期刊,科学技术与工程 2024年卷15期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

科学技术与工程

主　　编：明廷华

出版周期：旬刊

国际刊号：1671-1815

电子邮箱：ste@periodicals.net.cn

电　　话：010-62103284

邮政编码：100081

地　　址：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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信号交叉口右转渠化岛区域非机动车过街冲突

揭文祺马社强

6485-6492页

查看更多>>摘要：为科学评价信号交叉口右转渠化岛设置给非机动车过街带来的交通安全风险,实地采集了南昌市5个信号交叉口的视频,并提取了各交叉口右转渠化岛区域机非冲突数据、交叉口几何设计特征、交叉口渠化方式以及交通流特性等数据;采用改进型距离碰撞时间(time to collision,TTC)对交通冲突进行判定,共得到304起冲突事件;基于贝叶斯方法构建了考虑不同交叉口间异质性的随机效应冲突模型,对比了固定效应与随机效应负二项模型的拟合优度并分析了显著影响因素;基于随机效应模型,确定了期望机非冲突数计算公式,绘制了不同交通流情况下信号交叉口渠化岛设置标准曲线并提供了案例说明.研究表明:相比于固定效应模型,随机效应模型对机非冲突有更好的拟合效果;相比于无渠化岛交叉口,软渠化岛和硬渠化岛的设置会导致交通冲突分别增加38％和61.4％;右转机动车交通量、过街非机动车交通量和非机动车违法行驶数量每增加1％,将导致机非冲突分别增加0.85％、0.44％和0.18％;右转机动车平均速度每增加1％,将导致机非冲突减少2.5％.研究成果为定量化分析交通冲突影响要素提供了有效思路,可为右转渠化岛交通设计提供理论支撑.

关键词：

交通冲突信号交叉口右转渠化岛设置方法交通冲突模型

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基于卷积神经网络的不良驾驶行为辨识

朱兴林丁双伟姚亮袁宝义...

6493-6501页

查看更多>>摘要：为量化描述驾驶员驾驶行为的动态变化过程与不良程度,研究了不良驾驶行为谱的构建与分析方法,用于不良驾驶行为的实时辨识.首先,基于拉格朗日插值法对轨迹数据清洗处理后提取特征指标参数构建驾驶行为谱,采用风险度量法对急转向、急加速、急减速、超速4种不良驾驶行为进行量化表达.其次,使用大样本统计分布的IQR(interquartile range)与客观赋权的CRITIC(criteria importance though intercrieria correlation)方法确定不良驾驶行为特征指标参数阈值与权重,结合隶属度函数构造模糊综合评价模型对不良驾驶行为谱特征值进行确定以标定不良行驶车辆.最后,将不良驾驶行为谱特征值作为输入,基于人工智能卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)算法对不良驾驶行为进行辨识,并与SVM(support vector machine)、RF(random forest)、BP(back propagation)等传统机器学习算法在辨识误差上进行比较.结果表明:CNN算法对不良驾驶行为辨识的理论误差值MAE(mean absolute error)为 0.059、RMSE(root mean squared error)为 0.084、R2 高达 0.911.可见,不良驾驶行为谱作为一种客观量化不良驾驶行为的方法与CNN算法相结合,能依据车辆运行轨迹对不良驾驶行为进行自动辨识,具有客观性、可靠性与适应性.

关键词：

驾驶行为谱隶属度函数模糊综合评价卷积神经网络

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天津LNG码头SBAS-InSAR时序形变及地面监测数据响应

孙晁陈娅男冯文兴燕冰川...

6502-6509页

查看更多>>摘要：为了查明油气重大基础设施中,由星载雷达干涉测量、地面全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测技术的有效性,采用SBAS-InSAR技术提取了天津LNG(liquefied natural gas)码头区域油气管线区域的长时间序列的地表形变数据,进一步分析了地面GNSS地表位移、多层深度位移计、管道应变传感器数据与同步的SBAS-InSAR地表形变量的数据响应关系,并进一步分析了雨-旱循环的时序变化规律.结果表明:2019-05-2022-04月的3年间天津LNG码头区域非均匀沉降最为显著,最高达到-394 mm;SBAS-InSAR的时序形变数据15～53 mm的沉降形变,在GNSS中有9～57 mm的地表位移响应,两者相关显著,具有良好的一致性;SBAS-InSAR地表形变变化特征与多层位移计在1、2、3 m深的位移数据响应特征都与降水量关系密切,呈现显著的雨季-旱季波动特征,二者具有良好的同步性,说明SBAS-InSAR地表形变变化特征能够揭示地下土层的位移变化特征;SBAS-In-SAR地表沉降量与地下管道应变呈正相关,SBAS-InSAR获取的地表形变是反映地下管线应变的良好指标.由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测数据的集成应用,能够为未来星地一体化的管道安全监测技术体系构建提供有益的借鉴.

