2020, 52(5):1-8. DOI: 10.11918/201906053
摘要:本文提出了一种基于变邻域搜索与人耳掩蔽效应的音乐生成方法,以克服传统的作曲方法门槛过高、可重复性工作较多等缺点,并且相较于现有音乐生成模型具有操作直观、能够挖掘乐谱长时间内的连贯性等优点.训练阶段的输入选择易获得的时域波形文件,通过基于音高显著度的频率提取和基于掩蔽效应的时域分块获得乐谱,经过预先设定的音乐参数进行训练.生成阶段采取变邻域搜索与人工操作相结合的方式,通过对乐谱中音符进行增删、转调等操作按小节生成具有艺术性的乐谱,并根据操作者的偏好对乐谱进行人工修改与锁定.随后,以4小节为单位一次生成音乐片段,并组合成持续时间较长的一段音乐片段.最后在不同时间尺度完善乐谱,输出时域波形文件.整个流程可视化和人机交互的思想贯穿其中,能够充分调动音乐爱好者的积极性.同时本文提出了一种参数化乐音模拟的方法用于修饰乐谱或生成全新的音色,可根据乐器的分类方法或人的发声过程,通过声源激励与共振腔模拟两个部分参数化模拟乐器与人声.
2020, 52(5):9-16. DOI: 10.11918/201907121
摘要:为提高传统TiO2光催化剂的可见光催化活性,本文采用溶胶-凝胶法合成了Mn,N共掺杂TiO2光催化剂,改善了传统TiO2光生载流子易复合的问题;进一步采用沸石作为载体对改性后的TiO2样品进行负载,解决了传统光催化剂存在的难分离回收问题,以达到光催化剂可重复使用的目的.借助X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪等测试手段对Mn,N共掺杂TiO2光催化剂的结构、元素组成、微观形貌和光催化降解性能进行系统分析与研究.研究结果表明,沸石负载Mn,N共掺杂TiO2的样品较未改性的TiO2样品具有更高的光催化降解活性,在可见光照射下,在最优掺杂条件下获得的TiO2光催化剂在60 min内对孔雀石绿的降解率可达到97%,这主要归因于锰离子掺杂能够对TiO2光生载流子的复合产生抑制作用,促进光生电荷分离,与此同时氮元素掺杂可有效拓宽TiO2半导体光催化剂光响应范围.此外,经过5次循环使用后,对孔雀石绿的降解率没有较大程度的减弱,依然能够维持在88%以上,表明沸石负载Mn,N共掺杂TiO2的样品具有较好的光催化循环稳定性.
2020, 52(5):17-22. DOI: 10.11918/201909174
摘要:针对现有方法评价2维约束覆盖时没有考虑约束,而给出的最小规模过大的问题.为获得更准确的2维约束覆盖数组的最小规模,评价现有算法生成的2维约束覆盖数组,本文提出一种可以提升2维约束覆盖数组最小规模下限的禁忌边分解方法.采用禁忌边分解方法将描述被测系统输入配置的图分解成两个子图,通过计算覆盖两个子图中全部顶点的子覆盖数组的规模和剩余需要覆盖的取值组合数,与单纯计算需要覆盖的取值组合数相比,提升了2维约束覆盖数组的最小规模,所提出的方法能够得到更逼近真实值的最小规模的下限,一旦2维约束覆盖数组的规模小于最小规模的下限,则其不可能存在.本文的实验方法是,将禁忌边分解方法应用到现有的被测系统中,得到其2维约束覆盖数组最小规模的下限,将最小规模的下限与生成算法给出的2维约束覆盖数组的规模进行对比.实验结果表明:禁忌边分解方法给出的最小规模下限可以用于评价现有算法生成的2维约束覆盖数组,有助于判断其是否真实存在.
