2022年, 第1卷, 第5期　刊出日期：2022-10-15

  

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  本期目录

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 0-1.

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  单通道语音增强中深度学习方法研究现状与展望

  张雄伟，李毅豪，孙蒙，张强

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 1-12. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211226001

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  语音增强是语音信号处理领域一种传统且依然非常活跃的研究分支。单通道语音增强是指从单个麦克风采集的带噪语音中尽可能恢复出干净语音，在移动通信、语音交互、数字助听等领域有重要的应用价值。传统的单通道语音增强技术在处理平稳噪声时已取得较好的增强性能，但在非平稳噪声条件下增强效果依然难以令人满意。近年来，随着人工智能的快速发展，基于深度学习的单通道语音增强在处理非平稳噪声问题方面已取得明显的进展。通过系统梳理单通道语音增强中深度学习方法的发展，并按照技术发展脉络，分基于参数映射、基于生成对抗机制和基于弱监督3个方面进行综述，介绍三类方法的基本原理，分析典型文献的技术思路，总结三类方法的优势与存在的问题，最后对深度学习技术在单通道语音增强领域的发展进行了展望。
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  PIDI-FGSM:一种对抗样本生成的梯度处理新方法

  邹军华¹, 段晔鑫¹,², 潘 雨³, 张 磊¹, 黎 维¹, 潘志松¹

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 13-22. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211109006

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  深度神经网络在多种模式识别任务上均取得卓越表现，然而相关研究表明深度神经网络非常脆弱，极易受到对抗样本的攻击。且人眼不易察觉的对抗样本还具有迁移性，即针对某个模型生成的对抗样本能够使得其他不同的深度模型也产生误判。主要研究提升对抗样本的迁移性，提出了基于PID控制优化器的快速梯度符号方法（PIDI-FGSM），用于替代原有的基于动量优化器生成方法（MI-FGSM）。不同于MI-FGSM只累加一阶动量项，PIDI-FGSM同时考虑当前梯度、一阶动量项和一阶微分动量项。此外，PIDI-FGSM经过相应变化后，可与现有其他对抗样本生成方法相结合，在不需要额外运行时间和运算资源的情况下大大提高了对抗样本对于黑盒防御模型的攻击成功率。在ImageNet数据集上的实验表明，结合了PIDI-FGSM的对抗样本生成方法能够更快速地生成攻击成功率更高的对抗样本。通过提出最强攻击组合NI-TI-DI-PIDM2，对6个经典黑盒防御模型的平均攻击达到87.4%的成功率，比现有的动量方法提高3.8%，对3个较为先进的黑盒防御模型的平均攻击达到80.0%的成功率，比现有的动量方法提高4.9%。
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  基于经验的分层路由流量控制策略

  夏士明¹, 张 磊², 陈 军², 潘志松²

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 23-30. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211127002

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  分布式拒绝服务(DDoS)攻击是当前互联网较严重的威胁之一,能在短时间内耗尽受害者服务器 的资源。基于分布式路由器的流量限制是一种应对 DDoS攻击的有效方法,在远离服务器的某些路由节点 上安装流量控制设备,以确保服务器的安全。由于现有的基于规则的策略或基于学习的策略与线性规划 (LP)策略之间存在较大差距,可以将 LP的策略视为专家,希望通过模仿专家的决策学习策略,但实验中效 果并不理想。对于小规模网络,提出了基于经验的 LP方法(ELP),先估算出正常流量的比例,再进行 LP的 求解。对于大规模网络流量响应问题,考虑存在通信延时,基于层次结构的策略(HELP)被提出用以减轻中 心路由器的通信压力,并且可以实现比直接 ELP(中心节点与所有节点通信)更好的性能。
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  延伸保修策略下故障相关多部件系统可用度优化模型

  程中华，董恩志，王荣财，史宪铭

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 31-37. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211126003