关键词：

SBASInSAR地表形变油气管道传感器响应

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涵道螺旋桨多工况设计

孔繁杰冯振宇

6510-6517页

查看更多>>摘要：单一工况下设计的涵道螺旋桨通常不能满足垂直起降飞机的多工况高效需求.基于叶素动量理论可以开展涵道螺旋桨多工况设计,其关键在于不同工况下螺旋桨拉力占比、修正来流速度的计算.在无螺旋桨几何的情况下,采用动量源方法对涵道拉力进行估算,提出了修正来流速度的计算方法,基于最小能量损失原则建立螺旋桨几何,采用多重参考系方法进行耦合计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)修正,得到单一工况下弦长扭转角关系、螺旋桨拉力占比以及修正来流速度.通过改变设计升力系数及转速,使不同工况下涵道螺旋桨的弦长及扭转角相匹配.分析结果表明,动量源方法计算的涵道拉力占比较大,来流速度修正方法可减少相同工况下耦合CFD求解计算量.多工况设计可有效提高涵道螺旋桨的综合效率.

关键词：

涵道螺旋桨叶素动量理论修正设计多工况气动特性

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轴流压气机可调静子叶片间隙泄漏流数值模拟

居振州李倩倩邵润珠郑标颉...

6518-6524页

查看更多>>摘要：为了探究轴流压气机前面级可调静子叶片部分间隙泄漏流对压气机性能和流场的影响,通过数值方法模拟某轴流压气机带有可调静子叶片的前面级1.5级流场,并详细分析了部分间隙泄漏流特征.数值仿真结果表明,相较带容腔原型算例,部分间隙使得压气机特性线往左下方偏移,设计点效率降低0.12％,近失速点效率降低1.83％,但喘振裕度提升6.4％;可见受到部分间隙泄漏流影响,静子叶片根部出口气流角明显增加;部分间隙泄漏流可以给吸力面根部角区低能流体充能,降低设计点端壁处的损失,降低近失速点吸力面分离涡的强度,提升喘振裕度;根部部分间隙造成叶片根部做功能力降低,但影响范围控制在5％叶高以内;部分间隙造成静子根部流场发生改变,使得设计工况点静子根部产生一条附着线,并形成闭式分离.

关键词：

轴流压气机可调静子叶片部分间隙数值模拟

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CEEMDAN-SE-WT降噪方法在航空发动机燃油流量信号中的应用

曲春刚朱胜翔冯正兴

6525-6533页

查看更多>>摘要：燃油流量信号是反映发动机状态和计算飞机排放物排放量的重要信号,但飞机飞行过程中传感器采集信号时不可避免地会受到外界环境以及内部因素干扰.提出一种结合样本熵(sample entropy,SE)的完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与小波变换(wavelet transform,WT)的联合降噪方法.首先使用CEEMDAN对燃油流量信号进行分解得到本征模态分量,利用样本熵筛选含噪分量,并用相关系数与方差贡献率进行复核.对于含噪分量使用小波阈值降噪进行处理.最后将未处理的模态分量和完成降噪的模态分量重构得到最终燃油流量信号.通过与其他方法比较,CEEMDAN-SE-WT方法拥有最高信噪比为85.287,降噪后燃油消耗总量与飞机总重变化最为接近,可以认为该方法较大程度保留了燃油流量信号中的有效特征,为后续计算民机排放物排放总量提供了良好的数据支持.

关键词：

降噪燃油流量信号完全自适应噪声集合经验模态分解小波阈值降噪样本熵

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改进麻雀算法的无人机三维路径规划

吴学礼王超赵俊棋甄然...

