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第48卷,第6期
刊出日期:2020年6月
  • 视频前景运动跟踪和感兴趣区域捕获
    刘政林,朱盛瑜,翟剑坤,张海春 p1-5
    针对传统的运动检测算法不能很好地适应前景中物体运动的问题,设计了一种视频前景运动跟踪和感兴趣区域(ROI)捕获方法.视频预处理使用高斯模糊消除视频中的噪声,然后使用形态学处理操作结合基于Sobel边缘检测算法的优化轮廓搜索算法初步定位和跟踪ROI;随后平滑位置变换以识别目标的运动模式,选择有效的ROI;最后基于肤色状态获得更准确的ROI及其定位.实验结果表明:视频中的行为判断准确率和ROI捕获准确率分别达到77.5%和91.0%,能对ROI进行有效跟踪捕获;在单帧中最耗时模块的运行时间为0.006 s,满足实时性要求.
  • 基于双重约束CNN的壁画图像色彩还原
    徐志刚,尹文玉,朱旭锋 p6-12
    针对石窟壁画图像普遍存在的褪变色问题,提出了一种基于双重约束卷积神经网络的壁画图像色彩还原方法.该方法采用卷积神经网络提取壁画图像的高阶特征,在此基础上,为了对壁画色彩进行全局还原,利用最大均值差异约束建立全局特征映射关系以还原壁画图像中的全局颜色特征.针对不同卷积层存在局部色彩信息缺失的问题,利用马尔科夫随机场约束进行空间布局限制,保留壁画图像中的局部结构信息并对局部色彩进行还原.此外,通过平方梯度约束抑制图像还原过程中的噪声.实验结果表明:该方法在主客观分析指标方面均表现较佳,对于壁画褪变色区域的整体还原效果较好.
  • A*算法与蚁群算法相结合的无人艇巡逻路径规划
    张丹红,陈文文,张华军,苏义鑫 p13-18
    针对无人艇海上巡逻路径规划问题,提出了一种A*算法与蚁群算法相结合进行最短巡逻路径优化的方法.在传统A*算法的八角度搜索基础上,设计了一种多角度A*算法以获得更短的两点之间可行路径,并以A*算法搜索结果构建任意两个巡逻点之间的最短路径网络.结合最短路径网络建立多点巡逻路径规划问题的目标函数,利用蚁群算法进行求解以获得全局最优的巡逻路径.针对巡逻路径转折角较大的问题,提出了一种平滑算法以获得更符合实际航行需求的平滑路径.仿真结果表明:该方法有效地去除了冗余节点,缩短了路径长度,提高了路径平滑度,规划出了一条更优的无人艇巡逻路径.
  • 知识驱动的高维多目标优化算法研究
    胡成玉,余果,代立国,颜雪松 p19-25
    针对传统的非支配排序在处理高维多目标优化问题过程中,因非支配解数量的指数增长而导致算法没有足够的选择压力的情况,提出了一种知识驱动的高维多目标算法(KD-NSGA-Ⅲ),以提升算法的收敛速度.该算法采用Pareto支配关系来衡量种群的优劣,通过知识引导筛选优势种群,结合参考点选择机制增强种群的多样性和广泛性,同时采用模拟二进制交叉策略和改进的自适应变异策略增强算法的搜索能力.通过对标准测试函数的实验,结果表明:相较于一些经典的多目标优化算法,KD-NSGA-Ⅲ在高维多目标优化问题方面性能改善效果优异,尤其在收敛速度上有显著的提升.
  • 基于链路质量估计的灾害监测传感网分簇路由
    胡青松,罗大伟,张梅香,李世银 p26-32
    针对灾害监测传感网呈现出典型的间歇性连通和区域性连通特征,导致数据传输不稳定甚至传输失败的问题,提出一种基于链路质量估计的分簇路由算法.构建基于梯度增强决策树(GBDT)的链路质量估计模型,通过接收信号强度指示(RSSI)、链路质量指示器(LQI)和信噪比(SNR)估计链路的数据包接收速率(PRR)值,根据所获得的PRR估计值对网络分簇,实现簇内数据的高效传输.在此基础上,设计综合链路质量、节点剩余能量等指标的自适应功率分簇路由算法,包括单跳算法LQE-PA和多跳算法LQE-PAMH,通过自适应功率传输的方式将低质量链路提升为高质量链路.仿真结果表明该算法在包传输成功率、网络生存周期和网络吞吐量等方面具有明显优势.
