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  • 最新期刊--2021年 第10期
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专题:“工业软件与工业互联网
赵 亮,肖纳敏

2021 Vol. 20 (10): 1-6 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (4682 KB)  ( 1 )

王兆轩,李 扬,吕 洋,郝智栋,杨黎斌,刘慧霞,冯兆文,潘 泉

2021 Vol. 20 (10): 7-12 [摘要]( 12 HTML (1 KB)  PDF  (2020 KB)  ( 3 )

赵安新,史新国,刘 柯,任 晨

2021 Vol. 20 (10): 13-18 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2012 KB)  ( 1 )

刘文璇,巫世峰,夏红霞,钟 忺

2021 Vol. 20 (10): 19-25 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (3478 KB)  ( 2 )

艾 森,许向彦,王立凯

2021 Vol. 20 (10): 26-30 [摘要]( 2 HTML (1 KB)  PDF  (3696 KB)  ( 1 )

尹春杰,宋彦螟,肖发达,隋 涛,李鹏飞,王亚男

2021 Vol. 20 (10): 31-36 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2316 KB)  ( 3 )

瞿红红,李 莹,刘 宁

2021 Vol. 20 (10): 37-43 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (3356 KB)  ( 1 )

徐辰福,安 婧,韦晓鹏

2021 Vol. 20 (10): 44-49 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (1591 KB)  ( 0 )

人工智能
吴彦文,杜嘉薇,何华卿,冉茂良

2021 Vol. 20 (10): 50-54 [摘要]( 11 HTML (1 KB)  PDF  (2584 KB)  ( 1 )

艾 均,卞紫莺,苏 湛

2021 Vol. 20 (10): 55-60 [摘要]( 11 HTML (1 KB)  PDF  (3274 KB)  ( 1 )

邵必林,史洋博,赵 煜

2021 Vol. 20 (10): 61-67 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (2119 KB)  ( 1 )

顾亦然,陈禹洲

2021 Vol. 20 (10): 68-72 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1730 KB)  ( 0 )

葛文杰,陈 龙

2021 Vol. 20 (10): 73-77 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2820 KB)  ( 2 )

吴卫贤,赵 鸣,黄晓丹

2021 Vol. 20 (10): 78-83 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1710 KB)  ( 1 )

姬思阳,侯开虎

2021 Vol. 20 (10): 84-88 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1721 KB)  ( 2 )

孙长麟,汪红强

2021 Vol. 20 (10): 89-92 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1313 KB)  ( 2 )

王海涛,简琦薇

2021 Vol. 20 (10): 93-97 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1733 KB)  ( 1 )

计算机软件与理论
刘群坡,刘广辉,王海星

2021 Vol. 20 (10): 98-102 [摘要]( 8 HTML (1 KB)  PDF  (3541 KB)  ( 0 )

刘子倩,夏志杰

2021 Vol. 20 (10): 103-108 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (1322 KB)  ( 1 )

高 航,高国琴,方志明

2021 Vol. 20 (10): 109-116 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2891 KB)  ( 1 )

李田丰,易映萍

2021 Vol. 20 (10): 117-123 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (3491 KB)  ( 0 )

吴 君,谢逸飞,张长森

2021 Vol. 20 (10): 124-129 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2021 KB)  ( 0 )

王文勇,袁明辉,韩 臣

2021 Vol. 20 (10): 130-135 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2328 KB)  ( 0 )

周 洋,吴建民,黄 双

2021 Vol. 20 (10): 136-142 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (6581 KB)  ( 2 )

关博文,朱长昊,张凤登

2021 Vol. 20 (10): 143-149 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (6632 KB)  ( 1 )

孙伟翔,侯 森,戴明阳,张晓华

2021 Vol. 20 (10): 150-153 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1609 KB)  ( 0 )

周飞龙,甘 屹

2021 Vol. 20 (10): 154-158 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2895 KB)  ( 0 )

唐 鹏,张春富,杨昊宇

2021 Vol. 20 (10): 159-163 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2859 KB)  ( 2 )

陆 峰,沈昱明

2021 Vol. 20 (10): 164-168 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2470 KB)  ( 3 )

软件设计、开发与应用
谢争明,曾庆军,朱志宇,戴晓强,任申真

2021 Vol. 20 (10): 169-173 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (5738 KB)  ( 1 )

李 明,张凤登

2021 Vol. 20 (10): 174-180 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (6946 KB)  ( 2 )

朱延栓,戴晓强,兰 武,吴 伟,杨淦华

