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基于信息表征增强的空间弱小目标检测方法

计算机学报 2025年

作者：范铭楷薛丹娜闫庆森朱宇孙瑾秋张艳宁西北工业大学计算机学院西北工业大学航天学院

基于深度学习的目标检测技术近年来取得了显著进展，已被广泛应用于多个领域。然而，目前尚缺乏专门针对空间目标设计的深度学习检测方法。与自然图像目标检测相比，空间目标检测面临着独特的挑战：首先，由于拍摄距离极远，空间目标在... 详细信息

基于深度学习的目标检测技术近年来取得了显著进展，已被广泛应用于多个领域。然而，目前尚缺乏专门针对空间目标设计的深度学习检测方法。与自然图像目标检测相比，空间目标检测面临着独特的挑战：首先，由于拍摄距离极远，空间目标在图像中通常仅呈现为包含少量像素的弱小光斑，缺乏清晰的形状和颜色特征；另外，复杂的空间环境以及设备因素会导致图像中存在各种噪声，例如杂散光引起的明亮背景、相机因素导致的热像素噪声；最后，视场中密集的恒星会导致在空间图像中容易出现部分光斑相互粘连的情况。上述难点无疑增加了空间目标检测的难度。本文提出了一种基于信息表征增强的无锚框空间弱小目标检测方法，该方法通过设计端到端卷积神经网络模型，能够实现同时对空间弱小目标检测和质心定位。针对目标弱小、背景噪声干扰的问题，我们首先设计了跨空间-通道注意力模块和压缩-激励的多尺度特征融合模块，提升模型对含噪图像中弱小目标的有效信息关注度，从而提高噪声背景下目标的检测能力；在此基础上，为了进一步解决光斑粘连的问题，我们引入了基于密度图的损失函数，通过使模型更加直接地学习图像中目标的整体空间分布与数量信息，以此使模型掌握粘连光斑中目标的数量，从而更准确分辨粘连光斑中各个独立目标。此外，本文仿真了包含点状、条状目标和多种噪声背景的空间图像，并对目标的质心位置、边界框和像素坐标进行了精细标注。为验证方法的有效性，我们在本文的仿真图像与公开的实拍序列图像数据集SpotGEO中进行了实验验证。在仿真图像数据测试中，本文方法的F1分数为95.34%，并实现了0.4478的亚像元级平均质心定位精度。同时，我们还对本文方法进行了不同噪声强度影响下质心定位精度测试以及不同硬件条件下处理效率测试，以更全面分析本文方法的能力。在公开的实拍序列图像数据集SpotGEO中，本文方法结合引入的序列后处理方法取得的F1分数为93.08%。实验结果证明了本文方法对空间弱小目标准确检测和精确定位方面的优越性能。

关键词：空间弱小目标检测质心定位注意力机制特征融合数量信息

GH4065A高温合金塑性连接过程中界面组织演变行为

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材料工程 2025年 99-109页

作者：苏力东孟庆琪宁永权黄烁张文云张北江西北工业大学材料学院钢铁研究总院高温材料研究所

为了解GH4065A合金在塑性连接过程中界面组织的演变规律，在1050～1110℃，20～40 MPa和20～35 min的条件下，开展GH4065A合金塑性连接实验。通过OM,SEM,EBSD表征接头中连接区与未连接区之间的特殊位置，深入研究连接温度、保载时间、... 详细信息

为了解GH4065A合金在塑性连接过程中界面组织的演变规律，在1050～1110℃，20～40 MPa和20～35 min的条件下，开展GH4065A合金塑性连接实验。通过OM,SEM,EBSD表征接头中连接区与未连接区之间的特殊位置，深入研究连接温度、保载时间、连接压力对界面微观组织的影响规律，重点关注塑性连接时界面上再结晶晶粒的形成以及原始界面的愈合过程。结果表明：提高连接温度、压力，延长保载时间有利于实现界面愈合，但与此同时也会促进接头晶粒的粗化，在1080℃，30 MPa,30 min的参数下所得的塑性连接接头组织均匀且无明显缺陷，具有良好的冶金结合效果。在界面冶金结合形成的过程中，发生晶界弓出形核为主的非连续性动态再结晶，存在亚晶渐进性转动形核的连续性动态再结晶。随着塑性连接的持续进行，再结晶晶粒形核并向原始界面生长，从而促进界面的消除。塑性连接致冶金结合形成主要经历初始接触、形核与晶粒长大、接头形成三个阶段。

