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基于局部关系特征和注意力机制的交通事故预测方法

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北京理工大学学报 2025年第1期45卷 11-18页

作者：张亚辉李颖刘天恩燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

基于相机的事故预测方法主要是建立交通对象的全局关系,而缺乏对局部关系的考虑.为此,提出一种基于局部关系特征和注意力机制的预测模型,实现车载相机实时预测交通事故风险.该模型首先引入局部关系多图网络,捕捉车辆间的局部交互关系,... 详细信息

基于相机的事故预测方法主要是建立交通对象的全局关系,而缺乏对局部关系的考虑.为此,提出一种基于局部关系特征和注意力机制的预测模型,实现车载相机实时预测交通事故风险.该模型首先引入局部关系多图网络,捕捉车辆间的局部交互关系,解决交通对象的局部交互信息应用不充分的问题.其次利用动态空间注意力机制确定交通事故风险车辆.最后将门控循环网络和动态时间注意力机制联合,有效利用动态场景当前帧和历史帧间的时序信息.事故数据集的实验结果表明,该模型准确率达到73.78%,提前1.55s预测交通事故风险,同时单帧预测时间为1.65 ms,具有卓越的实时性.为交通事故风险预测提供一种有效的解决方案.

关键词：交通事故预测图神经网络注意力机制

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面向工业场景的无人机时空众包资源分配

工程科学学报 2025年第1期47卷 91-100页

作者：刘娅汐李旭龙霍佳皓皇甫伟北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 北京市融合网络与泛在业务工程技术研究中心北京100083

无人机时空众包资源分配是工业物联网能源管理中的重要任务之一.尽管现有方法考虑了联合反映时间敏感性和公平性的信息新鲜度指标,但忽略了无人机禁飞区和窃听者对数据新鲜度的影响.本文提出了一种基于深度强化学习的无人机时空众包资... 详细信息

无人机时空众包资源分配是工业物联网能源管理中的重要任务之一.尽管现有方法考虑了联合反映时间敏感性和公平性的信息新鲜度指标,但忽略了无人机禁飞区和窃听者对数据新鲜度的影响.本文提出了一种基于深度强化学习的无人机时空众包资源分配方法,在考虑无人机禁飞区约束和对窃听者发送干扰信号以保障数据安全的情况下,最小化平均信息新鲜度和物联网设备能耗,从而得到最优无人机轨迹、发射干扰信号功率和物联网发射功率.然而,无人机时空众包中的资源分配复杂且存在挑战,主要表现为决策变量类型多且与考虑服务质量要求的系统性能指标关系复杂.本文将该问题建模为马尔可夫决策过程并使用先进的深度强化学习算法求解该问题,即软演员–评论家(SAC)算法.在多无人机场景下验证了所提出算法在解决无人机时空众包资源分配任务中的有效性和正确性.另外,SAC算法相较于其他两种先进的深度强化学习算法,即深度确定性策略梯度算法和双延迟深度确定性策略梯度算法,具有更快的收敛速度和更优的解.最后,分析了最优无人机数目的选择方案.

关键词：无人机工业能源管理时空众包资源分配深度强化学习

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区域敏感的场景图生成方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 51-58页

作者：王立春付芳玉徐凯徐洪波尹宝才北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学多媒体与智能软件技术北京市重点实验室北京100124

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关... 详细信息

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关的背景区域。关系特征解码器在进行关系预测时不仅考虑了物体对的视觉特征和语义特征,也考虑了物体对的位置特征。在视觉基因组(visual genome,VG)数据集上分别计算了RS-SGG方法针对场景图生成、场景图分类和谓词分类3个子任务的图约束召回率和无图约束召回率,并与主流的场景图生成方法进行了比较。实验结果表明,RS-SGG的图约束召回率和无图约束召回率均优于主流方法。此外,可视化实验结果也进一步证明了所提出方法的有效性。

关键词：图像理解场景图生成物体分类关系分类区域感知自注意力机制

基于节理岩体多尺度建模方法的隧道块体垮塌失稳特征与支护优化设计研究

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岩石力学与工程学报 2025年

作者：贺鹏安婕石少帅胡杰吴威涛闫志强山东科技大学土木工程与建筑学院山东大学岩土与地下工程研究院南京理工大学安全科学与工程学院南京理工大学机械工程学院

结构面发育规模和展布组合特征的不确定性，致使节理隧道开挖过程中塌方、掉块灾害频发；如何考虑弱尺度节理对围岩力学特性影响，并兼顾大尺度结构面对局部稳定的控制作用，进而给出合理支护尤为重要。为此，基于序列掌子面图像中二维... 详细信息

