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期刊信息

吉林大学学报(工学版)
ISSN 1671-5497
CN 22-1341/T
主 任:张祥合
编 辑:曹 敏 程仲基
    赵莹莹 赵浩宇
电 话:0431-85095297
E-mail:xbgxb@jlu.edu.cn
地 址:长春市吉林大学南岭校区
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2019年, 第49卷, 第6期 刊出日期:2019-11-01
上一期   
轮腿式全地形移动机器人位姿闭环控制
马芳武,倪利伟,吴量,聂家弘,徐广健
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1745-1755.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180699
摘要 ( 694 )   HTML ( 42 )   PDF(2023KB) ( 224 )  

轮腿机器人在越障及振动时,不可避免地会出现位姿(质心位置和俯仰、侧倾姿态)的变化。为实现对其位姿的控制,将汽车的多连杆悬挂系统应用到轮腿机器人设计当中,设计了一款新型轮腿式全地形移动机器人,降低复杂地面对轮腿机器人姿态的影响,保证轮腿机器人在复杂环境下自身姿态的稳定性。首先,建立了轮腿机器人的单腿运动学模型,并搭建了单腿试验台架,验证了模型的正确性。接着,针对轮腿机器人的位姿问题分别建立俯仰和侧倾模型,并对轮腿机器人的位姿进行解耦运算,在满足轮腿机器人各质心位置分量(xyz)不变的情况下实现其姿态的闭环控制。然后,采用比例控制(P控制)在Simulink中搭建轮腿机器人位姿控制策略。最后,在Adams中创建轮腿机器人虚拟样机,并建立适用于大外倾角的PAC轮胎模型,利用Simulink与Adams联合仿真验证轮腿机器人在立体坡面上的位姿控制效果,仿真结果表明,本文控制算法对轮腿机器人的质心位置和姿态均有很好的跟踪效果,可将质心位置误差、姿态误差分别控制在4.3%和5%以内,验证了本文控制算法的有效性。

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基于大涡模拟的离散格式改进方法及应用
陈鑫,阮新建,李铭,王宁,王佳宁,潘凯旋
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1756-1763.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180861
摘要 ( 317 )   HTML ( 15 )   PDF(1331KB) ( 101 )  

应用大涡模拟(LES)进行计算流体力学(CFD)数值仿真时,高阶离散格式虽然能够提高数值精度,但更高网格分辨率的要求会大大提高计算量。对现有离散格式进行合理改进,建立更高效率和精度的离散格式,能够在降低网格要求的同时保证数值精度。本文基于Gauss linear和Upwind两种常用离散格式,混合建立一种改进离散格式。基于类车体Dshap算例试验结果,对比分析3种离散格式下大涡模拟的仿真结果表明,经过改进的离散格式具有更高的求解精度和收敛性。进一步应用经过改进的离散格式,采用大涡模拟分析不同离地间隙下类车体Dshap的外流场特性,结果表明:地面的存在能够提高模型的气动稳定性;合适的离地间隙能够使模型在保持较低气动阻力的同时降低气动升力。本文方法可以为大涡模拟车外流场提供重要参考,具有较强的工程实际意义。

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汽车电子稳定系统制动增力辅助技术
靳立强, 田端洋, 田浩, 刘蒙蒙
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1764-1776.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181106
摘要 ( 975 )   HTML ( 150 )   PDF(2788KB) ( 16071 )  

针对可能出现的由于驾驶员恐慌等因素造成的制动力不足,以及在长距离下坡时为防止车辆超速驾驶员操作负担增大的情况,利用Stateflow状态机理论与Matlab/Simulink联合建模的方法,设计了液压制动辅助(HBA)以及陡坡缓降控制(HDC)控制策略。通过试验最终选取制动踏板位移及其变化率作为识别参数以更好地识别驾驶员意图,同时根据牛顿第二运动定律设计坡道识别算法,并考虑到制动器高温失效的问题,建立温度模型。最后,进行离线仿真及硬件在环试验,结果均验证了控制策略的正确性。实车道路试验结果表明,本文所设计的HBA功能能够满足ECE标准,而HDC功能也能够保持车速在目标车速附近波动,说明本文控制策略能够达到较好的控制效果。

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基于温度补偿气隙宽度的电磁制动器
何仁,涂琨
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1777-1785.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20161326
摘要 ( 244 )   HTML ( 2 )   PDF(1415KB) ( 46 )  

提出了一种能根据温升情况自动调整气隙宽度,进而保证电磁制动力稳定性的新型结构的电磁制动器。建立了电磁制动器导热模型、气隙宽度模型和电磁制动力矩模型。以电磁制动力矩为目标函数优化了电磁制动器的结构参数,包括气隙宽度、铁芯和热变形件尺寸。在ANSYS中建立了电磁制动器的有限元模型,以下长坡和紧急制动工况为例,研究了电磁制动器的温度变化情况。在Matlab中分析了电磁制动器气隙宽度的变化情况,比较了在完成同一个制动任务时,新、旧两种电磁制动器对通入电流大小的不同要求。分析结果表明:新型结构电磁制动器的气隙宽度设计值为0.4~1 mm,在长下坡持续制动和紧急制动工况中可以稳定工作,电磁制动力矩得到显著提高。

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汽车涉水车身表面污染仿真及控制
辛俐,兰巍,刘江,万沁林,郭鹏,胡兴军,肖阳
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1786-1794.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180403
摘要 ( 353 )   HTML ( 5 )   PDF(2624KB) ( 71 )  