关键词： GH4065A高温合金塑性连接界面微观组织动态再结晶界面愈合

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基于渐进机器学习的中文问句匹配方法

工程科学学报 2025年第1期47卷 79-90页

作者：贺学剑陈安琪郭志强王致茹陈群河南林业职业学院洛阳471002 西北工业大学软件学院西安710072 西北工业大学计算机学院西安710072

问句匹配旨在判断不同问句的意图是否相近.近年来,随着大型预训练语言模型的发展,利用其挖掘问句对在语义层面隐含的匹配信息,取得了目前为止最好的性能.然而,由于基于独立同分布假设,在真实场景中,这些深度学习模型的性能仍然受制于训... 详细信息

问句匹配旨在判断不同问句的意图是否相近.近年来,随着大型预训练语言模型的发展,利用其挖掘问句对在语义层面隐含的匹配信息,取得了目前为止最好的性能.然而,由于基于独立同分布假设,在真实场景中,这些深度学习模型的性能仍然受制于训练数据的充足程度和目标数据与训练数据之间的分布漂移.本文提出一种基于渐进机器学习的中文问句匹配方法.该方法基于渐进机器学习框架,从不同角度提取问句特征,构建融合各类特征信息的因子图,然后通过迭代的因子推理实现从易到难的渐进学习.在特征建模中,设计并实现了两种类型特征的提取:(1)基于TF-IDF(Term frequency-inverse document frequency)的关键词特征;(2)基于DNN(Deep neural network)的深度语义特征.最后,通过通用的基准中文数据集LCQMC和BQ corpus验证了所提方法的有效性.实验表明,相比于单纯的深度学习模型,基于渐进机器学习的方法可以有效提升问句匹配的准确率,且其性能优势随着标签训练数据的减少而增大.

关键词：自然语言理解中文问句匹配渐进机器学习自然语言预训练模型因子图推理

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近当量比极限爆震波失效机制实验

航空动力学报 2025年

作者：杨锐张启斌陈庆云范玮西北工业大学动力与能源学院

为了探索近当量比极限爆震波失效过程，采用乙烯作为燃料和50%氧浓度的富氧空气作为氧化剂进行实验研究。在不同的初始压力（32 kPa、30 kPa和28 kPa）下通过调整当量比（0.6～1.4）来接近爆震传播极限，采用高速阴影测试方法以捕捉爆... 详细信息

为了探索近当量比极限爆震波失效过程，采用乙烯作为燃料和50%氧浓度的富氧空气作为氧化剂进行实验研究。在不同的初始压力（32 kPa、30 kPa和28 kPa）下通过调整当量比（0.6～1.4）来接近爆震传播极限，采用高速阴影测试方法以捕捉爆震波的胞格结构。结果表明，初始压力降低和当量比远离1会减小混合物的反应活性，导致化学诱导层变厚；在接近爆震传播极限时，爆震波的失效机制与横波衰减有关，混合物失去了横波的诱导作用，进而使得化学诱导层增厚，导致前导激波与反应区解耦，相应的波速降低至Chapman-Jouguet（C-J）值的70%以下；此外，诱导层厚度与速度亏损之间存在强相关性，即诱导层厚度增加使得燃烧释放的能量难以有效支撑激波运动，进而导致速度亏损增大。