2020, 52(5):23-29. DOI: 10.11918/201910211
摘要:极化敏感阵列的四元数信号模型保持了偶极子阵元分量之间固有的正交性,因而四元数MVDR(Q-MVDR)算法具有比传统复数域MVDR算法更优的性能,但在强期望信号和导向矢量失配的情况下,Q-MVDR算法性能严重下降,甚至会出现期望信号相消现象.针对此问题,提出一种基于四元数矩阵重构的鲁棒波束形成算法.首先建立极化敏感阵列的四元数模型,将协方差矩阵重构方法扩展到四元数域,利用子空间方法得到干扰信号的导向矢量估计,并采用Capon谱估计方法获得干扰信号的功率,重构出干扰噪声协方差矩阵;然后根据信号子空间与噪声子空间的正交性,以及期望信号导向矢量与信号子空间属于同一子空间的特性,将权矢量投影到四元数信号子空间,对期望信号导向矢量失配误差进行修正;最后通过仿真实验验证了算法的有效性.仿真结果表明,在强期望信号和期望信号导向矢量失配时,与传统算法相比,本文算法有效避免期望信号相消引起的性能下降,增强了算法的鲁棒性,可以达到接近最优值的输出信干噪比(SINR).
2020, 52(5):30-34. DOI: 10.11918/201910027
摘要:为了抑制超密集网络中小小区基站的密集化部署带来的干扰,并提高系统的吞吐量,本文研究了频谱共享超密集网络中的功率分配策略.首先,针对非凸的系统和速率最大化问题,采用非合作博弈模型将其转化为每个用户效益函数最大化的凸子问题,并通过设计一种动态定价使得非合作博弈模型的纳什均衡点(NE)是原优化问题的驻点.其次,为了保证宏小区用户的服务质量(QoS),模型中引入了干扰功率约束条件来抑制宏小区受到的干扰.最后,在此非合作博弈论框架下,设计了一种迭代式的基于全局信息的功率分配算法.每次迭代通过求解KKT条件获得每个用户的最优发射功率,通过理论推导证明了迭代算法可收敛到博弈模型的NE.此外,为了减少迭代算法的信令开销、提高资源利用率,还提出了一种基于局部信息的功率分配算法.仿真结果表明,所提出的基于全局信息的功率分配算法比对比方法具有更好的传输性能,所提出的基于局部信息的功率分配算法在保证较好的传输性能的前提下有效地减少了信令开销.
2020, 52(5):35-40. DOI: 10.11918/201902073
摘要:传统通信系统由于不能够有效利用射频信号的能量会导致传输能耗较高,所以必须合理分配资源,在信息和能量传输间获得折中,即保证充足的传输能量并尽可能提高系统的信息传输性能.因此,为了节约通信系统的能量,本文提出通信系统在多个时隙同时传输信息和能量从而实现无线携能通信.首先,将传输时间分成若干时隙,发射机按照要求在不同时隙内发送信息或者能量;然后,接收机在对应时隙内接收信息或者收集能量,并利用收集的能量提供电路耗能;最后,通过联合优化时隙和功率分配,在保证系统能量需求基础上最大化系统传输速率.仿真结果表明:相比等时间功率分配算法,提出算法的传输效率提高了约40 bps;且随着时隙数增加,提出算法性能显著提高.当传输能量增加时,可分配的信息功率更大;而当能量需求增加时,信息功率会降低,更多的功率用于能量传输.因此,提出算法通过为信息传输和能量采集合理分配时隙和功率,保证充足的采集能量基础上,最大化信息传输性能,系统通过采集无线能量有效提高了传输性能.
2020, 52(5):41-48. DOI: 10.11918/201910203
摘要:为解决非线性Mises比塑性功率积分困难以及由此导致的轧制功率解析式难以获得的问题,本文通过建立并利用线性比塑性功率表达式对提出的椭圆速度场进行能量分析,得到了轧制力能参数的解析解.文中通过对变角度屈服函数求积分中值,构建了一个新的屈服准则,它是主应力分量的线性组合,在π平面上的轨迹是逼近Mises圆的等边非等角的十二边形,其基于Lode参数表达式的理论结果也与实验数据吻合较好.同时,根据厚板轧制时金属流动速度从入口到出口逐渐增大的特点,提出了水平速度分量满足椭圆方程的速度场,该速度场满足运动许可条件.通过相应的轧制能量分析,获得了基于线性屈服准则的内部变形功率以及基于应变矢量内积法上的摩擦功率与剪切功率.在此之上,通过泛函的极值变分导出了轧制力矩、轧制力以及应力状态系数的解析解,并与现场实测数据进行了对比,结果表明利用本文提出的屈服准则与速度场所建立的轧制力矩与轧制力模型与实测值吻合较好,其中轧制力误差小于5.3%,轧制力矩误差在6%左右.
