2022年, 第1卷, 第4期　刊出日期：2022-08-15

  

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  本期目录

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 0-1.

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军事通信与电子工程
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  通信约束下的干扰波束成形和功率分配方法

  徐以涛, 刘继滕, 王海超, 杨 旸, 谷江春, 丁国如

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 1-7. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211228001

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  通扰一体是网络信息体系和网电攻防融合的重要手段之一。针对电子战中频谱环境复杂、通信质量无法保证、干扰信号难以灵活控制的问题，提出了一种通信约束下的干扰系统设计方法。利用多天线空分复用增益，同时进行信息传输与通信干扰，通过对波形的合理设计避免我方干扰信号对己方通信信号的影响，提高干扰效果的同时保证通信系统有效性。考虑基于零空间的干扰波束成形和干扰目标的威胁等级，建立了通扰一体的干扰效果最优化问题。在3种不同的先验信息条件下对优化问题进行求解。仿真结果表明，该方案充分利用了多天线的空分复用增益和干扰目标的各种先验信息，在对抗环境下避免了干扰信号对己方通信信号的影响，且在能耗相同的情况下能达到更好的干扰效果。
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  基于 NSDTCT 与稀疏表示的红外和微光图像融合

  王长龙¹, 刘 贺¹, 张 帅², 张玉华¹, 林志龙¹

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 8-13. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211125007

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  针对传统融合方法信息缺失较多与连续性较差等问题，提出了一种基于非下采样双树复轮廓波变换（NSDTCT）与稀疏表示的红外和微光图像融合方法。利用NSDTCT进行多尺度分解获得低频成分和高频子带成分，引入稀疏表示理论，构建低频成分和高频成分的融合模型，将图像融合分别转化为对应稀疏编码的融合，低频和高频成分稀疏表示系数分别根据加权平均和多方向对比度准则进行融合。进行对比实验，选用平均梯度（AG）、标准差（STD）、互信息（MI）、边缘保持度（QAB/F）、结构相似度（SSIM）这5种客观指标，结果较传统方法分别提升2.1%、3.3%、16.1%、6.6%、8.5%以上，表明该方法能够有效保留红外微光图像信息，提高融合图像连续性和成像质量。
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  低轨卫星互联网多属性切换控制方法

  梁吉申¹, 张冬雪², 邱飞³

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 14-20. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211202001

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  针对低轨(low earth orbit, LEO)卫星通信系统中星间单属性切换容易造成当前属性最优而其他属性较差的问题，提出一种LEO卫星星间多属性切换路径筛选算法。该算法根据终端的运动情况以及卫星星历信息预测未来一段时间内可供终端切换的所有服务卫星。同时考虑服务时长、仰角以及空闲信道3个属性对星间切换的影响，找到一条在3种属性上都较优的切换路径。仿真结果表明，所提算法不仅可以降低切换失败率，还可以降低星上的平均负载以及新呼叫的阻塞率。
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  融合数据预滤波和频谱展宽的骨导语音增强方法

  张玥, 邦锦阳, 孙蒙, 张雄伟

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 21-29. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211129001

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  骨导语音具有天然的抗环境噪声能力，然而，受骨导麦克风佩戴位置和方式的影响，骨导语音在采集过程中常混入骨导麦克风与皮肤或衣服之间的摩擦声，导致现有基于深度学习的骨导语音增强方法鲁棒性不高、适应性不强。为提高骨导语音增强的鲁棒性，提出一种融合数据预滤波和频谱展宽的骨导语音增强方法。该方法首先通过低通滤波对骨导语音数据进行预处理以去除高频噪声，然后对预滤波后的骨导语音进行时频变换，并分别基于UNet和CRNN两种深度网络进行频谱展宽，最后通过时频逆变换重构出全频带语音。仿真结果表明，与现有深度网络增强方法相比，所提方法可以取得更好的PESQ和STOI客观评价指标，主观听感具有更好的清晰度，且对不同说话人具有更好的适应性。
兵器科学与技术
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  4-DOF 串联仿生机械臂动力学建模方法

  涂群章, 陈致远, 潘 明, 房中行

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 30-35. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211220003

