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第46卷,第2期
刊出日期:2018年2月
  • 基于熵产方法的跨音速翼型减阻优化设计
    王威,王军,杨伟刚,李佳峻 p1-6
    将熵产方法引入跨音速翼型气动优化设计中,采用涡黏性模型对翼型流场熵产进行计算,进而阐述熵产对翼型阻力的影响.通过类别形状函数(CST)方法和径向基函数(RBFs)网格变形方法完成翼型参数化建模与网格变形,并将改进的NSGA2多目标遗传算法与CFD计算耦合起来实现了翼型自动优化设计,用此方法进行了跨音速翼型的气动优化设计,目标函数为来流马赫数为0.73、攻角为2.54°时升阻比最大,熵产最小.设计结果表明:优化方法在小种群下有很好的全局收敛性,得到的非支配解集分布均匀,质量较高.与参考翼型相比,优化翼型通过降低流场熵产,有效地减少了翼型阻力,大幅度提高了翼型升阻比,消除或减弱了翼型上表面激波,有效提高了翼型的气动性能.
  • 微小运动放大及其在超声波传播中的应用
    轩建平,刘超峰 p7-12
    针对在具有复杂残余应力的材料中超声波传播视频信号极其微弱、难以看清其传播过程的问题,采用微小运动放大方法揭示超声波传播视频中人眼难以看见的微小运动,研究了线性欧拉视频放大方法(EVM)和基于相位的视频运动放大方法(PBVM)在超声波传播中的应用.提出了基于可操纵金字塔的微小运动放大方法,通过对一段标准视频序列进行可操纵金字塔空间分解、时域滤波,放大得到的信号以揭示微小的运动.实验结果表明:该方法在图像噪声方面比EVM更不敏感,在计算时间方面该方法比PBVM用时更短.对EVM,PBVM和本方法进行了对比验证,并在超声波传播视频中进行了应用,效果良好.提出的方法也可应用于机械和结构的状态检测中.
  • 太阳能光伏新风系统性能研究
    张泠,王喜良,刘忠兵,何细华 p13-16
    将光伏电池板发电与建筑新风系统结合,提出了一种太阳能光伏新风系统,利用光伏发电的同时利用光热预热新风,建立了太阳能光伏新风系统实验平台,并对其冬季工况进行研究,结果表明:太阳能光伏新风系统的平均发电效率为12.7%,平均集热效率为24%,一次能源利用效率为57.3%;实现了对太阳能的光热、光电综合利用,不仅可以提高光伏电池板的发电效率,而且通过对光伏底板热量的回收利用对冬季室外新风加热;太阳能光伏新风系统能使建筑能耗大幅度降低,真正实现建筑节能,同时也达到了通风换气的目的,改善了室内空气品质,提高了房间舒适度.为建筑节能和光伏建筑一体化系统应用提供一种新方法.
  • 基于 转捩模型的垂直轴风力机气动特性研究
    张旭耀,杨从新,李寿图 p17-22
    在两方程的剪切应力输运SST 全湍流模型中添加 转捩模型,以某两叶片垂直轴风力机为研究对象,数值计算得到叶片表面压力的分布规律,并与文献中的实验结果进行了对比.在此基础上,分析和对比了添加转捩模型后,风轮的转矩和推力系数、叶片表面极限流线分布和叶片表面摩擦阻力系数的变化规律.结果表明:相比SST 全湍流模型,添加 转捩模型后的四方程Transition SST转捩模型预测得到的风轮的转矩系数和推力系数的均方根分别下降了6.13%和0.55%;计算时考虑 转捩模型能够预测垂直轴风力机叶片表面边界层的转捩现象和更详细地捕捉叶片表面复杂的流动特征.
  • 筋腱连接器球形橡胶轴承竖直压缩刚度分析
    李松羽,王立权,运飞宏,刘杭杭 p23-27
    为了使张力腿平台筋腱连接器在承受巨大压力的同时降低转矩,连接器内部设计有橡胶轴承.对于球形橡胶轴承,针对橡胶的泊松比对球形橡胶钢板层叠结构性能的影响展开研究,提出了一种橡胶轴承初始压缩刚度的计算方法,通过仿真与试验的方法进行验证,结果表明理论计算与仿真和试验结果拟合程度较高.通过对比分析得到了橡胶泊松比和橡胶层的形状系数对橡胶轴承竖直刚度的影响规律.当橡胶材料泊松比由0.49增加到0.499 95时,橡胶轴承竖直压缩刚度上升了9.93倍.当泊松比趋于0.5时,压缩刚度趋于收敛.提高形状系数可以提高橡胶层的压缩刚度,形状系数越大,泊松比对橡胶层压缩刚度的影响越明显.
