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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
    逸夫教育大楼B823室
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2023年, 第53卷, 第9期 刊出日期:2023-09-01
上一期   
综述
沥青-集料黏附和剥落研究进展
赵胜前,丛卓红,游庆龙,李源
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2437-2464.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221433
摘要 ( 322 )   HTML ( 18 )   PDF(2397KB) ( 350 )  

针对沥青-集料之间的黏附性能,对国内外黏附和剥落机理、评价体系、影响因素和改善措施4个方面的研究成果进行了综述。黏附的形成和失效是涉及物理、化学、热力学及微观力学的复杂过程,界面特征受材料特性、混合料空隙、沥青膜厚及外界环境等因素影响,不同试验体系致力于开发既能模拟损伤发生过程又能评估混合料适用性的方法,进而保证路面使用寿命。最后,结合已有研究内容,对未来研究方向进行了展望。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
车辆工程·机械工程
基于混合动力汽车正时齿形链系统的振动噪声特性
程亚兵,杨泽宇,李岩,安立持,徐泽辉,曹鹏宇,陈璐翔
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2465-2473.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211234
摘要 ( 171 )   HTML ( 13 )   PDF(2170KB) ( 226 )  

基于混合动力乘用车的特殊工况要求,在对发动机正时齿形链系统进行结构设计的基础上,进行了正时齿形链系统的振动噪声特性研究。通过建立正时齿形链系统的动力学模型,分析了其动力学特性,并获得了振动分析所需边界条件;基于有限元分析方法,通过模态分析和频率响应分析了正时齿形链系统的振动特性,同时,以正时齿形链系统的振动特性为输入条件进行齿形链系统的声学边界元仿真分析,并对声压-频率响应曲线以及噪声的分布情况进行了研究。结果表明,该正时齿形链系统具有优异的振动噪声特性,本文方法可为混合动力汽车的减振降噪工作提供参考。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于车辙图像的CE-4月球车挂钩牵引力判别
胡震宇,申彦,王卫军,罗小桃,邹猛
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2474-2482.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211193
摘要 ( 105 )   HTML ( 7 )   PDF(1699KB) ( 118 )  

为评估玉兔2号月球车月面行驶状态,提出了一种基于滑转率信息的月球车挂钩牵引力评价方法。该方法以玉兔2号月球车车轮与其地面原型车为试验对象,通过整车试验和土槽试验模拟玉兔2号月球行驶状态,以车辙信息、滑转率、轮上载荷作为输入参数,建立了沉陷量-滑转率、车辙间距-滑转率标定模型,并基于Matlab图像处理对滑转率进行识别。结果表明,玉兔2号月球车在月面特定区域D'、AB'点行驶时的滑转率分别为10.45%、12.96%、19.70%,挂钩牵引力分别为177.03、181.62、194.47 N。地面试验和反演计算结果表明,玉兔2月球车在以上区域行驶状态良好。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
柴油机瞬变工况喷射参数及田口法协同优化对微粒排放的影响
冯爽,洪伟,李小平,解方喜
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2483-2492.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211236
摘要 ( 91 )   HTML ( 5 )   PDF(2344KB) ( 105 )  

为研究发动机“恒转增扭”瞬变工况下的微粒排放特性及优化方法,以车用2.8 L增压柴油机为研究对象,首先研究了单因素喷射参数对柴油机瞬态加载工况微粒排放的影响;随后设计了田口正交试验,给出以微粒数量及质量为输出指标的最优控制参数组合,并确定了各控制参数的影响权重。结果表明:在瞬变加载过程中,小尺寸核态颗粒物数量浓度恶化明显,大尺寸聚集态颗粒物质量浓度显著恶化;适当地将主喷时刻提前、增大轨压以及引入恰当的后喷可降低微粒排放;同时,控制参数对核态和聚集态微粒的影响存在Trade-off关系,对微粒排放影响权重相对较大的均为喷油时刻的影响,即喷油正时和主后喷间隔。