关键词：失效机制高速阴影胞格结构化学诱导层速度亏损

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面向局部点云信息缺失的模型重构方法研究

工程科学与技术 2025年

作者：常正平袁国帅李玖桦赵阳王仲奇西北工业大学机电学院

面向新一代航空航天型号高性能制造需求，基于实测数据的性能预测方法愈来愈得到广泛应用。然而，受限于零件尺寸大、结构遮挡多和设备性能，难以获得零件完整的实测数据，影响了产品性能预测精度。为此，提出面向局部点云缺失的模型重... 详细信息

面向新一代航空航天型号高性能制造需求，基于实测数据的性能预测方法愈来愈得到广泛应用。然而，受限于零件尺寸大、结构遮挡多和设备性能，难以获得零件完整的实测数据，影响了产品性能预测精度。为此，提出面向局部点云缺失的模型重构方法，构建扫描区域与点云缺失区域的拓扑关系，求得缺失区域的表面点集。首先提取理论三维模型表面几何信息，并将其转换至拉普拉斯坐标系下；其次，将扫描点云数据进行划分，结合粗配准与ICP精配准算法进行区域匹配，得到理论模型上与扫描点云对应的区域；然后采用拉普拉斯网格变换使匹配区域驱动理论三角网格发生形变，并用扫描点云替换对应区域，得到零件完整点云。最后，以飞机起落架外筒为例，采用传统方法与本文方法进行对比，发现当扫描点云覆盖达到一定范围时，所提方法的最大偏差为0.145mm，显著低于传统方法的0.717mm，验证了该方法在重构模型精度上的提升。

关键词：局部点云信息缺失模型重构拉普拉斯网格变换

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速率自适应的海面物联网跨层机会传输协议

控制与决策 2025年第1期40卷 180-186页

作者：赵瑞琴张东健全豪刘创源王海燕西北工业大学航海学院海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室(西北工业大学) 西北工业大学国家卓越工程师学院陕西科技大学电子信息与人工智能学院

海面物联网在海洋观测、海域监测等应用中发挥着重要作用.复杂动态海洋环境造成海洋网络链路状态、链路质量的时变特征,且其给海面物联网带来了严峻挑战,为此,将物理层自适应数据速率、媒体访问控制(MAC)层载波侦听多址接入与网络层机... 详细信息

海面物联网在海洋观测、海域监测等应用中发挥着重要作用.复杂动态海洋环境造成海洋网络链路状态、链路质量的时变特征,且其给海面物联网带来了严峻挑战,为此,将物理层自适应数据速率、媒体访问控制(MAC)层载波侦听多址接入与网络层机会路由联合进行跨层设计,提出速率自适应海面物联网跨层传输协议,通过3次握手机制机会性选择最佳转发结点并基于动态信噪比实现传输速率实时自适应调整,旨在提高动态复杂海洋环境下海面物联网的稳健性.陆地和湖上试验结果表明,所提协议在数据包交付率、能耗与时延方面性能优异,可为复杂动态海洋环境中海面物联网数据的高效传输提供重要的技术途径.

关键词：海洋物联网机会路由网络速率自适应 LoRa 海洋链路

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基于图神经网络的复杂时空数据挖掘方法综述

软件学报 2025年

作者：邹慧琪史彬泽宋凌云韩笑琳尚学群西北工业大学计算机学院

随着传感技术的发展,不同领域产生了大量时空数据.时空图是其中一种主要的时空数据类型,具有复杂的结构、时空特征和时空关系.如何从复杂的时空图数据中挖掘关键模式,并应用于不同的下游任务成为复杂时空数据挖掘任务的主要问题.目前,... 详细信息