针对汽车涉水时车身表面污染的问题,选取改型方背式米拉模型为研究对象,利用DPM离散相模型和欧拉壁面液膜模型相结合,得到液滴运动的轨迹和车身表面污染的分布,并分析车身表面污染产生的机理。在原模型基础上,提出增加车尾底部扰流板、车尾顶部导流片和轮罩护板3种改良方案,以此改变流场结构从而改变液滴的运动轨迹,减轻车身表面污染程度。仿真结果表明:车尾顶部导流片能够较好地控制气流走向,从而减弱特定区域污染程度;底部扰流板改变了尾流形状,减小车身背部污染面积;轮罩护板减少轮腔中飞出的液滴数,有效减少了车身侧壁污染。

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转动惯量试验台的惯性参数测量
王杨,宋占帅,郭孔辉,庄晔
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1795-1801.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180853
摘要 ( 443 )   HTML ( 9 )   PDF(1264KB) ( 84 )  

为解决复杂机械系统的惯性参数不易获取的问题,在研究惯性参数计算多体动力学的基础上,分别建立了质心位置坐标解算的静力学方程和惯性参数解算的动力学方程。为消除摩擦力对辨识精度的影响,提出预调平台运动方向,利用同角度下正、负摩擦力相消的试验方法,并利用数据滤波和数据拟合对试验数据进行处理,剔除数据高频噪声和谐波噪声。最后,利用递推最小二乘法实现对质心位置坐标和惯性张量的辨识,通过试验验证了该方法的有效性。本试验台能对发动机及动力总成等汽车部件的惯性参数进行测试。

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汽车行驶道路侧向坡度估计
管欣,金号,段春光,卢萍萍
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1802-1809.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181038
摘要 ( 618 )   HTML ( 9 )   PDF(1189KB) ( 124 )  

为了解决侧向坡度估计依赖于轮胎模型精度、受路面附着系数影响较大、对车辆动态响应和车体信息考虑不充分的问题,运用车辆动力学理论,考虑二自由度车辆模型在含侧向坡度路面上的动力学特性,提出了一种能够解耦车辆状态与路面信息的侧向坡度估计方法。综合考虑车辆模型复杂度和辨识误差,采用二自由度车辆模型推导出车体侧倾角与侧向坡度的叠加项,并通过悬架高度信息求解出车体侧倾角,最终实现道路侧向坡度的准确估计。利用Simulink-Carsim搭建的车辆模型以及侧向坡度估计算法进行了离线仿真,结果验证了该方法的有效性。

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基于车辆响应的路面不平度识别方法
李杰, 郭文翠, 赵旗, 谷盛丰
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1810-1817.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181122
摘要 ( 576 )   HTML ( 32 )   PDF(776KB) ( 15778 )  

针对路面不平度识别的问题,研究了基于车辆响应的NARX神经网络识别方法及其适用性。建立了汽车振动系统4自由度平面模型,通过仿真获得车辆响应和车轮路面不平度。对于NARX神经网络及其应用选择、输入方案优化和评价指标进行了研究,提出了车辆响应选择和组合优化的解决方案。采用NARX神经网络识别了常用的B级路面和车速为60 km/h下某轿车的前轮路面不平度,其相关系数和均方根误差分别达到96.75%和0.003 3。考虑了训练采样点数、车辆响应随机噪声、车速和路面等级的变化对训练完成的NARX神经网络效果的影响,说明了基于车辆响应识别路面不平度的NARX神经网络方法的适用性。研究结果表明,采用正交试验设计确定NARX神经网络优化输入方案和基于车辆响应识别路面不平度取得了满意的结果,两者具有良好的适用性。

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混合可靠性模型参数的核密度和引力搜索估计
刘巧斌,史文库,陈志勇,骆联盟,苏志勇,黄开军
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1818-1825.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180978
摘要 ( 254 )   HTML ( 1 )   PDF(1079KB) ( 48 )  

针对可靠性建模中广泛应用的混合分布模型的参数估计问题,为解决其重数选择主观性强、参数识别初值敏感性高、参数识别效率低等难题,融合人工智能方法,提出了一种新型参数估计方法。引入核密度估计对数据进行非参数拟合,以最小化平均积分平方误差为目标,获得核密度估计的最优带宽,以最优带宽为组距对原始数据进行分组,做出统计直方图,并由此确定分布密度函数的混合重数。采用K-均值聚类方法对统计直方图进行聚类,由聚类结果计算获得混合分布模型的权重,接着应用引力搜索算法对混合模型各重子模型的参数进行辨识。以实测商用车车桥位移谱信号为例,对其概率密度函数和累计分布函数进行混合模型建模和模型参数识别。在车桥位移谱模型参数识别的基础上,分别计算决定系数、KS值和平均相对误差3个指标,验证了本文参数估计方法的有效性,为商用车可靠性的疲劳载荷谱编制和实验室台架试验奠定了基础,同时,可以为相关可靠性建模和模型参数识别问题提供参考。

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钢铝异质自冲铆接头剥离失效仿真
庄蔚敏,刘洋,王鹏跃,施宏达,徐纪栓
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1826-1835.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181075
摘要 ( 245 )   HTML ( 10 )   PDF(2452KB) ( 48 )  