  • 考虑局部构造影响的焊接节点抗震性能研究
    徐强,郑山锁,侯丕吉 p28-33
    针对普通梁柱节点在地震作用下易发生脆性断裂、钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著的问题,提出同时采用盖板加强与腹板削弱新型的等强节点构造形式.设计制作了6个缩尺比例为1/2的钢框架节点,研究了节点试件在不同构造形式与加载方式下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能等.试验结果表明:相比普通节点,考虑局部构造改进的节点能够避免梁根部的脆性破坏,实现塑性铰外移,塑性变形能力和耗能能力显著提高,同时分析了翼缘盖板长度与腹板孔径对节点抗震性能的影响.此外等强节点构造形式在几乎不改变节点承载力与刚度的同时,提高节点耗能能力, 试验结果证明了等强节点构造形式的合理性.
  • FTIR定量分析方法与老化沥青流变参数新探
    李萍,念腾飞, 魏定邦,林梅 p34-39
    为了将沥青胶结料的化学分析与路面使用性能联系起来,并建立规范、统一的FTIR光谱定量分析方法.采用宏观与微观分析相结合的方法,对经不同RTFOT老化周期和PAV老化前后的沥青胶结料进行FTIR表征测试分析;基于麦夸特法加通用全局优化算法对不同温度、控制应力下DSR试验的沥青胶结料复数剪切模量和相位角及FTIR测试官能团含量变化指数进行多元统计回归分析.结果表明:以吸收峰两侧最低点的切线为校正基线来计算FTIR谱图吸收峰面积、以2 000~650 cm-1作为基准谱峰范围可作为FTIR定量分析的标准;1 700 cm-1羰基和1 031 cm-1亚砜基吸收峰随着老化时间的增加而增大;沥青胶结料经RTFOT和PAV老化后其复数剪切模量和相位角随着化学官能团含量变化呈现出多元线性关系.
  • 改进的自调频单摆式TMD的减振性能研究
    施卫星,王梁坤,严俊,单伽锃 p40-45
    提出一种改进的自调频单摆式TMD系统,该系统由伺服控制系统、摆绳和质量块组成,其中伺服控制系统由加速度传感器、单片机电路板和步进电机组成.摆绳悬吊在步进电机上,在特定的外界激励作用下,单片机电路板自发地启动步进电机有规律地改变摆绳的长度以调节其频率至控制结构频率附近.建立单自由度体系在PTMD控制下的动力学方程,模拟其频率的调节过程及在脉冲激励、不同频率的正弦激励和白噪声激励作用下的结构响应.通过对比单自由度门式框架在启动和不启动变频率调节两种情况下的自由振动,验证了改进的自调频单摆式TMD对原PTMD的改进效果.模拟和试验结果表明:改进的自调频单摆式TMD在PTMD频率偏离结构自振频率时能自发地调节其频率至控制结构频率附近,降低结构加速度响应峰值,提高结构阻尼比.
  • 重载列车作用下桥梁振动荷载识别及减振控制
    徐家云,胡晶晶,张璨,苏卫东 p46-50
    了深入分析重载列车对桥梁的振动影响,对实际桥梁按照等截面模型简化,对比简化前后跨中最大挠度,表明简化模型与实际模型的挠度误差很小.基于TB 10002.1–2017中规定的中-活载,在振型分解法的基础上,通过求解列车荷载脉动系数,提出桥梁活荷载的识别方法,得到桥梁跨中最大挠度,验证桥梁活载识别方法的有效性.研究结果表明:在识别列车荷载作用下,桥梁跨中最大挠度超过规范限值,选用调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁进行振动控制,在安装TMD系统后桥梁各工况下跨中挠度明显减小,TMD对于重载铁路桥梁有较好的减振效果.