2020, 52(5):49-57. DOI: 10.11918/201905012
摘要:金属增材制造过程中材料温度变化剧烈、行为复杂,特殊的工艺特点使零件中不可避免地出现各类缺陷,包括表面及内部缺陷,严重危害零件性能,成为阻碍金属增材制造技术发展的重要因素,限制了该技术在关键领域的应用.及时获取缺陷信息有助于调整工艺参数、改进制造过程,进而提升零件品质,同时缺陷信息也可用于指导零件的后续加工和处理.因此研究缺陷的成形机理及相应检测技术对于提升金属增材制造技术水平具有重要意义.针对这一热点问题,本文首先对金属增材制造中的常见缺陷类型做简要梳理,总结其主要表现形式及成因.随后综述近年来金属增材制造缺陷检测领域具有代表性的研究工作,主要针对过程特征量监测和在线无损检测两方面,并简述不同技术的应用范围.最后对缺陷检测技术的发展趋势进行展望.文章指出金属增材制造零件的质量提升可以通过检测方法和技术予以保障,目前众多的检测方法在精度及实时性等方面尚未满足实际使用要求,缺陷检测技术将向集成化和智能化等方向发展.
王景隆 , 曹益平 , 李城梦 , 付光凯 , 万莹莹 , 王亚品 , 王璐
2020, 52(5):58-65. DOI: 10.11918/201811098
摘要:为了提升PMP测量系统的测量精度以及放宽该系统搭建的约束条件,提出一种新的具有宽松约束的相位测量轮廓术相位—高度映射算法.这种算法既不要求投影装置光心和成像装置光心的连线平行于参考平面,也不要求投影装置的光轴与成像装置的光轴共面,只要保证成像装置光轴垂直于参考平面,即可实现相位—高度映射.本文详细推导了该算法的数学模型,发现当投影装置光心与成像装置光心的连线不平行于参考平面时,相位—高度映射不仅与三维测量系统的结构参数有关,还与参考面的相位分布有关.由于在实际测量中难以保证投影装置光心与成像装置光心的连线严格平行于参考平面,因此所采用的新的相位—高度映射算法是实际测量系统的真实反映,也使系统更易于搭建.实验结果表明:本文所提算法进行测量的平均绝对误差和均方根误差最大不超过0.031 mm和0.040 mm.该算法拓宽了搭建测量系统时的约束条件,使得光路更易于实现.实验验证了该算法的有效性,表明所提算法的精确性和可重复性均优于传统算法.
2020, 52(5):66-74. DOI: 10.11918/201904033
摘要:公有区块链网络(如比特币、以太坊等)具有匿名、难以被关闭的特点,被用于僵尸网络的通信模型研究中,但现有研究中的方法存在网络扩展代价高和回传通道易被溯源的问题.针对上述问题,本文提出D-BitBot,一种基于比特币网络双向通信的点对点(P2P)僵尸网络模型构建方法.该方法使用比特币测试网络作为回传信道,可有效降低数据回收的成本和网络扩展的代价,且能提高回传信道抗溯源的能力;为解决传统僵尸网络上线方式的单点故障缺陷,本文提出一种基于比特币区块链的节点上线机制;另外,为抵御路由表节点注入攻击和僵尸网络节点爬取,本文提出一种基于IP地址加盐哈希排序的节点列表交换算法.实验结果表明,在仿真环境中的D-BitBot上线率达到100%,且具有良好的鲁棒性;在节点请求和节点爬取测试中,本文所提出的算法能有效抵御路由表节点注入攻击和降低现有爬取算法的节点发现率.最后,本文基于3个不同的层面提出可能的抵御方式,并针对本文采用信道的鲁棒性对进行相应的分析和论述.