2021 Vol. 20 (10): 181-185 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2777 KB)  ( 0 )

谢云开,孟祥辉,张燕燕,刘青峰,严 亮,李江江

2021 Vol. 20 (10): 186-191 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2206 KB)  ( 2 )

王 杰,施伟斌

2021 Vol. 20 (10): 192-196 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (3989 KB)  ( 1 )

宋 鑫,张 珣

2021 Vol. 20 (10): 197-201 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1372 KB)  ( 1 )

李 彤,尹志宏,张文斌

2021 Vol. 20 (10): 202-206 [摘要]( 9 HTML (1 KB)  PDF  (2353 KB)  ( 9 )

图形图像处理
韩煌达,张海翔,马汉杰,蒋明峰,冯 杰

2021 Vol. 20 (10): 207-213 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (4139 KB)  ( 0 )

施 立,许建龙

2021 Vol. 20 (10): 214-218 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (3270 KB)  ( 0 )

计算机人才与教育
余军霞,董永权

2021 Vol. 20 (10): 219-224 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1387 KB)  ( 1 )

陈林林,周柏清

2021 Vol. 20 (10): 225-231 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (1892 KB)  ( 2 )

杨志斌,周 勇,王立松

2021 Vol. 20 (10): 232-235 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1381 KB)  ( 1 )

研究综述
张德聪

2021 Vol. 20 (10): 236-241 [摘要]( 11 HTML (1 KB)  PDF  (1926 KB)  ( 1 )

罗浩榕,朱卫星,史涯晴,万进勇

2021 Vol. 20 (10): 242-246 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1318 KB)  ( 2 )

郭国栋,高亚罕,曹宇杰

2021 Vol. 20 (10): 247-252 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (1343 KB)  ( 1 )

专题:“工业软件与工业互联网
赵 亮,肖纳敏

在介绍先进树脂基复合材料成型工艺仿真软件技术特点及常用算法的基础上,重点论述RTM成型工艺及热压罐成型工艺研究发展现状,给出先进树脂基复合材料成型工艺仿真软件产品发展现状。同时,分析国内外相关软件研发差距,并结合工业软件自主研发需求,提出先进树脂基复合材料成型工艺仿真软件研发的针对性建议。

2021 Vol. 20 (10): 1-6 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (4682 KB)  ( 1 )

王兆轩,李 扬,吕 洋,郝智栋,杨黎斌,刘慧霞,冯兆文,潘 泉

近年来,无人机在军用与民用领域得到了广泛应用。然而,无人机技术在快速发展的同时,其安全性往往被忽视,无人机系统面临越来越严峻的安全问题。针对现有安全防护架构研究不足,安全防护手段难以满足无人机安全需求的现状,从工业控制系统架构角度分析无人机系统产生信息安全问题的原因,将无人机系统的信息安全问题分为载荷安全、软件安全、通讯网络安全3类。针对3类安全问题分别介绍国内外前沿防护技术,提出无人机系统综合安全防护架构,并展望了无人机系统安全技术未来发展方向。

2021 Vol. 20 (10): 7-12 [摘要]( 12 HTML (1 KB)  PDF  (2020 KB)  ( 3 )

赵安新,史新国,刘 柯,任 晨

为解决目前智能化矿井建设面临的体系架构不清晰、统一的技术实现路线缺乏等诸多问题,深入剖析当前智能化矿井建设过程中矿井单位在管理理念、技术架构、数据流向、人才培养等方面面临的挑战与机遇,结合中国煤炭学会《智能化煤矿(井工)分类、分级技术条件与评价》(T/CCS01-2020)的分级分类条件与评价标准,设计智能化矿井建设应用架构与协同信息架构,并在此基础上结合矿井生产实际提出基于数据驱动的智能化矿井建设技术框架体系及其实施路线图,以期为当前的智能化矿井建设提供参考。

2021 Vol. 20 (10): 13-18 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2012 KB)  ( 1 )

刘文璇,巫世峰,夏红霞,钟 忺

近年来,移动终端、监控设备等多媒体数据的海量增长推动了互联网服务的巨量交互。隧道视频监控是城市交通的重要组成部分,其与工业互联网的结合是实现城市交通产业高质量发展的重要前提和保障,也是建设网络强国和制造强国的重要支撑。为此,提出基于工业互联网技术的城市隧道视频监控信息采集与语义分析框架,同时结合语义分析的城市隧道视频监控深度学习方法,解决隧道监控系统在实际应用场景下的安全隐患问题,减少因突发故障导致的损失。实验结果表明,框架中的视频图像场景分割算法在Cityscapes数据集上的均交并比(mIoU)达到82.9%,行人搜索算法在CUHK-SYSU数据集上的Top-1准确率达到95.7%,视频图像异常事件识别算法在WIDER数据集上的平均准确率(mAP)达到75.3%。所提框架使隧道视频监控系统实现了数据共享与信息网络化,提高了城市隧道的运行性能及在紧急情况下的事故处理能力,实现了人工智能与工业互联网的融合创新,有助于城市隧道的智能化管理。

2021 Vol. 20 (10): 19-25 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (3478 KB)  ( 2 )

艾 森,许向彦,王立凯

为解决飞机结构强度校核软件与前后置的数据交互效率低及通用性差等问题,提出以JSON格式作为强度校核软件求解器与前后置的数据交互模型。软件前端界面生成的JSON文件作为求解器的输入进行解析,并根据解析结果完成相应的强度校核任务,再以JSON格式将校核结果返回到前端界面,用于结果的显示与查询。分析结果表明,利用JSON作为数据交互的媒介,可统一前后置与求解器的输入/输出格式,具有较高的流转效率。

2021 Vol. 20 (10): 26-30 [摘要]( 2 HTML (1 KB)  PDF  (3696 KB)  ( 1 )

尹春杰,宋彦螟,肖发达,隋 涛,李鹏飞,王亚男

针对光伏发电组件故障类型复杂且监测困难的问题,在原始小样本数据的基础上,提出基于数据扩充的光伏组件故障诊断方法。首先,在光伏发电组件等效模型基础上,建立以光伏发电组件输出电压、输出电流、太阳辐照度及组件表面温度为输入量的单隐含层BP神经网络故障诊断模型,并基于Kolmogorov定理确定隐含层神经元数量;其次,引入原始小样本数据源及白噪声扩充原始数据后的数据源;最后,在同一故障诊断模型下,对两种数据源进行诊断准确率及效率的对比分析。结果表明,利用白噪声扩充后的数据进行诊断,其准确率达到100%,高于原始数据诊断的平均准确率81.25%。故该故障诊断方法可实现对组件故障类型的判断,具有一定的实用性,可为工程应用中利用小样本数据进行光伏组件故障诊断提供参考。