为了研究钢铝自冲铆接头剥离失效行为,对5754铝合金和Q235钢异质自冲铆接头进行了剥离试验及仿真研究。建立了基于MMC失效准则的T型自冲铆接头有限元模型,对两种接头在剥离工况下的拉伸失效过程进行仿真,对比试验结果验证了有限元模型的可靠性,并对接头的剥离失效行为进行了分析。研究结果表明:建立的有限元模型能表征接头在剥离工况下的失效形式及力学性能;铝-钢接头因上板与铆钉分离失效,剥离过程中加载侧钉脚和钉头区域易产生应力集中,上板加载侧铆孔区域最先发生失效;钢-铝接头失效形式为铆钉与下板分离,剥离过程中加载侧钉头边缘及钉脚内壁区域易出现应力集中,下板铆扣区域发生脱层损伤,脱层损伤区域向非加载侧铆扣区域扩展。

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CE-3月球车筛网轮月面沉陷行为试验
陈百超,邹猛,党兆龙,黄晗,贾阳,石睿杨,李建桥
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1836-1843.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180904
摘要 ( 219 )   HTML ( 3 )   PDF(2182KB) ( 29 )  

CE-3月球车在月面行驶时,车辙沉陷是判别其通过性的主要依据。本文通过土槽试验研究了CE-3月球车筛网轮的沉陷行为,试验结果表明:车轮表观沉陷量小于实际沉陷量,动态沉陷差值最大为19.8 mm,最小为3.7 mm,且沉陷差值随滑转率的增大而增大。根据试验数据,建立了预测沉陷差值的数学模型,并通过月球车内场试验进行验证,结果表明:模型3和模型4预测准确,精度分别为85%和84.5%。研究结果可为中国月球车通过性能评估、路径规划提供参考和依据。

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考虑方案过渡影响的单点交通控制时段划分方法
别一鸣,姜凯,汤茹茹,王琳虹,熊昕宇
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1844-1851.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181119
摘要 ( 226 )   HTML ( 3 )   PDF(811KB) ( 55 )  

为了提高单点控制交叉口时段划分的准确性,首先以相邻的两个统计间隔为例,给出不同配时方案过渡情况下过渡周期个数的确定方法。其次,考虑方案过渡所产生的负面影响,建立了相邻间隔不合并、合并情况下的车总延误计算模型;以两种情况下车总延误的差值作为判别相邻间隔是否合并的指标,确定了判别指标阈值。再次,面向交叉口全天所有统计间隔,建立了时段划分流程。最后,以福州市实际交叉口为例对本文所建立的划分方法进行算例分析,并与传统划分方法进行对比。结果表明:本文方法能够生成合理的控制时段数量,并将交叉口车总延误降低8.9%。

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基于免疫算法优化LSSVM的短时交通流预测
谷远利, 张源, 芮小平, 陆文琦, 李萌, 王硕
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1852-1857.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180540
摘要 ( 659 )   HTML ( 50 )   PDF(833KB) ( 15742 )  

为了智能化解决城市道路交通系统存在的问题,提高短时交通流预测的准确性,采用免疫算法优化的最小二乘支持向量机(LSSVM)建立短时交通流量预测模型。利用免疫算法对LSSVM中的惩罚因子和核函数参数进行优化,得到最优预测模型。以车辆行驶平均速度和占有率作为模型输入,交通流量作为输出进行预测仿真试验。试验结果表明:本文采用的优化LSSVM模型进行仿真试验的预测误差有所减小,输出结果更接近真实值。

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占用车行道的路内停车泊位设置条件
程国柱, 冯思鹤, 冯天军
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1858-1864.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180928
摘要 ( 363 )   HTML ( 27 )   PDF(695KB) ( 15691 )  

为了给占用车行道的路内停车泊位设置提供参考依据,通过开展路内停车干扰条件下城市道路路段交通流参数调查,分析给出了小客车饱和车头时距随路内停车数量变化的规律,采用SPSS统计分析软件分别构建了间隔车道、邻近车道的饱和车头时距与小客车在路内停车数量的关系模型。基于所建理论模型,给出了设置路内停车泊位的邻近车道和间隔车道机动车交通量阈值的建议,并进行了实例验证。研究结果表明:随着路内停车数量的增加,邻近车道和间隔车道的小客车饱和车头时距均增加,且满足二次函数关系;路内停车数越多且设计速度越高,该道路实际通行能力的路内停车数量的修正系数越小,说明其越不宜设置路内停车泊位;在路内停车数量相同的情况下,间隔车道的修正系数若大于邻近车道,说明路内停车对该路间隔车道的交通运行影响要小于邻近车道。

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吉林省两种典型装配式箱涵受力特性对比分析
宫亚峰,王博,谭国金,张立敏,吴文丁,毕海鹏
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1865-1870.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181085
摘要 ( 265 )   HTML ( 2 )   PDF(1476KB) ( 48 )  

依据相似定理,制作了整体式箱涵和四构件组合箱涵两种结构形式的缩小比例模型,通过四点弯曲加载方式逐级加载,直至模型破坏,测试了多种荷载工况下关键截面的位移和应变响应。建立了缩尺模型的有限元分析模型,对多种工况下的静力荷载响应进行了数值模拟计算,并将计算结果与测试结果进行比较,以验证有限元分析模型的正确性。建立了实际工程结构的理论分析模型,基于该模型对两种箱涵结构的静力响应进行数值模拟计算,并进行了对比分析。研究结果表明:刚结式箱涵抵抗变形的能力优于铰结式模型;四构件组合箱涵以增大顶板应力为代价,实现了减小侧墙铰结截面应力的目的。

