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2025,46(3):237-247, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03001
Abstract:
为了提高功率分流式混合动力汽车（hybrid electric vehicle,HEV）的经济性，建立了HEV整车的纵向动力学模型，并提出了一种基于策略熵优化的改进近端策略优化（proximal policy optimization,PPO）算法的能量管理策略（energy management strategy,EMS）。在一般PPO算法基础上，通过采用经验池机制简化算法框架，只使用1个深度神经网络进行交互训练和更新，以减少策略网络参数同步的复杂性；为了有效探索环境并学习更高效的策略，在损失函数中增加策略熵，以促进智能体在 探索与利用之间达到平衡，避免策略过早收敛至局部最优解。结果表明，这种基于单策略网络改进PPO算法的EMS相比于基于双策略网络PPO的EMS，在UDDS工况和NEDC工况下，均能更好地维持电池的荷电状态（state of charge,SOC），同时等效燃油消耗分别降低了8.5%和1.4%，并取得了与基于动态规划（dynamic programming,DP）算法的EMS相近的节能效果。所提改进PPO算法能有效提高HEV的燃油经济性，可为HEV的EMS设计与开发提供参考。
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2025,46(3):248-256, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03002
Abstract:
为了解决单一交通数据缺失值插补模型不能全面地考虑交通数据多源异构、数据量复杂等问题，提出一种基于信息熵来确定自适应权重的多分类器插值模型。首先，选择表示“混乱度”的信息熵来衡量预测结果的优劣进而确定多分类器的权重；其次，设计动态的自适应权重设定方法来解决设备差异性引起的不同样本适应的分类器不同的问题；最后，在公共数据集与自采数据集上进行验证。结果表明：所提模型相较于其他插值模型在检测效果上取得了显著的提升，并且在公开数据集“州际公路交通流量数据集”上进行的实验也取得了较高精度，F1达到0.778，RMSE提升10%，具有较强的泛化性。在使用信息熵确定权重模型的基础上，使权重跟随数据流自适应变化，具有较快的检测速度和更高的准确度，为交通数据清洗中缺失值填补模型的建立提供了技术参考。
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2025,46(3):257-267, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03003
Abstract:
为提升交通时序数据异常识别能力，构建了一种混合模型。第一，融合多头注意力、残差及概率稀疏自注意力机制，形成全局特征识别（global feature recognition,GFR）模块，增强模型对全局特征的识别能力，有效降低计算复杂度 ；第二，将膨胀卷积与多尺度卷积相结合，形成局部特征识别(local feature recognition,LFR)模块，进一步优化模型局部特征的提取能力；第三，引入Free- Running训练策略，提升模型的鲁棒性；第四，将上述特征识别模块和训练策略与LSTM相结合，并将自注意力机制的结果替代LSTM的输入门控，以优化长序列的记忆效果，同时进一步降低计算复杂度；最后，采用多元高斯分布概率函数对异常进行判别。结果表明，每在LSTM基础上增加1个模块，所提模型的预测和异常检测能力均有提升；与常见的Transformer-Bi-LSTM混合模型相比，所提模型在预测能力上更为出色，且计算复杂度更低。所提模型在交通时序数据的全局和局部异常识别上高效、可靠，为提升交通系统的运行效率和安全性提供了参考。
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2025,46(3):268-275, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03004
Abstract:
针对银纳米颗粒（Ag NPs)催化剂在亚甲基蓝（methylene blue,MB）催化还原反应中高催化性与易回收性难以平衡的问题，制备了纤维素基载银水凝胶（TOC-CMC-Ag），对MB的催化还原性能进行研究。首先，以氧化纤维素（oxidized cellulose,TOC）和羧甲基纤维素（carboymethyl cellulose,CMC）为原料，环氧氯丙烷(epichlorohydrin,ECH)为交联剂，制备TOC-CMC水凝胶，研究CMC取代度对溶胀、吸附性能的影响；然后，以吸附性能最好的TOC-CMC水凝胶为载体，通过原位还原法制备TOC-CMC-Ag，并进行透射电镜和X射线光电子能谱表征；最后，研究TOC-CMC-Ag对MB的催化还原性能。结果表明，TOC-CMC-Ag能在4 min内完全还原MB，且在7次循环使用后仍可使MB得到完全还原。所制备的兼具高催化性与易回收性的载银水凝胶，为开发综合性能优异的催化还原催化剂提供了新途径。
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2025,46(3):276-287, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03005
Abstract:
石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种晶体结构与石墨相似的碳基共轭聚合物材料，在光催化抗菌领域展现出独有的潜力。然而，g-C3N4光催化剂存在光生电子（e-）和光生空穴(h+)易复合、太阳光吸收不全、比表面积小、吸附性差等问题，导致光催化效率低，影响了抗菌效果。采用形貌调控、贵金属沉积、元素掺杂、异质结构建等手段对g-C3N4进行功能化改性，可激发g-C3N4的抗菌潜力。对g-C3N4光催化抗菌性能的优化策略进行了详细介绍，重点综述了g-C3N4光催化抗菌特性在水消毒、抗菌敷料、抗菌纺织物、食品包装方面的应用研究现状，指出目前g-C3N4光催化抗菌剂开发面临的问题。为应对日益严峻的微生物污染挑战，其未来研究可从以下几个方面展开：1）深化活性氧（ROS）对细菌细胞膜破坏，细胞内蛋白质、DNA损伤等具体机制的研究；2）探索g-C3N4对耐药菌、常用真菌等广谱菌的抗菌应用研究；3）提升g-C3N4在不同环境下的适应性。
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2025,46(3):288-295, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03006
Abstract:
为了建立有效的木质纤维素预处理工艺，解构其复杂结构并提高多糖组分的酶解效能，使用氯化胆碱(choline chloride,ChCl)和甘油(glycerol,Gly)合成绿色的低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)，对玉米秸秆进行预处理，比较不同合成条件下的DES对秸秆的解构效果，并在体系中添加辅助剂强化预处理。结果表明：向ChCl和Gly物质的量比为1∶2的DES中添加质量分数为1%的H2SO4，于120 ℃下预处理3 h后葡聚糖含量由33.4%（质量分数，下同）提高至51.2%，木聚糖和木质素脱除率分别达到86.7%和39.0%；预处理残渣酶解72 h后的葡萄糖和可发酵糖产量较高，每100 g秸杆中分别得到29.0 g葡萄糖和30.7 g可发酵糖。因此，H2SO4辅助DES体系对木聚糖和木质素有较好的脱除效果，为秸秆酶解效率提升和可发酵糖高效制备打下了基础；所建立的绿色高效预处理工艺，可为中国储量丰富的农业秸秆高值转化提供基础数据和技术支撑。
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2025,46(3):296-303, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03007
Abstract:
为了探究美拉德反应和多酚氧化对食品体系褐变及抗氧化能力的交互作用，以不同糖-氨基酸为反应模型，研究了3种膳食多酚（芹菜素、柚皮素、槲皮素）对热模型体系中美拉德反应产物（Maillard reaction products，MRPs）褐变强度、抗氧化能力和抗肿瘤细胞增殖活性的影响。结果表明：于120 ℃加热60 min时，果糖比葡萄糖褐变得更快，且果糖-氨基酸模型的MRPs对2,2-联苯基-1-苦基肼基（DPPH）和［2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐］（ABTS）自由基的清除率高于葡萄糖-氨基酸模型，但其抗氧化活性与褐变强度之间并未体现相关性；添加不同的多酚对RKO人结肠癌细胞系具有不同的抗增殖活性，芹菜素的抗增殖活性能力最高，为62.57%，而槲皮素的抗增殖活性能力最低，仅为14.23%。在热模型体系中，添加膳食多酚可实现对美拉德反应的有效控制，为其在食品中的应用提供了理论参考。
