2021年第44卷第7期文章目次

2021, 44(7):1-13. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.235

[摘要](840) [HTML](1749) [PDF 7.42 M](1313)

摘要:
合理选取极槽配合是电机设计的关键环节，为解决传统有限元技术重复建模带来的耗时和资源占用等问题，建立了永磁同步电机解析模型，来分析不同极槽配合对电机性能的影响。在二维极坐标系，将电机划分成永磁体、气隙、电枢槽和槽开口四类子域，并构建了各子域的拉普拉斯方程或泊松方程，利用分离变量法结合边界条件对各子域进行解析计算，完成电机解析模型的搭建。借助有限元结果验证了该解析模型的正确性，并采用该解析模型研究了不同极槽配合对电机性能的影响。通过对比发现，60槽8极电机的齿槽转矩远小于其他几种，转矩输出特性更好；分数槽配合的负载径向气隙磁密正弦性比整数槽更好，能有效地降低转矩脉动；在一定范围内，多槽结构有利于提升电机的转矩特性。

2 行程动力学参数与污染物排放特性的相关性分析

杨长志，杜宝程，李岳兵，向橄，冉林尧，张力

2021, 44(7):14-25. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.220

[摘要](482) [HTML](1068) [PDF 15.41 M](681)

摘要:
为了探讨行程动力学参数v·a_pos[95]和RPA（relative positive acceleration）对轻型汽油车在实际行驶排放试验（RDE， real driving emission）中排放特性的影响，采用OBS-ONE便携式车载排放测试系统（PEMS， portable emission measure system）对3辆国Ⅵ轻型汽油车进行了平顺、正常和激烈3种驾驶行为的实际行驶排放试验，计算各路段的窗口行程动力学参数和法规规定的行程动力学参数，并与各污染物排放特性的相关性进行对比分析。结果表明：相比法规规定的行程动力学参数，窗口的行程动力学参数v·a_pos[95]和RPA与3辆车的CO、PN排放因子有更强的相关性，在市区、市郊和高速路段下的相关系数波动幅度分别下降25%~44%、38%~64%和73%~96%，且NO_x排放因子只与窗口的RPA有较强的相关性。其结论是窗口的行程动力学参数v·a_pos[95]和RPA与污染物排放因子的相关性更加明显，能更好地反映不同驾驶行为下各污染物的排放水平。

3 改进分子动力学的车辆跟驰模型

杨龙海，王晖，李帅，仇晓赟

2021, 44(7):26-33. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.228

[摘要](474) [HTML](690) [PDF 4.51 M](685)

摘要:
为了更好地研究复杂情况下的车辆跟驰特性，将车辆跟驰行为类比为分子在一维管道中相互作用的结果。已有的基于分子动力学的车辆跟驰模型利用需求安全间距和车道限速作为因素建立分子跟驰模型，忽略了车辆相对速度对驾驶员跟驰行为的影响，不符合真实的跟驰情况。因此，将车辆相对速度纳入模型结构中，建立分子相互作用势函数和壁面势函数，并据此构建改进分子动力学的车辆跟驰模型。用高精度车载定位仪器对车辆跟驰过程中的参数进行采集，利用遗传算法对模型参数进行标定并对模型进行分析，分别验证模型在不同跟驰状态下的准确性，并与改进前的分子跟驰模型进行对比。结果表明，改进的分子跟驰模型可以更有效地预测车辆的跟驰行为。

4 基于注意力模型的多模态特征融合雷达知识推荐

李稳安，陈柳柳，陈实

2021, 44(7):34-42. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.307

[摘要](502) [HTML](623) [PDF 1.54 M](748)

摘要:
为了能够在数量庞大的雷达技术资料中快速准确地找到科研人员感兴趣的雷达知识信息并进行推荐，提出了一种基于注意力模型的多模态特征融合雷达知识推荐方法，学习高层次的雷达知识的多模态融合特征表示，进而实现雷达知识推荐。该方法主要包括数据预处理、多模态特征提取、多模态特征融合和雷达知识推荐4个阶段。实验结果表明：与只利用单一模态特征以及简单串联多模态特征的方法相比，利用文中方法学习到的多模态融合特征进行雷达知识推荐，推荐结果的准确率、召回率和综合评价指标（F₁值）均有显著提高，表明提出的基于注意力模型的多模态特征融合方法对于知识推荐任务更加有效，体现了算法的优越性。