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旋转角度优化下的五轴数控机床后置处理算法
蔡安江,刘晨阳,王沛彭
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2493-2498.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220472
摘要 ( 141 )   HTML ( 1 )   PDF(830KB) ( 140 )  

针对五轴数控机床(CNC)在运行过程中旋转轴角度偏移较大会影响刀具路径控制的问题,提出了旋转角度优化下的五轴数控机床后置处理算法。该算法首先对机床基本结构展开具体分析,使用Hausdoff距离获取机床实际加工曲面与差值曲面之间的匹配误差,并通过误差补偿方法对获取的误差实施补偿处理,依据处理结果完成机床旋转轴角度优化;然后,基于优化结果建立机床坐标系统,通过坐标的变换结果开发机床后置处理器并集成至相关软件中,实现机床的后置处理。实验结果表明,使用本文算法进行机床后置处理时效果较好。

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基于AMESim的恒流量控制阀流量特性分析
王佳怡,刘昕晖,王展,陈晋市,韩亚方,王禹琪
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2499-2507.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211265
摘要 ( 222 )   HTML ( 4 )   PDF(1704KB) ( 220 )  

为研究恒流量控制阀的流量恒定机理,依据某型号阀的实际结构对影响恒流量控制阀特性的阀口过流面积及梯度因素进行分析。首先,建立其数学模型、控制理论模型和动态系统传函框图,定性分析了这些因素对恒流量控制阀特性的影响;然后,建立其AMESim仿真模型,分析了这些因素对该阀稳态特性和动态特性的影响机理,并通过实验验证了仿真模型的可靠性。结果表明:恒流量控制阀结构存在级间负反馈,补偿节流孔两侧压差可降低流量调节偏差;调节压力补偿器阀口过流面积有助于改善恒流量控制阀的稳态特性;调整压力补偿器阀口过流面积梯度可显著改善恒流量控制阀的静、动态特性。

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交通运输工程·土木工程
基于深度强化学习的自动驾驶车辆专用道汇入引导
张健,李青扬,李丹,姜夏,雷艳红,季亚平
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2508-2518.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220106
摘要 ( 156 )   HTML ( 12 )   PDF(2508KB) ( 201 )  

为满足自动驾驶车辆(CAV)与人工驾驶车辆混行过程中安全和效率的需求,自动驾驶车辆专用道应运而生。当高速公路内侧车道设为自动驾驶车辆专用道时,引导自动驾驶车辆从普通车道汇入至专用道的策略研究具有重要的理论意义和实际价值。首先,设计专用道入口并提出车辆控制规则;其次,以使更多自动驾驶车辆换道至专用道为目标,基于深度强化学习,选择换道信号动作引导车辆换道;最后,通过Python语言编译进行数值仿真验证。结果表明:在自动驾驶车辆渗透率、到达专用道自动驾驶车辆比例等不同因素构建的9种场景下,本文算法能够快速收敛;能够有效引导自动驾驶车辆汇入专用道,保证通行效率;相较无信号控制情况,渗透率为20%~40%时,第2车道交通拥堵显著减少;在两段式专用道入口场景下,CAV换道至专用道的比例比单入口场景明显提高。所提出的策略具有较好的适用性,能为工程建设提供参考借鉴。

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弹性车轮对大跨斜拉桥车桥耦合振动的抑制特性
陈兆玮,蒲前华
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2519-2532.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211258
摘要 ( 97 )   HTML ( 0 )   PDF(4864KB) ( 150 )  