  • 激光选区熔化成形S136模具钢的成形性能研究
    文世峰,吴雪良,周燕,魏青松 p51-55
    采用激光选区熔化(SLM)技术成形了S136模具钢,对其相组成、微观组织、磨损性能、硬度及腐蚀行为等进行了研究.研究结果表明:水平成形方向上(正面),裂纹易于在熔化道附近产生并垂直于熔化道,因较大冷却速度产生了大量细小的针状马氏体组织,从而有较高的显微硬度(688.20 HV3),在滑动摩擦过程中形成了黏附层,磨损率较低(5.59×103 m3/(N•m)),在FeCl3溶液中发生了均匀腐蚀;而在垂直成形方向上(侧面),裂纹则垂直于SLM层-层堆积方向,显微硬度较低(649.04 HV3),磨损率为25.84×103 m3/(N•m),在腐蚀液中发生了层间腐蚀.上述结果进一步证实了SLM成形试样存在各向异性.最后,SLM成形了具有复杂的随形冷却流道的模具镶块,注塑应用表明采用该镶块可提升注塑冷却效率25%,降低注塑生产周期20%.
  • 鲁棒标签多伯努利机动目标跟踪算法
    冯新喜,魏帅,王泉,鹿传国 p56-60
    针对未知杂波和检测概率的跟踪环境下,标准的标签多伯努利(LMB)算法对机动目标跟踪性能较差等问题,提出鲁棒标签多伯努利机动目标跟踪算法(R-LMB).首先建立真实目标、杂波与检测概率的增广空间模型,然后结合多模型(MM)系统,推导出基于蒙特卡罗(SMC)实现的带有状态标签和LMB元素标签的预测与更新方程.研究结果表明:在杂波和检测概率先验未知的情况下,所提出的算法可实现对目标数和目标状态的准确估计,同时在低检测概率和高杂波强度环境中仍可保证良好的多机动目标跟踪性能.
  • 航行补给中的补给船鲁棒同步控制
    胡鑫,刘永超,杜佳璐 p61-66
    针对航行补给作业的补给船同步航行控制问题,考虑了补给船动态不确定性和未知时变环境扰动,将扰动观测器和矢量逆推方法相结合,设计了补给船鲁棒同步航行控制律.在被补给船的某一舷外引入与其航迹距离相对固定的虚拟航迹,构造扰动观测器,估计由船舶动态不确定性和时变扰动构成的复合扰动;采用矢量逆推方法,设计补给船鲁棒同步航行控制律,使补给船能够以任意小的误差跟踪虚拟航迹,从而实现补给船与被补给船的同步航行,并保证补给船航迹闭环控制系统中所有信号全局一致最终有界.基于一艘补给船的仿真研究结果及比较验证了所提出的补给船同步航行控制律的有效性和低保守性.
  • 基于特征约束的弹道导弹目标识别任务规划
    李陆军,丁建江,吕金建,刘宇驰 p67-71
    针对弹道目标识别任务规划问题,提出一种基于特征约束的识别任务规划方法.首先结合整个反导过程,梳理了不同阶段识别需求与装备探测资源;其次按照卫星和雷达两类装备,分别提出装备与特征运用的约束条件,为识别任务规划提供输入条件;在此基础上,提出新的识别任务规划方法,并给出具体步骤;最后结合典型作战场景进行识别任务规划,进一步验证了该方法的可行性和正确性.研究结果表明:任务规划结果详细给出了装备与识别特征的有效作用时间,能够满足弹道导弹目标识别的实时性要求.
  • 隐蔽通信中MP-WFRFT系统星座预编码设计
    梁源,达新宇,徐瑞阳,倪磊 p72-78
    为提高通信系统的隐蔽性能,提出了基于多参加权分数阶傅里叶变换(MP-WFRFT)通信系统的预编码设计方案.通过对MP-WFRFT信号的时域、频域分量定量分析,推导出MP-WFRFT星座的模糊、裂变规律;搭建了基于MP-WFRFT的星座预编码优化系统,并采用遗传算法(GA)进行相关模型优化求解.仿真结果表明:通过星座预编码参数的合理设计,MP-WFRFT系统能够从低概率检测、低概率调制识别、低概率参数截获三个方面不同程度地提升系统的隐蔽性能.确保了合法通信双方的通信安全,使之能够运用到隐蔽通信设计之中.
