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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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    基于双斜坡法的光纤应变快速测量方法

    董艳唯王浩孙昭张春晖...
    6749-6756页
    查看更多>>摘要：为了提高基于布里渊散射的光纤应变测量的实时性,将仅根据两个工作点布里渊增益计算布里渊频移的双斜坡法用于光纤应变测量.介绍双斜坡法的基本原理,基于仿真布里渊谱研究左右两侧工作点选择对布里渊频移计算准确性的影响规律,确定最佳的工作点.基于确定的最佳工作点和不同信噪比的布里渊谱,研究信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)对双斜坡法和最小二乘拟合法准确性的影响规律.结果表明:双斜坡法的两个工作点围绕光纤沿线布里渊频移的均值对称时误差最小;随两个工作点频率之差的增加布里渊频移误差先减小后增大.相似准确性下双斜坡法的布里渊谱测量时间仅为最小二乘拟合法的约1/30,布里渊频移的计算时间仅约为后者的1/480.

    布里渊散射分布式光纤传感双斜坡法快速应变测量

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    基于改进YOLOv5的自动驾驶目标检测方法

    高昕甄国涌储成群王子硕...
    6757-6765页
    查看更多>>摘要：针对目前自动驾驶领域的目标检测算法在交通场景下的漏检目标,目标定位不精确、目标特征表达不充分及目标识别效果欠佳等问题,提出一种基于TPH-YOLOv5(transformer prediction heads-YOLOv5)的道路目标检测方法.首先为了减轻物体尺度急剧变化带来的漏检风险,增加了用于微小物体检测的检测头,为在高密度场景中精确定位对象,使用Transformer预测头来捕获全局信息;其次为了增强模型的特征表达能力,用选择性注意力机制(selective interactive module with affinity learn-ing,SIM AM)模块对卷积层的输出进行加权;最后,为了提高目标识别的精度,网络颈部增加了 4个金字塔池化模块(spatial pyramid pooling,SPP)块来进行多尺度融合,为了加快收敛速度和提高回归精度采用EIOU(Euclidean distance-IOU)作为边界框损失函数.通过消融、对比和可视化验证实验表明,提出的算法比YOLOv5在平均精度上提高了 8.1％,漏检率明显减少,目标检测效果明显增强.

    目标检测自动驾驶YOLOv5多尺度检测损失函数

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    基于轻量级主干的YOLOv5驾驶员疲劳检测算法

    蒋启超余成波宣以国杨如民...
    6766-6774页
    查看更多>>摘要：针对目前基于深度学习的驾驶员疲劳检测算法存在着参数量和计算成本较大,难以在算力较低的设备上得到有效应用这一问题,提出一种基于轻量级主干的YOLOv5驾驶员疲劳检测算法,通过检测闭眼、张嘴、低头这3种标签的时间占比来进行疲劳判断.算法使用EfficientViT网络作为模型的主干网络,降低了整个模型的参数量以及计算成本,在模型的颈部网络部分加入上下文变换器模块并将归一化沃瑟斯坦距离作为新的损失函数以此来提高模型的准确度,减小轻量级主干所带来的损失.实验结果表明:改进后的算法准确率达到97.9％,与YOLOv5、YOLOv7、YOLOv8相比,其参数量分别降低了 3.4、17.7和5.4倍,计算量分别降低了 4.5、29.5和8.2倍,在CPU上的单幅图片推理速度加快至76.4 ms,能够有效地完成实时检测任务.