为了从动力学角度探明地铁车辆-桥梁(特别是大跨斜拉桥)系统对弹性车轮的适应性,本文开展了大跨斜拉桥上弹性车轮对地铁车桥系统振动的影响及抑制特性研究。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑弹性车轮的地铁车辆-大跨斜拉桥系统耦合动力学模型;借助该模型,研究了长-短波不平顺联合激扰下弹性车轮对地铁车辆和大跨斜拉桥的振动特性的影响,并从时-频域角度探明了弹性车轮对地铁车辆-大跨斜拉桥系统的减振效果。研究结果表明:当地铁车辆通过大跨斜拉桥时,弹性车轮能有效降低轮轨作用力以及车轮和轴箱的振动;与传统刚性车轮相比,弹性车轮轮箍振动最剧烈,传统刚性车轮振动其次,而弹性车轮轮芯振动最小;基于本文所采用的弹性车轮动力学参数,弹性车轮的振动卓越频率集中在10~50 Hz,且在25 Hz左右存在峰值;桥梁垂向和横向振动主频均在1 Hz左右,且弹性车轮能有效降低大跨斜拉桥的中、低频振动。

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集束群钉式装配组合梁界面滑移计算
范亮,徐英铭,谭阳
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2533-2541.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211225
摘要 ( 71 )   HTML ( 1 )   PDF(1700KB) ( 110 )  

针对由预留后浇孔的预制板和集束布置剪力钉的钢梁组成的装配式钢-混组合梁,研究了其非连续界面剪力连接下的装配组合梁界面滑移计算理论。基于梁变形理论,将间断剪力连接的装配组合梁分为有剪力连接区和无剪力连接区,并分别建立了界面滑移微分方程;基于位移连续和变形协调条件,建立了间断剪力连接组合梁界面滑移分布表达式,求解出集中荷载和均布荷载作用下的界面滑移分布解析表达式;经与现有连续剪力连接的组合梁滑移分布方程以及装配组合梁试验实测数据进行对比,验证了该组合梁滑移分布算法的正确性。采用该算法开展了混凝土板与钢梁的高度比、抗剪连接度和集束度(反映键群集束程度的指标,定义为单个(排)预留孔中剪力键数量与全梁剪力键数量的比值)对装配式组合梁滑移和变形的参数影响分析,结果表明:界面滑移随抗剪连接度的增大而减小,随高度比和集束度的增大而增大;集束度越大,滑移分布越不均匀,在无剪力连接区出现峰值。

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土工格栅加筋橡胶砂应力-应变特性试验
刘方成,王将,吴孟桃,补国斌,何杰
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2542-2553.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211260
摘要 ( 82 )   HTML ( 4 )   PDF(2875KB) ( 152 )  

基于静三轴剪切试验,分析了5种配比(0%、10%、20%、30%、40%)、4种格栅布置方式(无筋、水平1层、水平2层、水平3层)、3种围压(50、100、200 kPa)下土工格栅加筋橡胶砂的应力-应变关系特性和模量衰减特性。结果表明:①土工格栅加筋使得橡胶砂应力-应变关系曲线明显升高,加筋后橡胶砂的硬化特性增强。②采用扩展邓肯-张模型进行拟合,随着橡胶颗粒含量的增加,橡胶砂初始模量降低,模量衰减程度可由衰减参数定量反映;模量曲线衰减程度随加筋工况“水平3层加筋、无筋、水平2层加筋、水平1层加筋”依次增大。③土工格栅加筋使得橡胶砂的参考应变增大、应力-应变模型指数减小,即模量归一化应力应变曲线非线性程度减弱,随着土工格栅加筋密度和配比的增大,土工格栅对橡胶砂应力应变特性的加筋效应更显著。

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剪力钉连接件拉剪共同作用抗剪性能
安然,王有志
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2554-2562.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211243
摘要 ( 84 )   HTML ( 1 )   PDF(1829KB) ( 107 )  

为明确剪力钉连接件在拉剪荷载作用下的力学性能,开展了5组受拉、受剪和拉剪共同作用模型试验,结合有限元模型,探讨了混凝土强度和剪力钉尺寸对抗剪承载力的影响,提出了拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式。结果表明:当拉力施力比从0增到0.6时,剪切刚度下降69%,弹性极限荷载与抗剪承载力的比值从0.55下降至0.24,抗剪承载力下降31%;混凝土强度和拉力施力比对剪力钉抗剪承载力的影响具有相关性。本文提出的拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式可应用于工程设计和计算。