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  串联机械臂在仿生机械、工程机器人中得到广泛应用，如何建立有效的串联机械臂系统动力学模型，解决好模型求解的精度和实时性问题是深入开展机械臂运动控制研究的基础。分别采用牛顿欧拉法、基于动能积分法的拉格朗日方程和基于等效动能法的拉格朗日方程3种求解机械臂动力学模型的方法，对某仿生螳螂前臂四自由度机械臂进行建模研究，通过具体求解过程对比分析了上述3种方法的实时性、精确性和通用性，为该串联机械臂的运动控制研究提供支撑。
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  某型雷达连续波电磁环境效应研究

  杜雪, 魏光辉, 赵宏泽

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 36-42. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211222001

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  为有效评估雷达装备在复杂电磁环境下的作战效能，以某型雷达为研究对象，研究连续波电磁干扰对雷达目标回波电平的阻塞效应。基于接收机的非线性理论，开展电磁辐照试验，试验过程中发现当干扰频偏超出一定范围后，现有试验条件不足以压制有用信号，为此采用注入与辐照相结合的方法研究雷达装备电磁敏感度特性。以雷达目标回波电平受到同等压制效果作为等效依据，从雷达接收信号角度出发，理论分析电磁辐照法和注入法的等效性，试验验证连续波电磁辐照和注入法的可行性和准确性。结果表明，在同等压制效果下，接收机接收到的辐射场强与注入场强比值均约等于1，注入法与辐照法具有良好的等效性，为研究装备电磁环境效应奠定了基础，具有一定的工程实用价值。
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  炭黑用量和硫化工艺 对工程装备履带用橡胶性能的影响

  李晓青, 沈新民, 房中行, 涂群章

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 43-49. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20210525001

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  橡胶履带在工程装备中的应用非常广泛，提升橡胶履带的质量有助于改良工程装备的使用性能，能够保障工程装备在战场上的生存能力和工程装备的作业效率。橡胶履带使用性能最重要的两个参数是硬度和磨耗性能，为了提升工程装备中橡胶履带的硬度和磨耗性能，采用一段硫化法，分别研究了不同梯度的炭黑用量填充橡胶的硬度和磨耗性能、不同梯度的硫化时间和不同梯度的硫化温度对橡胶的硬度和磨耗性能的影响，同时还测试橡胶密度、回弹率、100%定伸应力、300%定伸应力、拉断伸长率和拉伸强度等相关性能。结果表明，炭黑用量在60份时，橡胶的邵尔A硬度值最大，磨耗量最少；硫化时间在30 min时，橡胶的邵尔A硬度达到极大值，磨耗量最少；硫化温度在140 ℃时，橡胶的邵尔A硬度值最大，磨耗量最少。炭黑用量增加，橡胶履带的硬度值越大，磨耗性能越好；硫化温度控制在140 ℃时，橡胶的硬度值和磨耗性能最好；硫化时间控制在30 min时，橡胶的硬度值和磨耗性能最好。因此，橡胶履带中炭黑用量最佳是60份、硫化温度140 ℃和硫化时间30 min，控制好填料用量和硫化工艺能够提升橡胶履带的性能。
土木建筑与防护工程
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  一种浮式栈桥单元在波浪中拖航的 水动力响应特性分析

  谢兴坤, 邵飞, 焦经纬, 刘俊谊

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 50-57. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211112003

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  为保证浮式栈桥拖航过程的安全性，研究了浮式栈桥单元在拖航状态下的水动力响应。通过频域内对浮式栈桥单元在波浪中拖航时幅值响应算子（RAO）的计算，对比了不同航速对浮式栈桥单元水动力响应特性的影响；通过时域内浮式栈桥单元的运动响应计算，为其安全拖航航速的确定提供了依据，为进一步研究该浮式栈桥系统在不同海洋环境下的适应性提供了技术支撑。
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  海水养护钙质砂注浆结石体的力学性能试验

  莫家权, 耿汉生, 马林建, 许宏发, 林一帆, 张涛麟

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 58-65. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211119001

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  为探究注浆加固钙质砂地基对海洋环境中吹填岛礁的适应性，研究海水对注浆结石体力学性能的影响规律，为注浆加固钙质砂地基的实际运用提供支撑，利用自主研制的注浆系统制作了钙质砂注浆结石体试件，采取海水养护和自然养护两种方式，开展不同龄期结石体的纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、剪切强度等力学性能试验，分析两种养护状态结石体强度参数随养护时长的变化规律。结果表明，试验期内，受海水影响的试件纵波波速大于自然养护的，其强度增长龄期更长，达到的最大单轴抗压强度大于自然养护的，两种养护条件的结石体泊松比随养护时长呈指数下降，后趋向基本恒定值，结石体的剪切强度随养护龄期呈上升趋势，后期随龄期增加不再有大幅度的变化。说明岛礁地基钙质砂注浆后在海水浸泡的影响下，结石体强度能够有效增长，结论为岛礁地基注浆加固提供参考。
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  磨料水射流割缝裂隙带对洞库围岩稳定性的影响