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多跨长联连续梁桥粘滞阻尼器参数敏感性分析
贾毅,赵人达,王永宝,李福海
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1871-1883.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180686
摘要 ( 197 )   HTML ( 3 )   PDF(2535KB) ( 64 )  

为从有利于减小固定墩地震响应的角度探讨适用于多跨长联连续梁桥的减震措施,以韩江大桥主桥(55+4×90+55)m为工程背景,研究了粘滞阻尼器对该桥抗震性能的影响。基于有限元软件ANSYS建立了全桥动力分析模型;采用Maxwell模型模拟粘滞阻尼器的力学行为;选取3条50年超越概率为2.5%的人工地震波作为地震动输入,并利用非线性动力时程分析方法,对粘滞阻尼器的力学参数速度指数α和阻尼系数C进行了参数敏感性分析;最后,将分析结果与未设置粘滞阻尼器模型的地震响应进行对比分析。分析结果表明:粘滞阻尼器在地震作用下形成了饱满、封闭的滞回环,该滞回环形状规则且包络面积较大,耗能效果良好;固定墩墩底内力和墩顶位移随着阻尼系数的增加而减小,随着速度指数的增加而增大;综合考虑粘滞阻尼器的减震效果,建议本桥粘滞阻尼器力学参数为:速度指数α取0.4,阻尼系数C取4 000 kN/(m?s-1)0.4 ;与未采用粘滞阻尼器模型相比,固定墩墩底弯矩和剪力平均减震率分别为44.35%、42.52%。固定墩承受的总体水平地震荷载也降低了25%左右,并且所有桥墩承担水平地震荷载也更加均匀,所有桥墩受力更加合理。此外,还防止或减轻了上部结构顺桥向之间的碰撞以及避免了落梁震害的发生。

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体外预应力加固简支梁自振频率计算
钟春玲,梁东,张云龙,王静
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1884-1890.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180875
摘要 ( 276 )   HTML ( 3 )   PDF(793KB) ( 61 )  

为了探索体外预应力简支梁自振频率变化的内在机理,基于结构振动基本原理和哈密尔顿原理,推导了偏心直线布筋的体外预应力简支梁自振频率计算公式。利用ANSYS建立有限元模型,并对其进行模态分析,分析结果表明:采用本文方法计算偏心直线布筋的体外预应力简支梁自振频率是可靠的,对揭示体外预应力简支梁自振频率的变化规律有重要意义。

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支管受轴向受拉工况下CHS-CFSHS T型节点应力集中系数计算公式
杨德磊,童乐为
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1891-1899.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180737
摘要 ( 180 )   HTML ( 1 )   PDF(1782KB) ( 39 )  

基于具有可靠精度的圆管-方管混凝土T型节点应力集中系数(SCF)的有限元计算方法进行了160个有限元模型的SCF计算,对影响SCF的参数进行了分析,掌握了各参数对SCF 的影响规律,提出了T型焊接节点在支管受轴向受拉工况下SCF的计算公式,并且将公式计算值与有限元数据进行了比较。分析表明:在支管受轴向受拉工况下,支管上和主管上0°、60°、90°这6个位置的SCF基本包括SCF最大值可能发生的位置;T型节点SCF计算公式中应包含β的二次函数、2γ的二次函数和τ的幂函数,且三者的影响耦合;回归的SCF计算公式具有可靠的精度。

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橡胶集料混凝土细观损伤特性的加载速率效应
狄胜同,贾超,乔卫国,李康,童凯
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1900-1910.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180729
摘要 ( 209 )   HTML ( 4 )   PDF(2280KB) ( 35 )  

基于颗粒离散元理论,选取对应不同级别应变率的0.001、0.01、0.1、1.0、3.0 m/s五种加载速率,模拟实现普通混凝土(NC)和橡胶集料混凝土(CRC)单轴抗压强度试验,系统分析了加载速率对本构关系、裂纹扩展、细观损伤及能量演化的影响规律。结果表明:材料的单轴抗压强度以及相应峰值应变随加载速率增的加呈现非线性增长关系,CRC较NC表现出更为明显的加载速率敏感性;加载速率与NC裂纹生成速率呈现负相关关系。而与CRC裂纹生成速率呈正相关关系。提出了两种材料细观损伤变量与加载速率间的拟合方程,拟合效果较好,同时分析了不同加载速率对材料弹性应变能和动能的演化规律影响。

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重型增压柴油机燃烧过程中的缸内㶲损失
刘长铖,刘忠长,田径,许允,杨泽宇
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1911-1919.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180922
摘要 ( 192 )   HTML ( 1 )   PDF(2186KB) ( 33 )  

为了探索增压柴油机燃烧过程中缸内?损失分布特征及其影响因素,以某车用重型增压柴油机为研究对象,基于试验平台、STAR-CD计算流体力学软件及其理论,计算分析了特定工况下燃烧过程中的缸内?损失变化规律、分布特征、影响因素及其相关性。结果表明:缸内?损失主要发生在燃烧过程,且化学反应?损失及其所占缸内总?损失的比例正相关于柴油机负荷;柴油机缸内?损失主要由化学反应的不可逆性引起,化学反应引起的?损失多发生在油束边缘附近;最大的化学反应?损失率发生在当量比为1~1.5的区域,而在当量比为0~1的稀混合区及大于1.5的过浓混合区相对偏低;在一定温度范围内化学反应?损失率与燃油放热率基本呈正比关系,在特定放热率区域内,随缸内局部温度的升高,化学反应?损失及化学反应?损度逐渐减少;随燃烧过程的进行,当量比、温度与化学反应?损失的相关强度均逐渐减小。