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2025,46(3):304-311, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03008
Abstract:
为了解决有机与非有机牛奶中差异挥发性化合物不明确的问题，采用气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS）法结合化学计量学分析对荷斯坦牛、娟姗牛和牦牛生产的有机和非有机牛奶中挥发性化合物进行比较分析。结果表明：共检出41种化合物，有机和非有机牛奶之间的代谢组成相似度高，牦牛奶与荷斯坦牛奶、娟姗牛奶的代谢特征差异显著；筛查出罗勒烯、丁酮、2,5-二甲基呋喃、正丙醇、2-乙基-6-甲基吡嗪、5-甲基-3-庚酮等化合物可作为区分有机和非有机牛奶的差异化合物。本研究对有机牛奶和非有机牛奶的差异特征进行了表征，可为有机牛奶的真实性鉴别提供数据支持。
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2025,46(3):312-321, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03009
Abstract:
为了解决高速公路建设期碳排放预测不精准的问题，提出了粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化BP(back propagation)神经网络预测碳排放的方法。采用层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）从工程长度层、工程建设层、能源消耗层与材料消耗层4个维度凝练出路线长度、路基长度、路面长度、隧道长度、桥涵长度、互通区长度、挖方量、填方量、柴油消耗量、水泥消耗量、碎石消耗量和钢筋消耗量12个关键指标；获取36个高速公路项目数据作为模型训练的实证样本，结合误差指标进行对比分析。结果表明，所得PSO-BP模型R2为0.974，BP模型R2为0.890，前者更接近于1；与生命周期法结果相比较，PSO-BP比未优化的BP与真实值之间偏差更小。划分的4个维度层和选择的12个关键指标使得在高速公路设计规划阶段即可预测得到建设期的碳排放，为高速公路的低碳建设提供了参考。
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2025,46(3):322-322, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03010
Abstract:
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2025,46(3):323-332, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03010
Abstract:
针对深度学习算法无法兼容设备检测及新样本收集、检测时效性及泛化能力差的瓶颈，提出了一种基于SURF特征改进的传统模板匹配检测算法。首先，使用SURF算法对图像进行特征提取，采用乘积量化理论构建搜索树，结合特征点空间位置信息快速筛选匹配点；其次，根据匹配点获取单应性矩阵和仿射变换矩阵，通过两矩阵结合筛选“内点”进行偏移量计算并执行图像配准；最后，结合局部缺陷密度度量法思想，综合区域前景及区域背景加权方式计算缺陷密度，通过缺陷密度判定标签是否合格，同时针对小字符特征少又含有局部偏移的场景，使用改进方法避免误判。结果表明，所提算法在自建数据集上的准确率、召回率及F1分别为98.67%、97.69%及98.18%，均优于主流方法，在设备上实际应用时满足实时性要求。该算法能有效提升特征点稳定性和检测精度，为其实际应用提供了技术参考。
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2025,46(3):333-341, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03011
Abstract:
为提高职位推荐准确率，基于求职者和招聘者在“浏览岗位→投递简历→招聘者反馈”等环节表现出的行为隐含的求聘双方偏好信息，提出了一种融合知识图谱的多行为职位推荐模型（multi-behavior job recommendation integrating knowledge graph，MB-JRIKG）。该方法基于真实的职位数据构建求职领域知识图谱，并在偏好传播理论的基础上提出多行为偏好传播策略，将求聘各环节中“招聘者认可”设为目标行为，求职者浏览岗位和投递简历设定为辅助行为，综合预测求职者的偏好。首先，分别以用户在不同行为下的历史记录作为用户感兴趣的种子集，并在知识图谱中沿着节点之间的关系进行偏好传播以推理出用户的潜在偏好，增强用户表示；然后，将用户表示向量和职位表示向量输入预测函数中，计算用户在每个行为类型下的交互概率，并加权求和作为目标行为的交互概率；最后，使用阿里巴巴人岗智能匹配的比赛数据集进行点击率预测实验。结果表明，在与MF、XGBoost、KGCN、RippleNet 4个基准模型的对比中，MB-JRIKG相比次优基准模型RippleNet在指标AUC和ACC上分别提高了0.014 5和0.028 8，验证了模型的有效性，实现了数据的充分利用。该模型有效结合求聘双方的交互行为进行推荐，引入职位知识图谱的属性关联，对实现个性化的职位推荐有参考价值。
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2025,46(3):342-354, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx03012
Abstract:
针对现有模型在处理开源软件供应链中复杂依赖关系和潜在威胁路径时过于简化，难以应对大数据时代背景下网络系统中的开源风险问题，提出基于攻防博弈的网络系统动态风险评估模型。首先，整合系统拓扑结构信息、开源组件信息以及漏洞信息构建开源风险传播知识图谱；其次，基于知识图谱设计威胁路径生成算法以获取威胁路径，并评估其潜在风险，确定最大可能威胁路径；最后，引入随机博弈的思想，建立基于风险博弈的网络系统风险评估模型NSRAM-RG，分析攻防双方针对最大可能威胁路径的博弈行为，动态更新知识图谱，并依据双方效用函数来量化评估网络系统的风险。结果表明，所提模型的评估结果与真实值的拟合程度优于HMM（隐马尔可夫模型）和AHP（层次分析法），能够更准确地反映系统的风险变化。所提模型能够有效地量化评估系统中的开源风险，为开源软件供应链的安全管理提供了新的思路。
2025年第46卷第3期
当期完整版
机械、电子与信息科学
化学与化工
食品与生物科学
土木建筑工程
数据分析与计算
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2021,42(1):48-59, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01007
Abstract:
现实生活中存在的网络大多是包含多种类型节点和边的异构网络，比同构网络融合了更多信息且包含更丰富的语义信息。异构网络表示学习拥有强大的建模能力，可以有效解决异构网络的异质性，并将异构网络中丰富的结构和语义信息嵌入到低维节点表示中，以便于下游任务应用。通过对当前国内外异构网络表示学习方法进行归纳分析，综述了异构网络表示学习方法的研究现状，对比了各类别模型之间的特点，介绍了异构网络表示学习的相关应用，并对异构网络表示学习方法的发展趋势进行了总结与展望，提出今后可在以下方面进行深入探讨：1）避免预先定义元路径，应充分释放模型的自动学习能力；2）设计适用于动态和大规模网络的异构网络表示学习方法。
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2021,42(1):67-74, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01009
Abstract:
随着抗生素副作用的日益凸显，以及其被批准数量的逐年下降，研发功能相似且不易产生耐药性的其他活性物质迫在眉睫。抗菌肽具有广谱抗菌性、热稳定性，作用机理独特，既能起到体内抗病菌感染、促进癌细胞凋亡的作用，还可作为抗病毒化疗剂和医疗器械的抗菌材料。系统综述了抗菌肽的抗菌机制，及其在医药领域抑制抗耐药菌的产生、抗癌以及抗病毒感染的作用，阐明了抗菌肽存在的稳定性、溶血性及毒性等问题，并对其发展前景进行了展望。指出今后可在以下方面对抗菌肽展开深入研究：1）结合体内抑菌机制进行研究，推动抗菌肽的开发应用；2）通过替换、修饰氨基酸残基，合成杂合肽，优化抗菌肽结构，提高其活性，降低毒副作用并预防耐药性的产生；3）利用抗菌肽传递系统或抗菌肽与绿色天然提取物联合作用，提高抗菌活性和生物利用度。
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2021,42(1):75-81, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01010
Abstract:
为提高304不锈钢的抗高温氧化性能，以正硅酸乙酯(TEOS)为原料，采用溶胶-凝胶法，在不锈钢表面制备了SiO2薄膜，通过氧化动力学，XRD，SEM和EDS分析，研究了涂覆层数对不锈钢900 ℃抗高温氧化性能的影响。结果表明，SiO2薄膜与不锈钢基体的附着性良好，促进了不锈钢表面发生选择性氧化，生成保护作用的Cr2O3和NiCr2O4氧化层，不锈钢的抗高温氧化性能显著提高，其中涂覆3层SiO2薄膜试样的抗高温氧化性能最佳，经900 ℃循环氧化100 h后氧化增重与氧化剥落仅为未涂覆试样的58.1%和41.4%。SiO2薄膜涂覆有效提高了不锈钢的抗高温氧化性能，是表面处理方法应用于高温环境的又一尝试，为溶胶-凝胶法制备其他薄膜提供了借鉴和参考。
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2021,42(1):22-29, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01004
Abstract:
为了解决YOLOv3算法在手势识别中存在识别精度低及易受光照条件影响的问题，提出了一种改进的YOLOv3手势识别算法。首先，在原来3个检测尺度上新增加1个更小的检测尺度，提高对小目标的检测能力；其次，以DIoU代替原来的均方差损失函数作为坐标误差损失函数，用改进后的Focal损失函数作为边界框置信度损失函数，目标分类损失函数以交叉熵作为损失函数。结果表明，将改进的YOLOv3手势识别算法用于手势检测中，mAP指标达到90.38%，较改进前提升了6.62%，FPS也提升了近2倍。采用改进的YOLOv3方法训练得到的新模型，识别手势精度更高，检测速度更快，整体识别效率大幅提升，平衡了简单样本和困难样本的损失权重，有效提高了模型的训练质量和泛化能力。
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2021,42(1):60-66, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01008
Abstract:
为减轻盐酸二甲双胍对胃的刺激，实现其在肠道内的释放，以盐酸二甲双胍为主药，壳聚糖、海藻酸钠为复合载体，筛选盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球的最佳处方及制备工艺，并对其pH敏感性及体外释药特性进行了考察。通过单因素试验及正交试验优化处方工艺，利用扫描电镜进行结构表征，紫外分光光度法测定载药量及包封率，转篮法研究释放度。结果表明，盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球的优选处方如下：壳聚糖与海藻酸钠的总浓度为2%（质量体积比），海藻酸钠与壳聚糖的质量比为1∶1，药物与海藻酸钠的质量比为2∶5，氯化钙的交联浓度为3.5%（质量体积比）；盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球在人工胃液中6 h累积释放度小于4%，在人工肠液中6 h累积释放度最大可达96.4%。所制备的盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球处方工艺稳定可靠，水凝胶微球机械强度高，生物降解性和稳定性好，是一种新型结构的盐酸二甲双胍给药系统。
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2015,36(1):90-99, DOI: 10.7535/hbkd.2015yx01016
Abstract:
如何定量评估液氮冷却后煤储层的渗透率演化是液氮冷却增透煤储层技术的关键。为分析液氮注入煤后的变形、破坏和渗透率演化过程，将煤视作弹脆塑材料，其变形过程包括弹性变形、脆性跌落和残余塑性流动3个阶段，结合单元强度退化指数、扩容指数和Mohr-Column准则，建立了考虑围压对煤单元峰后力学行为影响的本构模型。根据煤岩单元变形过程，将煤岩单元渗透率演化分成2个阶段，即弹性压缩煤岩单元渗透率减小阶段及煤岩单元破坏后的渗透率增加阶段。分析了单元弹性变形、剪切破坏和拉破坏与渗透率之间的关系。煤岩单元弹性压缩和拉伸引起单元内孔隙空间的变化，进而影响单元渗透率；煤岩单元剪切破坏在单元内形成共轭剪切带，在剪切带内的流体流动服从平行板定律，给出了基于单元体应变的剪切带宽度和渗透率计算公式；煤岩单元拉破坏在单元体内形成“十”字型裂隙，在裂隙内的流动也服从平行板定律，给出了基于单元体应变的裂隙宽度和渗透率计算公式。结合热传导理论建立了液氮冷却煤层的温度-变形-破坏-渗透率演化模型，并在FLAC下利用Fish函数方法予以实现。数值算例研究了液氯注入辽宁王营子矿某煤层气抽放井后煤层的变形、破坏和渗透率演化过程。结果表明：1）煤受液氮冷却作用后发生体积收缩，越靠近钻孔温度梯度越大，收缩变形越大，温度拉应力越大，越容易破坏，形成拉破坏区。液氮注入冷却10 d后的拉破坏区约0.65 m宽。2）在拉破坏区，单元内形成了贯通的裂隙，单元体渗透率显著增长，液氮冷却10 d的单元渗透率最大增长幅度可达1.97×105倍。3）远离钻孔区域，拉应力也使得煤的渗透率有所增加，增加幅度为1%～14%，远小于破坏区。4）随着冷却时间增加，破坏区域扩大，但增长速率逐渐减缓，这表明在工程实践中冷却时间过长，不一定能取得更好的冷裂效果。5）液氮冷裂的主要影响区域在1.0 m左右，但实际工程中钻孔内压力、煤岩体内水的相变等对煤岩的实际变形和破坏也有很大影响，从而使得液氮冷裂的影响区域更大。6）模型能较好地反映液氮冷却煤体变形-破坏-渗透率演化过程，从而为评估液氮冷却煤岩增透效果提供一种简便、可行的方法。