    疲劳检测YOLOv5EfficientViT上下文变换器归一化沃瑟斯坦距离

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    基于ID-YOLO的数字仪表检测方法

    翟永杰徐蔚韩宇辰杨珂...
    6775-6782页
    查看更多>>摘要：当前针对数字式仪表检测算法在边缘设备具有实时性差、泛化性差的问题,对此提出一种采用ID-YOLO(instrument detection-you only look once)模型的变电站数字仪表检测识别方法.所提算法以YOLOv5模型为基础,首先设计轻量骨干网络(light weight-YOLO,LW-YOLO)提取图像特征,降低网络参数,提高检测实时性;然后设计了一种双级路由注意力模块(bi-lev-el routing attention moudle,BRAM),提高网络对小数点的检测精度以及网络的鲁棒性和泛化性;最后,引入损失函数α-IoU,通过设定不同的可调节参数α数值得到更准确的真实框与预测框的交并比计算,可以提高模型的检测精度.结果表明:相比于其他基于深度学习的数字仪表检测识别方法,所提方法在不同显示方式的数字仪表识别任务上具有更好的准确性和泛化性,而且可以在检测准确率领先的情况下,将模型在边缘设备上的检测速度从6.87帧/s提升至8.77帧/s,其实时性和检测精度均能够满足实际变电站智能数据采集、检测识别的工程需要.

    数字仪表YOLO(youonlylookonce)边缘设备目标检测轻量化

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    基于复合型2S网络的红外与可见光图像配准研究

    郑博文王琢曹昕宇
    6783-6791页
    查看更多>>摘要：针对传统图像配准方法在红外图像与可见光图像配准任务中效果较差的问题.提出一种基于超级点+超级匹配(Superpoint+Superglue,2S)复合型网络的特征匹配法用于红外与可见光图像配准.方法中首先使用Superpoint独特的特征提取方法,充分提取红外图像与可见光图像之间的共性特征.其次利用Superglue特征匹配方法中增加匹配约束和使用注意力机制的思想,发挥神经网络的优势,提高匹配效率.在训练阶段通过使用自建数据集的方法,以提高神经网络的泛化性与准确性.结果表明:传统配准方法在3组实验图像上的特征点提取重复性评分与准确性评分分别为:(0.006 7,0.006 1)、(0.001 0,0.000 8)、(0,0),特征点正确匹配对数为:7对、1对、0对,平均数量低于估计变换矩阵所需要的最少4对匹配点对.而基于Superpoint+Superglue的红外与可见光图像配准方法的各项评分为:(0.240 2,0.262 5)、(0.193 9,0.172 2)、(0.263 0,0.264 4),特征点正确匹配对数为:252对、165对、252对,特征点提取评价指标与特征点对正确匹配数量相较于传统方法均大幅度提升,可以较好地完成配准任务.

    图像配准卷积神经网络(CNN)特征提取特征匹配

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    基于通道和帧级特征注意力模型的环境声音识别

    苏瑞轩葛动元姚锡凡
    6792-6798页
    查看更多>>摘要：为了对环境声音进行更好的识别,提出基于通道和帧级特征注意力的环境声音识别卷积神经网络模型.该模型针对声音特征特点选取一维卷积以提高模型对声音特征信息的提取能力,并引入SE-Res2Net模块实现对声音特征细粒度上的全局感受并帮助模型关注特征通道间的信息,在全连接层前加入注意力统计池化模块,增强模型对表征不同声音类别的关键帧级特征的学习以提高模型识别性能.采用Urbansound8K数据集,实验结果表明:所提模型在测试集上的训练准确率达到94.5％,即模型可以有效学习声音特征中表征不同环境声音的关键信息并进行正确预测.对消融实验结果分析可得,所提模型的设计可使其分类错误率的下降率达到43.8％,表明模型对一维卷积的应用和各个模块的引入是有效的,可见所提环境声音识别模型性能优越.

    声音识别细粒度通道加权帧级特征注意力统计池化

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    基于多因素均衡动态分簇的WSN路由协议算法

    朱本科高丙朋蔡鑫
    6799-6808页
    查看更多>>摘要：为了解决无线传感器网络分簇路由协议随机筛选簇头节点的位置分布不均衡及转发节点的数据传输路径不合理会加剧节点能量消耗、缩短网络生存周期的问题,提出一种基于改进社交网络搜索(improved social network search,ISNS)算法优化模糊 C 均值聚类(fuzzy C-means,FCM)的多因素均衡动态分簇路由协议(multi-factor balanced dynamic clustering routing protocol,MD-LEACH).首先,引入莱维飞行改进反向精英学习策略,以增强社交网络搜索算法的全局寻优能力;接着,使用ISNS优化模糊C均值聚类算法对网络节点动态均匀分簇,均衡网络负载;此外,在每个簇内,考虑簇内节点的能量因素和位置因素引入模糊推理,设计两种簇头选取模式,动态选举簇首,提高簇首质量.在稳定传输阶段,将单跳改为簇首之间的通信的方式,使用改进的蚁群算法寻找最优数据传输路径,提高能量效率.仿真结果表明,算法能够有效提高能量效率,平衡网络负载,延长网络生存期.