2020, 52(5):75-81. DOI: 10.11918/201906111
摘要:传统星载存储系统闪存转换层(Flash Translation Layer, FTL)算法采用页级FTL映射方案和固定分区的文件管理策略,存在主机占用率高、系统响应时间长以及没有充分考虑FLASH磨损均衡等问题.为此,对传统星载存储系统方案和星载固态存储系统的工作原理深入分析研究,结合实际型号任务需求,提出了一种数据驱动的自适应超级块闪存转换层算法 (Data-driven Adaptive Superblock FTL, DASFTL).DASFTL算法采用自适应超级块的分级地址映射方案,其中超级块映射表(Superblock Mapping Table, SMT)作为一级映射,页地址映射表(Page Mapping Table, PMT)作为二级映射,以提高系统的响应速度;将超级块作为FLASH地址管理的最小单元,以减少存储系统对主机的依赖;引入动态块回收权重作为超级块分组和目标回收块选择的标准,以均衡FLASH芯片内各物理块的磨损程度,延长其使用寿命.搭建硬件测试平台对DASFTL算法进行验证,实验结果表明,提出的数据驱动的自适应超级块闪存转换层算法相比于传统星载FTL算法在主机占用率和系统响应速度上分别有51.7%、46.1%的提升.长时间工作下FLASH芯片内部各物理块的擦除次数更加均衡,有效避免部分物理块过早磨损,提升FLASH芯片使用寿命.
2020, 52(5):82-91. DOI: 10.11918/201909075
摘要:图像压缩应用领域中,在保证压缩比不变的前提下,为生成有效的公共位图,并降低单位图块截断编码压缩彩色图像时的失真风险,本文提出了一种结合二进制烟花算法的单位图块截断编码方法.该方法首先将彩色图像分成不重叠的子图像块,使用权重平面法生成每个子图像块的初始位图;然后,通过局部优化和全局优化两种不同的策略确定每个子图像块初始位图需要优化的位置,将这些位置的值作为烟花算法初始值;在此基础上将烟花算法改为二进制形式并进行优化,生成每个子图像块的公共位图与6个量化值;最后,根据公共位图与6个量化值恢复每个子图像块,根据恢复的子图像块重构压缩图像.通过在测试图像上进行实验验证,并与3种参考方法从压缩图片的细节视觉效果、压缩图片与原图间的均方误差、结构相似性指数3个角度进行对比,结果表明,本文所提方法生成的公共位图有效,且全局优化策略压缩图像效果优于局部优化策略,其中全局优化策略生成的压缩图像与原图间的均方误差均值在分块大小为4×4和8×8时分别为56.939 7与106.317 4,低于3种对比方法,结构相似性指数均值分别为0.968 2与0.943 1,高于3种对比方法,通过分析对比表明,所提方法生成的压缩图像与原图间的相似度更高,在保持压缩比的同时有效提升了压缩图像的精度.
2020, 52(5):92-98. DOI: 10.11918/201905213
摘要:自然界的物理现象大多以分数阶的形式存在,整数阶微分方程正好是分数阶微分方程的特例.与整数阶模型相比,分数阶模型更接近真实的世界,具有更诱人的发展前景.为使分数阶混沌系统中共存的多翼混沌吸引子类型更加丰富,提出了一个新型三维分数阶混沌系统,此系统最大的特点是具有多种多翼混沌吸引子共存,即双翼、三翼和四翼混沌吸引子共存.通过相图、Lyapunov指数谱、分岔图等数值仿真,分析了系统的动力学特性,给出了其存在混沌吸引子的必要条件,即q>0.822 4.固定参数,阶数q=0.98时,系统有双翼、双翼、四翼等混沌吸引子共存;q=0.83时,系统有双翼、三翼、四翼等混沌吸引子共存,表明了系统具有丰富的混沌特性.对系统进行了Multisim模拟电路仿真,仿真结果与数值分析相符,进一步验证了其混沌行为.采用分数阶Lyapunov稳定性理论以及定理1,设计了系统的自适应同步控制器,仿真表明响应系统与驱动系统在0.2 s内达到同步,在0.2 s内完成对未知参数的识别,因此,所设计的控制器是有效的.