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在役混凝土T梁疲劳刚度退化及寿命预测方法
左新黛,张劲泉,赵尚传
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2563-2572.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211238
摘要 ( 80 )   HTML ( 1 )   PDF(1442KB) ( 50 )  

为获取在役混凝土T梁疲劳刚度退化规律,开展疲劳寿命预测,基于损伤力学理论构建了考虑开裂损伤的混凝土T梁阶梯刚度模型,通过对3根10 m钢筋混凝土T梁足尺模型进行静力和疲劳破坏试验,获取了疲劳剩余刚度随荷载作用次数的演化规律。引入疲劳损伤系数和刚度退化系数,建立了在役混凝土T梁疲劳寿命预测模型。分析结果表明:随着荷载作用次数的增加,桥梁剩余刚度呈现三阶段衰减,其中疲劳初期和后期阶段衰减较快,但占总寿命比重相对较小,而疲劳中期阶段呈线性稳定退化,约占疲劳总寿命的80%以上,为桥梁服役的主要阶段,疲劳破坏时剩余刚度约为初始刚度的82.7%。最终,针对在役混凝土T梁桥工作性状,提出了在役钢筋混凝土梁桥寿命预测方法,相关研究成果可为此类桥梁寿命预测研究提供理论支持。

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基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能模拟
雷鸣,尹思阳,王德玲,张继承,路世伟
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2573-2580.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221082
摘要 ( 97 )   HTML ( 0 )   PDF(1520KB) ( 126 )  

为减少因震动导致的高层建筑混凝土核心筒损伤,提出了基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能模拟方法。选择某应用屈曲约束支撑的高层建筑混凝土核心筒为研究对象,结合PKPM软件模拟了基于静力推覆分析算法的高层建筑混凝土核心筒抗震性能。实验结果表明:静力推覆侧力分布形式对高层建筑混凝土核心筒的顶点位移角和基底剪力计算结果影响较大;屈曲约束支撑的高层建筑混凝土核心筒在X向的基底剪力曲线呈指数型增长;强震动作用下高层建筑混凝土核心筒的刚度降低、柱剪力的占比不断增大;延性系数恒定时,高层建筑混凝土核心筒能量谱比值与刚度折减系数呈正相关关系;高层建筑混凝土核心筒的损伤情况随强震持时的提升而提升;随着刚度特征值的不断增大,剪力墙耗能在总滞回耗能比中的占比下降,而框架梁柱耗能的占比则有所上升且分布形式大致呈线性。

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桥墩复合材料柔性防撞护舷试验
郑植,袁佩,金轩慧,魏思斯,耿波
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2581-2590.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211227
摘要 ( 73 )   HTML ( 1 )   PDF(3512KB) ( 130 )  

针对既有防护结构不能实现多目标船型柔性防护的问题,提出了一种可防护中小型船舶的柔性护舷,该护舷可与既有防护结构搭配使用。对3种不同护舷开展了准静态压缩试验,确定了最优构造形式,通过足尺冲击试验和数值模拟对最优构造护舷的防护性能进行分析。结果表明:压缩试验下,不同试件的破坏模式相近,均出现外面板剪断,基体开裂,剪断处纤维断裂;压缩结束各试件回弹率高达85%以上;添加耗能芯材的试件3是最优构造形式。落锤冲击试验下,撞击力折减率达到97%,撞后护舷变形完全恢复,护舷以弹性耗能的方式耗散能量;驳船撞击下,护舷吸收了63%的碰撞能量,且能大幅减轻船舶损伤,此时护舷主要以耗能芯材的压溃吸收碰撞能量。

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计算机科学与技术
基于多尺度特征和注意力机制的轻量级虹膜分割模型
霍光,林大为,刘元宁,朱晓冬,袁梦,盖迪
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2591-2600.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220044
摘要 ( 140 )   HTML ( 3 )   PDF(1803KB) ( 204 )  