  • 一种双维度上的导频复用方法及其性能分析
    高翟,朱旭,吴让仲 p33-38
    针对蜂窝系统中导频稀缺和边缘用户性能不足的问题,提出了合理提升导频利用率的方法,该方法通过在不同的环区内设计各自的导频复用程度来实现.有别于传统的扇区划分,以基站与用户终端的距离为指标划分出若干环区,使小区中心用户与边缘用户有明晰的区隔.一方面利用高复用因子提高小区中心区域的导频利用率,另一方面利用低复用因子保证边缘用户的通信质量.环区划分所对应的导频微观复用是以小区为单位的宏观复用的补充,两种复用模式结合成双维度导频复用,使导频复用程度的调节更精细,易于实现用户容量与用户体验的平衡.仿真结果验证了上述优势,并显示出在导频资源受限的条件下,双维度导频复用在增大用户承载量的同时能降低来自邻近小区的导频污染.
  • 基于卷积神经网络的鲁棒性说话人识别方法
    曾春艳,马超峰,王志锋,孔祥斌 p39-44
    为了提升说话人识别技术在复杂噪声环境下的识别性能,提出了一种基于高斯均值矩阵和卷积神经网络的鲁棒性说话人识别方法,应用于纯净语音训练出的模型上测试含噪语音的场景.其中高斯均值矩阵是采用最大后验概率(MAP)对传统的梅尔频率倒谱系数(MFCC)特征进行自适应操作得到的,这一操作增加了帧与帧之间的关联性,使特征携带更丰富的说话人身份信息.同时采用卷积神经网络进一步对帧层面的信息进行对准,并从数据中学习到更有利于说话人识别的特征表示,从而提升说话人识别的鲁棒性.实验结果表明在Libri 语音数据集上,所提出方法的鲁棒性优于GMM-UBM和GSV-SVM算法.
  • 基于Icepak的斩波器中散热结构的热分析与优化
    李广义,张俊洪,高键鑫 p45-50
    针对安装有双IGBT模块的翅片式散热器通风不充分、冷却效果差的问题,提出了通过在散热器进风侧和散热风扇之间加装导风板来改变冷却气流在翅片间风道分布的改进措施.经分析发现加装导风板能够均衡冷却气流在散热器翅片间的分布状态,充分发挥各翅片的散热能力,改善冷却效果.计算结果表明:安装导风板后,热源最高温度比安装前降低了约15℃.进一步分析导风板靠近风扇一端与散热器距离对冷却效果的影响,分别计算不同距离下散热结构的温度场,结果表明:热源最高和最低温度均随导风板与散热器距离的减小而降低,即当距离为50 mm时,热源的最高和最低温度均达到最低,此时热源最高温度比原结构低近21℃,优化散热效果显著.最后通过实验验证了该改进措施的有效性.
  • 热循环条件下光纤连接器金锡焊点性能研究
    吴丰顺,许晓珊,周龙早,宋帆 p51-56
    针对光纤连接器在特殊环境应用中经受极端高温和极端低温交替变化,在焊缝处易产生疲劳裂纹、影响焊点可靠性的问题,建立了有限元模型,采用黏塑性本构方程描述金锡焊点的力学行为,模拟光纤连接器在服役过程中连接界面处的应力应变场,探究不同结构参数对焊点应力和变形的影响.结果发现:裂纹萌生的危险点位于下端面焊料层与可伐合金底座的交界面上,其累积非弹性应变值最大为1.22×10-3;裂纹往往由上下端面萌生,逐渐向中心扩展,最终贯穿焊料层.通过比较不同结构参数对焊点应力应变影响,发现当焊料层厚度为50 μm,即底座孔内径为1.49 mm,插针外径为1.39 mm时,焊料层中应力和累积非弹性应变值最小,发生疲劳损伤的可能性也最小.