2020, 52(5):99-105. DOI: 10.11918/201905181
摘要:视觉注意力建模作为预测人类在观察场景时注意力分布的关键技术,在计算机视觉的众多领域均有广泛应用.传统的视觉注意力模型着重研究人眼注视点,计算出的显著图更多的是反映眼动信息,并未将大脑的感知出的语义信息反映出来.针对这一问题,本文提出了一种整合了语义对象特征的视觉注意力模型.首先,本文建立了眼动跟踪数据库VOC2012-E,研究并记录普通人在观察自然场景时的眼动数据.然后,受语义分割启发,利用全卷积神经网络(Fully Convolutional Networks, FCN)提取语义对象特征,同时用激活函数PReLu和优化函数Adam改进FCN网络使其更有效地提取的语义对象特征,来模仿大脑对语义对象特征的感知.接着,提取在人类潜意识层吸引人注意力的如方向,颜色,强度特征等28个低级特征.最后利用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)将之前提取的语义对象特征及低级特征映射到人类视觉空间,同时引入真实眼动数据进行有监督的训练,得到可以预测人眼视觉显著图的视觉注意力模型.实验结果表明,在VOC2012-E及MIT300数据库上与其他8种经典模型及4种先进模型相比,本文提出的视觉注意力模型性能更好,更有生物学优势.
2020, 52(5):106-112. DOI: 10.11918/201909162
摘要:为确保城市出租车停靠站布局的合理性,改善站点利用率低的现状,提出一种基于GPS轨迹数据的出租车停靠站双目标选址决策方法.在数据背景下,对出租车出行需求量及候选点位置进行估计.考虑乘客出行需求的覆盖率、乘客可接受的最大出行距离、站点及站位的服务能力等影响因素,构建了出租车停靠站空间布局的约束条件.分别从规划者和使用者的角度出发,提出了建设成本最小化和公众满意度最大化的双目标选址优化模型.应用基于遗传算法的宽容分层序列法,对模型进行求解.以成都市春熙路商圈为例,运用所提出的优化方法对该区域的出租车停靠站进行重新选址,并研究不同的乘客期望出行距离对选址问题的影响.结果表明:当乘客的期望出行距离小于300 m时,新的站点布局方案能够以合理的站点数量覆盖区域内的全部出行需求,同时保证乘客的出行满意度处于较高水平,验证了双目标选址模型的有效性.
2020, 52(5):113-120. DOI: 10.11918/201907004
摘要:表情符号已成为网络语言重要组成部分,是分析社交媒体情感的主要特征之一.目前分析社交媒体情感符号的方法多针对Emoji,对颜文字的情感倾向没有相应分析.为获取中文媒体的多维度情感并分析热点话题的群体情感走向,本文以微博为例提出一种新的融合表情符号与短文本的多维情感分类方法.在该框架中,采用深度学习模型分析文本与Emoji组合部分、颜文字部分,分别计算两部分的7种情感强度,挖掘各部分与情感标签的深层次关联,并设计计算模型来反映语句包含的多维情感属性,实现对语句多维情感强度的检测.实验选择NLPCC2014数据集和爬取的带有颜文字的微博数据集进行验证,实验证明当文本与Emoji组合、颜文字占比分别为0.6和0.4时情感分类效果最好,且含颜文字的语句情感分类性能指标始终高于不含颜文字的语句,这表明融合表情符号和短文本的形式有效提高了情感检测精度.该方法为研究群体情感趋势提供了更细粒度的分析,为中文社交媒体的情感分析提供了新思路.
