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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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    基于改进LightGBM的室内指纹定位算法

    卢海钊张烈平王守峰陈泓源...
    6306-6312页
    查看更多>>摘要：针对室内定位算法在定位时所用时间较长和定位精度较低的问题,提出了一种基于改进LightGBM(light gradient boosting machine)算法的室内定位算法.该算法首先针对指纹库中的数据进行预处理,通过KNN(K-nearest neighborhood)算法去除异常点和离群点,降低环境噪声干扰,提高数据可靠性.接下来,将样本集划分为训练集和测试集,使用LightGBM算法对进行建模.同时,使用遗传算法调整LightGBM算法中的参数,并根据适应度函数寻找最优参数,得到LightGBM+GA(ge-netic algorithm)坐标预测模型.最后,根据优化后的参数建立预测模型实现坐标预测.实验结果表明,该算法在WiFi定位的精度上较与 极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)算法提高 0.1 m,相较于 GBDT(gradient boosting decision tree)算法提高0.19 m,在定位时间上,LightGBM+GA算法比GBDT算法快5.10 s,比XGBoost算法快5.97 s,具有较好的实用性.

    LightGBM遗传算法室内定位KNN

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    基于改进DWA的动态环境路径规划算法

    贾千禧赵旭蒙志君
    6313-6319页
    查看更多>>摘要：在涉及机器人自主运动和目标跟踪等场景中,动态障碍物的存在可能会对实时规划产生威胁.因此,生成一条安全路径以确保机器不会与动态障碍物发生碰撞显得至关重要.为此,提出一种改进的动态窗口法(dynamic window approach,DWA),其基于参考速度障碍物(velocity obstacle,VO)的思想,通过考虑障碍物的速度计算基于障碍物的危险区域,进行DWA节点选择排除不可行的路径,并且通过引入人工势场法作为评价函数选择最佳节点以避免与动态障碍物发生碰撞且能够快速到达期望目标点.结果表明:相对于传统的DWA算法,本文提出的DWA-VO算法在动态环境中相对于传统的DWA算法具有更高的成功率和更好的规划质量.

    路径规划动态环境动态窗口方法速度障碍物

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    基于数字孪生的高温高压容器寿命预测

    薛祥东胡光忠王平屈朝阳...
    6320-6328页
    查看更多>>摘要：为解决高温高压容器剩余寿命在线预测难题,提出一种基于数字孪生的高温高压容器剩余寿命预测模型构建方法.该方法基于实时工况条件,采用ANSYS仿真模型进行耦合仿真,获取高温高压容器一定时域物理场,通过多轴蠕变损伤模型建立高温高压容器剩余寿命预测样本数据集,利用Tent-SSA优化的BP(back propagation)神经网络算法进行训练预测,建立机理模型与机器学习融合驱动的数字孪生高温高压容器寿命预测模型.最后以某型钠冷快堆蒸汽发生器关键部件的管板作为对象,试验结果表明该预测模型总体均方误差由优化前的3.219 7 × 10-2降低至7.744 9 × 10-3,模型更稳定且鲁棒性强、收敛快.

    数字孪生压力容器寿命预测神经网络

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    基于局部感知的点云语义分割方法

    刘培刚薛开欣袁昊李宗民...
    6329-6337页
    查看更多>>摘要：点云语义分割技术是点云数据处理、三维场景理解与分析的有效手段之一.针对点云场景中局部形态各异,导致网络模型识别特征困难的问题,提出了邻域分布关系学习和混合尺度融合的方法,来增强局部感知能力.在卷积算子思想的基础上,根据邻域内所有点在三个坐标轴方向上的联合分布,学习其在高维特征层面的关系,从而捕获局部的整体相关性.此外,将包含小范围底层特征和大范围深层特征的邻域进行整体融合,有效保留不同层级的特征,并能够辅助网络修正相似或错误特征.在场景分割数据集S3DIS、ScanNet上进行实验验证,结果表明该方法在总体精度和类均精度的评价指标上均有提升,证明了其有效性.

    三维场景点云语义分割卷积算子局部感知

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    基于YOLO-PCB的印刷电路板裸板缺陷检测

    王龙业黄鋆曾晓莉
    6338-6345页
    查看更多>>摘要：针对当前印刷电路板(printed circuit board,PCB)裸板缺陷检测算法对小目标检测准确率较低、误检率过高等问题,提出一种改进的YOLO-PCB缺陷检测算法.该算法在YOLOv5s算法的基础上引入注意力机制,增强特征图的通道特征;同时引入加权双向特征金字塔网络改进特征融合层,使网络实现更高层次的特征融合;而且增加小目标检测层,提高网络对印刷电路板上小目标缺陷的检测能力.实验结果表明,相较于原YOLOv5算法,改进后的检测算法具有更强的特征提取融合能力和更高的检测精度,YOLO-PCB算法的mAP0.5提升了 4.08％,mAP0.5:0.95提升了 56.69％,精确度提升了 1.81％,召回率提升了 6.76％.