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  延伸保修是指初始保修结束后，由军方和承制单位签订保修服务合同，并由此开展一定期限的后续服务工作。如何科学制订延伸保修方案，使装备多部件系统可用度达到最优，是装备保障部门重点关注的问题之一。在对多部件系统进行故障相关性分析的基础上，采用不完全预防性维修和最小维修策略，建立多部件系统延伸保修可用度模型。通过案例应用和灵敏度分析，得到不同延伸保修期下系统最优可用度和相应的预防性维修间隔期。
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  7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口

  马青娜，白林越，邵飞，徐倩，严心彤

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 38-44. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211109001

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  利用电子显微镜和扫描电镜对7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口进行研究,分析了 7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹的发展过程。结果表明,搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹萌生 于焊核区和热力影响区的交界处并逐渐向热力影响区内部扩展,最终延伸并断裂于热影响区。腐蚀疲劳断 口存在多个裂纹源,裂纹源萌生于腐蚀坑处。腐蚀疲劳裂纹扩展分为低速扩展、稳态扩展和快速亚稳态扩展 3个阶段。在低速扩展阶段,产生了很多点蚀坑。在稳态扩展阶段,腐蚀疲劳具有脆性断裂特征。在快速亚 稳态扩展阶段,循环荷载成为裂纹扩展的主要驱动力而腐蚀作用的影响减弱。腐蚀疲劳裂纹扩展的瞬断区 呈现以脆性断裂为主的断裂特征。
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  基于混合模型的锂离子电池热失控预判方法

  王宁，杨启亮，邢建春，秦霞，贾海宁

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 45-51. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20220421001

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  锂离子电池在储能系统中已得到普遍应用，但其会由于热失控而产生自燃、爆炸等引发安全事故，如何对储能锂离子电池热失控故障风险进行超前预测和判定是当前研究的热点问题。将电热物理模型与深度学习模型长短期记忆模型（LSTM)相结合，提出一种基于混合模型的储能锂离子电池热失控预判方法。通过收集电池运行数据，利用电池的电热耦合模型进行电池内部温度、荷电状态（SOC)的估算；同时，将电池表面温度、电池电压、电池电流等参数共同作为LSTM的输入，利用混合模型精确预测电池的表面温度和内部温度。通过阈值方法判定热失控的发生并确定诱发原因，从而实现对电池热失控的准确预测。基于公开数据集的实验结果表明，提出的混合模型进行热失控预判具有较好的精确性和快速性，在实际工程应用中有着较好的应用前景。
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  城市地下商业街开发对城市空气质量的影响

  苏小超¹，陈霞²，程小玲³，陈家运⁴

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 52-58. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211104006

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  为研究城市地下商业街开发对城市空气质量的影响，以点式城市形态下地下商业街开发为研究对象，室外CO浓度为评价指标，运用微气候模拟软件ENVImet定量评价地下商业街开发强度、竖井排风位置、竖井排风高度以及不同地面绿化（横向乔木、竖向乔木、大灌木、小灌木和草）等设计因素下，地下商业街内部CO通过竖井排放对室外CO浓度的影响。结果表明，地下商业街开发强度越大，对外排放的CO浓度越高，污染范围越大；适当提高竖井排风高度，竖井排风选择集中布置，在地下商业街开发区域地面种植草或者大灌木，能够有效降低地下商业街开发对城市空气质量的影响。
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  地铁货运系统运作的列车调度方式建模

  潘欣维¹, 董建军², 陈志龙¹

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 59-66. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211221001