    改进社交网络搜索(ISNS)算法模糊C均值聚类(FCM)莱维飞行多因素均衡动态分簇模糊推理

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    基于耦合的Henon和Sine映射及彩色图像加密

    牛士铭薛茹
    6809-6820页
    查看更多>>摘要：针对现有混沌映射模型的混沌空间小及混沌能力弱的问题,通过耦合二维Henon混沌映射模型和Sine混沌映射模型,设计一种新的二维混沌映射模型,通过耦合Sine混沌映射模型和Logistic混沌映射模型,设计一种新的一维混沌映射模型.针对使用单一置乱方法进行图像加密时安全性能不高的问题,通过使用Lorenz映射设计一种随机选择置乱算法的方法.使用设计的两种混沌映射及置乱选择方法,提出一种彩色图像加密方案.仿真实验结果表明:所提方法具有较大的置乱范围、较高的安全性和良好的图像加密效果,对常见的攻击有较强的抵抗力,且易于实现.

    改进型Henon映射改进型Sine映射图像加密置乱混沌

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    掺氢对天然气燃烧室燃烧及排放特性影响数值模拟

    赵昊楼国锋刘少鹏温治...
    6821-6827页
    查看更多>>摘要：针对以天然气为燃料的燃气轮机使用掺氢燃料后的燃烧及其排放特性开展研究,基于DLN1.0燃烧室火焰筒,采用数值模拟的方法研究不同掺氢比(H2体积分数0～30％一共7种工况)在恒定热功率和相同当量比条件下对天然气混合气燃烧过程的影响,获得火焰筒内流场、温度场和燃烧产物的分布参数以及对应关系.结果表明:随着掺氢比的增加火焰温度上升,燃烧反应区扩大,火焰筒出口处的温度分布均匀性变差;掺氢造成局部释热量的改变,会导致NOx的排放随着掺氢比的增加而呈现增加趋势;CO和CO2的排放量都有显著的减少,H2O的生成量显著增加.同时,采用所提出稀释燃烧的方法解决由掺氢造成的一系列问题,研究不同当量比工况下掺氢燃烧后的特性变化,并计算得到各个掺氢比工况下最佳的当量比值.研究成果为后续工业燃气轮机天然气掺氢燃烧技术的应用提供了理论指导.

    天然气掺氢稀释燃烧燃烧特性排放特性

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    寒冷地区复合自保温砌块墙体热湿耦合迁移特性研究

    郑伟花苏园高芸
    6828-6835页
    查看更多>>摘要：为研究自保温砌块墙体的热湿耦合传递规律,将当前主流构造型式的复合自保温砌块墙体与同等厚度的外保温墙体进行对比.以寒冷地区保定市为例,通过数值软件进行模拟计算,分析自然环境下墙体内部的热湿耦合传递过程.模拟结果表明:自保温砌块墙体的保温隔热效果优于外保温墙体.在夏季工况下,墙体湿风险较低,不存在霉菌滋生与冷凝风险.在冬季工况下,自保温砌块墙体内部湿风险均高于外保温墙体.填芯自保温砌块墙体、夹芯自保温砌块墙体、外保温墙体内部相对湿度最大值分别为73.9％、92.1％、68.6％.其中,夹芯自保温砌块由于空腔的存在降低了墙体的传湿阻力,相对湿度超过80％,湿积累明显且霉变风险较大,使得墙体长期使用稳定性与保温性能受到影响.因此,填芯自保温砌块具有更好的适用性,有利于减小建筑热湿负荷,降低建筑能耗水平.

    热湿耦合自保温砌块数值模拟寒冷地区

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