5 SUMO平台下多种车辆跟驰模型的仿真对比分析

崔居福，胡本旭，夏辉，陈飞，程相国

2021, 44(7):43-54,98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.250

[摘要](1121) [HTML](1116) [PDF 5.86 M](1263)

摘要:
车载网是一种以车辆为通信节点的无线自组织网络，旨在实现车与车、车与基础设施之间的数据通信。车辆的高速移动性易引起网络拓扑结构的变化，进而降低数据包的传递率和路由协议的工作效率，甚至导致信道中断。目前，对于车载网通信协议和应用的研究主要借助仿真平台模拟实现，平台内嵌的车辆移动模型性能对协议的分析和研究至关重要。首先，对Simulation of Urban Mobility（SUMO）平台下常用的6种车辆跟驰模型进行了详细的描述；其次，分析并引入影响移动模型性能最明显的3种因素；最终，依托城市道路交通环境，通过设置不同的模拟场景对比分析了在不同跟驰模型作用下的车辆密度、车辆平均速度和道路占用率3个指标。详实的实验结果表明，Krauss模型具有最优异的性能。此外，通过仔细观察单个车辆的跟驰行为从微观上揭示了各模型的工作原理。

6 基于哈希和DNA编码的彩色图像混沌加密算法

袁立，谢俐，龙颖，胡春强，蒋淘金

2021, 44(7):55-63. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.006

[摘要](494) [HTML](750) [PDF 12.90 M](706)

摘要:
彩色图像的安全性一直受到学者的关注。针对彩色图像加密算法置乱效果不佳、扩散特性不强、抵御统计攻击能力较弱等问题，提出了一种基于哈希和DNA编码的彩色图像混沌加密算法。运用哈希函数生成Arnold混沌映射的参数，将Arnold混沌映射和Logistic混沌映射结合，对图像进行R、G、B 3个维度的置乱，再利用DNA编码对图像进行混乱处理。理论分析和计算机仿真表明：本文的算法具有良好的加密效果，且对统计、差分攻击具有很好的抵御效果。

7 面向智能变电站的威胁与风险评价模型研究与实现

刘元生，王胜，白云鹏，夏晓峰

2021, 44(7):64-74. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.007

[摘要](378) [HTML](713) [PDF 710.14 K](885)

摘要:
针对传统入侵检测系统在资源受限的工业网络中部署时效率和稳定性表现不足的问题，首先提出了面向智能变电站的入侵检测系统，以及工业设备安全风险评估方法，建立了针对智能变电站结构的威胁风险评价模型，引入基于灰色模型的网络脆弱性节点主动预测方法用以平衡威胁来源的权重；其次提出基于信息安全三维度风险值计算算法，引入模糊一致判断矩阵进行风险值参数计算，最终实现可以直观判断攻击对系统的影响范围和程度的风险评价。通过相关实验，系统在部署环境中满足被动性、低负荷、实时性以及可靠性要求的同时，能够有效地检测工业网络面临的入侵威胁。

8 基于集成多尺度LSTM的短时风功率预测

易善军，王汉军，向勇，田长翼，高大禹，陈志奎

2021, 44(7):75-81. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.008

[摘要](590) [HTML](883) [PDF 2.56 M](742)

摘要:
风能作为一种无污染可再生能源，风力发电的比例在全球范围内逐年增加。针对风力发电存在出力波动大，从而导致电网电力不稳定的问题，提出基于集成多尺度长短时记忆网络（LSTM， long short-term memory）的短时风功率预测模型。利用LSTM对序列数据的特殊处理能力，集成多个基预测模型对不同尺度时间数据的预测结果，共同进行短时风功率预测。风功率的精确预测有利于电力资源的全面掌控和调度。采用中国东北地区风力发电真实数据集对模型进行验证，结果证实研究方法预测精度较高，有很好的稳定性。