2021 Vol. 20 (10): 31-36 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2316 KB)  ( 3 )

瞿红红,李 莹,刘 宁

目前我国许多制造企业只是运用事后检验方法对其产品进行质量控制,没有做到对生产过程进行动态连续监控。统计过程控制(SPC)应用统计技术对过程中的各个阶段进行评估与监控。实施SPC可以帮助企业在质量上做到“事前”预防和控制。以YT整车制造企业为例,针对发动机连杆产品质量存在的问题,阐述了SPC实施过程。首先通过绘制控制图对过程状态进行监控,并对工序能力进行分析以判断工序质量特性的波动大小;其次,通过绘制鱼骨图,分析影响产品质量特性的原因并提出相应的解决方案;最后,将控制图和工序能力分析图实施前后进行对比,对企业生产过程中运用SPC成效进行总结并提出后续研究方向。

2021 Vol. 20 (10): 37-43 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (3356 KB)  ( 1 )

徐辰福,安 婧,韦晓鹏

随着国内IT基础设施产业的不断发展,国产芯片、操作系统和应用系统得到了大范围应用。固件作为底层硬件设备与操作系统之间的纽带,其安全性直接影响国产化IT基础设施产业链的长久发展。分析国产化IT基础设施固件安全的现状,针对固件安全存在的威胁提出通用固件安全模型。基于该模型,用户可实现国产化IT基础设施产业固件的安全评估,了解固件面临的安全威胁和安全风险;针对威胁和风险,搭建固件安全防护体系,补齐短板;制定固件安全标准,推动固件安全领域的持续健康发展。

2021 Vol. 20 (10): 44-49 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (1591 KB)  ( 0 )

人工智能
吴彦文,杜嘉薇,何华卿,冉茂良

数字资源推荐中不可避免的信息偏见极易使用户陷入信息蚕茧当中。为缓解这一问题,通过对用户信息需求层次进行深入剖析,提出一种全新的融合用户信息行为的防偏见数字资源推荐方法(A-UIBR)。首先从用户兴趣、情境信息以及信息需求层次3个维度构建输入矩阵计算防偏见因子,在此基础上将防偏见因子通过正相关与负相关引入资源表示层,匹配得到含防偏见属性的数字资源列表,最后将需求层次属性作为平衡因子,采用topN输出已排序的推荐结果列表。仿真实验与数据对比显示,该推荐方法相比传统的混合粒度和评分差异推荐方法,平均精度提高了11.4%,多样性提高了20.8%,在一定程度上抑制了用户陷入信息蚕茧状态,具有广阔的应用场景。

2021 Vol. 20 (10): 50-54 [摘要]( 11 HTML (1 KB)  PDF  (2584 KB)  ( 1 )

艾 均,卞紫莺,苏 湛

由于网络上充斥着大量信息,而用户需要寻找他们真正喜欢的产品和内容,因此预测用户对产品和内容的评分至关重要。用户观点传播模型通过查找被其他具有相似偏好或品味用户影响的相似用户,并通过选定的相似邻居预测目标用户的评分,从而预测用户对该商品的评分。但是,用户观点传播相似性计算的结果在数值上很小,并且在预测过程中,用户观点传播模型需要大量的邻居才能获得最佳预测精度。针对这一问题,研究推荐系统复杂网络建模后的度中心性和社团差异性评分预测算法,在MovieLens数据集上进行评分预测。实验结果表明,基于中心性、社团和置信系数的方法可以将预测准确度提高0.7%~5.5%,获得最佳精度所需的邻居数量减少84%,具有更低的预测误差且仅需很少的邻居数量即可实现预测。

2021 Vol. 20 (10): 55-60 [摘要]( 11 HTML (1 KB)  PDF  (3274 KB)  ( 1 )

邵必林,史洋博,赵 煜

建筑能耗预测是实现建筑节能和控制的前提,也是未来电网需求响应和实时平衡的重要条件。为提高建筑能耗预测精度,针对建筑能耗序列的复杂性和长期依赖性,提出一种结合LSTM神经网络和注意力机制的建筑能耗预测模型。首先采用距离相关系数来确定环境特征,然后构建LSTM模型,通过网格搜索确定模型超参数。在LSTM模型的基础上加入Attention机制,突出关键时间节点包含的建筑能耗特征对预测结果的影响。在实际用户电能数据集上进行验证,结果表明在小时和日能耗数据集上,预测效果均优于LSTM、GRU模型和其他传统机器学习模型。Attention-LSTM建筑能耗预测模型能够捕捉到历史序列关键时间节点的特征信息,避免了传统循环神经网络无法识别重要信息节点的局限性,能更好地反映建筑能耗的变化趋势。

2021 Vol. 20 (10): 61-67 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (2119 KB)  ( 1 )

顾亦然,陈禹洲

为了更有效率地对商品评论聚类出相应的评价标签,运用SOM-K-means算法,对商品评论中的情感词进行聚类分析。该算法综合了SOM算法和K-means算法的优点,在聚类过程中减少了人工干预,具有较强的自适应性。实验结果显示,在数据量小于10 000条时,SOM-K-means算法的平均运行时间为0.3s,而市场上主流的LDA算法平均运行时间为3.5s,SOM-K-means算法的平均运行效率是其12倍左右,这为追求效率和性能最佳的电商平台提供了一种新的聚类思路。

