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雷达微弱目标智能化处理技术与应用

雷达学报（中英文） 2024年第3期13卷 501-524页

作者：陈小龙何肖阳邓振华关键杜晓林薛伟苏宁远王金豪海军航空大学烟台264001 烟台大学烟台264005 哈尔滨工程大学烟台研究院烟台264001

雷达微弱目标处理是实现优异探测性能的基础和前提,在复杂的实际环境应用过程中,由于强杂波干扰、目标信号微弱、图像特征不明显、有效特征难提取等问题,导致雷达微弱目标检测与识别一直是雷达处理领域中的难点之一。传统模型类处理方... 详细信息

雷达微弱目标处理是实现优异探测性能的基础和前提,在复杂的实际环境应用过程中,由于强杂波干扰、目标信号微弱、图像特征不明显、有效特征难提取等问题,导致雷达微弱目标检测与识别一直是雷达处理领域中的难点之一。传统模型类处理方法与实际工作背景和目标特性匹配不精准,导致通用性不强。近年来,深度学习在雷达智能信息处理领域取得了显著进展,深度学习算法通过构建深层神经网络,可以自动地从大量雷达数据中学习特征表示,提高目标检测和识别的性能。该文分别从雷达目标微弱信号处理、图像处理、特征学习等多个方面系统梳理和总结近年来雷达微弱目标智能化处理的研究进展,具体包括噪声与杂波抑制、微弱目标信号增强;低、高分辨雷达图像和特征图处理;特征提取、融合、目标分类与识别等。针对目前微弱目标智能化处理应用存在的泛化能力有限、特征单一、可解释性不足等问题,从小样本目标检测(迁移学习、强化学习)、多维多特征融合检测、网络模型可解释性、知识与数据联合驱动等方面对未来发展进行了展望。

关键词：微弱目标深度学习雷达信号处理雷达图像处理特征学习小样本检测特征融合可解释性

人机协同装配多目标检测的改进YOLOv7算法

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机械科学与技术 2024年第8期43卷 1418-1426页

作者：惠记庄王锦豪周涛张雅倩丁凯长安大学工程机械学院西安710064

针对人机协同装配环境复杂多变且装配零件尺度差异大、部分零件相似度高的特征,为保证人机协作装配过程中机器人准确抓取装配零件,提出了一种改进的YOLOv7模型来提高装配场景中多零件目标检测效果。首先,采用ODConv(Omni-dimensional dy... 详细信息

针对人机协同装配环境复杂多变且装配零件尺度差异大、部分零件相似度高的特征,为保证人机协作装配过程中机器人准确抓取装配零件,提出了一种改进的YOLOv7模型来提高装配场景中多零件目标检测效果。首先,采用ODConv(Omni-dimensional dynamic convolution)替换YOLOv7主干网络中的卷积层,使其能够自适应调整卷积核的权值,提取不同形状、大小的装配零件的特征。其次,在YOLOv7主干网络中引入SimAM(Selective image attention mechanism)模块来减轻复杂多变的装配环境背景对零件检测准确率的影响。最后,使用Efficient-IOU替换原始的CompleteIOU来加速收敛,同时降低部分装配零件相似度高对检测准确率的影响。实验结果表明,该模型的平均准确率为93.4%,改进后的网络优于原始网络和其他目标检测算法。所提出的改进YOLOv7算法在保持高精度的同时具有较高的FPS,模型参数和计算量也相对较低,适合动态人机协同装配场景下实时目标检测要求。

关键词：人机协同装配 YOLOv7 注意力机制 E-IOU 装配零件检测多目标检测

基于全局导向的智能车辆路径规划融合算法研究

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汽车工程 2024年第9期46卷 1546-1555页

作者：张硕邝士奇赵轩陈轶嵩余强余曼长安大学汽车学院西安710064 长安大学工程机械学院西安710064

针对曲线道路的路径规划问题,本文提出一种基于全局导向人工势场法的路径规划融合算法。考虑持续转弯的弯曲道路工况,构建基于变形栅格的栅格地图;考虑道路环境中的行车风险,基于行车风险场理论优化A^(*)算法启发函数从而改进A^(*)算法... 详细信息