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丁醇/柴油混合燃料对压燃式发动机燃烧及微粒排放特征的影响
王乔,孙万臣,郭亮,程鹏,范鲁艳,李国良
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1920-1928.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180907
摘要 ( 169 )   HTML ( 2 )   PDF(2017KB) ( 25 )  

在一台高压共轨增压中冷四缸柴油机上试验研究了不同工况下,不同掺混比例的丁醇/柴油混合燃料对发动机燃烧及微粒排放特征的影响。结果表明:随着丁醇掺混比的增加,滞燃期延长,预混合燃烧量增加,燃烧相位滞后,且小负荷工况下的影响更为明显。丁醇/柴油混合燃料可在不增加NO x 排放的前提下,显著降低排气烟度及微粒排放,但指示热效率较纯柴油略有降低。发动机燃用丁醇/柴油混合燃料的微粒排放绝大多数为超细微粒,比例超过99%;随着丁醇比例的增大,发动机各粒径段微粒数量浓度均有所下降,大负荷工况更为明显。废气再循环(EGR)的引入使得积聚态微粒和总微粒数量浓度明显增加,丁醇的加入使得混合燃料对EGR的耐受性增强。丁醇/柴油混合燃料结合EGR策略可同时降低发动机的NO x 和微粒排放。

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不同当量比下单双点火对天然气燃烧特性的影响
宋昌庆,陈文淼,李君,曲大为,崔昊
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1929-1935.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190548
摘要 ( 262 )   HTML ( 2 )   PDF(1679KB) ( 43 )  

针对大缸径天然气发动机存在的燃烧速度慢、排温高、热负荷大、易爆震等问题,设计了一套适用于双火花塞点火的可视化定容燃烧系统。结合快速燃烧技术和自然火焰发光法,通过改变燃空当量比,在定容燃烧弹上进行了一系列天然气燃烧的可视化试验,并借助高速摄像机采集缸内动态燃烧过程图像,利用MATLAB数字图像处理技术,对比分析了单双火花塞点火对火焰传播过程、缸内燃烧压力、燃烧持续期等的影响。研究结果表明:在不同燃空当量比下,与单点火相比,双点火均能够缩短火焰传播距离,加快缸内燃烧速度,缩短火焰发展期和主燃烧期,从而提高燃烧的热效率。尤其对天然气稀薄燃烧时效果非常明显,可以有效抑制失火、爆震现象发生,拓宽稀薄燃烧极限,利于燃烧稳定和降低排放。

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联焰板宽度对单凹腔驻涡燃烧室流线形态的影响
朱一骁,何小民,金义
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1936-1944.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181279
摘要 ( 243 )   HTML ( 1 )   PDF(3785KB) ( 36 )  

为了研究联焰板宽度对单凹腔驻涡燃烧室流线形态的影响,设计了一个带扩压器和内外机匣的单凹腔驻涡燃烧室,并在此基础上进行了常温、常压状态下的冷态流场试验,试验中设置联焰板宽度分别为40、30、20 mm。研究结果表明:在主流中心截面(PM)上,凹腔内存在双涡流动结构,主涡位于凹腔的中间位置,副涡位于主涡与主流之间;在联焰板中心截面(PA)上,不同的联焰板宽度会形成两种不同的流线形态,当联焰板宽度较宽时,凹腔内为单涡流动结构,仅存在主涡结构,主涡回流气流沿联焰板向火焰筒下壁面流动;当联焰板宽度较窄时,凹腔内为双涡流动结构,主流气流卷入联焰板后方。

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考虑加热面粗糙度和材料的沸腾换热修正模型
胡潇宇,李国祥,白书战,孙柯,李思远
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1945-1950.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180567
摘要 ( 227 )   HTML ( 1 )   PDF(1093KB) ( 29 )  

在Chen模型基础上,综合考虑加热面粗糙度和材料对沸腾换热的影响,对Chen模型的核态沸腾换热项进行修正。所得修正后模型能有效预测粗糙度R a≤4.62 μm的铜加热面和R a≤8.12 μm的铝加热面的沸腾换热结果,与试验数据相比,总体误差在30%以内。

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基于耦合特性的机电控制无级变速器速比控制
刘俊龙,孙冬野,刘小军,尤勇
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1951-1958.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180717
摘要 ( 197 )   HTML ( 0 )   PDF(1196KB) ( 27 )  

对一种夹紧力可调的机电控制无级变速器(CVT)的结构和工作原理进行了详细的分析,说明了其速比和从动带轮夹紧力之间的耦合关系,建立了机电控制CVT电控电动执行机构的模型,制定了基于耦合特性的机电控制CVT速比控制策略。利用所建立的基于MATLAB/Simulink的机电控制CVT传动系统仿真模型,仿真对比了常规控制与基于耦合特性控制的控制效果,仿真结果表明:基于耦合特性的控制策略在速比增大时响应时间减少约14%;同时尽管机电控制CVT消耗的能量增加,但是汽车的动力性有所提高。

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液力缓速器全充液工况下本征正交基对流场重构精度的影响规律
魏巍,刘旭,韩雪永,闫清东
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1959-1968.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180583
摘要 ( 132 )   HTML ( 0 )   PDF(3132KB) ( 28 )  