2021 Vol. 20 (10): 68-72 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1730 KB)  ( 0 )

葛文杰,陈 龙

现有的疲劳驾驶检测方法,大多只采用单一信号判断驾驶员疲劳状态,容易受到干扰,当实际检测环境不那么理想时,无法采集到足够准确的数据,会导致检测结果出现较大偏差。提出基于随机森林与多源信息融合的疲劳驾驶检测方法,运用多个微型传感器,同步采集驾驶员的呼吸、心跳、脉搏以及握力信号,当某一个信号采集有所偏差时,另一个信号不受影响,然后将所有采集到的信号进行整合,建立一个多源融合的疲劳驾驶状态数据集作为检测依据,避免了单一信号有时误差较大的缺陷,检测准确率更高。相较于SVM、GBDT等分类算法,随机森林能够平衡数据集的误差,对缺失值不敏感,且分类速度快,模型最佳检测精度达89.16%,能够有效避免驾驶员疲劳驾驶。

2021 Vol. 20 (10): 73-77 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2820 KB)  ( 2 )

吴卫贤,赵 鸣,黄晓丹

为了使得用于目标识别的神经网络模型适应普通移动端或者嵌入式设备,需要将模型中对结果无影响的部分卷积通道剪枝,并简化权值数据。鉴于此,提出一种基于卷积神经网络的剪枝和权值量化方法:首先,对卷积神经网络中常见的卷积层和全连接层中的权值在训练后进行大小判别;其次,通过对权值及相应通道的剪枝达到降低卷积神经网络模型体积的目的;最后,对剩余权值进行量化处理,降低卷积神经网络计算成本,并对量化后的模型进行一定微调,以恢复精度。实验显示,网络模型大小降为原来的1/4,推理时间为原来的1/2,使得模型计算成本低于原模型并且计算效率高于原模型。实验结果表明,该方法能显著提升卷积神经网络模型计算速度,并压缩模型大小。

2021 Vol. 20 (10): 78-83 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1710 KB)  ( 1 )

姬思阳,侯开虎

情感分析作为大数据时代处理非结构化数据的分支,一直是研究者关注的重点课题。情感分析是从文本中挖掘所表达的情感,将其作为产品或社交的决策依据。鉴于此,提出一种基于句型分类的句子级情感分析手段。首先训练一个基于长短期记忆学习(LSTM)的句型分类器,从大量的推特句子中提取否定句和比较句作为特殊句型,利用分而治之的思想将这类特殊句子与正常的无否定和比较的句子分开;然后采取N值不同的特征提取手段(N-gram);最后分别运用词包(BoW)和词频—逆向文件频率(TF-IDF)两种方法表示句子的词向量,对模型进行情感分析。对比分析结果可知,针对不同句子类型设定N-gram中不同N值可以提高整体情感分类精度,其中使用BoW和Tri-gram组合获得了66.87%的最高精度,证明了句型分类器的使用在情感分类中的有效性。

2021 Vol. 20 (10): 84-88 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1721 KB)  ( 2 )

孙长麟,汪红强

为提升机器学习场景下分类与预测任务模型的准确性和普适性,基于分层级联结构与改进的遗传算法构建自动化机器学习模型,将其应用于分类场景,并采用OpenML公共数据集进行实验。结果表明,这种创新的方法不仅能并行、自动地构建自动化机器学习模型,而且能快速、有效地进行分类与预测。构建的自动化机器学习算法准确率较高,经过多轮验证,准确率可达到94.4%,相比使用单个分类器提高了5%~10%。

2021 Vol. 20 (10): 89-92 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1313 KB)  ( 2 )

王海涛,简琦薇

在海上运输过程中,散装铁精矿等固体散货物存在液化可能性,需对此进行有效评估。引入加速度作为影响散装铁精矿液化形成的参量,利用MATLAB程序构建基于BP神经网络算法的散装铁精矿液化风险等级多因素综合评判模型,预测细粒含量为4.8%的铁精矿在不同含水率和加速度条件下的液化风险等级,并与铁精矿室内模型进行对比实验。结果表明:铁精矿液化风险评估等级均处于IV及以上,预测结果与实验结果一致。该液化风险评估模型能够有效预测散装铁精矿在海上运输过程中液化的可能性,为确保固体散货物的海运安全提供参考。

2021 Vol. 20 (10): 93-97 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1733 KB)  ( 1 )

计算机软件与理论
刘群坡,刘广辉,王海星

脉搏诊断过程中手臂的轻微晃动会造成脉搏位置点发生变化,影响脉搏信息获取的准确性。控制机器人带动脉搏传感器跟随脉搏点运动,并保持传感器中心与脉搏点接触,这对获取准确的脉搏信息至关重要。因此,提出一种基于压力反馈的跟随控制策略,采用安全性较高的协作式臂型机器人对人体脉搏进行诊断,并在V-REP仿真软件中进行实验。实验结果表明,基于该控制策略的机器人可在2s内调整传感器中心接触到脉搏点,控制策略可行,为下一步搭建实物建立了理论基础。

2021 Vol. 20 (10): 98-102 [摘要]( 8 HTML (1 KB)  PDF  (3541 KB)  ( 0 )

刘子倩,夏志杰

在互联网经济时代,社交媒体以全新的信息传播特性和技术优势为企业品牌营销提供了便利,但同时也对企业的网络谣言应对与品牌管理提出了挑战。将说服知识理论应用于研究社交媒体背景下品牌谣言对消费者品牌信任的影响,构建品牌谣言传播的消费者反应及处理机制理论模型,并利用结构方程模型检验理论假设。研究结果表明,消费者在面对社交媒体上的品牌谣言时会激活相应说服知识,消费者的自我效能感和对品牌的熟悉程度对说服知识的激活有显著正向影响,社交媒体信任对说服知识的激活有显著负向影响,激活的说服知识正向影响消费者的品牌信任。