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2021,42(1):1-7, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01001
Abstract:
为了探究醇类物质在高载高速工况下的润滑性能，尤其是碳链、羟基与润滑性能的关系，开展了碳链长度、羟基数目对醇类物质润滑性能影响的研究。利用四球摩擦机调查一系列醇类物质的摩擦学性能，结合黏度仪、透射电镜和拉曼等检测手段，探索碳链长度、羟基数目对润滑性能的影响。实验结果表明，随着碳链的增长磨合期变短、摩擦系数达到稳态的时间变短、磨损率降低；随着羟基数目的增多磨损率降低、无明显磨合期和摩擦系数持续波动(乙二醇)或持续降低(甘油)。摩擦诱导形成的石墨烯较无定形碳更能有效地促使摩擦体系达到稳定的摩擦系数,缩短磨合期，研究结果可为醇类物质在机械设备领域的应用提供参考。
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2021,42(1):38-47, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01006
Abstract:
为了解决蚁群算法在无人机实现路径规划中容易陷入局部最优的问题，提出改进的蚁群算法。对信息素的挥发因子以及信息素进行上、下限设置，防止由于较短路径上的信息素过高以及较长路径上的信息素过低，使蚂蚁陷入局部最优，同时在多启发因素的影响下，将路径的整体长度作为决定状态转移概率的一个自适应启发函数因子，当路径长度很大时，自适应启发函数因子较小，使得蚁群选择该路径的概率减小。实验结果表明，改进的算法在路径长度上减少了6.4%，最优路径长度方差降低了85.78%，增加了对环境整体性的考虑，缩短了路径长度，降低了迭代次数，跳出局部最优。在环境复杂度加大的情况下，引入自适应启发函数因子之后的算法可以有效地选择较好的路径，为无人机路径规划提供了理论依据。
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2021,42(1):15-21, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01003
Abstract:
为了解决航空无线电导航服务频段附近的脉冲干扰影响接收机工作的问题，并进一步提高GNSS系统的抗干扰能力，提出了基于STFRFT(short time fractional Fourier transform)的脉冲干扰抑制方法。首先确定接收信号的最佳旋转阶次，再对信号进行STFRFT，通过坐标旋转得到时频面的二维分布，在最佳阶次下采用自适应时变滤波器实现对干扰和信号的分离，进而抑制干扰。仿真结果表明，和几种传统方法相比，基于STFRFT的自适应滤波算法剔除干扰效果最好，在抑制脉冲干扰的同时保留了更多有用信号。结合STFRFT技术和自适应时变滤波技术提高了抑制脉冲干扰的能力，可为航空无线电导航服务的脉冲抗干扰技术提供参考依据。
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2021,42(1):8-14, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01002
Abstract:
为提高非合作室内环境下超宽带组网定位能力，采用无中心定位算法理论对超宽带测距输出距离信息进行解算分析，得到相对定位结果，并将定位结果与光电标定系统结果进行实测对比，对精度进行评估。结果表明，相比传统超宽带定位模式，利用超宽带测距和无中心定位算法相结合的形式，能够实现无中心定位以及各节点之间的相对位置解算，最终确定各节点之间的相对位置。超宽带测距和无中心定位算法相结合，在相对定位方面具有良好的稳定性和精确度，可以广泛应用于室内室外多种场景。
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2021,42(1):82-90, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01011