  • 基于波动理论的高速磁浮列车舷窗隔声性能
    龚胤文,葛剑敏 p57-63
    基于波动理论建立了双层弧度板空腔结构隔声理论模型,对曲率半径影响下舷窗隔声性能进行了计算.计算结果表明:曲率半径变化引起低阶模态移动及环频共振频率变化,从而显著影响舷窗隔声性能;由于受到自身模态影响,板尺寸减小导致“板-空腔-板”共振频率向高频移动;当着重考虑舱内语言清晰性时,应适当加大舷窗空腔厚度及曲率半径;在不改变舷窗结构总质量的情况下,改变双板厚度比例是较好的噪声优化方案.
  • 基于Elman神经网络的车轮滑移率跟踪控制
    张家旭,施正堂,杨雄,赵健 p64-69
    针对汽车高速紧急换道避障系统对快速、精确和稳定的车轮滑移率跟踪控制的需求,基于离散滑模变结构控制方法,设计了对系统不确定性具有强鲁棒性特征的车轮滑移率离散积分滑模跟踪控制器,并利用一步延迟估计方法在线估计和补偿系统不确定性,从而抑制了抖振现象.同时,利用Elman神经网络的时间序列预测能力构建了车轮目标滑移率预测模型,用于预估车轮滑移率离散积分滑模跟踪控制器包含的下一个采样时刻车轮目标滑移率,并通过粒子群优化算法实时修正车轮目标滑移率预测模型的未知权重来提高其预估精度.最后,对提出的车轮滑移率离散积分滑模跟踪控制器的可行性和有效性进行仿真验证.
  • 数字开关液压系统中流体惯性效应分析与实验
    陈晓明,朱玉川,高强,吴昌文 p70-76
    以数字开关液压系统中的流体惯性效应为研究对象,基于高速开关阀动力学模型与动态管路传输模型,结合管路中压力波传播特性,构建两位两通高速开关阀匹配惯性管的阀控缸液压系统分析模型,实现高速开关阀输出特性与惯性管内流体动态压力变化的实时耦合,分析了两者之间的耦合作用,并通过实验验证了流体惯性效应的存在.实验结果与分析模型Ⅱ(包含阀芯动力学模型与流体惯性效应)结果一致性较好,表明分析模型Ⅱ下的压力波传播过程可以表征惯性管内的流体惯性效应与寄生液感效应,高速开关阀的动态特性直接影响惯性管内压力波传播特性,可为数字开关惯性液压系统的设计提供依据.
  • 一种力感知型手术器械驱动装置的设计与实现
    杨德伟,吕琪,郑凯,王鼎方 p77-82
    为了增强医生手术操作的临场感,设计了一种力感知型手术器械驱动装置,在非常紧凑的空间内同时实现了手术器械旋转、俯仰、偏航和开合4自由度的传动和力感知功能.对力感知组件中关键组件弹性变形体的三种结构设计方案进行对比与优化,确定了一种可行且易于加工的弹性变形体结构,并试制了力感知手术器械驱动装置样机;提出了一种通过惠斯通电桥间接测量该变形体变形来测量力/力矩的方案,根据应变片阻值变化测量手术器械各自由度力/力矩,实验验证了弹性体设计方案简单可行.提出的力感知型手术器械驱动模块具有成本低、运动灵活、力测量精度适中且易于消毒的特点.
