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期刊信息/Journal information
科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    空域色噪声下的多输入多输出雷达角度估计

    陈金立唐熠君朱熙铖李家强...
    5855-5862页
    查看更多>>摘要：由于多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的空域色噪声协方差矩阵通常为非对角矩阵,因此在色噪声下信号子空间与噪声子空间无法有效分离,从而致使传统算法无法有效估计目标角度.为此,首先利用信号协方差矩阵的低秩性和色噪声协方差矩阵的稀疏性来抑制空域色噪声.然后,根据MIMO雷达数据的内在多维结构特性,建立四阶张量CP(canonical or parallel factor analysis,CANDECOMP/PARAFAC)分解模型.针对传统交替最小二乘算法对数值病态性较为敏感而导致CP分解精度低的问题,利用张量因子矩阵之间的共轭关系来降低求解的病态敏感度,提高张量分解的稳健性.最后,利用最小二乘拟合法从因子矩阵的估计值中得到目标角度.仿真结果表明,所提算法能够对色噪声有效抑制并提高了角度估计的精度.

    空域色噪声MIMO雷达低秩和稀疏分解张量分解角度估计

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    苗语语音音节自适应切分算法

    冯夫健吴磊谭棉蔡姗...
    5863-5871页
    查看更多>>摘要：语音分割是苗语语音基础研究的难点和热点问题,其本质是苗语语音音节与沉默段(静音、噪音)之间边界模糊问题,目前相关研究成果较少.针对苗语语音音节分割边界模糊问题,以时域特征分割获得初始的语音边界,通过构建语音音节边界优化评价函数模型,将音节与沉默段之间边界模糊问题转化为音节真实边界和算法预测边界的误差极小化问题,以精英策略保留算法最佳优化分割边界种群个体,提取苗语语音音节与沉默段间的精准边界.实验结果表明,所提方法能显著提高苗语语音音节自适应边界搜索能力.此外,所提自适应分割算法在语音分割模糊边界分割方面显著优于典型的语音分割算法.

    苗语语音分割时域特征苗语语音音节精英策略自适应

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    机械臂运动学和动力学的李群表述

    董玫君周焕银房鹏程
    5872-5881页
    查看更多>>摘要：D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动.为了解决这个问题,采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学.相较于传统的D-H法计算运动学正解,旋量理论是从整体上对机械臂的运动进行表述,且不需要中间参考系,几何意义清晰.利用Paden-Kahan子问题分析肘机械臂的逆运动学问题,计算出其运动学逆解,并利用旋量理论和李群-李代数,通过Newton-Euler法建立了高效的递归动力学模型.最后对于用旋量理论求出的肘机械臂运动学逆解进行仿真验证,并计算出其工作空间,结果表明用旋量理论的方法更加简洁、精确、高效.

    旋量理论机械臂运动学动力学工作空间

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    基于改进鲸鱼优化算法的码垛机器人时间最优轨迹规划

    汤兆平孟鑫孙剑萍彭俊...
    5882-5891页
    查看更多>>摘要：码垛机器人在运行轨迹过程中所消耗的时间直接影响到了其工作效率,针对码垛机器人的轨迹规划的时间问题,提出了一种改进的鲸鱼优化算法对时间进行优化.在基本的鲸鱼优化算法基础上,利用混沌映射初始化种群,引入自适应的权重和改进收敛因子,以提高算法的求解精度、收敛速度和全局搜索能力.首先,根据D-H参数法建立机器人的运动学模型;其次,在关节空间中利用3-5-3次多项式插值函数对机器人末端执行器经过的路径点进行规划,然后采用改进的鲸鱼优化算法对时间进行优化.最后通过MATLAB软件进行效果仿真和对比.结果表明,与其他同类的算法相比,改进的鲸鱼优化算法的求解精度更高,收敛速度更快.将该方法与轨迹优化结合,与未采用算法优化的3-5-3多项式轨迹规划所需要的运行时间相比缩短了22.46％,且各个关节轨迹平稳连续,验证了该轨迹规划方法的有效性.

    轨迹规划改进鲸鱼算法3-5-3次多项式时间优化

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    含未知输入非线性系统的扩展平方根容积卡尔曼滤波算法

    鹿子豪王娜林崇赵克友...
    5892-5900页
    查看更多>>摘要：针对工程实际应用中存在的未知输入会导致经典的非线性滤波器状态估计精度下降甚至滤波发散的问题,提出了一种基于最小方差无偏估计(minimum variance unbiased estimation,MVUE)准则的扩展平方根容积卡尔曼滤波(extended square-root cubature Kalman filter,ESRCKF)算法.首先,结合上一时刻未知输入估计值对状态一步预测值进行修正,得到含未知输入条件下的状态预测值.其次,设计新息并采用加权最小二乘(weighted least squares,WLS)法获取当前时刻未知输入的无偏估计.最后,通过最小化协方差矩阵的迹,同时采用拉格朗日乘子法和舒尔补引理得到系统状态的最小方差无偏估计.仿真结果表明,相比于现有的非线性滤波算法,ESRCKF算法提高了在处理含未知输入非线性系统时的状态估计精度,并能同时实现系统状态和未知输入的最优估计,验证了该算法的有效性.