  • 三维空间域车载阵列及其多天线系统性能
    周杰,唐登洪,范倩莹 p79-84
    针对城市狭窄弯道非视距车载(V2V)移动通信传播环境,提出了一种三维(3D)空间域大规模多输入多输出(M-MIMO)天线阵列模型,此模型用三维空间假设代替传统的二维(2D)平面阵列假设,将天线模型应用于弯道车载信道模型中,推导了波达信号到达角和发射角的概率密度函数闭合表达式;研究了3D空间阵列自相关特性和天线阵列参数及散射体分布对多天线系统性能的影响.仿真结果与一些经典模型数据及测量信道相符合,表明了该模型应用的可行性;可用于描述弯曲道路V2V通信场景的信道特征,为未来进一步分析和讨论MIMO多径信道或5G M-MIMO信道特征提供了良好的理论参考.
  • AIS盲分离接收机的FPGA实现及系统验证
    唐然,吴虹,赵荣臻,赵迎新 p85-89
    针对卫星平台接收多个AIS小区内船舶发射的同频信号时存在互相冲突无法解调的问题,基于FPGA设计了一个多天线盲分离接收机,在FPGA上设计了实时的盲分离系统和AIS信号处理模块来对多小区混合信号进行分离和解调.模块包括AIS信号处理模块和高精度的数据白化模块,以及基于FastICA算法的实时权值矩阵迭代求解模块.采用CORDIC IP核与浮点运算IP核提高白化精度,保证算法分离效果.实际系统测试表明:设计的接收机可以成功分离并正确解调由两路AIS发射机同时发射的AIS信号,通过对比分离信号和发射信号的鉴频波形,验证了分离的正确性.所设计的系统也可应用于雷达、声纳等可能存在同频干扰的实时信号处理系统.
  • 基于电路活性测度的硬件木马检测方法
    赵毅强,解啸天,刘燕江,刘阿强 p90-94
    针对硬件木马的隐蔽性强和检测效率低等问题,提出一种基于电路活性测度的硬件木马检测方法.通过从恶意攻击者的角度分析电路,在电路的少态节点处植入木马激活模块(TAM),该方法可有效提升电路的整体活动性,进而提高硬件木马的激活度.以ISCAS89基准电路S713为研究对象进行仿真验证,实验结果表明:TAM结构可将电路活动性提升1.7倍.在此基础上建立基于FPGA的测试平台开展侧信道分析实验,并采用主成分分析方法,实现低活性硬件木马的检测.
  • 基于T-SBL的多跳频信号参数估计
    郭英,于欣永,张坤峰,李雷 p95-99
    针对多跳频信号参数估计问题,利用跳频信号频率在时频域上的稀疏性,在块稀疏贝叶斯学习(bSBL)的基础上,提出了一种T-SBL稀疏学习算法,通过重构后信号的时频图完成跳频信号的跳周期、中心时刻、跳时刻等参数的估计.首先将接收信号进行重叠分割得到观测矩阵;然后根据跳频信号时频域的稀疏性建立信号的多测量(MMV)稀疏模型,在块稀疏贝叶斯学习算法的基础上将多测量模型转化为单测量(SMV)模型;最后通过重构后信号的清晰时频图进行参数的快速估计.为了进一步提高低信噪比下的估计性能,采用形态学滤波的方法对获得的时频图进行修正.理论分析和仿真实验表明了该算法的有效性和良好的估计性能.
  • 双层协同对地观测卫星星座设计
    王茂才,罗鑫,宋志明,戴光明 p100-105
    针对日益增长的卫星对地观测需求,提出了一种双层卫星星座设计方案.首先,分析了我国目前对地观测卫星的覆盖性能,以时间分辨率和空间分辨率作为对地观测星座的评价指标;然后,通过优化卫星轨道高度,得到满足任务要求的最优轨道;最后,通过设置轨道相位使得整个星座构成全连通链路,单个地面站与卫星相连便可以与整个星座相连,从而摆脱了对中继卫星的依赖.该方案充分结合了中轨星座时间分辨率高、低轨星座空间分辨率高的优点,相对于传统的单层卫星组网方案,双层星座能够以高空间分辨率和时间分辨率对全球任意目标1 d观测多次,并实现遥测指令与观测数据的实时传输.