针对曲线道路的路径规划问题,本文提出一种基于全局导向人工势场法的路径规划融合算法。考虑持续转弯的弯曲道路工况,构建基于变形栅格的栅格地图;考虑道路环境中的行车风险,基于行车风险场理论优化A^(*)算法启发函数从而改进A^(*)算法。改进传统人工势场法的局限性及固有缺陷,在局部路径规划中考虑自车、环境车辆及障碍物的轮廓形状,引入全局导向路径进一步改进人工势场法。以改进A^(*)算法规划路径为全局最优导向路径,设计基于改进人工势场法的路径规划融合算法。仿真结果表明,提出的融合算法可以生成有效的行驶路径,与数据集提取的实车路径接近,且在障碍物环境中规划的路径安全高效,满足车辆的行驶要求。

关键词：路径规划栅格地图 A~*算法人工势场法

功能梯度材料环形热源三维瞬态温度场计算方法

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计算物理 2024年第3期41卷 367-379页

作者：索雪峰何登辉王华栋曹伟长安大学工程机械学院陕西西安710064

针对环形热源作用下功能梯度材料三维瞬态热传导分析复杂且耗时的问题,通过傅里叶-拉普拉斯频响函数、拉普拉斯数值逆变换和二维离散傅里叶逆变换建立指数梯度材料环形热源热传导半解析方法,并与三维傅里叶变换方法以及有限元方法(FEM)... 详细信息

针对环形热源作用下功能梯度材料三维瞬态热传导分析复杂且耗时的问题,通过傅里叶-拉普拉斯频响函数、拉普拉斯数值逆变换和二维离散傅里叶逆变换建立指数梯度材料环形热源热传导半解析方法,并与三维傅里叶变换方法以及有限元方法(FEM)进行对比,验证本文方法的可靠性。基于半解析方法对比环形热源和高斯热源作用下温度和温度梯度响,算例表明:温度和温度梯度分布对环形热源内、外径以及材料梯度指数响应不同;相比高斯热源,环形热源的温度场和温度梯度场相对均匀,改变热源内外径可调节温度峰值和温度梯度峰值。

关键词：环形热源功能梯度材料三维瞬态热传导半解析方法

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某型飞机主轮刹车弯接头裂纹分析及修复研究

工程机械 2024年第2期55卷 171-175,I0009页

作者：滕伟杰武晨曦刘成欧阳康国营芜湖机械厂

飞机主机轮刹车系统弯接头的主要作用是不间断传递刹车所需的液压压力,以实现主机轮的刹车功能。对飞机进行地面检查时发现弯接头存在纵向穿透性裂纹故障,为分析裂纹产生的原因,开展裂纹宏观观察、断口宏微观分析、能谱分析、金相分析... 详细信息

飞机主机轮刹车系统弯接头的主要作用是不间断传递刹车所需的液压压力,以实现主机轮的刹车功能。对飞机进行地面检查时发现弯接头存在纵向穿透性裂纹故障,为分析裂纹产生的原因,开展裂纹宏观观察、断口宏微观分析、能谱分析、金相分析及硬度分析等失效分析,结果表明该裂纹为应力腐蚀导致。开展弯接头修复工作,并通过耐压试验和气压泄漏试验,验证了修复方案的可靠性。

关键词：弯接头纵向裂纹应力腐蚀

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基于贝叶斯优化神经网络的螺栓松动特性预测

计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 917-925页

作者：王灿韩帅帅孙清超大连理工大学机械工程学院辽宁大连116023 江苏徐工工程机械研究院有限公司江苏徐州221004

针对螺纹松动过程影响因子多且具有典型非线性特征,预紧力衰减难以准确预测的问题,提出了一种基于贝叶斯优化神经网络的螺栓防松性能预测方法。首先建立了螺纹松动的动力学模型,并采用响应曲面法定量分析了各因子对残余预紧力的影响,确... 详细信息

针对螺纹松动过程影响因子多且具有典型非线性特征,预紧力衰减难以准确预测的问题,提出了一种基于贝叶斯优化神经网络的螺栓防松性能预测方法。首先建立了螺纹松动的动力学模型,并采用响应曲面法定量分析了各因子对残余预紧力的影响,确定了初始预紧力和振幅为影响松脱最敏感的两个因子;进一步采用贝叶斯优化算法,建立基于神经网络的螺栓残余预紧力预测模型,实现螺栓残余预紧力的精准预测,并对该模型进行了验证。结果表明:相对于三层神经网络、高斯过程回归以及支持向量机模型等,基于贝叶斯优化的神经网络预测模型的均方误差最小,且R2系数最接近1,通过试验验证,螺栓残余预紧力预测值与实际测试值误差在7%之内,验证了模型的有效性及可靠性,为螺栓可靠性防松设计奠定基础。

