2023年, 第2卷, 第2期　刊出日期：2023-04-15

  

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  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 0-1.

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  不规则波作用下浮式平台对浮式栈桥运动响应特性的影响

  陈徐均, 陈 兮, 计 淞, 黄 恒

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 1-9. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20221012001

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  浮式平台-浮式栈桥系统具有运输拼组快速，受海底地形环境影响小等优点，在陆-海间大规模人员、物资和装备输送中发挥重要作用。为探究浮式平台-浮式栈桥系统在波浪中的运动响应特性，基于势流理论建立了浮式平台-浮式栈桥多浮体系统的数值模型，计算了该系统的运动响应，并与水池试验的测量结果进行了对比验证。结果表明所建立的数值模型能够较为准确地反映该多浮体系统在不规则波中的运动响应特性。在此基础上，进一步研究了不同波浪谱峰频率、浪向角和桥节相对平台位置下平台对浮式栈桥运动响应的影响。分析发现：高频波浪下平台对栈桥运动的屏蔽效果较低频波浪下更优，运动响应可减少约40%~50%；迎浪状态下平台对栈桥运动的屏蔽效果优于斜浪状态；当波浪入射方向相对稳定且浪向角小于20°时，相较于将栈桥布置于近浪侧和中部的情况，平台对远浪侧栈桥运动的屏蔽效应更显著。
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  X80钢曲面对接焊缝残余应力尺寸效应

  白林越¹ , 高 磊¹ , 邵 飞¹ , 谢兴坤¹ , 刘 义² , 张 龙³

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 10-15. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220526001

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  以试验测得的X80钢高温性能参数为基础建立了曲面对焊结构仿真模型，并进行了试验验证，研究了曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度等尺寸效应对曲面对接焊缝残余应力分布的影响规律。结果表明：曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度的变化均会对曲面对接焊缝残余应力的分布规律产生影响；随着曲面径向截面面积的增大，焊趾处径向残余拉应力逐渐增大，残余压应力峰值逐渐减小；曲面径向截面面积和焊缝宽度的增加，均会引起焊趾处残余拉应力峰值的增大并导致曲面对焊结构中焊接残余应力水平的升高，降低结构整体的耐腐蚀性能和疲劳性能；在选用曲面壁厚小于4 mm的曲面结构进行工程设计时，焊接残余应力分布对壁厚的变化十分敏感，极易导致结构内部残余拉应力的增大并产生应力集中区域。
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  城市地下污水处理厂规模分类与工艺规模选择优化

  刘阳，张平，孙秋霜

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 16-22. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220414002

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  近年来，随着我国城市地下污水处理厂开发建设类型的不断增多，地下污水处理厂已成为城市市政工程建设的发展趋势。目前，我国城市地下污水处理厂规模类型还没有明确的标准规范，无法准确表达各城市地下污水处理厂处理规模的差异性。通过对城市地下污水处理厂处理规模和工艺分析，基于K-means算法，提出城市地下污水处理厂规模划分方法。根据城市地下污水处理厂不同污水处理工艺规模与数量的正态拟合，得出各工艺处理规模的分布曲线，明确各工艺的适宜规模类型。研究内容为城市地下污水处理厂规划与设计及工艺选择提供了参考依据。
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  带脉冲负载电池储能系统的源载耦合建模

  王 勇¹ ,² , 刘正春¹ , 刘金宁¹ , 尹志勇¹ , 王金全²

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 23-30. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220321001

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  针对带脉冲负载的电池储能系统（battery energy storage system with pulsed load，BESS-PL）源载耦合和脉冲特性建模问题，采用状态空间法和信号平均法分别构建了BESS-PL源载耦合精确模型和平均模型，基于此提出了一种准精确建模方法，对高频分量合理简化，保留了BESS-PL特有的脉冲特性，从而构建BESS-PL源载耦合准精确模型。通过稳定性理论分析和仿真，对比3种BESS-PL源载耦合数学模型的特点和不同适用情况。其中，基于平均模型推导BESS-PL系统的稳态传递函数，利用波特图分析讨论脉冲占空比和DC/DC变换器开关占空比对稳定性的影响规律；结合3种模型仿真，分析了BESS-PL系统关键参量和源载功率的关联规律、脉动特性及占空比对稳定性的影响规律。3种建模方法可灵活用于BESS-PL系统源载耦合特性和脉冲特性的暂稳态分析。
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  串行集成CNN模型的两种机械故障诊断算法