2021 Vol. 20 (10): 103-108 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (1322 KB)  ( 1 )

高 航,高国琴,方志明

为克服喷砂除锈并联机器人Stewart并联机构摩擦力突变带来的轨迹跟踪畸变问题,设计一种补偿摩擦力突变的模糊自适应滑模控制方法。首先采用解析法对机构进行运动学分析,并基于拉格朗日法建立Stewart并联机构动力学模型;其次基于滑模变量设计滑模鲁棒自适应项实时估计不确定项,替换滑模控制的切换项,以补偿未建模动力学、外部干扰和时变参数等不确定因素的影响,同时有效抑制滑模控制抖振;然后通过基于滑模变量与滑模变量导数设计模糊控制,实现对滑模鲁棒自适应项增益的动态调节,以补偿摩擦力突变干扰,从而消除Stewart并联机构关节换向时的轨迹跟踪畸变;最后采用MATLAB对控制方法进行数值仿真,验证所提出补偿摩擦力突变模糊自适应滑模控制方法的有效性。结果表明,该控制方法能有效抑制滑模控制抖振,消除轨迹跟踪畸变,实现喷砂除锈并联机器人高性能运动控制。

2021 Vol. 20 (10): 109-116 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2891 KB)  ( 1 )

李田丰,易映萍

随着电动汽车工况的改变,电动汽车动力源电池组的内部参数会随之发生非线性变化。为了对此类非线性电池组进行有效管理,选取Thevenin模型作为电池的等效电路模型,通过电池标准恒流充放电实验、开路电压与荷电状态关系标定实验和混合脉冲功率特性测试方法,使用MATLAB曲线拟合工具箱实现等效电路模型的参数辨识。采用MATLAB/Simulink软件进行仿真,在恒流工况下验证电池模型的准确度。该模型通过检测可直接测量物理量,反应不能直接表现的电池荷电状态、内阻等特性,标准充放电时相对误差平均值分别达到0.08%、0.17%,有效提高了荷电状态估计的准确度。

2021 Vol. 20 (10): 117-123 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (3491 KB)  ( 0 )

吴 君,谢逸飞,张长森

我国中低压配电网中广泛使用供电可靠性较高的小电流接地系统,但该运行方式下发生单相接地故障的概率较高,可占总故障的80%,且故障暂态特征量周期较短、不易提取,造成选线困难。在分析小电流接地故障暂态过程的基础上,利用MATLAB软件对系统进行建模仿真,采用Simulink中的FFT变换分析不同故障情况下的暂态零序电流及其幅频特征。实验结果为暂态选线方法的研究与发展提供了参考依据。

2021 Vol. 20 (10): 124-129 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2021 KB)  ( 0 )

王文勇,袁明辉,韩 臣

为解决用于室内安防的耦合型泄漏同轴电缆适用于不同应用场景时的辐射分布问题,提出若干种(横竖两种放置方向的E型、H型、F型、T型和椭圆型)漏缆开槽结构。利用仿真软件HFSS搭建漏缆辐射波耦合物理模型,并进行仿真分析。仿真结果表明,竖向E型槽口的前后瓣抑制较大,横向F型和T型槽口的发散角较大。当开槽角为125°,槽间距与波长比为0.02,相邻漏缆间距与槽宽比为1.5,以及相邻漏缆对应开槽的横向位移与槽间距比为0.15时,前后瓣抑制比和发散角同时达到最大。通过对仿真结果进行分析,对漏缆在室内的辐射特性作了较为详细的研究,可为漏缆应用于室内不同场景提供理论依据。

2021 Vol. 20 (10): 130-135 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2328 KB)  ( 0 )

周 洋,吴建民,黄 双

电机是电机系统的动力来源,它所产生的振动和噪声也直接影响着电机系统的系统功能,因此减小电机的振动噪声对电机整体性能提升很大。以8极48槽电动汽车的永磁电机为研究对象,对电力汽车的电磁噪声进行研究。首先用电磁场分析软件进行分析,得到在正弦电供电情况下汽车驱动电机气隙磁场中径向电磁力的阶数和频率特征;然后对电机外壳进行模态仿真,得到电机的模态响应以及固有频率特征;最后用声学仿真软件建立电机的声学网格,将电机中的电磁力和模态进行耦合。并且,对在一定工况下运转的电机进行声学测试,得到电机噪声的频率特性响应,发现与仿真结果相符。该电机噪声分析方法可以为分析不同类型的汽车电机噪声提供参考。

2021 Vol. 20 (10): 136-142 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (6581 KB)  ( 2 )

关博文,朱长昊,张凤登

分布式实时系统应用越来越广。为解决时间触发分布式实时系统的时钟同步问题,首先提出一种基于LL模型的确定性容错算法——容错最值算法,该同步算法不局限于某一种具体的总线通信结构,理论上可适用于所有满足LL模型假设的系统;然后对提出的算法容错性和有效性进行理论证明,求出其同步精密度的理论值;最后通过CANoe工具搭建符合LL模型的仿真系统,对容错最值算法和基于该模型的FTM算法进行对比仿真实验。实验结果表明,容错最值时钟同步算法可以克服时钟拜占庭故障,具有容错性,保证了系统在拜占庭故障情况下仍能维持理论精密度下的同步。

