2023年, 第2卷, 第1期　刊出日期：2023-02-15

  

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  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 0-1.

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  新型钻地武器毁伤与防护计算原理

  王明洋¹ , 何 勇² , 陈丹鹤² , 徐天涵¹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 1-10. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20221223001

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  目前新型钻地武器对地打击速度普遍在1 500 m/s 以上, 既有地下防护工程设计计算方法无法涵盖上述速度范围。 针对当今大口径制导钻地炸弹、 高超声速钻地弹、 小型钻地核弹毁伤效应与防护工程计算理论存在的难题, 简要介绍了作者及团队近些年在该方面的主要理论研究成果。 包括: (1) 大口径钻地弹弹靶作用弹径效应; (2) 钻地爆炸耦合效应; (3) 高超声速弹靶作用近区介质流固耦合状态; (4) 高超声速撞击成坑耦合地冲击效应; (5) 抗钻地核弹防护工程高地应力动静耦合效应; (6) 钻地核爆远区深埋防护工程围岩长期稳定性。
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  新型堵口装置抛投过程中纵向漂距的数值模拟及试验

  刘俊谊，洪娟，焦经纬，程建生，陈启飞

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 11-17. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211109005

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  介绍了一种新型装配式快速堵口装置, 其可用于形成临时坝体结构来解决堤坝决口的封堵问题。 受水流的影响, 堵口装置在抛投过程中会沿纵向移动一定的距离, 这将对堵口装置的排列及形成稳定的坝体结构产生不利影响。 对此, 基于计算流体动力学(computationalfluid dynamics,CFD) 建立了堵口装置下落过程的三维数值计算模型, 并通过模型试验对其合理性和有效性进行了验证。 然后, 研究了水深、流速、装置质量等因素对堵口装置纵向漂距的影响。 数值计算和模型试验结果表明: 堵口装置的纵向漂距随流速、水深增大非线性增大, 随质量增加非线性减小; 当处于同一入水深度时, 堵口装置在浅水条件下的水平位移较深水条件下的更大。
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  爆炸作用下土中竖井结构荷载分布规律

  孙善政，卢浩，陈昊，王德荣

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 18-27. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220505002

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  为研究爆炸作用下非饱和黏土中竖井上荷载分布规律，开展了8组土中竖井受侧向爆炸作用模型试验及24组数值模拟计算。通过对比数值模拟与试验结果，验证了数值模拟计算合理性。根据试验及数值模拟计算结果，分析了竖井上荷载的时空分布规律，提出了能够合理描述荷载轴向、环向空间分布的预测公式。结果表明：(1) 荷载轴向上是钟形分布，并且随着装药距离的增加分布越发均匀，且可以认为荷载在一定轴向范围内是同时达到的；(2) 荷载环向呈现明显的时空不均匀性，侧压系数和背压系数都随着装药距离与结构直径比值的增大而增大；(3) 分别采用修正的正态分布曲线和三角函数曲线描述荷载的轴向和环向分布是合理的。预测公式可以用于竖井结构抗爆分析。
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  步行式挖掘机方向纠偏控制参数多目标优化方法

  韩 军¹ , 张 帅² , 杨小强³ , 刘小林³ , 陈高杰¹ , 刘 津¹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 28-35. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220420001

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  针对步行式挖掘机自行上运输车过程中，实现一次方向纠偏控制参数的求解问题，建立了步行式挖掘机方向纠偏时的运动学微分方程，构造了一种求解方向纠偏控制参数多目标优化模型，用两级优化模型对纠偏控制参数进行求解。第一级优化模型利用信赖域法对一阶微分方程进行求解，得到步行式挖掘机方向纠偏过程中的运动参数；第二级优化模型用序列二次规划法对多目标优化模型求解，得到不同接近角情况下一次纠偏控制优化参数。利用仿真分析对第一级优化模型进行了验证。研究表明，建立的步行式挖掘机纠偏模型正确，当接近角小于25°时，步行式挖掘机可实现一次方向纠偏，所提出的两级优化模型控制参数求解方法可为步行式挖掘机无人化纠偏提供理论依据。
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  共高频母线多端口电力电子变压器启动及预充电控制策略

  文武松¹，王璐²，金丽萍¹，杨贵恒¹，申新楼³，张颖超¹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 36-44. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220122001

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  共高频母线电力电子变压器(high-frequency-bus-based power electronic transformer，HFB-PET)的内部电磁耦合关系复杂、各端口工作模式灵活多样，必须采用性能优越、适应性强的控制策略确保其功能单元有序上电和正常启动。现有启动策略一般针对共直流母线PET而设计，对其预充电过程缺少数学建模，在实际应用中面临不确定性且很难直接推广应用于多端口HFB-PET。在不改变HFB-PET主电路拓扑的前提下，通过设置启动优先级和“主电源”端口的方式设计了一套分步启动流程，适用于HFB-PET的任意工况。另外，还设计了一种基于占空比递增的预充电策略，并对初始占空比和占空比增量进行了数学描述，为预充电控制的实施提供了理论支撑。最后通过仿真和实验验证了所提启动及预充电策略的有效性。所提控制方法无需新增额外设备且不影响HFB-PET的稳态特性，具备无浪涌电流、工况适应性强等优势。
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  采用滑动平均多元多尺度色散熵的液压泵故障诊断方法

  宫建成¹，韩涛¹，杨小强¹，刘武强²，周付明²

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 45-54. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211221003