9 面向低压输入MC-WPT系统高增益桥式补偿网络研究

尚捷，贾建波，戴欣，黄俊心

2021, 44(7):82-98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.009

[摘要](335) [HTML](1047) [PDF 8.21 M](653)

摘要:
由于无线电能传输系统松耦合特性，传统无线电能传输系统的输入输出增益普遍较低。这在光伏类型的低压输入高压输出应用中面临增益不足难题。提出一种基于桥式补偿网络的新型电能变换拓扑，研究基于桥式补偿网络的MC-WPT系统的阻抗特性以及能量传输特性，给出改进型桥式补偿网络方案。在此基础上，提出桥式补偿网络的参数设计设计方法。最后，本文通过实验验证所提出方法的正确性，可实现2~9倍的输入输出增益。

10 一种基于L1范数最小化的全局运动估计算法

冯欣，张洁，张杰，蒋友妮，杨武

2021, 44(7):99-107. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.010

[摘要](378) [HTML](909) [PDF 3.86 M](740)

摘要:
视频内容的分析与理解往往基于对视频中目标对象的空间、运动特征进行感知。然而，在实际拍摄的视频中，目标对象的真实运动轨迹往往受到同时存在的相机全局运动影响。这种由相机自运动带来的全局运动在当前流行的自媒体视频中十分普遍。为了消除全局运动对视频中对象的真实运动轨迹的影响，提出了一种基于L1范数最小化的全局运动参数估计算法，并在此基础上实现了视频的全局运动补偿，得到了前景对象的真实运动轨迹。实验结果表明该算法能准确有效地去除全局运动的影响并准确恢复出运动对象的真实运动轨迹。

11 基于遗传算法与支持向量机的水质预测模型

马创，王尧，李林峰

2021, 44(7):108-114. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.011

[摘要](525) [HTML](1062) [PDF 516.64 K](740)

摘要:
水质预测是众多水务相关问题的重要内容之一，通过水质预测，可以发现水质恶化的预兆，方便决策者提前采取措施。依据常见的水质数据，使用基于遗传算法与支持向量机的水质预测模型在实际应用环境下自行适配污染物权重，提高预测准确率。本模型首先使用遗传算法，训练当前数据的特征权重向量，使得权重适配当前预测问题，然后使用该特征权重向量应用于SVM模型训练。在以重庆某污水处理厂数据为对象进行实验后，验证了该模型在实际应用中的可行性，为水质预测提供了一种新思路。

12 基于VPU加速的嵌入式实时人脸检测系统设计与实现

闫嘉，张跃麟，邓昌健

2021, 44(7):115-128. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.012

[摘要](445) [HTML](649) [PDF 6.19 M](802)

摘要:
智能设备高昂的设计费用和庞大的计算资源需求成为在便携式、低功耗设备上实现深度学习算法及其应用的主要障碍。文中基于树莓派平台，借助Intel的视频处理器（VPU）低功耗加速模块，设计并实现了基于残差特征提取模块CNN模型的实时人脸检测系统。结果表明，相较于单纯使用树莓派CPU进行计算，文中方法在视频流中检测人脸和人脸关键点提取的实验中分别实现了18.62倍和17.46倍的加速，在便携式设备中实现快速、实时、在线的人脸检测和特征点提取成为现实，同时为使用便携式、低功耗设备运行深度学习算法提供了一种确实可行的方案。

13 屈曲约束折形叠合耗能器试验和模拟分析

杨熠明，杨溥，舒媛，李英民，冯力强，张孝斌

2021, 44(7):129-138. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.013

[摘要](284) [HTML](438) [PDF 3.92 M](507)