2021 Vol. 20 (10): 143-149 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (6632 KB)  ( 1 )

孙伟翔,侯 森,戴明阳,张晓华

传统桥式起重机多采用旋转电机驱动,为解决其驱动电机在运行过程中存在的噪声干扰、参数扰动、非线性等问题,在桥式起重机结构中引入直线电机作为驱动源,并采用PID模糊控制方法设计模糊PID控制器对直驱桥式起重机进行控制,同时利用MATLAB/Simulink对基于模糊PID控制的直驱桥式起重机进行建模仿真。仿真结果表明,基于模糊PID控制的直驱桥式起重机相比传统PID控制的桥式起重机在推力方面具有更强的抗干扰能力,其推力超调可降低18.6%,电机启动响应也更加迅速,在稳定性、鲁棒性等方面都更具优势。

2021 Vol. 20 (10): 150-153 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1609 KB)  ( 0 )

周飞龙,甘 屹

针对管道与洞穴等狭窄空间下传统hRRT算法难以有效扩展而导致路径无解的问题,提出了一种融合切线段的hRRT狭窄通道路径规划算法。首先凭借hRRT算法偏向目标扩展到障碍物附近,然后利用切线段寻找狭窄空间入口并且保证随机树在狭窄空间中有效扩展,同时删除切线段确定的重复切点促使算法快速跳出局部收敛,如果随机树中存在节点与目标点间无障碍,则路径搜索成功。仿真实验结果表明,与传统hRRT算法和切线算法相比,该算法在普通空间环境与狭窄空间环境中,获得的路径长度相对较短,搜索时间减少了89%。

2021 Vol. 20 (10): 154-158 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2895 KB)  ( 0 )

唐 鹏,张春富,杨昊宇

为对温控器膜片的温度特性进行研究,利用Pt100和PID温控仪设计出一款加热装置。但由于加热箱内温度分布不一致,且只能精确测得传感器处的温度,为研究其分布规律,采用MATLAB对加热箱的加热过程与结果进行模拟仿真。利用格子玻尔兹曼方法对加热箱进行数值分析,使用D2Q9模型得出流场和温度场分布函数。之后通过MATLAB软件对其求解,仿真出加热箱的温度场和速度场,并将稳态温度场与实验室所测得的温度进行比较验证,发现其误差在0.5℃以内,一致性较好。利用温度场的仿真结果,即可通过建立坐标系对膜片测得的跳变温度进行补偿,从而实现由点到面的精确温度检测。

2021 Vol. 20 (10): 159-163 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2859 KB)  ( 2 )

陆 峰,沈昱明

为给变水头装置精准流量控制提供理论参考与有效方案,运用ANASIS系列软件中的CFD动网格技术使该装置普遍采用的蝶型流量调节阀恒速转动,对蝶阀流量调节过程中阀体内的流场进行三维动态数值模拟,得到了恒定水头条件下,蝶阀在10°、30°、60°和90°4个开度时,阀体内部和下游侧管路中的流场变化云图。模拟结果显示,在10°和30°开度下,阀体下游流场存在两个旋向相反的漩涡并相互影响;在 60°和90°开度下,阀后流场漩涡消失,仅随阀板角度变化而发生速度方向改变,阀门开度与流量之间呈非线性函数关系。同时,运用可自定义编程功能(UDF)设置随出口流量变化的进口压力,实现变水头的边界条件以进行数值模拟,得到数值模拟结果与实体实验数值的误差在5%以内。在变水头条件下,阀门开度固定,在流量下降过程中,流量与时间呈线性变化关系,流量随时间的变化率与调节蝶阀开度引起的相对流阻变化率呈正相关。

2021 Vol. 20 (10): 164-168 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2470 KB)  ( 3 )

软件设计、开发与应用
谢争明,曾庆军,朱志宇,戴晓强,任申真

针对自主水下机器人(AUV)数据上传困难、布放回收繁琐等问题,基于自主研发的“探海Ⅱ型”全驱动AUV,利用超短基线(USBL)、惯性导航系统、多普勒计程仪(DVL)、双目摄像机等装置设计全驱动AUV自主对接回收动力定位控制系统,通过动力定位控制器抵抗随机浪流扰动,实现水下精准对接回收。最终分别在校内拖曳水池及苏州某湖进行实验测试,完成AUV动力定位控制、自主对接等实验,且水下自主对接实验成功率超过90%,验证了该系统的有效性及可靠性。

2021 Vol. 20 (10): 169-173 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (5738 KB)  ( 1 )

李 明,张凤登

汽车是日常生活中必不可少的工具,线控制动技术对于汽车的安全性与舒适性有重要作用。基于此,提出一种基于MC9S12与FlexRay总线的具有故障容错能力的线控制动系统。首先对线控制动系统进行硬件冗余结构设计;然后分别在节点级别以及系统级别提出软件容错策略,实现线控制动系统实物平台;最后对整个系统中的中央控制节点、FlexRay总线网络、车轮制动器进行失效对比验证。实验结果表明,该线控制动系统不仅可以实时高效地实现各个节点之间的数据传输,而且能成功避免单个中央控制节点与车轮制动器发生故障,以及FlexRay总线单通道失效。