随着传感技术的发展,不同领域产生了大量时空数据.时空图是其中一种主要的时空数据类型,具有复杂的结构、时空特征和时空关系.如何从复杂的时空图数据中挖掘关键模式,并应用于不同的下游任务成为复杂时空数据挖掘任务的主要问题.目前,日渐成熟的时序图神经网络为该研究领域的发展提供了有力的工具.此外,新兴的时空大模型在现有时空图神经网络方法的基础上提供了新的研究视角.然而,现有的大多数综述对该领域方法的分类框架较为粗略,对复杂数据类型(如动态异质图和动态超图)缺乏全面和深入的介绍,并且没有对时空图大模型相关的最新研究进展进行详细总结.因此,基于图神经网络的复杂时空数据挖掘方法分成时空融合架构和时空大模型,旨在从传统和新兴两个角度进行介绍.将时空融合架构根据具体的复杂数据类型划分成动态图、动态异质图和动态超图.将时空大模型根据时间维度和空间维度划分成时间序列和图,并在基于图的大模型中列举时空图相关的最新研究.详细介绍不同关键算法的核心细节并对比不同方法的优缺点,列举基于图神经网络的复杂时空数据挖掘的应用领域和常用数据集,并对未来可能的研究方向进行展望.

关键词：复杂时空数据挖掘图神经网络时空大模型

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基于模糊强化学习和模型预测控制的追逃博弈

控制与决策 2025年

作者：胡鹏林潘泉赵春晖西北工业大学自动化学院

针对三维空间中智能体追逃博弈策略制定与鲁棒控制问题,本文提出了一种基于模糊强化学习与模型预测控制(model predictive control, MPC)的分层追逃博弈框架.所提框架结合三维空间的阿氏圆和模糊行动者-评论家学习(fuzzy actor-critic l... 详细信息

针对三维空间中智能体追逃博弈策略制定与鲁棒控制问题,本文提出了一种基于模糊强化学习与模型预测控制(model predictive control, MPC)的分层追逃博弈框架.所提框架结合三维空间的阿氏圆和模糊行动者-评论家学习(fuzzy actor-critic learning, FACL)算法获得智能体的运动信息,然后将其用作MPC算法的参考输入来设计四旋翼无人机的控制器.通过对四旋翼欠驱动系统模型进行解耦,设计了考虑误差系统积分项的高度、平移和姿态控制器.通过FACL算法提供的参考信息,有效提高了MPC算法的控制效率.仿真和实验结果表明,所设计的分层框架可以很好地解决三维空间追逃博弈问题.

关键词：三维追逃博弈阿氏圆模糊强化学习模型预测控制

高马赫涡轮发动机增强型机载自适应模型建模方法

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推进技术 2025年

作者：季春生张建伟王元王欢俞明帅西北工业大学动力与能源学院太行国家实验室中国航发控制系统研究所

机载模型是航空发动机先进控制与故障诊断的基础，为了提高机载模型建模精度及对不可测参数实时预测，提出基于线性变化参数和机理相结合的增强型高马赫涡轮发动机机载自适应模型建模方法。该方法基于物理机理建立推力、耗油率等不可测... 详细信息

机载模型是航空发动机先进控制与故障诊断的基础，为了提高机载模型建模精度及对不可测参数实时预测，提出基于线性变化参数和机理相结合的增强型高马赫涡轮发动机机载自适应模型建模方法。该方法基于物理机理建立推力、耗油率等不可测参数机载模型，为了提高机理模型（非线性部件级）的建模精度，基于试验数据，通过引入修正因子对发动机关键部件特性进行修正；为了提高机载模型动态过程的建模精度，基于线性变化参数模型建立高马赫数涡轮发动机机载自适应实时模型，基于相关系数法选取最优健康参数组合，提高模型自适应能力，并构造了高斯混合模型作为残差补偿的经验模型对机载模型进行修正。模型仿真与试验结果表明，机载测量参数稳态精度优于1.5%、动态精度优于3%，机载不可测参数稳态精度优于2.5%，健康参数估计精度优于3%，模型任务耗时占比小于16%，模型能在线实时跟踪并准确估计发动机特征参数和健康参数，为高马赫涡轮发动机的故障诊断、性能预测及寻优控制等应用提供了技术支撑。

关键词：高马赫涡轮发动机机载自适应模型线性变化参数模型机理模型高斯混合模型残差补偿