为揭示本征正交基对流场重构精度的影响规律,以全充液状态下液力缓速器定轮交互面上的流场为研究对象,分别获取速度和压力本征正交基。研究了影响本征正交基的瞬像和转速,并利用本征正交基和代理模型技术对流场进行预测。结果表明:瞬像集合的选择和采样频率对本征正交基的精确性影响较大,而液力缓速器动轮转速对速度场和压力场的本征正交基影响较小;基于本征正交基的流场预测具有一定精度。

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基于多目标遗传算法的二自由度动力吸振器优化设计
贾富淳,孟宪皆,雷雨龙
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1969-1976.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180924
摘要 ( 173 )   HTML ( 3 )   PDF(1346KB) ( 67 )  

针对实际工况中常见的具有平移和绕质心转动两个自由度的无阻尼主系统,提出了一种二自由度动力吸振器,通过对吸振器刚度和阻尼的优化,使主系统获得良好的减振效果。用位移、加速度、角位移和角加速度对主系统振动进行评价并作为优化目标。采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)解决4个优化目标、3个设计变量的多目标优化问题,得到含有60个解的Pareto最优解集。用熵权TOPSIS法对Pareto最优解进行排序,选取最优解作为动力吸振器优化设计的解。对动力吸振器进行仿真分析,频域仿真结果和随机激励下的时域仿真结果表明:参数优化后的动力吸振器使得主系统的4个振动评价指标均大幅降低,二自由度动力吸振器的振动控制效果良好,NSGA-Ⅱ和熵权TOPSIS联合优化方法适用于二自由度动力吸振器的优化设计。

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新的6⁃PSS型并联机构正向运动学求解方法
谢志江,王昆,皮阳军,吴小勇,郭映位
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1977-1985.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180636
摘要 ( 257 )   HTML ( 0 )   PDF(908KB) ( 40 )  

针对6-PSS型并联机构,通过研究其正向运动学,利用各支链铰点在动坐标系、静坐标系和滑块铰点坐标系3种坐标系下的位置关系,推导出6-PSS型并联机构的运动学模型,得到一种简明的运动学正向求解方法。在此基础上,提出了基于多元牛顿法和最速下降法的组合数值方法,并运用数值分析理论和计算机机器算数思想,最大限度提高收敛速度和减少单步迭代计算量。最后,编制了机构运动学的正向求解程序,进行了数值仿真,结果表明:改进的组合数值方法不仅可以更加快速地收敛到真实解,还能降低对初始估计值的依赖,扩大收敛范围,可以有效应用于该型并联机器人系统。

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天然气开采阻水装置AICD的设计和数值模拟
施卫平,赵旭,胡兴军,余天明,柳博文,段彦
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1986-1991.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180880
摘要 ( 169 )   HTML ( 0 )   PDF(1098KB) ( 41 )  

设计了一种具有2层挡板的改进型自动流入控制装置(AICD),用于天然气开采过程中的井下控水。分析了AICD控水、通气的流动机理,数值计算了水、气在AICD装置内的流动,得到压力场。分别计算出水和气的入口-出口压差。采用曲线拟合的方法,得到了压差-流量的函数关系。计算结果表明,水的压差远远大于天然气的压差,说明本文设计的AICD具有显著的阻水效果。

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36MnVS4裂解连杆性能分析及轻量化设计
石舟,寇淑清
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  1992-2001.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180816
摘要 ( 671 )   HTML ( 10 )   PDF(1981KB) ( 113 )  

为实现连杆轻量化以适应发动机低能耗低振动的要求,对36MnVS4连杆进行了结构改进设计。在原有C70S6连杆结构设计的基础上,改用高强钢36MnVS4,并分别对C70S6和36MnVS4连杆断裂接合面进行三维逆向重构,建立了裂解连杆有效分析模型。通过有限元模拟对连杆进行疲劳强度分析,得到:36MnVS4连杆较C70S6连杆的疲劳寿命和安全系数有明显提高,具有足够的安全储备进行轻量化改进。以连杆强度和刚度为约束条件,对36MnVS4连杆分部位进行结构改进设计,改进后连杆质量降低21%,实现了裂解连杆的轻量化。

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强流脉冲电子束作用下TC4钛合金表面Cr合金层制备及性能
关庆丰,姚欣雯,杨洋,张凌燕,刘迪,李晨,吕鹏
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2002-2009.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180429
摘要 ( 214 )   HTML ( 1 )   PDF(2743KB) ( 18 )  

利用强流脉冲电子束技术(HCPEB)对TC4钛合金表面进行Cr合金化处理,从而改善了材料的表面性能。采用X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析表层中的相组成和微观结构。试验结果表明:经HCPEB表面合金化后基体表面形成了数微米的Cr合金层,合金层中析出了颗粒细小、均匀分布的Laves相Cr2Ti;同时,TC4钛合金经HCPEB轰击后表层发生了马氏体相变,形成了大量的板条马氏体组织。此外,硬度测试和电化学结果表明:经HCPEB处理后样品的表面显微硬度和耐蚀性能均得到明显提高。

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TiC颗粒对铸态球墨铸铁组织和力学性能的影响
王金国,任帅,闫瑞芳,黄恺,王志强
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2010-2018.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181037
摘要 ( 238 )   HTML ( 2 )   PDF(3763KB) ( 40 )  