2021 Vol. 20 (10): 174-180 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (6946 KB)  ( 2 )

朱延栓,戴晓强,兰 武,吴 伟,杨淦华

针对水下机器人姿态数据采集过程中由测量系统误差导致的姿态数据噪声大、精度低等问题,设计一套以STM32F429系列单片机为主控制器,MPU9250九轴传感器为姿态检测模块的水下机器人姿态采集系统。首先对系统采集的加速度计和磁力计数据采用中位值平均滤波算法进行滤波;然后通过动量梯度下降算法实现多传感器数据融合和姿态信息获取。在姿态数据信息融合过程中,通过不同传感器解算的姿态数据确定目标函数,并通过不断迭代的过程实现对最优姿态数值的逼近。静态和动态实验数据表明,该算法相比互补滤波算法解算的横滚角、俯仰角、偏航角的标准差分别降低1.22%、47.47%、70.31%和31.51%、20.62%、37.01%。在水下机器人姿态控制中具有很好的应用前景。

2021 Vol. 20 (10): 181-185 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (2777 KB)  ( 0 )

谢云开,孟祥辉,张燕燕,刘青峰,严 亮,李江江

两栖装甲装备驾驶模拟器是提高装甲车辆驾驶员训练效率及减少装备损耗的重要设备。视景系统是模拟器的重要组成部分,为驾驶员提供训练所需的视觉信息,直接决定训练的真实感和沉浸感。为提升两栖装甲车辆驾驶模拟仿真的逼真度,基于Vega Prime设计与实现两栖装甲车驾驶模拟器视景系统,并针对两栖装甲装备的特点,研究水动力学仿真和高效碰撞检测等关键技术,有效提升了视景仿真的逼真度。该系统已应用于实际的驾驶模拟设备,达到了预期的视觉效果。实际应用结果表明,该模拟器视景仿真系统为部队提供了良好的模拟仿真解决方案,具有典型的推广借鉴价值。

2021 Vol. 20 (10): 186-191 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (2206 KB)  ( 2 )

王 杰,施伟斌

无线传感器网络(WSN)测试平台对于研究网络协议有重要价值。目前已有的WSN测试平台能完成大多数测试任务,但在实时监测网络节点电流上都有局限性,对通信协议对节点功耗的影响研究不全面。为解决该问题,提出一种WSN测试平台设计方案。硬件设计了电流检测电路构建模块化节点,软件设计了电流监测、网络侦听、上位机显示界面等功能。对平台主要功能进行验证性实验,包括监测电流和侦听网络实验。实验结果表明,该平台的电流测量系统最大引用误差为0.21%,能够较准确地监测节点电流和功耗,侦听网络系统也能捕获所有网络数据,能完成电流检测和网络侦听功能,可用于无WSN通信协议和低功耗研究。

2021 Vol. 20 (10): 192-196 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (3989 KB)  ( 1 )

宋 鑫,张 珣

随着社会经济的快速发展,车在人们的生活中越来越普及。为解决许多车祸由于发生在偏僻道路处或晚上人流稀少时,往往会很晚才被发现导致救治不及时的问题,设计一个智慧路灯场景下的车祸检测预警系统。该系统主体算法采用模式匹配算法,先采用YOLOv3算法对获取的图像信息进行筛选,并结合背景差分法和卡尔曼滤波法对视频图像进行处理,再根据车辆速度信息进行辅助判断。实验结果表明,该方法的识别精度达到90%左右,相比传统方法提高了约20%,识别时间减少了约0.3s,有效减少了环境因素的影响。

2021 Vol. 20 (10): 197-201 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1372 KB)  ( 1 )

李 彤,尹志宏,张文斌

为解决传统交直流漏电电流识别方法无法应用于单片机的问题,提出一种基于快速傅里叶变换的交直流漏电电流识别方法。首先,通过实验建立漏电电流的频谱特征库,采用磁通门交直流互感器检测交直流漏电电流信号;使用STM32单片机对信号进行快速傅里叶变换获得频谱,再将信号频谱与特征库匹配,从而确定漏电电流波形。实验结果表明,该方法能够使用STM32单片机对国标规定的11种漏电电流波形进行识别,正确率达到95%,可满足漏电保护开关的要求。

2021 Vol. 20 (10): 202-206 [摘要]( 9 HTML (1 KB)  PDF  (2353 KB)  ( 9 )

图形图像处理
韩煌达,张海翔,马汉杰,蒋明峰,冯 杰

目前,单图三维重建方法研究主要针对合成基准和孤立的物体展开,面向实景图像的单图三维重建方法存在三维模型分辨率较低、视觉质量较差的不足。基于隐函数方法,结合Mask R-CNN,构建了面向实景图像的单图三维重建网络IM-RCNN,该网络可以重建出高分辨率高视觉质量的三维模型。IM-RCNN通过ROIAlign操作从图像中提取区域特征图,通过隐函数分支重建三维模型,通过包围框分支和掩膜分支预测物体类别、包围框和掩膜。在Pix3D数据集上进行训练并测试IM-RCNN。实验结果表明,相比于之前的方法,IM-RCNN重建的三维模型CD指标最多提高了23.9%,在NC指标上最多提高了7.6%,平均精确率AP最高达69.2%,比之前方法提升了24.9%,表明IM-RCNN可以准确地检测出实景图像中的多个物体,重建出具有高分辨率、高视觉质量的三维形状。

2021 Vol. 20 (10): 207-213 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (4139 KB)  ( 0 )

施 立,许建龙

针对目标跟踪算法在目标外观变化等复杂场景下鲁棒性差的问题,提出一种基于孪生网络的双分支目标跟踪算法。首先,通过相似性学习训练判别分支生成目标外观的特征表达;然后,通过图像分类任务训练鲁棒分支生成目标语义的特征表达,同时在鲁棒分支中加入沙漏结构的残差注意力模块进一步编码目标全局信息;最后,对两个独立分支生成的响应图进行加权融合。在跟踪基准数据集OTB2015上进行实验,结果表明,该算法的成功率较基准算法SiamFC提升了8.2%,精度提升了10.2%,同时在光照变化、遮挡、尺度变化等多种复杂场景中均具有良好表现。