针对基于深度学习的虹膜分割模型存在参数量大、计算量大、占用空间大的问题,提出了一种轻量级的虹膜分割模型。首先,将Linknet中特征提取网络替换为改进的轻量级网络MobileNetv3。这种设计在保持准确性的同时显著地提高了模型效率。其次,为了减少虹膜特征信息丢失,设计了一个多尺度特征提取模块。再次,引入了通道注意力机制,抑制无关噪声,加大虹膜区域的权重。最后,在3个虹膜数据库上将本文模型与其他虹膜分割模型进行比较,结果表明,本文模型在虹膜分割准确率和效率之间取得了更好的平衡。

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基于动态图卷积的图像情感分布预测
苏育挺,王骥,赵玮,井佩光
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2601-2610.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211169
摘要 ( 101 )   HTML ( 2 )   PDF(1132KB) ( 85 )  

针对图像情感分布学习中,视觉特征与高阶情感语义之间存在语义鸿沟以及情感标签具有主观性和模糊性的问题,提出了一种情感语义动态图卷积网络模型。该模型通过情感激活模块自动定位情感语义区域,从而有效挖掘契合情感语义的内容表征;通过动态图卷积模块自适应地捕获图像情感标签之间的语义关联性;最终构建并行结构输出联合局部语义和标签相关性的情感预测分布。在3个公开情感数据集上的实验结果证明了本文算法在图像情感分布预测任务中的有效性。

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拟合下肢几何特征的多视角步态周期检测
张云佐,董旭,蔡昭权
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2611-2619.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211229
摘要 ( 76 )   HTML ( 3 )   PDF(1943KB) ( 111 )  

针对现有步态周期检测方法易受拍摄视角变化影响的问题,提出了一种拟合下肢几何特征的多视角步态周期检测方法。首先,利用MediaPipe模型提取步态视频序列中的人体姿态拓扑图,简化了图像预处理过程。然后,通过分析行走状态下人体下肢姿态拓扑图中各关节点间存在的周期性动态变化规律,将左小腿与水平地面构成的倾角以及中髋点(mid-hip)到左、右脚踝的欧氏距离比值作为特征进行提取。最后,采用傅里叶变换将特征数据拟合为正弦函数,并基于拟合结果进行步态周期检测。相比于当前主流的步态周期检测方法,本文方法在正、背面视角以及斜视角下都取得了较好的检测结果。

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基于分类和回归树决策树的网络大数据集离群点动态检测算法
傅丽芳,陈卓,敖长林
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2620-2625.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220434
摘要 ( 95 )   HTML ( 0 )   PDF(877KB) ( 124 )  

针对大数据集中存在海量数据,当数据规模扩大到一定程度时,离散点检测处理效率受到限制的问题,提出了一种基于分类和回归树(CART)决策树的网络大数据集离群点动态检测算法。首先,划分大数据集异常数据标准,利用方差衡量数据离散程度,使用支持向量机建立异常数据样本关联规则矩阵,明确大数据集异常数据范围,并通过动态网格划分策略降低离群点检测计算量;然后,运用CART决策树方法在分支节点采取布尔检测,将待检测数据统一拟作连续数据,升序排列训练数据集,计算数据最高信息增益,剪枝决策树直到没有非叶子节点可被替换,得到离群点动态检测结果。仿真结果证明,本文算法离群点检测准确率高、检测耗时短,具备显著的计算优势,能为大数据集的可靠应用提供积极帮助。

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基于多通道视觉注意力的模糊图像质量复原算法设计
陈烽,王浩
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2626-2631.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220684
摘要 ( 98 )   HTML ( 2 )   PDF(1531KB) ( 142 )  

为了提高摄像机成像质量和图像清晰度,提出了一种基于多通道视觉注意力的模糊图像质量复原算法。在多通道视觉注意力机制的基础上构建了编码网络,将模糊图像输入到编码网络中,对图像展开复原处理;同时,在复原处理过程中引入振铃检测,消除复原后图像中存在的振铃区域,提高复原图像的质量和清晰度。实验结果表明,本文算法的去振铃现象效果更好、图像复原后的质量更高、应用效率更理想。

