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2025,46(5), DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05000
Abstract:
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2025,46(5):473-486, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05001
Abstract:
弹卡固态制冷器运行过程没有任何温室气体排放，而且无需使用稀有金属材料、可以不使用电能驱动，有望满足小型化、无振动、可在腐蚀性环境中工作的散热应用。概述了弹卡制冷技术的原理和优势，介绍了近年来国内外弹卡热机和制冷器的研发进展，总结了弹卡制冷器研发中的几个关键问题，并提出了未来弹卡固态制冷器研发中的2个潜在方向：1）弹卡固态冷媒弹卡效应和制冷性能的综合在线表征；2）新式结构的弹卡制冷器设计和性能优化研究。
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2025,46(5):487-497, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05002
Abstract:
针对飞行器高速运动时其发射的高空核爆电磁脉冲（high altitude electromagnetic pulse, HEMP）波形会产生较大的多普勒频移（Doppler frequency shift, DFS），严重降低HEMP波形参数估计精确性的问题，本文基于通感一体化(integrated sensing and communication, ISAC)思想提出一种感知DFS辅助HEMP波形参数估计的方法。首先，基于多基地雷达系统(multi-base radar system, MRS)，感知目标飞行器的运动信息以形成HEMP波形的DFS；其次，利用贝叶斯修正方法改善感知得到的DFS；最后，基于修正DFS补偿HEMP数据，形成感知多普勒辅助的波形参数估计方法。结果表明：所提方法降低了HEMP波形参数估计的相对误差，缓解了DFS对HEMP波形参数估计的影响，同时，所提基于贝叶斯修正方法也较为有效地改善了感知DFS精度。在飞行器不同运动速度和地面不同的多径环境下所提方法仍能改善HEMP波形参数估计的精度，为探索进一步提高HEMP波形参数估计精度的方法提供了参考。
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2025,46(5):498-507, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05003
Abstract:
针对模型预测控制（model prediction control，MPC）算法在自动驾驶汽车路径跟踪控制中权重矩阵选取困难，导致控制精度低和控制器运行效率低的问题，提出了一种遗传粒子群模型预测控制算法（genetic particle swarm optimization model prediction control，GA-PSO-MPC）。首先，建立车辆动力学模型，根据动力学模型确定目标函数并加入约束条件设计MPC控制器；其次，利用遗传粒子群算法（genetic particle swarm optimization，GA-PSO）对模型预测控制器的权重矩阵进行优化；最后,搭建Carsim/Simulink仿真平台，将GA-PSO-MPC控制器与传统MPC控制器的跟踪性能进行对比，完成不同车速、不同工况下的路径跟踪控制仿真。结果表明，经过GA-PSO算法优化权重矩阵后的控制器，收敛速度提高了68.85%，最大横向误差降低了63.9%。在各种车速下，GA-PSO-MPC控制器的运行效率与跟踪精度均优于传统MPC控制器，可以有效解决传统模型预测控制器运行效率低、跟踪精度不足的问题。
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2025,46(5):508-520, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05004
Abstract:
针对脉冲神经网络（spiking neural network,SNN）受多种因素影响导致模型鲁棒性下降的问题，提出一种自适应鲁棒脉冲神经网络（adaptive robust spiking neural network，AR-SNN）模型，其包括脉冲-门控线性单元（spiking-gated linear unit，S-GLU）、自适应-前K损失（adaptive-topK loss， A-TopK Loss）、脉冲-多层感知机（spiking-multilayer perceptron，S-MLP）3个模块。首先，引入门控机制作为预处理层，通过对门控线性单元（gated linear unit, GLU）进行改进，减少线性层数量，构建S-GLU模块；其次，提出A-TopK Loss，根据累积损失的比例计算总损失中前90%损失所对应的样本的平均损失作为最终损失；再次，采用自监督学习策略，以多层感知机（multilayer perceptron，MLP）为解码层，构建S-MLP去噪网络，重建原始数据；最后，在SHD语音数据集上进行实验。结果表明：S-GLU模块增加了模型对关键信息的关注，并减少了错误分类的发生；A-TopK Loss使模型自动聚焦于损失较大的样本，提升了其在复杂数据上的学习能力；S-MLP增强了网络的特征提取能力，在噪声测试中显示出对输入扰动具有一定鲁棒性。AR-SNN模型的性能优于原始模型及其他SNN模型，能够有效提升SNN的鲁棒性。
