛向前, 刘丞 doi: 10.13245/j.hust.211115 P89-94 在线阅读 下载(731.77 KB)
    针对仅有少数样本数据的概率信息不完全系统的可靠度分析问题,提出一种概率信息不完全系统的可靠度分析方法.首先将概率信息不完全的变量通过立方正态变换近似得到完全概率信息,并对已知少量样本数据的变量建立基于线性矩相关系数的等效相关系数确定方法;然后结合自适应降维近似模型和直接积分法,实现功能函数的低阶统计矩估计;以此为基础,引入基于立方正态变换的可靠度分析矩方法,进行概率信息不完全系统的可靠度分析.算例分析结果表明:该方法能够通过变量的有限样本数据建立变量的近似完全概率信息,并适用于概率信息不完全系统的可靠度分析.
  • 任娟娟, 杜威, LIUJia, 章恺尧 doi: 10.13245/j.hust.211116 P95-100 在线阅读 下载(1.98 MB)
    为准确识别浮置板轨道的钢弹簧损伤位置,提出一种基于指标融合的结构损伤识别方法.通过建立含钢弹簧损伤的浮置板轨道模态分析有限元模型,将提取的浮置板位移、曲率、应变及应变能4类模态指标分别输入BP(误差反向传播)神经网络进行训练,获取独立的证据体,并利用D-S证据理论对证据进行融合,实现钢弹簧损伤位置的识别.研究结果表明:基于模态分析提取的损伤指标在损伤位置处会发生突变,对损伤位置较为敏感,可用于损伤识别;基于单一的模态指标和融合指标得到的损伤识别准确率分别为60%~80%和90%;所提出的指标融合方法可显著提高钢弹簧损伤识别准确率,有望为无砟轨道结构损伤识别提供有效的理论支撑.
  • 张雪才, 谢遵党, 陈丽晔, 王正中 doi: 10.13245/j.hust.211117 P101-106 在线阅读 下载(1.35 MB)
    针对弧形闸门因结构布置不当使支臂双向偏心受压,导致整体稳定性降低的问题,采用理论法和有限元法,依据柱端无弯矩原则,提出了支臂在纵向框架内合理布置的统一方法.通过等载法、理论法和有限元法对不同水头、支臂个数和单位刚度比的756种布置方案的安全性和经济性进行分析评价.结果表明:在纵向框架内,等载法结构布置为大偏心受压,理论法为小偏心受压,有限元法为轴心受压;低水头时三种方法布置结构差别较大,高水头时后两种方法布置结构相近;单位刚度比对布置结果影响不大,但对经济性影响较大;有限元法布置的二、三支臂结构材料节省率分别达到32.63%~47.58%和21.61%~30.01%.理论法和有限元法结构布置既安全又经济,为闸门规范修订提供了理论依据.
  • 李进平, 王振扬, 陈加兴, 苏凯 doi: 10.13245/j.hust.211118 P107-112 在线阅读 下载(2.26 MB)
    结合西南某风电工程实例,引入混凝土塑性损伤模型研究基础混凝土损伤规律;根据勘测资料确定脱空冒浆缺陷范围,分析其对基础安全影响;针对灌浆加固中灌浆料的选择问题,对比了灌浆料弹性模量对加固效果的影响.分析结果表明:基础裂缝集中在基础环上排穿孔及下法兰附近;在脱空冒浆缺陷下,基础环倾斜量、穿孔钢筋应力及基础裂缝区环向扩展范围均明显增大;灌浆加固可有效降低穿孔钢筋应力及混凝土开裂范围,减小基础环倾斜量,但灌浆料弹性模量过高会加重下穿孔钢筋承载,工程中推荐采用弹性模量在1~6 GPa范围内的化学灌浆料.
  • 船舶与动力工程
  • 熊伟鹏, 武珅, 王超, 叶礼裕 doi: 10.13245/j.hust.211119 P113-117 在线阅读 下载(1.68 MB)
    为研究冰水混合环境下桨叶切削冰体的力学特性,在大型循环水槽搭建了冰桨流耦合测试系统,结合实船依据等比例缩比选定试验模型和确定试验工况,对冰桨切削过程中的螺旋桨整体和单桨叶载荷进行试验测试.试验结果表明:冰桨接触过程螺旋桨和单桨叶受到的载荷表现出围绕水动力载荷上下振荡脉动的特征,冰桨接触过程加剧了螺旋桨载荷脉动的幅度;从频域分析发现螺旋桨混合载荷的一阶叶频脉动幅值最大,单桨叶载荷的轴频脉动幅值最大;载荷特征和频谱分析符合螺旋桨运动特性,间接验证了试验数据的有效性;螺旋桨推力的脉动幅度要大于单桨叶的脉动幅度,表明当进行螺旋桨单桨叶载荷分析时必须考虑其他桨叶的干扰;单桨叶的轴向力的脉动幅度要大于切向力的脉动幅度,单桨叶轴向力正向脉动幅值要大于总推力正向脉动幅值.
  • 赵勇, 赵姜雪慧 doi: 10.13245/j.hust.211120 P118-122 在线阅读 下载(1.5 MB)
    针对滑行艇阻力成分复杂、预报困难等问题,采用随机森林方法,以浮心纵向位置和棱柱系数等船体几何特征量及弗劳德数共六变量作为输入量,建立单位排水量剩余阻力的预测模型.采用Box-Cox变换与主成分分析相结合,并利用贝叶斯超频道优化(BOHB)算法对随机森林算法的超参数进行优化,提升了预报精度.结果表明:通过Box-Cox变换与主成分分析结合的数据处理方法,使随机森林模型预测均方误差降低24.09%;在此基础上,进一步利用BOHB算法优化超参数,使均方误差进一步降低25.95%.
  • 王献忠, 林广宏, 李宁, 林鸿洲 doi: 10.13245/j.hust.211121 P123-127 在线阅读 下载(1.55 MB)
    基于仿生技术对管路低频噪声进行控制,采用大涡模拟(LES)湍流模型对原管和覆盖微沟槽的仿生管进行流场计算;基于混合计算法对比分析微沟槽管路降噪效果,揭示仿生微沟槽管路流噪声降噪机理;基于自主搭建循环水管路系统噪声实验平台,开展管路流噪声实验研究,验证了数值方法的可靠性.结果表明:仿生微沟槽的覆盖可以改善管路近壁面流场,抑制湍流的猝发,从而达到抑制流噪声的效果;随着仿生微沟槽在管路上的覆盖面积不同,所产生的降噪效果也不同,当仿生微沟槽全覆盖时,降噪效果最佳.
  • 吴殿伟, 谢秀娟, 杨少柒 doi: 10.13245/j.hust.211122 P128-132 在线阅读 下载(1.39 MB)
    基于传递矩阵法理论,推导并建立了开口式热声发生器系统中开口端声学阻抗与包含环形圈和开口式谐振管等传递矩阵之间的关系式,理论分析了小振幅下的线性辐射模型和大振幅下的开口端耗散模型.在此基础上,开口式行波热声发生器系统在开口式谐振管的不同直径(38,46,64 mm)、不同长度(450,530,630,730 mm)及不同锥度的锥形管(40°,45°,50°)下进行实验研究,将不同实验条件下开口端声学阻抗的实验结果与线性辐射模型和开口端耗散模型理论结果进行对比.分析结果表明:随着系统开口端气体振幅的逐渐增大,小振幅下线性辐射模型偏差较大,已不再适用,而实验结果与开口端耗散模型符合较好.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
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