2020, 52(5):121-128. DOI: 10.11918/201907103
摘要:为解决基于形状的目标检测算法受图像复杂背景的影响,本文提出了一种新的基于轮廓匹配的复杂背景中目标检测方法,算法结合了显著性检测和模板匹配的方法.首先对输入图像在超像素级别进行预处理,应用显著性区域检测方法得到不含复杂背景的区域图像,然后在显著性区域内得到初始边缘图像,对初始边缘图像进行优化处理后利用形状描述子进行轮廓匹配,最后,通过深度优先的搜索策略识别目标的假设位置并进行假设验证来确定最终的目标位置,完成复杂背景图像中的目标检测任务.在ETHZ形状数据集的实验结果证明了本文算法的可行性,根据50%-IoU和20%-IoU标准与其它几种基于形状的目标检测方法进行对比,当误报率为0.3时,算法平均检测率是96%,误报率为0.4时,检测率已经达到99%,如果接受更高误报率时检测率可达到100%,均高于其余几种算法.算法的实验和对比分析结果表明本文方法可以提高检测精度,具有明显的性能优势,为复杂背景中的目标检测提供了新的解决方法.
谭强俊 , 程永生 , 唐彬 , 刘显学 , 周浩 , 李寅鑫
2020, 52(5):129-136. DOI: 10.11918/201906153
摘要:振动环境下叠加在航姿参考系统(AHRS)加速度计敏感轴上的杆臂效应会对加速度计测姿精度造成极大的影响.本文对杆臂效应处理算法中的低通滤波法和力学补偿法进行分析.低通滤波法滤除杆臂效应会有整流误差残存.力学补偿法对杆臂效应中向心加速度项的补偿受限于陀螺测量精度,对杆臂效应中切向加速度项的补偿会因为直接对角速度微分求取角加速度造成误差激剧放大.针对低通滤波法与力学补偿法各自存在的不足,提出一种改进的杆臂效应补偿方法.对杆臂效应中的向心加速度项的补偿,设定角频率阈值作为判定值.在低于给定角频率阈值工况下采用低通滤波法,而在高于给定角频率阈值工况下采用力学补偿+低通滤波法.对杆臂效应中的切向加速度项的补偿,提出2种多加速度计构型,根据加速度计构型中各加速度计输出值,构造解析公式求解角加速度,避免直接微分法造成的误差放大.通过对改进补偿方法的理论推导、分析和仿真,并与低通滤波法和力学补偿法相对比,改进补偿方法显著地提高了杆臂效应误差补偿精度.
2020, 52(5):137-147. DOI: 10.11918/201909064
摘要:多聚焦图像融合技术的目的是生成一幅全聚焦图像.所谓全聚焦图像,就是将不同源图像的清晰区域集成到一幅单一的图像中.传统的图像融合方法通常存在块伪影、人造边、晕轮效果、振铃效果以及对比度下降等问题.对此,本文提出了一种利用拉普拉斯能量和CNN的多聚焦图像融合方法.使用拉普拉斯能量算子可以有效的提取源图像的聚焦信息,而训练后的卷积神经网络模型从聚焦信息图中提取的聚焦特征可以有效的进行聚焦子块和离焦子块的区分.训练后的卷积神经网络模型不仅具有很好的提取活跃窗口相对聚焦度的能力,而且可以获得精确的分割边界.在经过多轮训练后,卷积神经网络模型可以很好的在源图像和分值图之间建立一种有效的映射,这对于生成一幅精准的聚焦图至关重要.采用二值分割和小区域滤波技术来对聚焦图进行进一步的修正,获得用于融合的最终决策图.最后,根据最终决策图提供的权值,对多幅源图像进行融合形成最终的融合图像.实验结果表明,无论从视觉效果还是从定量评价方面,提出的方法均优于目前已有的其它融合方法.
2020, 52(5):148-156. DOI: 10.11918/201906058
摘要:钛合金室温成形由于其加工成本低,受到了越来越多的关注.不同微观组织的钛合金成形性能差异很大.在钛合金板室温成形有限元仿真中,成形极限图是评价成形能力和判断材料失效的基础.然而,在获取材料成形极限时需要进行大量的试验,过程非常耗时和繁琐.为了降低实验成本、缩短开发周期,本文以材料失效点主应变二次导数变化的断裂准则,采用数值模拟与断裂准则相结合的方法获得不同微观组织的Ti-4Al-2V(TA17)钛合金板成形极限图.用单向拉伸、凸模胀形和圆杯拉深试验对有限元仿真进行对比验证,得到的试验结果和有限元结果相一致,表明有限元仿真得到的成形极限图的正确性.建立并对比了三种不同微观组织的TA17钛合金的成形极限,分析了微观组织对室温成形极限的影响,发现具有等轴组织的TA17钛合金成形极限最优.根据试样的断口形貌图也可以看出,等轴组织成形极限最优.为TA17钛合金板材冲压成形等后续工作奠定基础.对其他牌号钛合金在不同热处理工艺下得到的微观组织的成形性能研究有指导意义.