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融合社交地理信息加权矩阵分解的兴趣点推荐算法
何颖,王卓然,周旭,刘衍珩
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2632-2639.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211201
摘要 ( 67 )   HTML ( 1 )   PDF(1067KB) ( 195 )  

针对用户-兴趣点矩阵稀疏以及难于从隐反馈中获取用户对未访问位置的偏好而影响兴趣点推荐准确度的问题,本文提出了一种融合社交地理位置信息的加权矩阵分解兴趣点推荐算法(SGWMF)。首先,通过用户之间的相关性对社交信息进行幂律分布建模,基于用户好友的签到信息计算用户访问位置概率;其次,利用地理信息符合幂律分布特点重构用户访问位置偏好矩阵,缓解矩阵数据稀疏性问题;再次,为了增强加权矩阵分解模型的有效性,通过建模社交信息和地理信息挖掘出用户对未访问位置的偏好,并以隐反馈项的形式改进加权矩阵分解的目标函数;最后,在两个真实数据集上对算法性能进行对比验证,结果表明本文算法的性能要优于其他兴趣点推荐算法,推荐结果的准确性有明显提高。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于NSST域像素相关分析的医学图像融合
肖明尧,李雄飞,朱芮
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2640-2648.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20200365
摘要 ( 103 )   HTML ( 0 )   PDF(1648KB) ( 116 )  

针对像素级多模态医学图像融合信息丢失的问题,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)的像素相关性分析(PCAS)的图像融合方法。首先,对源图像进行NSST分解,获得高低频子带。然后,利用提出的中心像素方差计算邻域像素与中心像素的强度相关因子,构建邻域像素相关系数矩阵,并提出将相关性拉普拉斯能量和作为高频方向子带的融合规则。再次,计算低频子带中心像素能量以及邻域像素能量梯度信息,得到低频融合决策图。最后,通过逆变换得到融合结果图像。磁共振图像(MRI)和计算机断层扫描(CT)、单光子发射计算机断层成像(PET)、正电子发射断层成像(SPECT)的脑部图像融合实验结果表明,本文融合方法可以很好地保留源图像的显著信息和纹理细节。

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基于高斯曲率和加权图总变分正则化的遥感图像盲去模糊算法
蔡志丹,方明,李喆,许佳路
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2649-2658.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230140
摘要 ( 101 )   HTML ( 0 )   PDF(2130KB) ( 148 )  

针对遥感图像在采集过程中出现的运动模糊现象,本文从图像曲面的几何性质和图像像素的代数性质出发,设计了一种基于高斯曲率和加权图总变分正则化的遥感图像盲去模糊算法。首先,将加权图总变分先验与高斯曲率先验相结合以获得骨架图像,骨架图像保留图像的梯度以及锐利边缘信息,并去除中间潜在图像中的有害结构;然后,利用骨架图像估计模糊核,进而利用非盲去模糊算法获得清晰图像;最后,在8张不同场景下的模糊遥感图像上进行仿真验证。结果表明,相比于其他先进的图像盲去模糊算法,本文提出的去模糊算法复原效果的峰值信噪比平均值分别高于对比算法2.76、1.84、3.11、2.79、3.35、2.76 dB,结构相似性平均值分别高于对比算法0.0792、0.0604、0.0873、0.0801、0.0997、0.0906。本文算法复原的遥感图像具有清晰的边缘轮廓和局部细节,提升了遥感图像的清晰度。

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基于随机森林算法的大数据异常检测模型设计
宋世军,樊敏
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2659-2665.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220598
摘要 ( 107 )   HTML ( 3 )   PDF(765KB) ( 137 )  

针对大数据异常检测过程易受边缘数据的干扰,导致大数据异常检测准确率较差的问题,提出了一种基于随机森林算法的大数据异常检测模型。首先,利用改进k-means算法对大数据实行聚类处理,采用主成分分析法提取大数据特征;然后,构建基于随机森林分类器的大数据异常检测模型,将提取的特征输入到模型中,构建决策树,并通过动态更新决策树的权重值提高分类器的分类精度;最后,输出分类结果,完成大数据的异常检测。实验结果表明,本文模型的检测时间约为25 s,大数据异常检测准确率平均值为91%,误报率为4.5%。