6534-6542页

查看更多>>摘要：为解决无人机在三维环境下的路径规划问题,通过麻雀搜索算法研究了路径规划方法.传统的麻雀搜索算法求解该问题时存在易陷入局部最优、收敛精度低等问题,针对该问题提出改进方法.首先,对种群中的发现者加入动态权重因子,使其能够提高局部搜索能力,同时提高收敛速度,同时引入高斯变异;追随者采用量子粒子群生成新解的方式;并且加入额外的柯西变异进行扰动,柯西变异的扰动幅度较小,可以增强局部搜索能力.通过仿真实验,算法改进后分别与麻雀算法以及其他改进的麻雀算法进行对比,结果表明该算法收敛速度更快,求解精度更高,证明了该算法的有效性和可行性,可见在无人机三维路径规划中具有很大的发展前景.

关键词：

无人机路径规划麻雀算法量子粒子群

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民航飞行人员神经行为能力测评工具开发及应用

沈海明安芷萱王燕青任家伟...

6543-6550页

查看更多>>摘要：为了开发民航飞行员神经行为能力测试系统,提出神经行为能力的测评方法.首先,通过相关文献及飞行员选拔的测评工具的研究,提出民航飞行员神经行为能力测评指标及测评方法;而后,使用Delphi编程实现系统构建及各测试项目的开发及优化,并招募组织40名飞行学员进行测试项目区分度检验及38名飞行学员进行重测信度检验.最后,招募891名飞行学员,根据被试所在年级、学习层次和测试时的状态进行三组差异性检验,探索不同年级、不同阶段及不同状态的飞行学员神经行为能力特征.结果表明:民航飞行员神经行为能力测评指标由感知觉能力、注意力、记忆力、警觉性、判断力、动作协调6个一级指标及12个二级指标构成;工具具有较好的区分度及重测信度,具备较好的一致性、可靠性及有效性;不同阶段的民航飞行学员在部分测试项目得分上差异存在显著性(P＜0.05),不同状态的飞行学员在所有测试项目上均存在差异,除空间位置记忆广度项目外,其余项目正常组的得分均优于困倦组(P＜0.05).本测评系统能够较为有效且可靠的评估民航飞行员的神经行为能力,系统操作简单、实用性较强,具备较为广阔的应用空间.

关键词：

民航飞行员神经行为能力测评工具警觉性注意力

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一种面向在轨服务卫星地面应用系统的软件开发方法

梁昊林精敦周晓

6551-6557页

查看更多>>摘要：为解决现有在轨服务卫星地面应用系统瀑布式软件开发模型灵活性差,难以适应用户需求变化等不足,通过利用敏捷开发模型的思路,设计了一种迭代式在轨服务卫星地面应用系统软件开发方法,将用户纳入到软件开发过程中,在各个研制阶段持续与用户进行需求迭代,完成业务软件的功能升级.结果表明:该方法可提升业务软件功能与用户需求的匹配程度,并为后续在轨服务卫星地面应用系统的建设提供参考.

关键词：

在轨服务卫星地面应用系统瀑布模型敏捷开发

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基于LPWAN和AQI指数预测的空气质量监测系统

张天娇海涛王钧黄孝平...

6558-6566页

查看更多>>摘要：针对传统空气质量监测系统耗电量大、抗干扰能力差、稳定性不高以及空气质量指数(air quality index,AQI)预测精度不足等问题,设计了一种集低功耗广域物联网LPWAN、One-NET云平台和循环神经网络(gated recurrent unit,GRU)于一体的空气质量监测系统.系统采用光伏为主、市电为辅的混合模式供电;利用远距离无线电LoRa技术采集环境参数,集合云平台技术、麻雀搜索算法-变分模态分解-循环神经网络(sparrow search algorithm-variational mode decomposition-GRU,SSA-VMD-GRU)耦合模型实现远程监控和预测AQI指数.通过通信测试,结果表明通信距离1 000 m内,通信率在96％以上,丢包率不超过4％.将采集到的特征参数用传统的GRU模型、VMD-GRU模型和本文提出的SSA-VMD-GRU模型进行训练、测试仿真和对比,结果表明SSA-VMD-GRU模型相较于传统的GRU模型和VMD-GRU模型对AQI指数有更好的预测效果,均方根误差分别减小了 22.434、0.833,平均绝对误差分别减小了 16.849、0.623,预测误差率在3％以内.该系统能够实现对空气质量的实时监控和AQI指数的精准预测,为准确发布空气质量预警提供借鉴.

关键词：

低功耗广域物联网AQI指数预测SSA-VMD-GRU模型监测系统光伏供电

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