2020, 52(5):157-164. DOI: 10.11918/201906031
摘要:为提高多进制混沌通信系统的性能,解决Duffing混沌系统受混沌同步技术限制的问题,本文设计了基于Duffing振子的四进制混沌数字通信系统.利用二进制Duffing混沌调制方法与正交幅度调制技术(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)结合的思想,实现了基于Duffing振子的四进制混沌调制.同时,根据Duffing振子解调信号的原理,文中简化了域分割检测器的结构,并构建了基于同频Duffing振子阵列的混沌信号解调器和基于Duffing振子的四进制混沌数字接收机,完成了基于Duffing振子的四进制混沌数字通信系统的设计.仿真结果表明:基于Duffing振子的四进制混沌信号发射机完成了对基带信号的四进制混沌调制;简化的域分割检测器可自动识别Duffing振子相轨迹,且其结构和算法更易实现;基于Duffing振子的四进制混沌数字接收机完成了四进制Duffing混沌信号的非相干解调,该混沌数字通信系统的误码率等性能优于经典的四进制混沌数字通信系统.本文针对Duffing振子混沌通信技术,改善了基于Duffing振子的四进制混沌数字通信系统的设计方法,为多进制混沌通信系统的构建提供了参考.
2020, 52(5):165-170. DOI: 10.11918/201812119
摘要:随着GPS欺骗生成技术的发展,欺骗信号可以在某一些属性上与真实信号保持一致,如到达角、多普勒频移等,此时单独使用某一种欺骗干扰检测方法,将无法有效地对欺骗信号进行检测,而如果采用直接将多种欺骗检测器结果相或的方法,则检测性能将会随着某一种检测器性能下降而下降.针对不同欺骗干扰场景下,检测器检测性能实时变化且先验信息缺失的情况,本文提出性能实时评估的欺骗检测融合算法.该方法通过建立性能误差评价准则,对融合后的检测性能与单个检测器性能进行实时比较,如果发现某一个检测器性能误差超过门限,则在融合过程中剔除该检测器,从而可以保证当一种检测器失效不会影响融合后的整体性能,该方法可以适用于任意数量,任意种类的欺骗检测方法融合,本文针对相位差和载波多普勒方差两种具体的检测方法,给出了工程实现方法.最后通过仿真结果表明,性能实时评估的欺骗检测融合算法与单独检测算法以及传统融合算法相比,具有更高的检测性能和更广的适应能力.
2020, 52(5):171-178. DOI: 10.11918/201906011
摘要:为了研究钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP)在内水压作用下的承载破坏特征,设计了三个不同管径的BCCP内水压现场原型试验.在管径1 800 mm BCCP的钢筒、钢筋和混凝土保护层上布置环向应变片,逐级施加内水压至2.5 MPa,得到了各部位在内水压作用下的受力变化规律.主要结论如下:BCCP从生产时施加预应力到承受内水压至最终破坏的受力过程可分为5个阶段.1)管芯受预应力钢筋环向作用力阶段.缠筋后,钢筒与混凝土形成的管芯受到一个初始预压应力;2)保护层开裂前整管承受内水压弹性阶段.对应于试验中内水压小于1.5 MPa的阶段,管芯依然受压,而预应力钢筋和外混凝土保护层受拉;3)保护层开裂,管芯承受内水压弹性阶段.试验中当内水压达到1.6 MPa后,保护层开始达到抗拉强度开裂,混凝土管芯也从初始的受压慢慢转变为受拉,依然处于弹性状态;4)管芯开裂,钢筒和钢筋受拉弹性阶段.当内水压达到2.2 MPa后,管芯径向开裂,但是钢筒和钢筋的应力随内水压依然稳步增长;5)管道破坏阶段.钢筒和预应力钢筋达到最终屈服强度,整管丧失承载能力.研究成果可为BCCP在输调水工程中的推广使用以及相关标准的制定提供依据.