Abstract:
为了解决传统U型钢拉杆存在的生产工艺落后、加工周期长、材料利用率低等问题，提出一体式钢拉杆成形工艺。以35型钢拉杆U型头预制坯的成形为研究对象，设计了3道次加热镦粗方法，采用DEFORM-3D有限元软件分析了不同工艺条件下镦粗后温度场、应力场的模拟结果，探讨了成形效果较佳的热成形工艺参数，并通过实验验证成形的可行性。结果表明，各道次较佳的热成形工艺参数如下：第1道次始锻温度为1 150 ℃、冲头速度为20 mm/s，第2道次始锻温度为1 150 ℃、冲头速度为30 mm/s，第3道次始锻温度为1 100 ℃、冲头速度为20 mm/s；在该热成形工艺参数下，各道次的成形力分别为1 520，2 090，5 290 kN，各道次的胀模力分别为5 870，6 710，8 830 kN；镦粗后金属流线分布合理，没有出现交叉、折叠等现象，成形效果较好。采用3道次热镦粗方法制备预制坯，制件内部的等效应力分布都比较均匀，可以形成质量良好的制件，研究结果可为35型钢拉杆U型头预制坯的镦粗聚料工艺设计以及设备选择提供参考。
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2021,42(1):30-37, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01005
Abstract:
针对传统贝叶斯模型算法对图像显著区域检测精度需要进一步提高的问题，提出一种改进凸包的贝叶斯模型显著性检测算法。首先，利用流行排序算法对图像进行前景提取，提取的前景区域作为贝叶斯模型的先验概率；其次，利用颜色增强的Harris角点检测算法检测图像在RGB，HSV，CIELab 3个颜色空间中的特征点，分别构造RGB，HSV，CIELab空间的凸包，求取3个颜色空间下的凸包的交集；再次，通过贝叶斯模型根据先验概率、凸包与颜色直方图结合得到的观测似然概率计算获得显著性区域图；最后，将新算法在两大公开数据集MSRA和ECSSD中进行测试。结果表明，新算法能够有效抑制背景噪声，完整检出显著区域，F-measure值在MSRA和ECSSD数据库中的测试结果分别为0.87和0.71，准确率-召回率曲线在复杂图像数据库高于传统经典算法。新算法改进了传统经典算法的检测效果，进一步提高了显著图检测的准确性。
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2019,40(1):68-78, DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01011
Abstract:
近年来，关于数字孪生的研究方兴未艾。数字孪生作为一个新的范式或者方法体现出了巨大的潜力，但是，这一概念的内涵和范围尚不确定，尤其是对数字孪生模型概念的界定很不清晰。根据模式类别可以将其分为通用模型和专用模型，其中专用模型仍是当前的研究热点，研究内容主要体现为对具体项目使用数字孪生方法进行建模，也包括对专用模型进行开发。这些具体项目除了传统制造业所涉及的零件测量和质量控制，增材制造，设计和工作过程，以及系统管理外，还包括在生物医药、石油工程领域的应用等。开发专用模型的工具和技术呈现多元化，有通用工业软件、专用工业软件、仿真平台和自研二次开发工具等等。数字孪生通用模型的研究对象不针对某一具体项目，而是研究如何将模型受控元素表示为一组通用的对象以及这些对象之间的关系，从而在不同的环境之间为受控元素的管理和通信提供一种一致的方法。数字孪生通用模型的研究主要分为概念研究和通用模型的实现方法，两者的研究热度相当。其中概念研究从宏观角度的产品生命周期管理，到描述系统行为，如一般系统行为和系统重新配置，再到具体工作流，如设计方法、产品构型管理、制造系统、制造过程等，研究内容较为发散，尚没有出现特别突出的热点。关于数字孪生通用模型实现方面，主要研究了建模语言的构建、模型开发方法的探索、具体工具的使用、元模型理念的植入和模型算法的探索。数字孪生模型是数字孪生研究的核心领域之一，其未来的研究重点是如何将不断涌现的各不相同的数字孪生体的外部特征和内在属性归纳为可集成、可交互、可扩展的模型，便于更高效地实现信息在物理世界和数字世界之间流动，从而实现数字孪生的普遍应用，继而支持CPS（网络物理空间）和CPPS（网络物理生产系统）的建设。因此，数字孪生模型研究下一步需要解决的问题是如何对接标准参考架构，如德国提出的工业4.0参考架构模型RAMI4.0和中国的智能制造系统架构IMSA等；关于数字孪生模型需要建立统一的描述方法并确立一致的结论，以规范各自独立发展建立起来的模型，从而改善模型的互操作性和可扩展性，否则，随着系统规模的扩大模型效能会显著下降；中国数字孪生模型的研究急需国产专业工业软件和建模软件的支持，以便中国学者深入开展更加符合国情的深入研究。
