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用于水声目标识别的注意力机制特征增强

声学学报 2024年第4期49卷 664-670页

作者：任佳威谢源徐及颜永红中国科学院声学研究所语言声学与内容理解重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

提出了一种基于注意力机制的特征增强网络(FEAN)用于水声目标的识别,该方法以水声目标辐射噪声信号的线谱信息和调制信息为基础,采用可学习的注意力模块,一方面依照后端的分类任务,对特征进行线性的自适应滤波操作,保留对分类任务有效... 详细信息

提出了一种基于注意力机制的特征增强网络(FEAN)用于水声目标的识别,该方法以水声目标辐射噪声信号的线谱信息和调制信息为基础,采用可学习的注意力模块,一方面依照后端的分类任务,对特征进行线性的自适应滤波操作,保留对分类任务有效的信息,并且滤除干扰;另一方面利用线谱信息在时域上的相干性,调制信息在频域上的相关性来优化时频谱图特征。在DeepShip和Shipsear公开数据集上的实验结果表明,相比于以传统的短时傅里叶变换(STFT)和Fbank特征作为输入的识别模型,FEAN在两个数据集上分别获得了4.5%和1.2%的识别准确率提升。

关键词：水声目标识别深度学习注意力机制特征增强

考虑寒区隧道围岩冻结温度渐变的冻胀力解析解

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 360-369页

作者：曹善鹏夏才初周舒威寇继生同济大学土木工程学院上海200092 宁波大学岩石力学研究所浙江宁波315211 绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000

为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形,通过引入冻胀围岩径向冻结温度T(r)和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性,理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析... 详细信息

为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形,通过引入冻胀围岩径向冻结温度T(r)和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性,理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析解,并进行了案例和影响因素分析。研究表明:忽略冻结温度渐变影响时冻胀力明显偏大,考虑冻结温度渐变可有效提高冻胀力计算的可靠性;考虑冻结温度渐变影响的冻胀力随着非均匀冻胀系数k的增大呈对数函数增大,随冻结与未冻围岩的弹性模量比EⅡ/EⅢ的增大而线性减小,且EⅡ/EⅢ越大时冻胀力产生所需围岩达到的临界k值也越大;隧道冻胀力随围岩冻结圈外径、未冻围岩弹性模量和原岩应力的增大而增大,但随衬砌内径、冻结围岩单位温度冻胀系数的增大而逐渐降低。

关键词：寒区隧道冻胀力非均匀冻胀冻结温度渐变

汽车功能安全:面向敏感指令攻击场景的自主驾驶车辆路径规划风险缓解控制

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机械工程学报 2024年第10期60卷 302-316页

作者：林晨魏洪乾荆威张幽彤北京理工大学机械与车辆学院北京100081 清洁车辆北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院嘉兴314000 汽车测控与安全四川省重点实验室成都610039

为解决敏感动作指令攻击诱导的路径规划失效与跟踪控制失稳问题,提出一种基于状态解耦与实时模型预测控制相结合的自主驾驶车辆路径规划风险缓释控制方法。首先,从汽车的横向、纵向及航向等三个自由度进行风险解耦判断,并引入了网络风... 详细信息

为解决敏感动作指令攻击诱导的路径规划失效与跟踪控制失稳问题,提出一种基于状态解耦与实时模型预测控制相结合的自主驾驶车辆路径规划风险缓释控制方法。首先,从汽车的横向、纵向及航向等三个自由度进行风险解耦判断,并引入了网络风险因子和阻断风险因子对汽车可能遭受的敏感指令攻击风险进行量化评估;然后,将风险因子引入模型预测控制中的局部路径规划模块,对其惩罚函数进行实时修正,规划出考虑动态网络攻击风险的局部最优参考路径;此外,还在轨迹跟踪层加入基于阈值驱动的主备冗余总线切换机制,缓解敏感动作指令攻击对汽车操控能力的恶性破坏;最后,引入三种常见的敏感动作集攻击场景进行有效性验证。测试结果表明,在加速动作指令攻击场景和制动动作指令攻击场景下,与没有缓解控制的方案相比,所提方案能够缓解约31%的速度急剧变化,有效地规避汽车的纵向驾驶风险和横向失稳问题;此外,面向转向动作指令攻击时,所提方案可以制止错误的转向过程,阻止汽车发生碰撞事故。

关键词：智能网联汽车自主驾驶路径规划网络攻击主动安全

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基于等值面体的三维涡旋数量与形状特征研究

力学学报 2024年第1期56卷 70-78页

作者：陈槐张磊王乃茹朱立俊南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 中国水利水电科学研究院水利部泥沙科学与北方河流治理重点实验室北京100038