2020, 52(5):179-185. DOI: 10.11918/201904214
摘要:协同过滤是一种简单的运用关联知识的推荐方法,但在数据稀疏度高的情况下效果不尽人意.因子分解机解决了数据稀疏情况下的特征组合问题,再结合深度神经网络对高阶特征的提取,一系列深度学习预估模型被提出并取得较好效果.但这类模型主要受益于大量知识标签组合以及高阶特征理解,当数据标签类别稀少时其性能严重退化.为解决稀疏数据且稀少标签类别情境下的推荐问题,本文提出一种多标签统一域嵌入方法,并进一步设计实现了统一域嵌入的推荐模型.特征标签首先以领域划分并通过嵌入层转化为特征向量,然后基于特征空间表达的映射层将特征向量由当前域嵌入到统一域,最后对统一域向量进行空间关联运算并预测评分.采用近年来优异的深度学习预估模型作为对比模型,在多个主流开放数据集上进行了预测.实验结果表明,多标签统一域嵌入模型在推荐精度及性能上优于其它模型,它能够克服神经网络训练中的瓶颈,为数据标签稀缺情境下的推荐系统提供可行的解决方案.
2020, 52(5):186-193. DOI: 10.11918/201809131
摘要:视觉疲劳是驾驶人在高速行车过程中致命的交通安全隐患,对驾驶人行驶视觉空间的结构特征进行数量化分析,是研究驾驶视觉和行车安全的重要途径.针对城市快速路高架桥比例高和视觉环境单一等特点,用车载等距变距自动成像技术对高架桥段驾驶人行驶视觉空间进行还原模拟实验,采用数值计算对普通高架桥段和特殊零界面高架桥段行驶视觉空间的结构特征进行分析比对,确定两种典型空间的视觉要素构成与变化频率.实验结果表明,除天际背景外城市高架路行驶视觉空间内的视觉要素均低于普通城市道路;普通高架桥段的主要视觉要素为空旷天际背景的桥面,其次为右侧沿街建筑,且分布均衡单一,易导致驾驶人视觉疲劳;零界面高架桥段的视觉要素较长时间处于匮乏状态,易引发驾驶人焦虑、恐慌和不稳定感等负面驾驶心理.通过交通安全设施的合理设计引导驾驶员视线适时收放可有效缓解驾驶人的视觉疲劳,增加视觉对象作为高程参照是消除零界面桥段负面驾驶心理的最直接手段.
2020, 52(5):194-200. DOI: 10.11918/201901045
摘要:良好的操纵舒适性不仅减少工作中的疲劳,而且提高工作效率.针对站立姿态下操纵舒适性评价的不确定性和模糊性,构建基于T-S模糊神经网络 (Takagi-Sugeno Fuzzy Neural Network, T-S FNN)的站立姿态操纵舒适性评价模型.通过实验,收集模型的训练和测试数据.选取20名被试者参与本次实验,实验要求每个被试者完成100项目操纵任务,共有4个面板位置,每个面板上有25个圆形贴纸,代表不同操纵位置.在实验过程中分别记录被试者的关节角度、脚底压力、人体尺寸、操纵目标位置及主观舒适性数据.选取90%的实验数据对模型进行训练,10%的实验数据对所提出的方法进行验证,并与BP神经网络模型预测的主观舒适性进行比较,结果表明:T-S FNN模型具有较小的均方根误差(1.2 VS 4.5).最后随机选取15组不同操纵任务进行检验,结果表明:该方法的预测值和实际值相关性系数为0.962(P<0.01),与快速上肢评估(RULA)计算结果的相关性系数为0.833(P<0.01),与工作体位分析系统(OWAS)计算结果的相关性系数为0.694(P<0.01),说明该方法能够良好的反应真实结果.
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