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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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    交叉融合特征的夜间车辆异常检测算法

    张奕博张雅丽帅勃宇
    11869-11877页
    查看更多>>摘要：针对在夜间场景下对车辆的一些异常检测效果不佳、模型参数量大等问题,制作了夜间车辆异常数据集,并对YOLOv5进行改进,将夜间中车辆异常图像放入其中训练,最终检测效果有所提升.其中改进有:在YOLOv5网络模型中Backbone层引入深度超参数卷积DO-DConv,可以加快收敛速度、提高网络性能、有效降低参数量和浮点计算量并提高检测精度;根据轻量化卷积GSConv可以在检测的准确性和速度之间实现平衡,设计了新的VOV_SimAM模块以及C3_SimAM模块,以提高对重要异常特征的提取能力;提出流对齐交叉融合特征金字塔网络(flow alignment feature pyramid networks,FaFPN)和FaConcat拼接方式,减少参数量与浮点运算量;引入理智交并比(wise-intersection over union,Wise-IoU)损失函数以解决质量较好与质量较差的样本平衡问题,实现对车辆碰撞、车辆起火和车辆翻车的检测.该模型相较原YOLOv5网络模型,参数量和浮点计算量分别减少了 8.5％和28.8％,对车辆碰撞、车辆起火和车辆翻车的检测平均精度(average precision,AP)值分别提升了 11.3％、5.9％、29.1％,均值平均精度(mean average precision,mAP)值提升了 15.4％,为智能视频警务应用提供了 一个较好的借鉴.

    异常检测YOLOv5特征融合注意力机制损失函数

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    考虑引航员拖轮调配的船舶交通组织优化

    胡元张斌郑中义
    11878-11885页
    查看更多>>摘要：为解决限制性双向航道的船舶交通组织问题,提高港口通航效率,从应用需求出发,综合考虑了引航员、拖轮、潮汐、安全距离以及单双向航道中的交通冲突因素,以船舶总等待时间最小为优化目标,建立了混合整数规划模型.考虑到模型的特征,提出了改进差分进化算法(improved differential evolution,IDE)来解决该问题.经过不同规模算例的试验,将所得到的船舶调度结果与先到先服务和其他算法结果进行比较验证,模型和算法可以有效地为限制性双向航道提供船舶交通组织方案.

    限制性航道船舶交通组织优化改进差分进化算法

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    考虑燃油补给策略的粮食运输船队路径优化

    王杰于浩高俊
    11886-11890页
    查看更多>>摘要：为了研究燃油补给策略对粮食船队路径的影响,考虑了粮食海运的特殊性和燃油补给港油价的时空波动性,分析了燃油补给港的燃油价格与补给量以及燃油补给港的燃油均价与港口使用费之间的关联性,以最小化粮食船队的运营成本为研究目标.基于粮食船队的运输特点,将燃油补给港的选取、燃油补给量和船舶航行路径作为决策变量,并构建了一个混合整数规划模型.以太平洋航运公司旗下的粮食运输船队为例,使用Gurobi求解器对模型进行了求解,并验证了其有效性.结果表明,在货物装卸港外,粮食船队可以选择船舶航线附近燃油价格较低的港口进行燃油补给,以降低燃油成本;随着油价的上升,粮食船队可以选择更多的燃油补给港进行补给,优化船舶运输路径,以降低燃油补给的均价,最终达到降低成本的目的.

    水路运输船队路径优化燃油补给不定期船粮食运输

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    压气机静叶扇形段制造工艺对气动性能的影响

    敖天翔曹传军
    11891-11900页
    查看更多>>摘要：航空发动机高压压气机静子叶片扇形段通常采用机械加工的制造工艺.为降低成本、缩短制造周期,先进航空发动机型号中应用了钣金钎焊的制造工艺批量生产高压压气机静子叶片扇形段.采用钣金钎焊的制造工艺,叶型和流道的几何特征与设计目标存在一定的偏差,影响了气动性能.以高负荷十级轴流压气机出口级为研究对象,提出了钣金钎焊制造工艺对气动性能影响的评估方法,评估了钣金钎焊制造工艺对高压压气机性能的影响.结果表明,钣金钎焊制造工艺使得该型压气机流量偏小约1.41％,峰值效率偏低0.41％,其中叶型轮廓度增大是造成性能恶化的主要原因.随叶片轮廓度增大,各级特性都呈现出匹配点压比降低,峰值效率减小的趋势;静叶轮廓度变化对下游转子性能影响较小,压气机性能变化主要是由于静子段损失发生变化导致.