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  为了提高色散熵的信息提取能力，在兼顾计算效率和效果的前提下，引入多维嵌入重构理论，借鉴滑动平均的思想，更新了传统多尺度算法的粗粒化方式，提出了滑动平均多元多尺度色散熵(moving average multivariate multiscale dispersion entropy，MA_mvMDE)用以提取液压泵故障特征。首先，利用均匀相位经验模态分解（uniform phase empirical mode decomposition，UPEMD）将振动信号分解为多个本征模态分量（intrinsic mode functions，IMF），再采用相关系数法筛选敏感分量，将包含大量故障信息的模态分量作为多通道数据计算其MA_mvMDE值来提取故障特征。接着，采用MCFS方法选择故障敏感特征实现降维。最后，通过随机森林分类器完成故障识别。采用液压泵故障振动数据验证了该方法能够准确诊断不同类型和不同程度的故障。
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  面向FANET的N-UCDS虚拟骨干网构建方法

  王聪¹，赵几航²，吴霞³，马文峰¹，田辉¹，于琼¹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 55-62. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220117001

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  大规模小型无人机通信网络会出现频繁的链路失效，因此有效的拓扑控制是当前飞行自组网的研究热点。为了符合大规模无人机任务多样性的场景，提出一种随机路径点-飞行信息预测移动模型，无人机节点可以通过邻居节点的飞行信息对链路持续时间进行预测。在此基础上，提出一种新的统一连通支配集（new unifying connected dominating set，N-UCDS）算法，与UCDS算法相比，N-UCDS算法改进了连通支配集成员的选取方式、虚拟骨干网的构建和维护机制、支配因子的计算方法和HELLO报文发送间隔。仿真结果表明，该方法的算法鲁棒性有较大提升，网络构建和维护时间均减少了一个周期，网络生存时间提升了5%，HELLO报文开销随节点最大通信半径的增大而减小。
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  适用于短波信号侦察的话音端点检测方法

  张洪德，韩鑫怡

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 63-70. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20211125006

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  针对传统话音端点检测方法在短波低信噪比信道下检测准确率低的问题，提出一种将深度生成对抗网络和自适应参数的子带对数能熵积相结合的话音端点检测方法。该方法首先利用深度生成对抗网络话音增强方法降低噪声对待检测信号的影响，再以自适应参数的子带对数能熵积这一新的话音特征参数为阈值，使用自适应阈值双门限检测法完成话音端点检测。仿真实验结果表明，该方法对于-5 dB信噪比的标准话音库检测的平均加权错误测度仅为13.5%，而对于实际短波侦察信号库检测的平均加权错误测度为16.7%，均优于能零熵法和多窗谱估计谱减与能熵积法。
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  超密集6G 网络中的高效频谱资源共享方法

  张凌瑄¹，隋元松²，石芳³

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 71-76. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220902005

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  面对6G网络中用户密集化分布、频谱资源有限和分布式决策等挑战，提出了一种基于多维超图博弈的频谱资源共享方法。首先，根据6G网络太赫兹通信特点，设计了多维超图干扰模型，包括同频直接干扰、累计干扰和邻频干扰，通过降低多维干扰值以提升网络吞吐量。为实现分布式决策，将问题建模为超图博弈，并证明该博弈为势能博弈，至少存在一个纳什均衡点。然后，设计了基于同步最优响应的分布式频谱决策方法，求解频谱分配策略。仿真表明，所提的多维超图博弈实现了6G环境下分布式的频谱共享，与传统超图博弈方法相比，进一步降低了用户间的干扰水平，网络吞吐量大幅提升。
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  基于轻量卷积神经网络的目标跟踪改进算法

  苑红晓¹，冯玉芳¹，潘峰¹，殷宏²，白景波²，曾祥熙¹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 77-85. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220314001

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  针对现有目标跟踪算法在跟踪过程中遇到目标形变、遮挡等干扰属性导致不能对目标进行有效跟踪的问题，提出一种基于轻量卷积神经网络（lightweight convolutional neural network,LWCN）的目标跟踪改进算法。首先利用改进的卷积神经网络对模板图片和跟踪图片进行特征提取，并将不同层次的特征图充分利用，解决了随着网络加深而导致部分特征丢失问题；其次融合CN特征和HOG特征作为相关滤波器中目标特征表达，增强在不同干扰属性下的目标描述能力；再次通过最大响应值对当前目标位置和目标尺度进行判断，并决定是否更新滤波器模板；最后将LWCN算法与其他算法在OTB50、OTB100、UAV123等数据集上进行性能对比实验。实验结果表明，LWCN算法具有较好的稳定性和实时性，并在遇到形变、遮挡、光线和背景变化时，跟踪结果优于大部分算法。
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  差分进化花朵授粉算法的WSN节点部署策略

  常宇飞¹，李重阳¹，张爱军¹，宋彬杰²

  陆军工程大学学报. 2023, 2(1): 86-92. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220703001

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  针对无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）的节点部署问题，提出了一种基于差分进化算法（differential evolution algorithm,DEA）优化的花朵授粉算法（flower pollination algorithm,FPA）：DE-FPA。设计了动态转换概率，自适应平衡全局授粉和局部授粉间的相互转换，提高算法全局搜索能力。优化了全局授粉过程中的步长缩放因子，进一步提高算法收敛速度。为避免算法陷入局部极值，在每次全局授粉或者局部授粉迭代后引入差分进化策略，增加种群多样性，提高了算法搜索能力。实验结果表明，DEFPA收敛速度快、寻优精度高，能够在网络连通的约束条件下，达到较高的网络覆盖率。