  林一帆, 刘鑫, 许宏发, 耿汉生, 张涛麟, 莫家权

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 66-73. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220107001

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  利用割缝设备在洞库上方的围岩中制造分布合理的人造节理并结合填充介质可以有效地衰减爆炸应力波。为了验证采用磨料射流割缝设备在洞库围岩中进行人工割缝及充填材料前后围岩开挖的稳定性，利用FLAC3D与Midas对磨料水射流人工割缝及充填材料前后的大跨洞库及围岩进行了数值模拟研究，对数值模拟中围岩的稳定性进行实时监测与分析。结果表明，裂隙开挖后洞库位移略有增加，但基本处于稳定状态；利用碎石进行充填裂隙后，碎石的扰动作用使其位移进一步增加，但增加量极小，洞库仍处于稳态；可利用锚杆支护减小位移、增加稳定性。因此，在洞库围岩中进行人工割缝构建填充裂隙群对于整体围岩的稳定性影响较小，研究成果可为地下工程抗爆削波防护设计提供参考。
环境科学技术
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  融合纹理增强的遥感影像地物分类泛化性分析

  路威¹, 童新海¹, 李道纪²

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 74-81. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211108001

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  为了解决因时空特征差异而导致遥感影像地物分类泛化性较弱的问题，提出了一种纹理与光谱特征联合的地物分类思路。通过筛选得到的纹理特征对光谱特征进行强化，并利用现有的深度学习框架，对各个纹理特征组合的分类效果进行评价。为了充分验证方法的有效性，在多组不同时相和地域的遥感影像中进行了特征筛选和测试。结果表明，将绿色光谱的方差、同质度及角二阶矩纹理特征与光谱特征进行叠加，可以有效抵抗季节和地域因素，进而提高分类的泛化性，尤其对水域和居民地检测的改善效果更加明显，平均交并比可提高5%~10%。同时，为基于深度学习的小样本地物分类研究提供了新的技术思路。
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  基于卷积神经网络的东海岛屿地下水分布遥感预测

  许颢砾¹, ², 王大庆¹, 时玥¹, 丁志斌¹, 程子健¹, 梁艳³

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 82-86. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211120001

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  为预测东海岛屿地区的地下水分布情况，研究以坡度、植被覆盖度、土壤湿度、地表温度等地下水关联的遥感指标作为岛屿地区地下水富集性评估的影响因子，进行地下水富集性综合评估，得出评估等级图。再根据地调及物探等资料对网格化的地下水富集性评估等级图进行贴标签工作，利用卷积神经网络对样本数据进行学习、训练与测试，得出岛屿地区地下水分布预测模型。以东海某岛屿作为研究区，以GF1、DEM、Landsat8等为数据源，利用遥感技术进行地下水富集性评估，将评估结果图剖分为16×17的网格，每个小格约15万平方米，结合地调等资料制作样本集。以8∶2划分训练集与测试集，经训练，损失为0，精确度为100%，且测试的准确度达90%，得到了一个东海岛屿地下水水量分布遥感预测模型，该模型可预测该海域其他岛屿的地下水水量分布情况。
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  沙漠/干旱地区 MOFs 吸附式空气取水技术

  陶国林¹, 汪毅¹, 刘志君², 丁志斌¹, 陈晓¹, 王大庆¹

  陆军工程大学学报. 2022, 1(4): 87-92. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211118001

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  空气取水是一种不受限于常规水源的有效取水方式，能够提升部队在沙漠/干旱地区的给水保障能力。以西北某沙漠地区的实际环境（相对湿度20%）为应用背景，对比分析了雾水收集法、空气冷却法和吸附剂取水法的特性，在低湿度条件下确定采用吸附剂取水法。针对硅胶、沸石或分子筛等传统吸附剂水负荷不高的缺点，研究新型材料MOFs的化学组成和结构特点，结合其吸附能力强和易再生的独特优势，选定MOF801为吸附剂并设计了一台套筒式MOFs空气取水装置，对取水装置在相对湿度20%的条件下进行计算研究，得出预估产水量，并分析了相关影响因素。