涡旋是湍流的基本结构,被誉为流体运动的肌腱,涡旋研究对自然探索和工程应用有重要的意义.基于直接数值模拟的槽道湍流数据与旋转强度涡旋识别方法,以涡旋三维结构等值面体(以三角网格为单位)为研究对象,通过设置三角形切面,利用两三角... 详细信息

涡旋是湍流的基本结构,被誉为流体运动的肌腱,涡旋研究对自然探索和工程应用有重要的意义.基于直接数值模拟的槽道湍流数据与旋转强度涡旋识别方法,以涡旋三维结构等值面体(以三角网格为单位)为研究对象,通过设置三角形切面,利用两三角形相交快速检测算法提取涡旋多边形,研究不同等值面体阈值及壁面距离条件下,涡旋数量与形状特征(圆度、半径、凸状及纵横比因子)的变化规律.以对数区内涡旋为例:随着阈值的增加,涡旋密度呈对数律快速递减,圆度和半径因子概率密度函数(PDF)变高耸,圆度均值快速递增后保持不变而半径均值不断递减,纵横比因子PDF未显著改变且均值基本不变,凸状因子PDF向脉冲函数靠近,说明阈值增大导致涡旋逐渐变少、变圆、变小并更饱满.在同一阈值下,随着壁面距离的增加,涡旋密度在外区(除靠近水面区域外)也呈对数律递减,圆度、纵横比及凸状因子先快速增加随后不变或缓慢增长,半径因子快速递减后保持不变,说明涡旋在远离壁面的过程中在不断破灭但形态却较为稳定.

关键词：等值面体涡旋数量形状因子阈值壁面距离

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分层媒质中的分步相位偏移光声成像方法

声学学报 2024年第3期49卷 392-397页

作者：刘思宇王云石阚威威西南技术物理研究所成都610041 南京理工大学物理学院南京210094

为了解决波场外推方法在横向声速不均匀的分层媒质中图像重建能力受限的问题,提出了一种基于分步相位偏移的不规则分层媒质光声成像方法。该方法将横向声速差异等效为分层媒质界面处的扰动声源,利用该扰动声源对相位偏移的结果进行额外... 详细信息

为了解决波场外推方法在横向声速不均匀的分层媒质中图像重建能力受限的问题,提出了一种基于分步相位偏移的不规则分层媒质光声成像方法。该方法将横向声速差异等效为分层媒质界面处的扰动声源,利用该扰动声源对相位偏移的结果进行额外的校正偏移,并采用变步长的混合外推机制,实现光声波场的逐层外推重建。仿真模拟及实验结果均表明,分步相位偏移方法能够有效抑制不规则分层媒质光声成像中伪影的产生,并提升成像分辨率以及图像对比度。

关键词：光声成像分层媒质成像相位偏移波场外推

分散剂浓度对真空热压烧结Y_(2)O_(3)透明陶瓷显微结构和光学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 774-782页

作者：彭天硕李威威梅炳初武汉理工大学武汉430070

以硝酸钇为原料,采用沉淀法成功制备出Y_(2)O_(3)纳米粉体,通过真空热压烧结工艺制备出Y_(2)O_(3)透明陶瓷。沉淀法是制备Y_(2)O_(3)粉体的常用方法,具有反应条件温和、粉体纯度高、成本低等优点,但由于粉体在沉淀过程中容易发生团聚现... 详细信息

以硝酸钇为原料,采用沉淀法成功制备出Y_(2)O_(3)纳米粉体,通过真空热压烧结工艺制备出Y_(2)O_(3)透明陶瓷。沉淀法是制备Y_(2)O_(3)粉体的常用方法,具有反应条件温和、粉体纯度高、成本低等优点,但由于粉体在沉淀过程中容易发生团聚现象,导致陶瓷的透明性降低。为了解决这一问题,在沉淀溶液中添加了PEG4000作为分散剂,期望改善其粉体的分散性。同时,在真空热压烧结过程中,用钽箔包裹样品,有效地防止了碳污染的发生。本工作研究了PEG添加量对Y_(2)O_(3)粉体和陶瓷的影响,并找到最佳工艺参数。结果表明,当PEG添加量为0.9%(摩尔分数),烧结温度为1500℃时制备的Y_(2)O_(3)陶瓷具有最高的透明性,其在1100 nm处的直线透过率为48.4%,在600 nm处也达到了18.0%。

关键词：氧化钇透明陶瓷沉淀法透过率热压烧结

高温作用后砂岩的孔隙分形特征与岩石本构模型研究

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 142-148页

作者：郝家旺李庆文乔兰邓乃夫北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院河北石家庄050043

基于砂岩的核磁共振与力学试验,结合孔隙结构分形理论,分析了高温对砂岩力学性能的双重影响,研究了孔隙分形维数与力学参数的内在机制.结果表明:在150~300℃范围内,力学性能被显著强化;当温度超过450℃后,力学性能将会被显著弱化.砂岩... 详细信息