2021 Vol. 20 (10): 214-218 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (3270 KB)  ( 0 )

计算机人才与教育
余军霞,董永权

为探索成果导向教育(OBE)的课程目标制定、教学设计、目标达成度评价和持续改进方面的经验与方法,尝试将OBE落实到课程教学层面,进行课程改革与实践,以提升我国高校人才培养质量。以数据结构与算法课程为例,以OBE理念为指导,以知识与能力提升为主线,进行课程、教学活动和教学评价设计,并通过不断迭代优化的方式完善教学过程,提高教学质量。通过实践教学,测试班级学生个人的整体课程目标达成度都在0.71以上,表明该教学设计与实践教学取得了良好的教学效果。OBE课程教学不仅能有效评估课程目标的达成度,而且也有利于提高课程教学质量。

2021 Vol. 20 (10): 219-224 [摘要]( 6 HTML (1 KB)  PDF  (1387 KB)  ( 1 )

陈林林,周柏清

当前,翻转课堂仍面临学习活动认知负载过重、交互关系失衡等诸多困难,不利于学生高阶思维能力培养。鉴于此,从SPOC教育生态的角度,展开翻转课堂教学模式设计与应用研究。首先,阐述SPOC教育生态观,设计一个SPOC教育生态系统模型;接着,分析翻转课堂的生态结构和构成要素,指出构建一个融入生态理念的新型翻转课堂教学模式的必要性;最后,构建一个基于SPOC教育生态的翻转课堂教学设计模型,并将该模型应用于Photoshop图像处理课程教学。实证表明,该模式有利于学生个性化发展和高阶思维能力形成,能够为教师进行SPOC活动设计与实施提供参考。

2021 Vol. 20 (10): 225-231 [摘要]( 3 HTML (1 KB)  PDF  (1892 KB)  ( 2 )

杨志斌,周 勇,王立松

未来的航空航天系统逐渐呈现软件定义化、智能化、网络化等特征,南京航空航天大学对面向航空航天特色新工科背景下的软件工程创新型人才培养进行了有益的思考与探索。主要以编译原理课程为例,研究面向航空航天领域软件工程的科研教学相互促进机制,提出“将科研引入课堂、将学生带出课堂”的教学改革思路,以充分调动学生的学习积极性和主动性;给出面向复杂工程能力培养的编译原理课程改革方案,凝练与重构理论教学主线,提出两级实验体系以培养学生的计算机系统能力与软件工程能力,从而提升学生解决复杂工程问题的能力。学生的学习成效与反馈表明,课程改革有效提高了教学质量。

2021 Vol. 20 (10): 232-235 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1381 KB)  ( 1 )

研究综述
张德聪

持续增长的带宽和高质量的服务需求为光通信网络带来了前所未有的挑战,新一代光通信网络正朝着高带宽、低延迟、高可靠性和强灵活性的方向快速发展。光学性能监测(OPM)被认为是新一代光通信网络的关键使能技术。传统的OPM技术主要借助统计方法进行网络特征参数监测,随着网络复杂度的增加,其监测精度有限、缺乏智能性以及难以同时监测多个性能参数的问题逐渐凸显。近年来,基于机器学习的技术凭借其强大的认知能力引发了光通信网络领域的关注,目前已有一些机器学习技术被引入到OPM中。首先介绍传统的OPM技术,然后综述机器学习技术在光通信网络性能监测中的研究现状,最后展望未来的研究方向。

2021 Vol. 20 (10): 236-241 [摘要]( 11 HTML (1 KB)  PDF  (1926 KB)  ( 1 )

罗浩榕,朱卫星,史涯晴,万进勇

软件测试是一项智力密集型活动,测试人员能力的高低对测试活动执行的高效性、测试结果的可靠性具有重要影响。测试机构积累的大量历史测试文档中包含丰富的测试经验与领域知识,然而这些知识未能得到有效利用。通过梳理国内外关于软件测试复用的研究内容,发现基于本体的知识库系统有利于解决软件测试中的知识复用问题。在此基础上分析软件测试知识的内容、软件测试复用方法和软件测试知识库的结构,并指出软件测试知识库系统潜在的应用方向以及建设软件测试知识库面临的挑战。

2021 Vol. 20 (10): 242-246 [摘要]( 4 HTML (1 KB)  PDF  (1318 KB)  ( 2 )

郭国栋,高亚罕,曹宇杰

情绪是一种内部的主观体验,是人们对外界因素或自身刺激产生的生理及心理反应,情绪识别在医疗、教育、刑事审讯等领域具有重要意义。脑电信号具有不易伪装、实时差异性等特点,使其在情绪识别领域具有显著优势。从传统的脑电信号特征提取、信号分类方法、基于深度学习的脑电信号识别方法,以及各种算法的识别率与性能对比等方面,梳理脑电信号识别发展历程。对脑电信号常用数据集进行对比并分析各数据集的优势与不足,总结出生成对抗网络(GAN)等用于脑电信号数据增强的技术与方法。最后对脑电信号情绪识别存在的问题和未来研究方向进行了讨论和展望。

2021 Vol. 20 (10): 247-252 [摘要]( 5 HTML (1 KB)  PDF  (1343 KB)  ( 1 )

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