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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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    面向管制语音识别系统的性能评价方法

    潘卫军王梓璇蒋培元王壮...
    14278-14286页
    查看更多>>摘要：目前,随着空中交通管理领域的发展,越来越多的人工智能技术运用到管制领域.其中自动语音识别技术被用于管制指令纠错、复诵一致性检验等方面,用于提升飞行安全和效率.为了解决自动语音识别系统的性能参差不齐的问题,提出了一种面向管制语音识别系统的性能评价方法,对3个待测系统进行了评价与分析.首先,按照一定的管制场景比例收集管制语音并进行数据标注,建立管制语音识别系统测试语料库;其次,设计管制语音识别系统评价指标体系,并通过层次分析法计算指标权重;最后,提出并训练3个待测管制语音识别系统用于评价分析.结果表明,通过该评价方法可以对管制语音识别系统进行全面的评价以及分析不同管制场景下系统的表现情况,并能够根据不同的管制场景提出性能改进建议.该方法提供了一种直观的评价管制语音识别系统的途径,有望为未来的研究提供有力的指导.

    自动语音识别空中交通管制性能评价层次分析法

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    基于改进灰狼优化算法的机器人全局路径规划

    孙波周健康赵玉清张悦...
    14287-14297页
    查看更多>>摘要：随着智能机器人导航技术的发展,路径规划的研究也得到了越来越多的关注和重视.提出了一种改进的灰狼优化算法,用于解决路径规划中机器人容易陷入局部最优以及收敛速度慢的问题.首先,创建了一个二维空间模型,模仿机器人的路径规划过程.为了加强算法的全局搜索性能,在全局搜索阶段的位置更新公式中引入了动态扰动系数,并将位置更新公式中的控制参数由线性递减改进为非线性递减.其次,在局部搜索阶段引入了反向学习选择策略,以平衡灰狼种群的多样性和算法的局部挖掘能力,提高了算法的收敛精度.选择8种常见测试函数进行检验,数据结果表明了改进算法的有效性.最后将改进后的灰狼优化算法与原始灰狼优化算法、粒子群算法进行了对比实验,数据显示在简单、一般、复杂环境下,改进后的平均路径距离较改进前分别缩短了11.99％、7.79％、5.78％,平均迭代次数分别降低了75.63％、59.78％、43.67％,表明改进后的算法在最优距离和避障效果等方面都明显优于其他对比算法.

    灰狼优化算法路径规划动态扰动系数非线性控制参数反向学习策略

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    基于改进YOLOv5的智慧园区人车混杂动态目标检测

    胡玉玲邹伟光王鑫依
    14298-14305页
    查看更多>>摘要：在城市安全背景下,人车密集的智慧园区安全问题日益引起关注.实时检测进入园区内的人员、车辆,可以为应急情景下制定园区内人车的合理疏散策略提供重要的数据参考.为解决当前目标检测在应急事件发生时的环境复杂、目标密集、遮挡等导致的精度问题,以及模型计算量导致的快速性问题,提出了一种基于改进轻量级YOLOv5的人车混杂目标检测算法.在原始YOLOv5模型的基础上,将骨干网中的结构空间金字塔池化(spatial pyramid pooling-fast,SPPF)改进为SimSPPF,保持并改善模型实时性.在中尺度层增加一条额外的边,引入通道注意力模块(coordinate attention,CA),使得模型在检测人车混杂的场景中的准确度得到提高.实验结果表明,相较于YOLOv5s,该算法在保持检测速度在142帧/s的同时,精度上提高了2.1％,满足了智慧园区对于人、车混杂动态检测的准确性与实时性需求.

    智慧园区应急疏散人车混杂动态目标检测改进YOLOv5

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    基于改进NSGA-Ⅲ的船舶边缘计算中任务调度算法

    许万夏瑞东刘东庭陈燕梁...
    14306-14316页
    查看更多>>摘要：针对现有的船舶集中式控制系统无法高效地处理迅速增长的电子设备与智能化任务的问题,研究了边缘计算架构与基于多目标优化的任务调度问题.提出了一种基于边缘计算的智能船舶的分布式控制架构,针对该架构中边缘计算层任务多且计算量大带来的调度优化问题,基于非支配排序遗传算法Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ)通过改进并设计种群编码、初始化种群策略、离散的自适应交叉策略与离散的自适应变异策略,提升了算法在计算任务调度问题上的综合性能.仿真实验表明,相较于其他算法,所设计的NSGA-Ⅲ-ADO算法的解集在总计算时延、总计算能耗以及负载均衡度上的平均性能至少提升了6.8％、5.9％以及0.8％,同时其收敛速度也更快,能够更好地解决计算任务调度问题.

    智能船舶进化算法计算任务调度边缘计算

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    基于DP-FS-BP预测框架和SHAP算法的数据资产价值评估指标贡献率

    周翠平李少波张仪宗袁攀亮...
    14317-14329页
    查看更多>>摘要：数据资产价值评估对数据要素化发展具有战略意义,为理清数据资产价值评估指标的贡献率,平衡机器学习模型的准确性及可解释性.提出一种结合数据预处理技术和特征选择工程预测框架(data preprocessing-feature selection-back propaga-tion neural network,DP-FS-BP),并运用SHAP(Shapley additive explanations)算法对预测模型指标贡献进行解释.以优易数据网采集的交易块数据为例,首先运用数据预处理和特征选择对数据进行清洗与指标选择,其次将处理后的数据与原始数据在线性回归、支持向量机(support vector machine,SVM)、决策树、A-最近邻(k-nearest neighbors,KNN)、随机森林、XGBoost 和 DP-FS-BP 模型上对比相关系数拟合优度R2、均方根误差(root mean squared error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)的值,结果表明,DP-FS-BP模型获得最理想的预测结果,在预测精度上比其他模型有着显著优势;SHAP算法对BP神经网络模型进行解释.结果表明科研技术和数据样本量的SHAP值的平均绝对值分别为209.25和191.24,位居第一和第二.通过将特征对输出的贡献率可视化,为建立相应的数据资产价值评价指标体系提供决策依据.