采用高能球磨方法对TiC粉末进行改性,并加入到球墨铸铁熔体。使用光镜、扫描电镜、能谱仪对其组织进行分析。结果表明,球墨铸铁的石墨和基体组织均得到改善。一部分TiC颗粒作为石墨异质核心,促进了石墨形核,使石墨球数目增加40.5%,石墨球尺寸细化,铁素体含量升高了4.5%,球化率提高了9.1%。另一部分进入基体的TiC颗粒,不仅改变了周围的渗碳体形貌,甚至形成独特的“珠光体团”结构;而且能阻碍晶界运动进而细化铁素体晶粒。采用拉伸试验机和冲击试验机对铸态球墨铸铁进行力学性能测试,结果表明,外加少量TiC颗粒使球墨铸铁的断裂总伸长率提高了19.1%,室温冲击韧性提高了31.1%,低温(-20 ℃)冲击韧性提高了21.8%。

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基于综合指标品质评价算法的单色水果生长状态检测互联网架构
刘恩泽,吴文福
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2019-2026.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180910
摘要 ( 125 )   HTML ( 0 )   PDF(958KB) ( 21 )  

针对规模化水果类农作物品质检测问题,提出了一种基于综合指标品质评价算法的单色水果生长状态检测互联网架构。通过RGB颜色模型、卷积探索法、Gabor滤波3种方法对水果的颜色深度、尺寸大小、外观损伤程度进行分析,综合分析3种结果,将水果品质分为6个等级,对生长中的水果进行品质评价。将算法融入互联网架构中,基于传统工业系统结构,对系统与外界之间的网络互联、数据智能、安全保障进行改进,实现水果生长检测互联网架构的结构优化。在扁平化发展结构的同时,推动结构网络化、数据互联化、安全层次融合化,并用于农作物实时监控中,记录水果成长过程。通过对长春市面上常见的单色水果进行试验可知,本架构中的算法可以根据具体的种类制定不同的分级评价标准,并提高系统与外界的交互能力和品质评价效能,减少人工投入。

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机器人末端执行器自更换机构设计及对接策略
马常友, 高海波, 丁亮, 于海涛, 邢宏军, 邓宗全
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2027-2037.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180592
摘要 ( 660 )   HTML ( 19 )   PDF(2772KB) ( 15735 )  

为解决核电站机器人作业功能单一性的问题,研制了一种机器人末端执行器自更换机构。该机构采用同心三虎克铰并联的多力矩输出接口形式,为末端执行器及相关作业提供动力输入。在分析末端执行器自更换端与工具架之间双虎克铰被动柔顺对接特性以及容差条件的基础上,提出了一种基于接触力阈值的末端执行器自更换机构自动对接控制策略;完成了末端执行器自更换机构样机设计,利用SCHUNK 6自由度机械臂移动平台进行多种末端执行器的自动更换试验,验证了控制策略的有效性和机构的容差特性。试验结果表明:该机构能够完成较大容差柔顺对接并可以实现末端执行器动力传递功能。

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基于Fast RCNN改进的布匹瑕疵识别算法
车翔玖,刘华罗,邵庆彬
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2038-2044.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190243
摘要 ( 494 )   HTML ( 18 )   PDF(1743KB) ( 125 )  

针对布匹瑕疵数据集分辨率高、瑕疵区域小,使用已有图像分类算法识别效果差的问题,提出了一种基于经典目标检测算法Fast RCNN改进的图像识别算法,用目标检测的流程完成图像识别任务。算法利用布匹瑕疵区域小的特性,在图像中生成大量潜在的瑕疵区域,利用卷积神经网络预测潜在区域包含瑕疵的概率,在算法的后期对潜在区域的概率进行合并,最终达到识别布匹中存在瑕疵的概率。在一个具有3 331张高分辨率图片的数据集上进行实验,结果表明,本文算法比OurNet以及已有的图像分类算法具有更好的性能。

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相似性保持实例检索方法
赵宏伟,王鹏,范丽丽,胡黄水,刘萍萍
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2045-2050.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181057
摘要 ( 168 )   HTML ( 3 )   PDF(781KB) ( 62 )  

针对多输入样本的网络训练,提出了相似性保持实例检索方法。首先,经深度网络除卷积结构提取输入图像的特征并加以池化操作。然后,依照基准排序,修正低相关性图像与查询图像的相似度关系,获得低相关性图像的对比损失系数,保留损失基准值内的损失值,进行基于相似性保持的对比损失训练。最后,使用训练后网络提取图像特征,用于进行实例级图像检索。实验结果表明:基于相似性保持的损失对比函数具有可行性,该方法显著提高了实例级图像的检索精确度。

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基于现场可编程门电路的人脸检测识别加速平台
周柚,杨森,李大琳,吴春国,王岩,王康平
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2051-2057.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180480
摘要 ( 211 )   HTML ( 4 )   PDF(1304KB) ( 56 )  

采用现场可编程门电路(FPGA)和中央处理器相结合的异构计算技术,解决人脸检测和识别计算加速问题。基于并发和流水线的方法加速Viola-Jones人脸检测算法,提高了数据吞吐量,增加了级联分类器的并行度;通过并发卷积操作和流水线特征图加速了卷积神经网络计算过程。实验结果表明,硬件平台较软件平台实现了2.9倍的加速比。

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服务动态扩展网络及其结点系统模型的实现
沈军,周晓,吉祖勤
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2058-2068.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180653
摘要 ( 194 )   HTML ( 7 )   PDF(3865KB) ( 27 )  