基于砂岩的核磁共振与力学试验,结合孔隙结构分形理论,分析了高温对砂岩力学性能的双重影响,研究了孔隙分形维数与力学参数的内在机制.结果表明:在150~300℃范围内,力学性能被显著强化;当温度超过450℃后,力学性能将会被显著弱化.砂岩内部的中孔与大孔具有显著的分形特征,其分形维数与力学参数呈负相关,微孔不具有分形特征.构建了峰后应力跌落的分段式本构模型,提出了峰后应变软化因子n的概念.研究表明,该模型能够合理反映高温作用后多孔砂岩应力应变曲线的变化特征.

关键词：高温岩石力学核磁共振孔隙结构分形维数本构模型

基于时域卷积网络与注意力机制的车辆换道轨迹预测模型

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 114-126页

作者：杨达刘家威郑斌孙峰西南交通大学交通运输与物流学院成都610031 威斯康星大学土木与环境工程学院美国威斯康星州麦迪逊市53706

精准的车辆轨迹预测模型可以为自动驾驶车辆提供其周围车辆的准确运动状态信息,进而判断本车与周围车辆短期内是否有发生冲突的可能性。本文提出一种基于时域卷积网络与注意力机制(Temporal Convolutional Networks with Attention mech... 详细信息

精准的车辆轨迹预测模型可以为自动驾驶车辆提供其周围车辆的准确运动状态信息,进而判断本车与周围车辆短期内是否有发生冲突的可能性。本文提出一种基于时域卷积网络与注意力机制(Temporal Convolutional Networks with Attention mechanism,TCN-Attention)的车辆换道轨迹预测模型。该模型以时域卷积网络作为当前输入的特征提取器,利用时间与空间注意力机制使模型在不同时间和空间位置之间建立动态关联,更准确地捕捉车辆之间的动态时空相关性,实现准确预测车辆换道轨迹。与传统单一车辆轨迹特征输入不同,本文通过对输入特征进行多维扩充与融合,进一步提高了轨迹预测准确率。此外,本文提出一种换道执行起止时刻定义方法更准确地确定数据集中的换道起止时刻。实验表明,本文所提模型能以高准确率预测变换车道轨迹,在整体效果上优于其他深度学习模型,与ConvLSTM (Convolution Long Short-Term Memory)相比,TCN-Attention的平均绝对误差(Mean Absolute Error,E_(MAE))降低了69.8%,均方根误差(Root Mean Square Error,E_(RMSE))降低了49.15%,平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,E_(MAPE))降低了14.24%。

关键词：交通工程轨迹预测 TCN-Attention 车辆换道

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织物衬垫磨损对自润滑关节轴承动力学的影响

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 88-94页

作者：郝秀红田润威焦伟朱恒辉燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

自润滑关节轴承在服役过程中,衬垫的磨损导致自润滑关节轴承内外圈之间产生间隙,自润滑运动副间隙的存在加速了内外圈之间的碰撞以及衬垫的进一步磨损,对自润滑关节轴承的动力学特性产生较大的影响。此外,衬垫的磨损还会导致各构件非线... 详细信息

自润滑关节轴承在服役过程中,衬垫的磨损导致自润滑关节轴承内外圈之间产生间隙,自润滑运动副间隙的存在加速了内外圈之间的碰撞以及衬垫的进一步磨损,对自润滑关节轴承的动力学特性产生较大的影响。此外,衬垫的磨损还会导致各构件非线性特性的恶化,降低自润滑关节轴承的稳定性。为研究织物衬垫磨损对自润滑关节轴承动力学响应的影响,文中建立了带间隙的自润滑关节轴承运动副矢量模型。首先,通过修正Lankarani-Nikravesh(L-N)法向接触力模型和改进的库仑摩擦力模型,对内外圈间隙处的碰撞力进行建模;然后,基于牛顿第二定律建立了含间隙的刚柔耦合动力学方程;最后,分析讨论不同织物衬垫磨损量和不同摩擦因数条件下含间隙的自润滑关节轴承传动系统的动力学特性,并利用相图和Poincare映射图分析了自润滑关节轴承的非线性特性。结果表明:随着织物衬垫磨损量的增加,自润滑关节轴承内圈和外圈的动力学行为表现出非线性特性;衬垫磨损量一定时,随着衬垫摩擦因数的增加,系统稳定性得到提高,抑制了混沌现象的发生。

关键词：自润滑关节轴承衬垫磨损刚柔耦合动力学动态特性