    数据预处理特征选择模型可解释性BP神经网络贡献率

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    基于轻量化YOLOv5和双摄像头老人跌倒检测

    谢宗原马鸿雁李晟延贺伟...
    14330-14338页
    查看更多>>摘要：为解决传统跌倒检测算法受光线影响,不能对独居老人实施昼夜持续检测,且误检率、漏检率高等问题,提出一种结合轻量化YOLOv5和双摄像头的跌倒检测系统.首先,通过改进YOLOv5对室内老人进行检测,定位老人在室内的位置;其次,使用单目摄像头和红外热摄像头昼夜交替地对室内老人进行跌倒检测.通过目标定位与跌倒检测系统,在大幅度提高老人跌倒检测准确率的同时,提高了模型轻量化程度,降低了跌倒误检率、漏检率.结果表明,改进后的老人跌倒检测模型漏检率低至1.6％、误检率仅1.2％,具有较好的准确性和实时性.可见该系统可以有效实现昼夜检测,解决传统算法的局限性.

    跌倒检测YOLOv5双摄像头人体关键点检测图像处理

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    基于特征增强的局部动态阈值的ORB算法

    熊鑫唐强臧红彬
    14339-14346页
    查看更多>>摘要：ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征检测算法,在模糊场景和光照变化剧烈的环境中,容易使提取的特征点的数量和匹配的正确率出现巨大的差异,同时,在图像物体的拐角处也容易出现特征点的堆叠.针对这一情况,提出了一种改进的ORB特征检测算法.首先使用多尺度视网膜增强(multi-scale retinex,MSR)算法对图像进行特征增强,然后对图像进行网格划分,针对每个网格的灰度分布情况调整特征点检测时的阈值,之后采取动态区域非极大值抑制方法筛选最佳特征点.实验结果表明,相较于原ORB算法,改进后的算法提取的特征点在图像上的分布更加均匀,当亮度在80％的范围内变化时,特征点的重复率稳定在75％以上,匹配正确率平均提高了22％.

    ORB特征点提取MSR动态阈值动态非极大值抑制

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    基于高光谱遥感的铜金属胁迫条件下柚叶光谱特征

    李书史超丁凡桠黄超...
    14347-14354页
    查看更多>>摘要：针对金属矿山成矿元素的迁移,铜离子从矿体迁移到土壤,被覆盖植被吸收,造成植被叶片重金属含量升高,胁迫植被叶片发生光谱变化,利用高光谱遥感光谱特征分析方法对受重金属胁迫的柚叶叶片光谱进行特征分析,研究铜离子胁迫条件下的光谱变化情况.高光谱遥感的光谱分辨率,具有高精度地物精细探测能力,对受重金属胁迫条件下的植被光谱特征变化有很高的敏感性.利用光谱特征分析方法中的光谱波形特征、红边位置指数、叶绿素及水吸收特征、植被指数特征4个指标定量分析矿区与背景区柚叶光谱特征,分析铜离子胁迫条件下的光谱变化特征.结果表明,受铜金属元素胁迫后柚叶光谱在波形、红边位置、叶绿素及水吸收、植被指数中较背景区均存在较明显的差异.

    高光谱遥感铜金属胁迫柚叶光谱特征

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    基于相干性传递率函数的风机叶片损伤识别

    王硕杨永春马玉亮石湘...
    14355-14363页
    查看更多>>摘要：风机叶片在长期运行和恶劣环境等因素的影响下,很容易出现损伤或故障.利用振动传递率函数针对风机叶片开展了损伤识别研究.介绍了基于振动传递率函数的损伤识别理论,并提出采用信号相干性来确定传递率损伤指标计算频率范围的方法.基于Workbench平台对不同位置单损伤、多损伤以及单处不同损伤程度的工况进行数值模拟,分析频段选择和测点布置对损伤识别效果的影响,并结合风机叶片模型试验验证所提出方法的可行性.结果表明,该方法可以对风机叶片的损伤进行有效识别、定位和评估,特别是采用基于信号相干性确定的高相干频段作为计算频段时,对局部损伤识别效果更佳.

    相干性传递率函数风机叶片损伤识别

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    延迟时间对粉煤灰改良黄土力学特性影响及机理分析

    周国旭黄志军陈伟万永冠...
    14364-14370页
    查看更多>>摘要：延迟时间对改良土现场施工具有重要意义.通过设计不同延迟时间下粉煤灰改良黄土的击实试验、无侧限抗压试验及直接剪切试验,研究分析延迟时间对粉煤灰改良黄土路基填料力学特性的影响,并通过扫描电镜试验对粉煤灰改良黄土的微观机理进行初步探讨分析.结果表明,随着延迟时间的增大,粉煤灰改良黄土的最大干密度先增大后减小,最优含水率呈先增大,接着变缓后又增大的趋势;无侧限抗压强度和直接剪切后强度均随延迟时间的增大逐渐减小,且与延迟时间有良好的线性拟合关系;改良土的黏聚力随着延迟时间的增大而减小,内摩擦角先增大后减小,且黏聚力的减小程度较内摩擦角大.微观结构分析得出,随着延迟时间的增加,改良土整体结构松散程度逐渐变大,由原来的大颗粒的团粒逐渐成为散粒.

    黄土延迟时间强度微观结构

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