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通信与控制工程
基于均匀ORB特征的回环检测算法
陈绵书,于录录,李晓妮,郑宏宇
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2666-2675.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211293
摘要 ( 94 )   HTML ( 1 )   PDF(1916KB) ( 115 )  

针对传统视觉即时定位与地图构建(SLAM)中ORB特征存在的聚集问题,基于网格划分和关键点分层确定思想,设计了均匀FAST角点提取方法,进而设计了基于均匀分布的ORB特征结合暴力匹配的回环检测方法。与基于词袋(BoW)模型的回环检测算法对比实验表明,本文算法能显著提高回环检测的准确率。基于机器人操作系统(ROS)平台,将均匀ORB特征回环检测模块与直接稀疏里程计(DSO)相结合,设计了一种松耦合式的半直接法SLAM系统。实验结果表明,本文系统具有较高的地图构建性能。

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基于Lyapunov理论的卫星大挠性太阳能帆板分布式自适应振动抑制控制方法
张刘,曾庆铭,赵寰宇,范国伟
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2676-2685.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211295
摘要 ( 104 )   HTML ( 2 )   PDF(2009KB) ( 158 )  

提出了一种分布式自适应振动抑制控制方法,有效抑制了卫星大挠性帆板在轨振动问题。考虑作动器和传感器的安装位置对控制效果的影响,通过分析邻接子模块之间振动和输出力的耦合影响,基于Lyapunov理论设计了完整的分布式自适应控制器。仿真结果表明,在外界持续干扰等情况下,本文设计的分布式控制系统与基于线性二次型调节器(LQR)的分布式控制方法相比抑振时间缩短了40%,与集中式控制方法相比抑振时间缩短了50%,得到了更良好的在轨抑振效果,对于卫星的稳定运行具有重要意义。

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农业工程·仿生工程
自走式藜麦联合收割机设计及试验
史瑞杰,戴飞,赵武云,杨发荣,张锋伟,赵一鸣,曲浩,王天福,郭军海
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2686-2694.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211199
摘要 ( 107 )   HTML ( 2 )   PDF(1691KB) ( 145 )  

为提高藜麦机械化收获水平,解决普通谷物联合收割机收获时损失大、含杂高、喂入不畅等问题,针对收获期藜麦植株特性设计了一种大型自走式藜麦联合收割机。该机采用扩口式小行距链齿喂入割台、组合式纵轴流脱粒滚筒、专用编织筛凹板、双层往复式异向振动筛等装置,配合宽体过桥、脱粒滚筒无级变速和大脱分空间等设计实现了藜麦的顺畅喂入和高效脱粒分离,对关键部件进行了设计分析,并进行了田间试验。田间试验结果表明:当藜麦籽粒含水率为14.42%时,脱净率为96.83%、含杂率为4.41%、破损率为0.2%、割台损失率为1.14%、夹带损失率为1.73%,清选损失率为1.09%、飞溅损失率为0.16%、总损失率为4.13%;作业期间机具运行平稳,满足藜麦机械化收获要求。本文研究成果可为藜麦联合收割机设计及试验提供一定参考。

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履带式再生稻收获机田间转弯机理和性能试验
刘伟健,罗锡文,曾山,文智强,曾力
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2695-2705.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211178
摘要 ( 89 )   HTML ( 0 )   PDF(1523KB) ( 143 )  