结构面发育规模和展布组合特征的不确定性，致使节理隧道开挖过程中塌方、掉块灾害频发；如何考虑弱尺度节理对围岩力学特性影响，并兼顾大尺度结构面对局部稳定的控制作用，进而给出合理支护尤为重要。为此，基于序列掌子面图像中二维迹线形态展布规律，实现优势结构面在三维空间上的快速拓延与预测；基于萨道夫斯基理论中嵌入系数法，确定不同结构面尺度划分的理论值；借助3DEC二次开发，提出节理岩体多尺度DFN-DEM等效建模方法，建成只保留优势结构面和大尺度节理组的等效岩体模型，并通过临临高速隧道工程对上述方法进行系列验证与分析。研究结果表明：融合优势结构面拓延方法，节理岩体多尺度等效模型可更好地揭示隧道局部围岩的垮塌演化规律，尤其是关键块体群的形态展布特征；而危石群玫瑰花图可从概率统计的角度，对隧道因危岩落石产生的大超挖现象提供空间展布理论依据。综合以上方法，可针对性地对结构控制型围岩给出靶向支护方案，研究成果可为节理岩体隧道工程局部垮塌失稳防控提供一定的理论依据和现场指导。

关键词：岩石力学节理岩体多尺度建模块体垮塌靶向支护

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液力变矩器单向离合器阻力矩及流场特性研究

北京理工大学学报 2025年

作者：刘城柳景灿郭猛闫清东魏巍刘世琦王浩源北京理工大学机械与车辆学院北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 北京理工大学前沿技术研究院(济南) 北京理工大学重庆创新中心

作为液力变矩器的关键部件，单向离合器可实现变矩器工况耦合器工况的相互切换，对综合式液力变矩器传动性能发挥和可靠运行至关重要.为探究单向离合器转矩性能和流动特性，该研究针对液力变矩器用单向离合器，采用CFD数值分析和实际试... 详细信息

作为液力变矩器的关键部件，单向离合器可实现变矩器工况耦合器工况的相互切换，对综合式液力变矩器传动性能发挥和可靠运行至关重要.为探究单向离合器转矩性能和流动特性，该研究针对液力变矩器用单向离合器，采用CFD数值分析和实际试验测试相结合的方法，开展了单向离合器阻力矩及流场特性的研究，分析了单向离合器在不同环境温度下的流场状态分布特征和搅油转矩变化规律，构建了外环搅油转矩与转速、环境温度的映射关系.研究结果表明，单向离合器搅油转矩与内部油液的压力、流速、涡量均相关，流场状态参数数值基本随温度的降低而升高，尤其在外环型面附近最为明显.在外环转速为800～2 200 r/min时，外环搅油转矩值为6～26 N·m.此外，外环2 000 r/min时其型面上最高压力为200 kPa，表面流体流速达20 m/s.

关键词：单向离合器计算流体力学搅油转矩流场特性实验测试

基于前馈非线性模型预测控制的类车机器人路径跟踪

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工程科学学报 2025年第1期47卷 101-112页

作者：伊力夏提·伊力哈木江孟宇白国星顾青王国栋常鑫睿黄建秀郑燕北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院顺德528399 中国移动通信集团内蒙古有限公司呼和浩特010020

类车机器人由于零件标准化程度低,侧偏刚度等轮胎力学参数难以准确获得,存在动力学建模十分困难的问题,因此现有研究工作通常以运动学模型作为类车机器人的控制模型,但由于其运动学模型存在模型失配,导致类车机器人与参考路径之间的误... 详细信息

类车机器人由于零件标准化程度低,侧偏刚度等轮胎力学参数难以准确获得,存在动力学建模十分困难的问题,因此现有研究工作通常以运动学模型作为类车机器人的控制模型,但由于其运动学模型存在模型失配,导致类车机器人与参考路径之间的误差、类车机器人的前轮转角和前轮转角速度出现剧烈振荡现象.针对前述问题,本文基于非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)的滚动优化原理,引入基于逆运动学模型的前馈转角信息,将前轮转向角作为预测模型的第四维,提出了一种基于前馈非线性模型预测控制(Feedforward NMPC,FNMPC)的类车机器人路径跟踪控制算法.并通过Simulink和CarSim进行了联合仿真,结果表明FNMPC有效减小了模型失配导致的振荡现象,同时具有较高的跟踪精度.其中前馈非线性模型预测控制器的位移误差幅值不超过0.1106 m,航向误差幅值不超过0.1253 rad.在相同工况下,线性模型预测控制、前馈线性模型预测控制、纯跟踪控制和Stanley控制误差发散,而本文提出的FNMPC相比已有NMPC跟踪精度更高,且控制增量绝对累计值相比NMPC控制器减小67.53%.通过线控类车机器人底盘作为实验平台完成的测试结果表明,NMPC系统在进入弯道时出现控制失控现象,在相同工况下,FNMPC系统能够有效完成对参考路径的跟踪,同时将位移误差幅值控制在0.1624 m以内,航向误差幅值控制在0.1138 rad以内.