  • 基于串行的SCMA低复杂度多用户检测算法
    杨维,侯健琦,赵懿伟 p106-111
    针对现有SCMA系统串行MPA多用户检测算法无法动态调节迭代次数的问题,提出了一种可动态调节迭代次数的串行MPA多用户检测算法,称之为R-THMPA 算法.R-THMPA算法把用户节点到资源节点迭代前与迭代后边缘函数值之差定义为冗余值.在新一轮迭代译码过程开始前,把用户节点到资源节点各边的冗余值分别与门限值作比较.若不满足门限条件,则新一轮迭代只迭代到冗余值大于门限值中序号最大的用户节点,重复这一迭代过程直到满足门限条件或达到最大迭代次数.仿真结果表明:采用所提出的R-THMPA算法可更好地平衡SCMA方案的误码率性能和检测复杂度.
  • 窃听协作网络下联合中继和目的节点选择方案
    薛建彬,朱恒,马志程 p112-117
    为提高窃听网络系统安全性,提出一种基于功率分配的最佳中继及目的节点选择方案.该方案以最大安全传输速率为目标,综合考虑用户主信道和窃听信道质量.首先给出了在总发射功率受限下的任意链路的最佳功率分配方案,并在此基础上设计最优节点选择方案,随后推导了在高信噪比下系统安全中断概率的近似表达式.仿真结果表明:与传统的MAX-MIN选择方案相比,提出的方案显著降低了安全中断概率,具有更高的安全性能.
  • 永磁无刷直流电机漏电故障分析及诊断
    李仲兴,王满,薛红涛,江洪 p118-122
    针对用永磁无刷直流电机电流信号对其漏电故障进行诊断易受汽车电池系统干扰的问题,提出一种对其转速信号进行故障特征提取的方法——阶次自分离方法.该方法以转速信号为分析对象,借鉴传统阶次分析法对变速信号的处理方式,从输出转速信号中分离出转速波动成分,对转速波动成分进行角域重采样,基于转速波动成分的阶次分析,提取由故障状态而引起转速非正常波动的阶次特征.基于永磁无刷直流电机相间漏电故障分析得知漏电故障会使电机产生转速故障信号,通过电机Matlab/Simulink仿真和漏电故障试验,分析不同漏电程度下电机输出转速信号的阶次特征,可以有效地识别电机漏电故障状态.
  • 基于改进的Graph Cut算法的羊体图像分割
    周艳青,薛河儒,潘新,郜晓晶 p123-127
    针对羊体图像复杂背景、不均匀光照且含有大量噪声等特点,提出一种融合多尺度分水岭的改进Graph Cut分割模型.引入多尺度分水岭对图像进行预分割,将基于像素级的Graph Cut算法转化为基于区域的算法以提高分割的效率.通过标记前景和背景种子点,利用模糊C均值算法实现前景和背景区域聚类.将多尺度分水岭分割的区域作为图割的顶点,以Lazy Snapping为框架计算图的边界项和数据项,并构造能量函数,通过最大流/最小割算法求解能量函数的最小值,从而实现图像分割.通过使用不同的分割算法进行实验比较,结果表明改进的算法在准确性和高效性方面都具有很好的性能.
  • 用于非接触式指纹增强的曲率驱动自适应滤波器
    李海燕,王唐宇,郭磊,余鹏飞 p128-132
    为了有效增强指纹,提出了一种改进的基于曲率的自适应非接触式指纹图像增强算法.首先,对局部平稳的指纹图像信号进行STFT(short time Fourier transform)分析,确定纹理模式频谱所在的主要区域,对频谱进行根滤波和形态学平滑后,用均值-门限法提取STFT主频谱成分;然后,提出一种角度和径向估计方法,计算指纹图像在频域的方向图和频率图;最后,根据指纹的曲率,构造相应的巴特沃斯陷波带通滤波器和高斯带通滤波器分别对低曲率区域和高曲率区域进行滤波,有效地滤除奇异点区域和非奇异点区域的噪声模式频率并保留纹线模式的主频率.将提出算法和同类算法进行主客观的实验比较,实验结果表明:提出的算法优于现有算法,能有效滤除非接触式指纹的噪声、增强脊线和谷线之间对比度,同时修复并增强正确的脊线结构.

主管:教育部

主办:华中科技大学

主编:李元元

刊号:ISSN 1671-4512

   CN 42-1658/N

邮发:国内 38-9

   国外 M 487

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