    航空发动机高压压气机数值模拟钣金钎焊轮廓度扭转角

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    基于改进遗传算法的油气管道无人机航迹规划

    屈文涛谢韩彧刘鑫李相颖...
    11901-11908页
    查看更多>>摘要：针对油气管道无人机巡检油气管网时出现的航迹规划问题,提出一种基于自适应种群分组的改进遗传算法.首先以完成全部管道巡检的最短飞行路径为优化目标,以无人机巡检的连续性和避开油气管网上空的禁飞区为约束条件,构建了无人机巡检油气管网的航迹规划模型;其次引入自适应种群分组策略和自适应交叉变异算子,并且针对不同种群采用相应的交叉变异方法;最后以两类油气管网为巡检对象,分别基于改进遗传算法、传统遗传算法、遗传模拟退火算法进行对比实验,仿真结果表明,改进遗传算法在求解过程和求解结果上都更优,其中在复杂度更高的环境下,相比另外两种算法平均路径长度分别减少了 7.08％和2.63％,验证了所提算法的有效性和普适性.

    管道无人机油气管网航迹规划遗传算法

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    基于"信号灯"策略的无人机航线交叉口控制方法:以杭州华正起降场空域为例

    赵嶷飞李亚鹏
    11909-11918页
    查看更多>>摘要：近年来,城市场景下的无人机短距物流运输发展迅速,随之而来的城市空域规划问题引起广泛关注.选择无人机航线汇集的航线交叉口作为研究对象,首先分析了航线交叉口的设计影响因素与当前研究现状,接着选取其中的受控平面交叉口进行研究,引入地面"信号灯"策略加以优化.针对平面交叉口和无人机的运行特点,提出了无人机航线通用交叉口模型、信号灯优化控制策略.在杭州华正无人机起降场的真实环境中,仿真验证了本文提出的控制策略可以在保证通行能力的情况下,降低平均延误.研究结果对未来无人机航线交叉口设计和控制具有重要的指导意义.

    无人机航线城市物流航线交叉口信号灯

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    基于ARMA-AE-LSTM模型的进场交通流预测方法

    张召悦张红波
    11919-11927页
    查看更多>>摘要：为建立准确有效的空中交通短期流量预测模型,提高终端区管理效率,以进场交通流为对象进行研究.首先采用自回归移动平均(autoregressive moving average,ARMA)模型对流量时间序列进行初步线性预测,然后通过长短期记忆网络(long short term memory,LSTM)模型对线性预测后的残差序列进行非线性修正预测.考虑到冗余特征会降低LSTM模型预测精度的问题,采用自编码器(autoencoder,AE)模型对LSTM模型的天气以及流量特征输入进行自适应压缩优化,最后设置对比实验对ARMA-AE-LSTM模型的准确性、鲁棒性以及时效性进行验证.实验结果表明:预测绝对误差在1.3架以内的占比达到75％;LSTM模型的平均每轮迭代时间降低为1.014 s;与其他常用深度学习预测模型相比,ARMA-AE-LSTM模型的均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)以及决定系数(r-squared,R2)评价指标分别改善了45.98％～67.66％、48.56％～67.35％、5.18％～21.07％;恶劣天气影响下,ARMA-AE-LSTM模型的鲁棒性更好.由此可见,该方法能够准确有效快速的预测空中交通流量.

    终端区进场交通流短期流量预测深度学习残差修正

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    基于机器学习组合模型的远程塔台管制员情景意识水平

    张兆宁郝邈
    11928-11936页
    查看更多>>摘要：有效识别远程塔台管制员情景意识水平(situation awareness,SA)的主要影响因素,能够更好地为远程塔台管制设计和使用提供参考依据.首先对管制员分别在传统塔台和远程塔台环境下进行数据采集试验,分析两种环境下主、客观指标的差异性.其次,采用假设检验的方法来验证眼动指标作为评价远程塔台管制员SA的可行性.接着基于敏感眼动指标采用K-means聚类和支持向量机(support vector machine,SVM)组合模型分析方法对远程塔台管制员SA水平进行分类识别.结果表明:采用Poly核函数进行模型训练,对SA识别的准确率达到了 99.72％.研究结果证实了 K-means聚类与支持向量机模型组合模型可作为分析远程塔台管制员SA的有效方法.

    管制员情景意识远程塔台聚类支持向量机模型

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    深水测试地面流程放喷热辐射安全

    刘语维孙巧雷邓龙王健刚...
    11937-11944页
    查看更多>>摘要：为了对深水地面放喷火焰的温度与辐射量进行研究,从而预测放喷过程中的安全范围.基于此建立喷射火焰的热辐射强度理论计算模型,并采用有限元分析软件模拟喷射火焰的热辐射分布规律.根据深水测试现场实际放喷管汇,研究臂长为25 m时,不同管径和不同放喷产量对喷射火焰热辐射分布规律的影响.研究结果表明:①放喷火焰呈纺锤形分布,火焰中心的温度与辐射量最大,随着距离增加,温度和辐射量逐渐减小;②相同放喷产量下,随着放喷管径增大,100 kW/m2以上的辐射区域轴向和径向范围尺寸逐渐增大,且最高辐射量也逐渐增大;③相同放喷管径下,随着产量的增加,温度和辐射量整体上都有一定程度的增加.④总体温度与辐射量在趋势上呈先上升,达到峰值后再下降,后又有小幅度上升.相关研究结果为深水测试地面放喷安全评价提供了一定理论支撑.

    深水测试放喷辐射温度辐射量燃烧

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