为有效提升网络服务能力,可扩展网络服务模型(ENSM)将网络服务内涵从承载网拓展到整个网络,定义了一种以协议元功能单元动态部署及动态组合为基础的统一服务扩展模型,可有效提高网络服务能力及服务扩展能力。本文基于ENSM原理提出服务动态扩展网络(SDEN),并结合SDN、NFV等新型网络架构设计思想对其结点模型及关键机制进行研究,设计并实现了SDEN结点系统,通过路由服务的定制和动态扩展,验证SDEN结点系统设计方案可行性及其对可扩展网络服务模型的良好支持。

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考虑工具和空间约束的机器人装配线平衡优化
周炳海,吴琼
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2069-2075.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180674
摘要 ( 186 )   HTML ( 1 )   PDF(628KB) ( 38 )  

为了提高流水装配线的效率和产能,在进行机器人装配线平衡的同时,优化任务资源的占用空间大小,考虑工具的占用空间及切换次数,在工作站数量最小化以及每个工作站占用空间最小化两个冲突目标之间寻求平衡。针对该带约束的多目标优化问题,首先建立数学模型,然后提出一种改进的多目标免疫克隆算法,基于该问题的特殊性提出了针对性的编码方式,引入了Pareto前沿排序、精英策略、全局搜索策略,以提升该算法的综合性能。最后,对不同规模的实例问题进行优化,并且与其他算法进行对比,以评价本文算法的效率和优越性。结果表明:本文算法在得到的解数量与质量方面都更加有效,对于不同规模问题都具有可行性。

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仿蝎子振源定位机理的位置指纹室内定位方法
刘富, 权美静, 王柯, 刘云, 康冰, 韩志武, 侯涛
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2076-2082.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180996
摘要 ( 470 )   HTML ( 27 )   PDF(1368KB) ( 15665 )  

针对基于接受信号强度(RSS)的位置指纹室内定位方法易受到多径效应及噪声干扰而导致定位精度低这一问题,提出了一种仿蝎子振源定位机理的位置指纹室内定位方法。该方法首先仿蝎子的 n / 1 神经元构型构建神经元结构对振动信号进行编码,将振动信号转化为脉冲。然后,提取脉冲作为位置指纹特征,并利用该脉冲建立位置指纹特征库。最后,用加权K近邻(WKNN)算法进行振源位置估计。为验证本文算法的有效性,模仿蝎子生理结构,搭建了一套仿蝎子振动感知的振动信号采集系统,在室内环境中进行用户踏步信号的采集,并根据振动数据进行定位试验。结果表明:本文提出的仿蝎子 n / 1 神经元构型的位置指纹定位方法比基于RSS的位置指纹定位方法的平均定位准确度提高了0.148 4 m。

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基于状态空间模型的指数衰减正弦信号参数估计
于晓辉,张志成,李新波,孙晓东
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2083-2088.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181028
摘要 ( 256 )   HTML ( 2 )   PDF(754KB) ( 70 )  

针对多分量指数衰减正弦信号的衰减因子和频率估计问题,提出了一种基于状态空间模型的参数估计算法。首先,建立一个状态空间模型,将待估计的衰减因子和频率信息包含进状态空间模型的系统矩阵当中。然后,对状态空间模型进行求解,得到广义可观测矩阵的估计值。最后,由广义可观测矩阵得到系统矩阵的估计值,进而得到衰减因子和频率的估计。该算法计算量较小,参数可以自动配对。仿真结果表明:本文算法在低信噪比下的估计性能优于ESPRIT方法。

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双通道单图像超分辨率卷积神经网络
马子骥,卢浩,董艳茹
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2089-2097.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180637
摘要 ( 364 )   HTML ( 13 )   PDF(1877KB) ( 69 )  

基于残差与稠密结构的卷积神经网络的单张图像的超分辨率(SISR)方法显著地提升了重建的性能,然而残差网络侧重于特征的复用,而稠密连接可以实现对新特征的探索,为了结合两者的优势,本文设计了一种双通道图像超分辨率深度卷积神经网络,将特征映射在第三维度上分割成两条路径,一条以残差的形式进行连接,另一条以稠密的方式进行跳跃连接。同时,在网络末端引入解卷积层来放大特征映射,显著加速了计算,并且直接从低分辨率图像到高分辨率图像之间进行端到端的映射。评估结果表明,本文方案取得了比当前绝大多数网络模型更高的峰值信噪比(PSNR)。

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联合像素与多尺度对象的高分辨率遥感影像谱聚类分割
李军军,曹建农,程贝贝,廖娟,朱莹莹
吉林大学学报(工学版). 2019 (6):  2098-2108.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180537
摘要 ( 197 )   HTML ( 6 )   PDF(2024KB) ( 44 )  

建立了融合多尺度信息的图模型,同时,为了顾及对象的局部统计特性,改进了基于对象的顶点间相似度计算方法。在图模型的基础上完成相似矩阵计算,并使用归一化分割准则对相似矩阵特征进行分解,将原始数据映射到低维子空间。最后,对特征筛选后的子集使用聚类算法完成影像分割。为了验证本文方法的有效性,选取高空间分辨率遥感影像进行实验并与目前分割精度较高的算法做定量化对比。实验结果表明:在4项实验指标中,除一项基本持平外,其他3项指标优于其他算法,证明了本文方法在高分辨率遥感影像分割中的有效性。

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