    印刷电路板YOLOv5小目标检测注意力机制

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    湍流模型对风琴管喷嘴空化射流数值模拟的影响分析

    杨新霞闫月娟徐艳李森...
    6346-6353页
    查看更多>>摘要：针对不同湍流模型对空化射流流场数值模拟影响问题,基于ZGB(Zwart-Gerber-Belamri)空化模型和WALE(wavelet analysis of Lagrangian errors)亚格子模型,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)模型对风琴管喷嘴空化射流流场进行数值模拟研究,分析内外流场的压力分布、速度分布以及空化云演变规律,并将空化云演变规律与实验结果进行对比分析.结果表明,LES模型速度、压力分布更符合实际情况,空化云演变规律与高速摄像拍摄结果基本吻合,LES模型可以更准确地模拟风琴管喷嘴空化射流流场,对风琴管喷嘴结构优化、打击力度与目标靶距的预测更准确.

    风琴管喷嘴空化射流湍流模型大涡模拟空化云

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    多联机系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法

    许馨悦李洪强刘丽芳毛颖杰...
    6354-6365页
    查看更多>>摘要：近年来,轻钢装配式建筑因施工便捷、环境效益高等优势,大量应用于工程实践,有很好的应用前景.而由于传统暖通空调设计方法导致的后续施工会二次破坏建筑构件,传统暖通空调设计方法已不适用于轻钢装配式建筑.目前,针对暖通空调与轻钢装配式建筑融合发展的研究与应用相对较少,为填补该领域的空白,提出了一种暖通空调系统(以多联机为例)与轻钢装配式建筑一体化设计新方法 IB-VRV(variable refrigerant volume air conditioner integrating with buildings).探究了 适用于传统建筑的暖通空调设计方法与适用于轻钢装配式建筑的暖通空调设计方法的差异.并根据这两种暖通空调设计方法的差异,在现有传统暖通空调设计理念的基础上,凝练出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合发展三项原则.这三项融合原则分别为结构安全优先、非同寿命周期和功能区弹性化原则.基于上述三原则,进一步提出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合新方式,并以多联机系统为案例展开深入分析.研究结果表明,所提出的IB-VRV能够弥补传统暖通空调设计方法应用于轻钢装配式建筑的不足,并能充分发挥轻钢装配式建筑自重轻、结构简单、构件小可暗装等优势.该研究为暖通空调系统与其他类型装配式建筑一体化设计开拓了思路,奠定了理论基础.

    装配式暖通空调轻钢构件非同寿命周期建筑功能区可变暖通空调管道弹性化

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    小应变土体硬化模型参数的敏感性分析及确定方法

    董鑫周峰朱锐王旭东...
    6366-6376页
    查看更多>>摘要：小应变土体硬化(hardening soil model with small strain stiffness,HSS)模型能够反映土体小应变阶段的非线性特性和应力相关性,在深基坑工程领域已被广泛应用.但由于模型参数众多,目前对参数确定方法尚缺乏系统研究.分析了 HSS模型各参数的意义及常规确定方法,采用数值模拟方法开展了 HSS模型参数的敏感性分析,基于统计的大量研究成果,建立了土体参数与孔隙比之间的非线性关系,进一步通过2处深基坑工程的变形分析进行验证.结果表明:在基坑数值分析中,参考动剪切模量Gref0的敏感性最高,参考切线模量Erefoed的敏感性最低,建立的非线性关系能够较好地反映土体模量与孔隙比的相关性,围护结构侧移的计算值及实测值较为吻合,验证了提出的参数确定方法的适用性,可为相关工程提供参考.

    基坑工程HSS模型小应变特性敏感性分析参数确定

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    深厚欠固结软土悬浮桩复合地基固结沉降

    易志江吴雪婷薛纬华范振军...
    6377-6387页
    查看更多>>摘要：沿海填土地区通常存在软土地基,其中软土层较厚,土壤欠固结现象普遍存在.这导致了诸如承载力不足、固结周期长、沉降量大等问题.为改善欠固结软土地基的低承载能力问题,依托珠海南湾大道悬浮桩地基工程,采用Flac3D有限差分计算软件建立复合地基模型,并将计算结果与短期监测数据进行比对,以验证模型的准确性.对深厚欠固结软土悬浮桩复合地基的沉降变形特征、孔隙水压力消散特征以及土体有效应力增长过程进行了研究.研究结果表明:模型的计算结果与监测数据基本吻合,数值模型能够准确反映饱和软土复合地基的固结和沉降特征,为深厚欠固结软土地基的道路施工提供了理论参考.

    软土地基复合地基悬浮桩固结沉降数值模拟

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    极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

    尚凯陶虎方自刚樊娜娜...
    6388-6397页
    查看更多>>摘要：黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性.利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析.结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5～10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8、28.2、24.6 mm,最大剪切应力为150.6、182.5、175.3 kPa,降雨结束约15～20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15～20 d进行二次衬砌支护.本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考.

    极端降雨黄土沟壑区隧洞开挖力学响应时效性

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