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  地铁货运系统作为地下物流系统一种很有前景的技术形式,充分利用城市既有地铁网络基础设 施,建设与城市轨道客运协同运作的地铁货运具有较高的可行性。客货分离式和拖挂式是两种主要的地铁 货运模式,由于地铁客货站点分布不同,客货列车的协同运行方式实际上是一种站点确定条件下的快慢车行 车调度问题。以满足地铁货运需求且对客运影响最小为目标,分别对两种模式的地铁货运系统构建列车调 度双层规划模型,并设计双层嵌套遗传算法进行求解。以 X市环线地铁线路为案例,利用 BP神经网络预测 未来20年的区域货运需求量,并基于此计算两种模式的列车调度排班结果。结果表明,两种模式单趟运行 时间相近,客货分离式的承载力更大,但在货运需求较小时空置率较高,易造成运能浪费;拖挂式的货运平均 等待时间较少,货物疏散效率更高,对地铁客运影响更小,但排班灵活性较差。
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  数字孪生自演化驱动的地下工程沉降预测

  胡辰熙, 杨启亮, 邢建春, 秦 霞, 李苏亮, 贾海宁

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 67-73. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20220204001

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  随着城市地下空间发展,地下工程沉降问题应引起重视。传统沉降预测模型常存在模型预测精度 不高、模型可解释性差和难以模拟沉降规律的动态变化等局限性和不足,对此提出一种基于数字孪生自演化 的地下工程沉降预测方法。建立的地下工程孪生体为沉降预测模型的高精度建模提供了有效的支撑,开发 的“多项式回归+总体卡尔曼滤波”自演化算法每一步都具有可解释性,同时模型参数自主校正功能使预测 模型能够动态追踪沉降规律的改变。实验结果表明所提方法能够有效解决传统沉降预测模型的缺陷。
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  基于AnyLogic的城市地下物流末端配送效率分析

  陈泳帆¹，郭东军¹，张一鹏²，赵子维¹

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 74-79. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211220002

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  面对城市可持续发展与城市物流的矛盾,地下物流系统被广泛地认为是一种打破城市物流“困局”的创新手段，而当前的地下物流系统研究对末端配送鲜有涉及。对目前城市物流的末端配送模式进行分析，结合地下物流系统的末端配送微网络特点，界定了末端配送微网络范围，确定了末端配送微网络的运营模式，并结合AnyLogic仿真软件与实际案例，构建了“自提+”形式的末端配送微网络，研究了货运效率。
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  超低露点环境营造策略与实验

  王杰，彭福胜，史路阳，郭佳全，黄春杰

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 80-86. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20220308001

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  超低露点环境营造和控制是目前困扰低湿环境实验研究的难点之一，现有技术在营造干燥环境时，难以实现露点温度的精确控制，尤其是在超低露点环境下的控制调节。因此，提出一种超低露点环境营造策略，采用“置换+净化配气法”实现超低露点环境的控制调节，设计并搭建超低露点环境营造实验台，开展相关实验研究。结果表明：该实验台可完成水蒸气体积分数为10×10-6~100×10-6的超低露点环境营造，获得了不同注射量、时间等因素下水蒸气变化增长规律；验证了超低露点环境营造实验台的可靠性和稳定性，实现了不同干燥程度的环境营造。研究成果解决了超低露点环境营造难、难以精确控制的问题，为类似的人工环境营造提供借鉴。
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  城市垃圾两种收集系统的环境效益对比分析

  孙秋霜，张平，张舒璐

  陆军工程大学学报. 2022, 1(5): 87-92. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20211220001

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  随着城市化进程的加快和城镇人口规模的不断扩大，城市生活垃圾量随着经济社会生活的发展和人口的增加也在不断地增多，如何高效、环保地收集垃圾成为城市亟待解决的难题。通过对传统地面垃圾收集系统与地下真空垃圾收集系统的污染物来源以及各自的环境效益分析，明确了城市垃圾两种收集系统污染物排放量的影响因素。利用定量分析方法，确定两种不同的垃圾收集系统在垃圾收运过程中产生的二氧化碳(CO2 )、二氧化硫(SO2) 、氮氧化合物(NOx )3种主要环境污染物的排放量，结合中新天津生态城具体案例研究结果表明，地下真空垃圾收集系统比传统地面垃圾收集系统产生的污染物排放量少，具有更好的环境效益。