  • Mg-6Al-1Sn合金板材的微观组织与力学性能
    鲁若鹏,程仁山,李昆,潘虎成 p83-88
    通过对Mg-6Al-1Sn合金(AT61)进行挤压以及后续的单道次大应变量轧制变形,获得了高强塑性的新型变形镁合金板材.组织分析表明AT61合金中主要析出相为Mg17Al12相和Mg2Sn相,挤压态合金经轧制之后晶粒都被细化,合金强度显著提高.随着应变量的增加,晶粒尺寸先显著降低后有所上升,屈服强度变化规律与晶粒尺寸变化规律一致.经过250℃下的单道次约56%大应变量轧制变形后晶粒尺寸细化最明显(约为4.18 μm),合金的屈服强度约为196 MPa,抗拉强度约为294 MPa,延伸率约为26.7%,表现出最优的综合力学性能.
  • 正置同轴旋转圆台环隙流场动力特性
    鲍锋,卢愿,曾华轮,朱睿 p89-95
    实施色流显示试验和粒子图像测速(PIV)流场测速试验对环隙流场动力特性进行定性及定量分析,揭示内圆台转速和环隙宽度对环隙流动特性的影响.通过解析速度场获取环隙径向速度及涡量分布、时均流场、雷诺应力等关键流场信息,在泰勒涡演变周期性规律的定性认知基础上研究泰勒涡动力机制.试验结果表明:当环隙宽度不变时,随着内圆台转速增大泰勒涡演变周期缩短;当转速为9.38 r/min时,涡B1出现先分裂后又融合的特征,体现为环隙流场稳定性减弱;当转速为9.38~20.68 r/min时,静压力主导流动状态形成弧形向内流动趋势;当转速≥24.44 r/min时,环隙内形成弧形外向流动趋势,说明离心力主导当前流态;雷诺应力随转速增大而增大,且雷诺径向正应力>雷诺轴向正应力>雷诺切应力.当内圆台转速不变时,随着环隙宽度增大泰勒涡稳定性先增后减;各工况下环隙流态主要呈现弧形内向流动趋势,说明环隙流场中的静压力总是大于离心力.
  • CFRP加固砌体墙抗泥石流冲击性能试验研究
    刘曙光,邱皓廷,张洪,李培振 p96-100
    改进了传统的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固砌体的结构方式,采用CFRP满贴半包裹加固砌体墙受冲击面,对CFRP改善砌体墙抗泥石流冲击性能进行了试验.基于三维数字散斑影像相关方法测量试验墙面位移场和节点时程位移,比较了CFRP加固前后砌体墙的破坏情况及墙面位移特点,分析了CFRP加固对砌体墙抗冲击性能的改善情况及加固前后砌体墙受冲击作用下的破坏机理.试验结果表明:传统砌体结构抵抗泥石流冲击性能较差,在砌体墙承受能量为37,343,809,1 568 J的撞击各两次后将完全破坏;而碳纤维布加固后的砌体墙可继续承受6次1 568 J的撞击才完全破坏;墙体采用CFRP加固后具有更好的整体性,其在泥石流冲击作用下的位移显著减小且分布更加均匀,抗变形和抗裂性能明显提高,抵抗泥石流冲击荷载能力显著改善.
  • 基于SEM的长螺旋压灌桩水泥浆液渗透规律
    高睿,俞皓,蔡桦,邓畅 p101-106
    为研究长螺旋压灌桩湿作业下水泥浆液的渗透特性,以某桩-粉质黏土过渡带为研究对象,采用扫描电子显微镜技术对地下水位以下粉质黏土层中的水泥浆液渗透区孔隙结构进行定性和定量分析,借助Image-Pro Plus (IPP)及地理信息系统(GIS)软件分析水泥浆液渗透区域的平均渗透距离、孔隙率、孔隙定向性及孔隙分形维数随深度增大的变化规律.结果表明:随着渗透区深度增加,水泥浆液渗入桩侧土体的平均距离增大,水泥水化产物对孔隙的充填作用增强,纤维状水化产物逐渐发育,胶结形成的空间网状结构范围增大;并且随着渗透区深度增加,桩侧土体孔隙率减小,小孔隙数量增加,大孔隙面积减小,孔隙定向性减弱,微观结构更加复杂.