关键词：螺纹松动机理残余预紧力响应曲面贝叶斯算法神经网络

基于冷喷涂技术的航空电动离心泵壳体再修复工艺研究

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工程机械 2024年第2期55卷 136-140,I0007页

作者：夏敏刘国田国营芜湖机械厂

铝合金制电动离心泵壳体有着壁薄、腔深及外形复杂等结构特点,传统热喷涂技术难以满足壳体损伤修复需求。为保证航空装备修理质量,提升产品修复能力,利用沉积温度低、孔隙率小的冷喷涂技术,进行电动离心泵壳体再修复工艺研究。简介冷喷... 详细信息

铝合金制电动离心泵壳体有着壁薄、腔深及外形复杂等结构特点,传统热喷涂技术难以满足壳体损伤修复需求。为保证航空装备修理质量,提升产品修复能力,利用沉积温度低、孔隙率小的冷喷涂技术,进行电动离心泵壳体再修复工艺研究。简介冷喷涂技术的发展和应用、工作原理和技术特点;设计电动离心泵壳体冷喷涂修复工艺流程;进行产品检测和工艺验证。检测和试验结果表明:冷喷涂层表面质量好,金相符合要求,强度、硬度高,且壳体装配后性能试验合格,可满足装备尺寸和寿命要求,验证了冷喷涂技术在航空电动离心泵修复工艺中应用的可行性。

关键词：电动离心泵冷喷涂增材制造工艺设计涂层

开放式胫骨高位截骨术中三维打印填充块设计的生物力学研究

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生物医学工程学杂志 2024年第4期41卷 758-765页

作者：张静张嘉宁郭磊陈世斌靳忠民陈瑱贤长安大学工程机械学院西安710064 西南交通大学机械工程学院成都610031

使用填充块可以改善开放式胫骨高位截骨术(OWHTO)初始稳定性,促进骨愈合。然而,填充块结构及材料对OWHTO的生物力学影响依然不清楚。本文通过对OWHTO解剖型填充块进行设计建模,采用有限元方法,研究了填充块结构及材料对OWHTO固定系统固... 详细信息

使用填充块可以改善开放式胫骨高位截骨术(OWHTO)初始稳定性,促进骨愈合。然而,填充块结构及材料对OWHTO的生物力学影响依然不清楚。本文通过对OWHTO解剖型填充块进行设计建模,采用有限元方法,研究了填充块结构及材料对OWHTO固定系统固定板、胫骨、螺钉、填充块的应力和楔形间隙处的微位移影响。在OWHTO引入填充块后固定板最大应力降低了30%以上,胫骨最大应力下降了15%以上,外侧铰链区域最大应力下降了81%。填充块采用楔形间隙后侧位置填充设计时,固定系统最大应力为97.8 MPa,明显小于其他填充方式,且截骨间隙微位移最小为–2.9μm,大于其他填充方式。与钛合金和钽金属相比,填充块采用多孔羟基磷灰石(HA)时可获得较大的截骨开口间隙微位移以刺激骨愈合。本研究结果表明OWHTO固定系统引入填充块更好地平衡了整体的应力分布,填充块结构采用楔形间隙后侧位置填充设计可以获得更优的固定效果,填充块材料采用多孔HA时骨愈合效果会更好。

关键词：开放式胫骨高位截骨术填充块设计生物力学

云计算环境中基于改进粒子群优化的任务调度算法

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电子设计工程 2024年第20期32卷 6-10页

作者：唐诗咏索鸿飞杨健伟陆海赵轲国营长虹机械厂广西桂林541003 长安大学工程机械学院陕西西安710054

针对云计算环境中的任务调度目的,采用了一种改进的粒子群优化(PSO)初始化方法,该方法将最长作业优先(LJFP)和最小完成时间(MCT)算法用于初始化PSO,通过与其他任务调度算法进行对比试验,得出所提出的LJFP-PSO和MCT-PSO算法在任务调度方... 详细信息

针对云计算环境中的任务调度目的,采用了一种改进的粒子群优化(PSO)初始化方法,该方法将最长作业优先(LJFP)和最小完成时间(MCT)算法用于初始化PSO,通过与其他任务调度算法进行对比试验,得出所提出的LJFP-PSO和MCT-PSO算法在任务调度方面表现更优,能够实现更少的最大完成时间、更短的执行时间、更低的不平衡程度以及更少的总能耗,并且收敛速度可以加快一倍。

关键词：云计算任务调度粒子群优化算法元启发式算法最长作业优先最小完成时