关键词：类车机器人路径跟踪前馈信息模型预测控制平顺性

含砂天然气套筒式节流阀内部两相流动特性分析

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排灌机械工程学报 2025年

作者：史鸿博王少聪张行赵新宇叶际涵江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏大学流体机械温岭研究院慎江阀门有限公司

为了提高节流阀在高含硫工况下的节流性能，以某套筒式节流阀为研究对象，采用欧拉-欧拉双流体模型，结合颗粒动力学理论和标准k-ε湍流模型，对阀门内部气固两相流场进行三维数值模拟研究，对比分析不同阀门开度、节流孔结构和尺寸、... 详细信息

为了提高节流阀在高含硫工况下的节流性能，以某套筒式节流阀为研究对象，采用欧拉-欧拉双流体模型，结合颗粒动力学理论和标准k-ε湍流模型，对阀门内部气固两相流场进行三维数值模拟研究，对比分析不同阀门开度、节流孔结构和尺寸、入口颗粒固含率下的速度场分布、湍流黏性场分布、流量特性与流阻特性等，并与试验结果进行对比．结果表明：阀门开度的增大可有效降低节流孔内部流速，缓解砂粒对节流孔内壁的冲蚀磨损，进而有利于阀门内部流体的流通；正三角形节流孔处存在明显的流速和压力梯度突变，且位于节流孔出口下游的对冲射流核心区域长度较长，导致严重冲蚀区域呈现出靠近节流阀出口侧的特征；砂粒冲击频次随着入口颗粒固含率的增加而增强，且节流孔入口区域存在的涡旋流动强度略有减弱，从而对节流阀整体的流通性能和冲蚀磨损程度产生影响．

关键词：套筒式节流阀含砂天然气计算流体动力学气固两相流流场参数

沉积电压对直径周期变化的Ni-Zn-In NWs磁性能的影响

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有色金属(中英文) 2025年

作者：张钰杰徐芹肖永娜尹佳缘河北工业大学应用物理系

以三维阳极氧化铝(3D-AAO)为模板，采用直流电沉积法成功制备了直径周期变化的Ni-Zn-In纳米线(NWs)阵列。研究了沉积电压对Ni-Zn-In三元合金纳米线的形貌、晶体结构以及磁性能的影响。实验结果表明3D-AAO模板的孔径可以很好地控制纳米... 详细信息

以三维阳极氧化铝(3D-AAO)为模板，采用直流电沉积法成功制备了直径周期变化的Ni-Zn-In纳米线(NWs)阵列。研究了沉积电压对Ni-Zn-In三元合金纳米线的形貌、晶体结构以及磁性能的影响。实验结果表明3D-AAO模板的孔径可以很好地控制纳米线的几何结构，沉积电压可以调控Ni-Zn-In NWs的晶体结构。PPMS结果表明，Ni-Zn-In NWs具有软磁特性，并且有显著的磁各向异性，易磁化方向垂直于纳米线长轴方向。利用微磁模拟进一步研究单根Ni-Zn-In纳米线的磁化反转机制，揭示了其是卷曲旋转和相干旋转的结合。

关键词： 3D-AAO模板 Ni-Zn-In NWs 电沉积磁性能

吹风比对热障涂层-气膜冷却系统CMAS侵蚀过程及隔热性能的影响

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2025年第1期58卷 1-11页

作者：张俊红谢安顺高朗张学玲林杰威戴胡伟天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津300072 天津仁爱学院机械系天津301636

针对熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)侵蚀诱发含冷却孔热障涂层结构热防护性能下降的问题,研究了不同吹风比下的CMAS的非均匀侵蚀行为及其对热障涂层(TBCs)隔热性能的影响.在Fluent软件中,考虑热传导、热对流和热辐射(热辐射使用离散纵坐标... 详细信息

针对熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)侵蚀诱发含冷却孔热障涂层结构热防护性能下降的问题,研究了不同吹风比下的CMAS的非均匀侵蚀行为及其对热障涂层(TBCs)隔热性能的影响.在Fluent软件中,考虑热传导、热对流和热辐射(热辐射使用离散纵坐标辐射模型),建立共轭传热模型得到了在吹风比为1.5、1.0和0.5时TBC-气膜冷却系统的温度分布,在ABAQUS中建立三维相场模型(PFM)模拟CMAS的非均匀侵蚀行为,定量分析不同吹风比下CMAS侵蚀行为对TBC-气膜冷却系统温度分布的影响.分析了侵蚀300 h前后TBCs-气膜冷却系统温度场的变化,探讨了在不同吹风比下CMAS非均匀侵蚀对TBCs靠近主流入口、冷却孔入口前缘、冷却孔出口后缘和主流出口4个典型位置沿涂层厚度方向路径上热阻的影响.结果表明:TBC-气膜冷却系统在工作条件下具有三维温度梯度,沿主流流动方向和沿TBCs厚度方向上有较高的温度梯度,冷却孔附近区域温度分布的不均匀度高.陶瓷(TC)层中的CMAS浓度分布呈明显的不均匀性,在高温度区域内CMAS侵蚀速率更高,吹风比降低会引起TC层温度上升,温度不均匀性下降,CMAS的侵蚀程度增加,浓度分布的不均匀性下降.CMAS侵蚀会降低TBCs的隔热性能,吹风比为1.5、1.0和0.5时,侵蚀前后TBCs在靠近主流入口位置沿厚度方向路径上热阻下降率最高,分别为16.47%、17.13%和17.55%.CMAS侵蚀对TBCs在冷却孔出口后缘的隔热性能的影响较小,热阻在侵蚀前后的变化不大.

关键词：吹风比热障涂层 CMAS非均匀侵蚀隔热性能