  • 平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震试验研究
    时强,王新武,晏石林,孙海粟 p107-112
    为研究耗能梁段长度和柱轴压对平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行4个偏心支撑半刚接钢框架的低周反复荷载试验,并从滞回曲线、承载力、延性、耗能及螺栓应变等方面分析了试件的抗震性能.试验结果表明:平齐端板连接偏心支撑钢框架破坏模式为耗能梁段端板焊缝或腹板断裂,其余构件均未出现明显屈曲变形和裂纹,易于震后修复和更换耗能梁段.耗能梁段长度是偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的重要影响因素之一,随耗能梁段长度比的增大,极限承载力及累计耗能均呈下降趋势,短耗能梁段试件的承载力高于长耗能梁段试件的,由于构件之间的滑移,平齐端板连接偏心支撑钢框架结构滞回曲线呈现不同程度的捏缩现象,且随着耗能梁段长度增加,捏缩现象愈加明显.
  • 栓钉与拉结筋对圆钢管混凝土黏结性能的影响
    董宏英,陈学鹏,曹万林 p113-118
    为研究栓钉与拉结筋构造对圆钢管与高强混凝土黏结-滑移性能的影响,设计了15个大尺寸圆钢管高强混凝土试件并进行了推出试验.钢管内部采用无构造、栓钉、拉结筋等构造措施,核心区混凝土采用C60和C70普通混凝土或C60再生混凝土.通过推出力、滑移位移和钢管应变,分析了不同参数对黏结性能的影响,阐述了滑移破坏全过程的作用机理,并给出了栓钉与拉结筋构造抗剪承载力的计算方法和界面本构关系.结果表明:采用栓钉构造与拉结筋构造可大幅度提高黏结强度和耗能能力,无构造措施下钢管再生混凝土的黏结性能比同强度普通混凝土更好,提出的栓钉与拉结筋抗剪计算方法与试验结果符合较好.
  • 贴CFRP加梁端加腋加固震损PC节点的抗震性能
    陈伟宏,林仪旺,刘万里,崔双双 p119-125
    为了研究震损装配式混凝土(PC)框架结构的加固方法,设计并完成了两个足尺平面PC框架中节点试件的拟静力预损试验,发现试件沿预制梁柱与节点核心区结合面处产生了水平、竖直剪切裂缝.根据PC节点的破坏模式,提出了外贴碳纤维复合材料(CFRP)加梁端加腋组合加固震损PC节点的加固方法.加固震损PC节点拟静力试验结果表明:该加固方法使梁端塑性铰区由紧邻节点核心区移至梁腋末端,且梁柱与节点核心区结合面未开裂.震损加固后节点GJ-1和GJ-2的累计耗能分别比完好节点J-1和J-2提高了88.1%和49.4%,承载能力分别提高了25.2%和67.8%,刚度分别提高了27%和34%.GJ-1和GJ-2的位移延性系数为J-1和J-2的100%和93.1%,说明震损节点加固后基本恢复到原PC节点的延性水平.外贴CFRP加梁端加腋组合加固法能提高震损PC框架结构的抗震性能.
  • 臭氧氧化水中新型污染物三氯蔗糖的机理分析
    马晓雁,刘章华,朱世翠,杨玉龙 p126-132
    为了探究新型污染物三氯蔗糖(SUC)的有效去除方法,考察了连续臭氧对水中SUC的降解效果,分析了臭氧通量、SUC初始浓度、初始pH值、温度和共存阴离子等因素对降解效果的影响,并通过产物鉴定推测了SUC的降解路径.结果表明:臭氧氧化工艺能高效去除SUC,中性条件下羟基自由基(HO•)间接氧化作用大于臭氧直接氧化.SUC降解过程均符合拟一级动力学反应方程特征,反应速率常数均随臭氧通量、pH值和温度的升高而增大;SUC的初始浓度高将降低降解效果,水中常见阴离子抑制SUC降解的顺序为CO32->HCO3->Br->Cl-.利用幂指数型经验模型得到了臭氧降解SUC的动力学模型,臭氧氧化过程经LC/MS鉴定有4种中间产物,降解路径可能为糖苷键的断裂和HO•的取代反应.

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

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