摘要:
在自复位结构中设置耗能器能够耗散地震能量、减轻结构构件的损伤，地震后更换耗能器即可快速恢复结构的抗震性能。文中提出一种采用高强螺栓装配到梁柱节点中的屈曲约束折形叠合耗能器，便于施工连接和震后更换。耗能器将节点的耗能集中在耗能芯板，通过附加约束装置防止芯板屈曲，同时耗能器能够作为梁翼缘的加强板以及节点的抗剪连接装置。对该耗能板进行轴向拉压试验，考察了其耗能能力、刚度、承载力和连接强度等，采用有限元软件ABAQUS进行模拟对比分析，结果表明，在保证连接装置强度的前提下，屈曲约束折形叠合耗能板具有较好的耗能能力和较高的刚度、承载力，能够作为装配到梁柱节点中的耗能装置。

14 基础隔震山地掉层框架结构抗连续倒塌性能研究

杨佑发，杨天行

2021, 44(7):139-148. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.014

[摘要](353) [HTML](755) [PDF 1.19 M](716)

摘要:
山地隔震结构本身具有特殊性，因此其破坏模式、受力性能与普通平地隔震结构体系有很大的不同。为了研究基础隔震山地掉层结构的抗连续倒塌性能，首先对一榀4跨3层平面框架拟静力试验进行数值模拟并验证了LSDYNA纤维单元模型的可靠性，根据中国规范设计了6个基础隔震掉层体系框架和1个普通平地隔震结构，基于拆除构件法对剩余结构进行抗倒塌性能研究，得到其荷载系数与失效点竖向位移曲线。研究结果表明，拆除下接地角柱（支座）、上接地角柱时，平地隔震结构的抗倒塌能力大于掉层隔震结构；拆除上接地支座时，平地隔震结构的抗倒塌能力弱于掉层隔震结构；隔震山地掉层框架结构邻近坎下边支座（底层柱）失效跨的抗力机制要滞后于上接地跨的抗力机制，可为基础隔震山地掉层框架结构的抗连续性倒塌设计提供参考。

15 煤-焦-电分级替代新工艺制备电石过程的热力学分析

马硕，马丹丹，李任玺，马洪亭

2021, 44(7):149-160. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.015

[摘要](420) [HTML](1284) [PDF 1.13 M](781)

摘要:
为分析煤-焦-电分级替代新工艺制备电石各环节能量和的利用与损失情况，对不同电石生产工艺进行科学评价，文中依据国内某电石生产企业的实际运行数据，对煤-焦-电分级替代电石生产新工艺进行了物料平衡、能量平衡和平衡分析；依据多产品综合能耗指标和综合耗指标，以不同目标产物为基准对煤-焦-电分级替代新工艺、电热法及氧热法进行了对比。结果表明，在输入新系统的总能量和总中，冷球团带入热解炉的能量和占比最高，分别为69.36%和71.85%；在输出新系统的总能量和总中，电石带出的能量和占比最高，分别为71.97%和69.09%；在各项热损失中，电石炉气带走的热量最多，占总输出热量的15.12%；新工艺单位产品电耗仅为2.48 kWh/kg-CaC₂，比电热法的3.26 kWh/kg-CaC₂降低了23.93%。当以CaC₂为唯一目标产物时，分级替代新工艺具有最低的单位产品综合能耗10.22 kWh/kg-CaC₂和单位产品综合耗9.15 kWh/kg-CaC₂，与传统电热法和氧热法相比，具有显著的节能和节优势。

16 基于GIS的双目标多准则决策方法

吕飞，谢谦，戴锏

2021, 44(7):161-170. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.07.016

[摘要](480) [HTML](1451) [PDF 3.46 M](734)

摘要:
现阶段对空间适宜性评价普遍采用单目标多准则决策的方法，但该方法不能对不同决策目标进行比较，在目标的选取上具有过强的主观性。为此文章在详细梳理多准则决策与GIS结合的研究成果基础上，提出了可有效与ArcGIS软件相结合的双目标多准则决策方法。文中方法在单目标多准则决策的基础上增加了目标层次的决策机制，使得空间适宜性评价能够适应2种相互冲突的决策目标。构建了一套针对双目标多准则决策的核心——双目标决策平面法的体系化的操作流程，并对决策平面冲突区的划分提出全新方法——保证2个目标的权重比与冲突区分得的面积比相等的情况下完成冲突区的目标分配。最后，以北京市百善镇为例对该决策技术方法进行实践。

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