    平方根容积卡尔曼滤波最小方差无偏估计加权最小二乘法状态估计未知输入估计

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    基于YOLOv5s-FCS的钢材表面缺陷检测

    周孟然王昊男高立鹏王宁...
    5901-5910页
    查看更多>>摘要：针对传统钢材表面缺陷检测方法易出现误检、漏检和部分缺陷种类检测精度低等问题,设计了一种钢材表面缺陷网络YOLOv5s-FCS.首先引用了FReLU激活函数构建了卷积模块CBF,有效增强了网络的空间解析能力,优化了网络检测精度;其次,将坐标注意力机制嵌入到网络的neck部分来增强网络特征融合的能力,从而使网络能够提取更加丰富的特征信息;最后,将YOLOv5s的损失函数替换为SIoU loss,提高了预测框的回归精度.通过在NEU-DET数据集上进行消融实验、可视化对比实验,结果表明,YOLOv5s-FCS网络的mAP值达到了0.747,相较于原YOLOv5s网络提高了8.3％,相较于YOLOv3网络提高了11.8％,相较于YOLOXs网络提高了4.2％,相较于YOLOv6s提高了1.4％,验证了该方法的可行性、有效性.

    钢材缺陷检测深度学习注意力机制

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    基于改进循环生成对抗网络的低照度图像增强

    隋涛吴森炜贾浩万可欣...
    5911-5919页
    查看更多>>摘要：为了解决在低照度图像增强过程中配对数据集获取困难,且经过增强后的图像质量不佳的问题,通过改进循环生成对抗网络模型的方法研究了非配对低照度图像增强的实现.生成器部分采用融合了Vision Transformer结构的U-NET模型替代原始的生成器模型,来提高图像变换的周期一致性和内容保持性,并有效地处理图像研究中普遍存在的长距离空间相关性的问题.判别器部分针对图像研究的特点选择PatchGAN代替传统的判别器,提高对图像细节的判别能力.同时引入身份一致性损失函数,提高图像质量.结果表明,相较于传统方法,本文改进的模型有着更好的主观视觉效果,同时在客观评价指标也有着相应的提高,可见本文改进模型的有效性.

    深度学习图像增强低光图像增强循环生成对抗网络VisionTransformer

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    利用改进匈牙利算法求解旅行商问题

    梁喻陈明明刘凡
    5920-5927页
    查看更多>>摘要：针对传统的匈牙利算法在求解旅行商问题(travelling salesman problem,TSP)时会导致多回路闭合的问题,提出了破环机制,设计了破环匈牙利算法.通过采用分配问题的描述方法对旅行商问题进行建模,并建立二者之间的转换关系,论证了TSP可行解的充分必要条件是对应分配问题的可行解与辅助边结合后仅包含一个环路,对6个标准旅行商进行测试和对比分析,验证算法的有效性.实验结果表明:在不同的数据集中,改进匈牙利算法能有效求出TSP问题的解.

    旅行商问题匈牙利算法分配问题破环机制

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    基于改进VO算法与动态窗口法的自主避障

    吴学礼史思远宋凯甄然...
    5928-5934页
    查看更多>>摘要：针对复杂动态环境下,无人机自主规避动态障碍物的问题,提出了一种改进的速度障碍法,以提高无人机在复杂环境中自主避障的能力.首先,根据速度障碍法原理,构建数学模型,判断无人机与动态障碍物是否存在冲突;然后,加入了自适应安全距离的同时用卡尔曼滤波对动态障碍物的下一时刻的位置进行预测,重构一个速度障碍区;最后,通过改进动态窗口法对可行避障区域进行最优避障策略的求解.通过不同场景和多障碍物连续避障的仿真实验,验证了所提算法的可行性和有效性.

    无人机自主避障速度障碍法动态障碍物动态窗口法

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    灌注桩绿色泥浆制备及泥皮的渗透特性

    金柏成赵攀崔允亮周建...
    5935-5942页
    查看更多>>摘要：泥浆在地基处理、泥水盾构等工程中起重要角色,增稠剂是泥浆质量的关键所在.传统泥浆使用的增稠剂主要为羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC),这种泥浆降解难度大,很容易污染环境.针对以上问题,采用瓜尔胶和黄原胶来取代传统泥浆添加剂进行绿色泥浆配置.通过配比实验和改进滤失实验研究泥浆的最优配比以及其新型泥皮的渗透特性.结果表明瓜尔胶:黄原胶最优配比为1∶5.通过增加试验压力,可以减小泥皮孔隙比,从而有效降低泥皮的渗透系数.CMC和新型添加剂对泥浆改性效果大致相同,在膨润土添加2.5 g瓜尔胶与0.5 g黄原胶得到的泥皮渗透系数比同质量分数纯膨润土泥浆小3个数量级.新型天然添加剂对泥浆的改性效果较好,添加高分子材料会使形成的泥皮厚度变小.试验和理论分析结果证明了新型绿色泥浆在桩基工程应用的可行性,可推广应用.

    灌注桩新型泥浆泥皮滤失量孔隙比渗透系数

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