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2012,33(4):309-312, DOI: 10.7535/hbkd.2012yx04007
Abstract:
采用M-G方程、Bruggeman方程和广义M-G方程计算了复合材料内碳纤维的介电常数。结果表明:当纤维长径比较大时,3个方程均可以计算出碳纤维的介电常数,并且数量级和趋势保持一致；广义M-G和M-G方程的计算结果较为一致,而Bruggeman方程则小于其余两者的计算结果；当碳纤维浓度上升至渗流浓度附近时,3个方程计算结果均出现一定程度的偏离,表明3个方程均适用于低浓度情况。
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2015,36(1):1-8, DOI: 10.7535/hbkd.2015yx01001
Abstract:
城市轨道交通作为一种快捷、舒适、节能、环保、安全的交通工具已越来越受到人们的青睐，但由于车辆运行时产生的噪声及振动也使城市轨道交通车辆面临严峻的挑战。目前，针对弹性车轮的研究也在不断发展深入，通过对弹性车轮的发展背景与结构分类的论述，介绍了弹性车轮在轻轨车辆上的主要优点，并详细论述了弹性车轮在降噪减振、有限元强度分析、车辆动力学以及轮轨磨耗方面的研究现状。以国内外低地板轻轨车辆为例，介绍了弹性车轮在城市轨道交通中的发展及运用，并论述了弹性车轮在中国轻轨车辆上的运用前景以及弹性车轮今后的研究方向。
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2012,33(5):453-458, DOI: 10.7535/hbkd.2012yx05016
Abstract:
利用计算流体力学软件FLUENT的凝固/熔化模型,对双层壁圆筒内填充的铝硅合金相变材料的熔化/凝固过程进行了数值模拟,得到了在第3类边界条件下圆筒内相变材料在凝固/熔化过程中的动态温度场分布、相界面移动规律及凝固/熔化时间等,对蓄热装置的设计及实验研究提供了重要的参考价值。
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2008,29(4):299-304, DOI: 10.7535/hbkd.2008yx04010
Abstract:
针对研制的创伤手指功能康复机械手,研究了以ARM芯片S3C2410为核心的嵌入式系统平台、基于SPI总线的电机控制和数据采集模块,以及控制软件和图形用户界面的设计,还结合机械系统设计了传感系统,实现了康复运动产生、康复数据采集等系统功能,为该系统用于临床康复试验奠定了基础。
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2005,26(2):160-165, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx02021
Abstract:
对化学工程领域中的通用CFD(ComputationalFluidDynamics)模拟软件Phoenics,Fluent,CFX等的具体特点和应用情况进行了综述,指出了他们各自的结构特点、特有模块、包含的数学模型和成功应用领域;给出了选用CFD软件平台的7项准则,对今后CFD技术的发展进行了预测,指出,今后CFD研究的主要方向将集中在数学模型开发、工程改造和新设备开发及与工艺软件的匹配连用等方面。
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2005,26(1):47-50, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx01012
Abstract:
描述了在透视投影和相机针孔模型下从单幅二维投影图像进行目标空间方位测定的方法,即利用现实场景中一个三维标定块来进行相机标定,采用线匹配法求出单应矩阵,即可测量平面上目标距离以及物体高度等。
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2005,26(4):309-311,321, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx04015
Abstract:
针对研究的利用MATLAB图像处理工具箱处理实验输出图形、获取图线坐标值、使图形数字化的过程,通过对一构件振动位移测试结果图形的处理,证明此方法取点密集、返回坐标值精确度高,且整个过程可以通过MATLAB语言自动完成,比人工取点的处理方法省时、省力,数据误差小。