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2025,46(5):521-532, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05005
Abstract:
针对带钢表面缺陷检测目标背景复杂、现有算法特征处理能力不足导致检测精度较低的问题，提出了一种改进的检测算法YOLO11n-SRA。首先，通过引入SHSA注意力机制替换C2PSA模块中的PSA注意力机制，以提高小目标的检测效率和精度；其次，在颈部网络中，将RCM模块嵌入C3k2模块，利用其上下文捕捉与特征增强能力，以提升多尺度检测性能；再次，通过引入ATFL损失函数，有效缓解缺陷图像中目标与背景的不平衡问题，以提高模型训练过程的稳定性；最后在NEU-DET和GC10-DET数据集上进行实验验证。结果表明，相较于YOLO11n算法，在参数量和计算量保持不变的情况下，YOLO11n-SRA的对比实验和泛化实验mAP值分别提升3.4和1.6个百分点，FPS分别提升45.8 frame/s和20.6 frame/s，召回率分别提升5.1和4.0个百分点。改进算法在检测精度和效率之间实现了良好平衡，为算法的改进和实际部署提供了参考。
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李全新，王守财，康 杰，马海坤，张子阔，黄 浩，王敏涓，吴大勇，黎 旺，苏 孺
2025,46(5):533-541, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05006
Abstract:
为研究SiCf/Ti3Al复合材料在单轴拉伸中产生的热残余应力对拉伸性能的影响，采用ABAQUS有限元模拟结合内聚力模型(cohesive zone model, CZM)，构建了包含纤维、基体及界面的三维细观结构模型，分析了复合材料的应力分布、裂纹扩展、界面失效等。结果表明：在横向拉伸中，界面脱黏为主要失效机制，基体内等效应力的重新分配对整体性能起关键作用；在纵向拉伸中，热残余应力导致应力场非均匀分布并影响基体屈服，同时界面径向压应力有效减缓界面脱黏，延缓材料失效。研究结果揭示了热残余应力与界面特性对SiCf/Ti3Al复合材料横纵向拉伸性能的影响机制，为优化纤维增强金属基复合材料的设计与性能提升提供了理论支持。
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于海丰，曹 坤，苏佶智，张辉杰，方 斌，王奇智，位翠霞，岳宏亮
2025,46(5):542-552, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05007
Abstract:
为对震后耗能梁段损伤状态进行准确、快速评估，在YOLO-v8n模型的基础上，加入高效多尺度注意力模块efficient multi-scale attention,EMA）和加权双向特征金字塔结构(bidirectional feaure pyramid network,BiFPN)，提出了EB-YOLO-v8n耗能梁段损伤识别模型。首先，设计并完成9个不同参数的耗能拟静力试验，采用图像拍摄设备记录不同破坏程度下的结构局部损伤情况，汇总成数据集；其次，为保证数据集质量，采用Mosaic+Fliplr数据增强技术对输入数据进行增强处理，共得到2 612张图像作为数据集；再次，对数据集中的各种损伤进行标注并输入到模型中进行训练；最后，对相关创新模块进行消融实验，分析了每一个改进模块的有效性。结果表明：EB-YOLO-v8n模型的平均精度值均高于文中提到的其他模型，模型在参数量基本不变的情况下具有更强的鲁棒性；此外，根据消融实验结果可以得出，EB-YOLO-v8n模型的平均精度值分别高于E-YOLO-v8n（引入EMA）、B-YOLO-v8n（将特征金字塔网络（feature pyramid networks，FPN）中的路径聚合网络结构(path aggregation network，PAN)替换为BiFPN）1.2和3.8个百分点，并且其单张图片平均识别时间也具有一定优势。EB-YOLO-v8n模型兼顾了精度与速度之间的平衡，契合了震后损伤识别需求中高精度与快速的特点，可以满足实际工程复杂工况的需求。
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2025,46(5):553-560, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05008
Abstract:
针对传统考马斯亮蓝法在痕量蛋白质检测中灵敏度不足、稳定性差的问题，根据其反应原理对各个环节进行优化。首先，用酶标仪和96孔板替代传统的紫外分光光度计和比色皿，以提高检测通量与精度；其次，用20 mmol/L磷酸盐缓冲液（phosphate buffer，PB）替代水作为稀释液，以增强蛋白质溶出度；最后，将考马斯亮蓝G-250溶液优化为最佳配方——5 mg考马斯亮蓝G-250溶于含5%（体积分数，下同）的95%乙醇和13%的85%磷酸的水溶液中。结果表明：最佳反应体系为等体积牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）与考马斯亮蓝G-250溶液反应，最优反应条件为避光反应10 min；蛋白质浓度在0~21 mg/L范围内线性关系良好（线性相关系数R2>0.99），检测限低至1 μg/mL，准确度（80%~115%）和精密度（RSD<4%）均在药典参考值限度内。本文成功实现了痕量蛋白质的精准定量分析，且具有低成本、快速、高通量的特点，为蛋白质相关研究提供了更为精准、高效的技术支持。
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2025,46(5):561-574, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05009
Abstract:
纳米氧化亚铜（Cu2O）是一种资源丰富、低成本、低毒性且易合成的p型半导体。基于Cu2O的窄带隙和较强的可见光吸收能力，Cu2O基纳米复合材料在光催化领域具有巨大的发展潜力。然而，Cu2O基纳米复合材料仍面临一些挑战，如光生载流子易复合、光催化活性较低、易氧化为CuO及稳定性差等。详细介绍了Cu2O基纳米复合材料的设计合成策略，重点综述了其在光催化环境保护、清洁能源转化和抗菌领域的研究进展。为推动Cu2O基纳米复合材料在这些领域的实际应用，对下一步研究方向提出以下展望：1）开发Cu2O与非贵金属复合的新型材料，实现高效、低成本的光催化应用；2）抑制Cu2O光腐蚀，提升其稳定性；3）深入研究反应机理，探索光催化剂结构和性能之间的关系；4）提高安全性，关注材料的长期稳定性、生物相容性等，开发广谱抑菌新材料。
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2025,46(5):575-586, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05010
Abstract:
为了减少能源消耗、提高天然气热处理炉高温烟气余热回收效率，基于数值模拟软件Fluent，对扭曲蜂巢管换热器内的对流冷凝耦合传热过程进行了研究，模拟分析了不同工况和边界条件下扭曲蜂巢管换热器管程的传热和阻力特性，并探讨了其传热机理。结果表明：烟气温度能够从950 ℃降低至260 ℃；当助燃气和高温烟气流动速度较为接近（分别为0.035 m/s和0.030 m/s）时，所传递热量增幅为96%，平均传热系数相对提高41%，此时传热效果最佳；在一定范围内提高雷诺数（Re）有利于增强烟气的显热和潜热交换；水蒸气含量的增加对潜热交换产生了更为积极的影响；在Re为7 200，水蒸气含量为17%的工况下，扭曲蜂巢管换热器强化传热效果的经济性最好，且远优于圆管冷凝换热器。研究结果可为天然气热处理炉烟气余热深度回收系统的设计与优化提供参考。
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2025,46(5):587-598, DOI: 10.7535/hbkd.2025yx05011
Abstract:
针对电动清扫车传统恒定功率作业模式的局限性，以及模糊控制中存在的主观性过强、缺乏理论支撑等问题，提出了一种融合路面清洁感知与模糊优化的节能作业策略。首先，采用 YOLOv8-seg 模型分割并量化路面垃圾，结合垃圾种类和覆盖面积计算出路面清洁指数；其次，构建以路面清洁指数和车速为输入，以作业电机转速和转矩为输出的模糊控制器，并选取 18 个隶属度函数参数，以减少作业能耗为目标，采用灰狼优化算法（grey wolf optimizer,GWO）进行优化；最后，通过 MATLAB/Simulink 在制定的仿真工况下验证提出策略的有效性。结果表明:所提策略有效减少了电动清扫车的功率消耗，作业能耗相较于优化前降低了 9.85%。同时，优化后的电池 SOC 变化趋势更加平缓。研究结果为电动清扫车的智能化、节能化发展提供了新的技术路径。
2025年第46卷第5期
当期完整版
国家青年/地区科学基金项目
机械、电子与信息科学
材料科学
土木建筑工程
食品与生物科学
新能源与节能环保
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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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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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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):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):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):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):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):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。