为进一步探究履带式再生稻收获机的田间转弯性能,对转弯半径与窄履沉陷量的关系进行了全面分析。主要分析了再生稻收获机田间转弯的基本原理,对窄履驱动力、滑移率、窄履沉陷量以及行驶阻力进行了计算,使用Recurdyn分析获得转弯半径与窄履沉陷量的函数关系。仿真结果表明:随着转弯半径的增大,两侧驱动轮转矩、窄履沉陷量均减小,驱动轮转矩从5835 N·m减小到672.3 N·m,驱动轮转矩、窄履沉陷量峰值均处于转弯半径为0处。通过田间试验对仿真结果的可靠性进行验证,结果表明:随着转弯半径的增大,沉陷量从186.24 mm减小到103.57 mm,试验现象和计算结果均与Recurdyn仿真吻合,证明仿真结果可靠,该研究可为后期再生稻收获机转弯理论研究提供参考。

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西北寒旱农区胡麻滚勺式精量穴播器的设计及试验
石林榕,赵武云
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2706-2717.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211270
摘要 ( 85 )   HTML ( 1 )   PDF(2231KB) ( 92 )  

针对胡麻穴播器用种量大、穴粒数变异系数大、穴孔缺种等实际问题,结合甘肃覆膜种植环境,设计了一种带舀种勺舌的滚勺式精量穴播器。通过分析穴播器的作业原理和排种过程,确定了滚勺组件组成及舀种勺尺寸、安装数量、安装角等主要参数,并采用响应曲面法分析了主勺深度、舀种勺安装角和穴播器角速度对穴播器排种性能的影响。结果表明:当主勺深度为6.68 mm、舀种勺安装角为7.62°、穴播器角速度为3.22 rad/s时,穴粒数合格率为92.5%,漏播率为2.54%,重播率为4.96%。本文研究结果可为胡麻精量穴播排种装置设计提供参考。

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滚筒式机收膜杂除土装置设计及试验
周鹏飞,陈学庚,蒙贺伟,梁荣庆,张炳成,坎杂
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2718-2731.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211267
摘要 ( 81 )   HTML ( 0 )   PDF(1806KB) ( 130 )  

为解决机收膜杂含土率高的问题,设计了一种滚筒式机收膜杂除土装置,对装置内物料进行动力学分析,确定了该装置的基本参数。在此基础上,以滚筛转速、喂料速度、滚筛倾角和叶片螺距为试验因素,以除土率、漏膜率和工作效率为评价指标进行了四因素五水平的响应面试验,分析了各因素对膜土分离作业性能的影响规律,获得了最佳组合参数如下:滚筛转速为24.90 r/min、喂料速度为11.52 kg/min、滚筛倾角为-2°、叶片螺距为699.99 mm。在该条件下验证试验结果如下:除土率为92.48%、漏膜率为1.90‰、工作效率为7.61 kg/min,试验响应指标预测值与验证试验指标间误差分别为2.15%、5.79%、2.63%,表明所构建模型具有较好的预测可靠性,相关研究可为机收膜杂除土技术提供一定参考和理论支撑。

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仿生扑翼微型飞行器动态避障策略
郑皓,余立均,智鹏鹏,汪忠来
吉林大学学报(工学版). 2023 (9):  2732-2740.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211187
摘要 ( 106 )   HTML ( 2 )   PDF(1934KB) ( 155 )  

针对仿生扑翼微型飞行器飞行过程中的动态避障问题,提出了一种全局静态路径规划与局部动态路径规划相结合的避障路径规划策略。首先,综合考虑仿生扑翼微型飞行器的性能及其飞行环境,定义了路径规划的约束条件和代价函数,构建了全局静态避障的综合代价模型;其次,在此基础上考虑了动态障碍对其飞行性能的影响,提出基于时间窗口的碰撞约束,建立了融合局部动态避障规划的综合代价模型;最后,提出了改进蚁群算法,对综合全局静态路径规划与局部动态路径规划的避障路径规划进行优化求解。结果表明:本文综合动态避障路径规划策略可以有效地解决仿生扑翼微型飞行器在先验地图下的动态避障问题,一定程度上改进了动态障碍物下的避障路径寻优的不足;本文改进蚁群算法提升了动态路径寻优效率,保证了仿生扑翼微型飞行器避障控制的实时性要求。

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