  周静¹，孙强¹，黄蔚¹，张庆²，石昌友¹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 31-38. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220310001

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  表征机械故障的数据种类和数量多样，数据质量参差不齐，故障信息的价值密度也较低，对机械故障诊断提出了挑战。由于浅层神经网络模型自学能力较弱，无法达到精确诊断故障的要求，因此对故障特征提取和故障诊断模型进行了深入研究。利用时间序列排序转换和连续小波变换，分别构建了基于时间序列图像和时频图的两种2D-CNN故障特征数据集，结合卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）和梯度提升决策树（gradient boosting decision tree，GBDT）算法的优点，提出了基于GBDT的CNN-Z和CNN-F两种故障诊断算法。通过实验，两种算法的故障诊断精度分别为9433%和9862%。与传统CNN算法相比较，实验结果展示了所提的两种故障诊断算法的精度更高，另外基于GBDT的CNN-F故障诊断算法的误差收敛时间为前者的三分之一，验证了所提算法的有效性和精确性。
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  电动复合增压对柴油机高海拔性能的影响

  陈龙，张颖超，潘小兵，李龙

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 39-45. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220324003

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  受高原环境影响，柴油机燃烧恶化，造成功率降低、油耗增高、有害排放物增多。采用废气涡轮增压能够一定程度改善上述问题，但也存在涡轮响应滞后、超速、喘振、增压效率随着海拔高度的增加而降低等不足。为有效解决上述问题，通过增加一级电动增压器的方法来改善柴油发电机组的高原环境适应性，利用GT-SUITE软件分别构建了某型发电用废气涡轮增压柴油机和电动复合增压的数值仿真模型，分析了电动复合增压技术对发电用柴油机高海拔性能的影响。结果表明，电动复合增压不仅能有效恢复柴油机输出功率和扭矩，海拔5 000 m时，输出功率和扭矩分别提升了57%和92%，还可以有效降低燃油消耗率，海拔4 500 m时的效果最好，减少了原机81%的油耗率。同时，对减少尾气中CO、HC化合物的排放也有一定效果。
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  H2H与M2M共存场景下无人机辅助上行用户调度方案

  马文峰¹，吴霞²，王聪¹，田辉¹，赵几航³，姚远翔¹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 46-53. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220407006

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  针对人类用户和物联网用户共存时利用无人机作为中继节点采集物联网设备数据的场景，提出了一种基于累积分布函数的上行用户调度方案。方案在以最大化全网节点能效为优化目标的上行联合用户关联和用户资源分配问题建模过程中，考虑多用户分集以及网络负载均衡；为了求解该问题，方案利用用户吞吐量独立同分布的特点，通过松弛整数变量，结合增广拉格朗日法和标准的次梯度法，将难解的非凸问题转化为凸函数，再利用交替方向乘子法对凸问题进行分解并交替迭代优化，最终实现系统能效最大化并得到最优调度方案。仿真结果表明，该方案在全网效能和负载均衡方面优于现有方案。
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  多路并行流水线型基22FFT算法实现

  杨苗苗，郭锋，张永亮

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 54-59. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220110001

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  FFT算法作为OFDM系统的核心算子占用其系统处理的大多数时间，为提高OFDM系统数据传输速度，提出了一种改进的多路并行流水线型基22FFT实现架构。在实现过程中着重对旋转因子的存储进行片上缓存优化，减少了乘法运算次数从而减小整体运算复杂度；设计的数据整合模块用于控制时序，从而保证P路并行流水型架构正确实现，数据运算吞吐率成P倍提高。RTL仿真结果表明，与同类架构相比，提出的架构在硬件开销适中的同时使得性能分别提升了127%、204%、5088%，并且具有FFT点数可扩展的特点，可满足随着通信标准的不断提高，FFT点数逐渐增大的实际应用需求。
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  一种样点缺失条件下的跳频信号参数估计方法

  王洪斌, 张邦宁, 王 桁, 吴彬彬, 郭道省

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 60-67. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220914001

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  在样点随机缺失条件下研究跳频信号参数估计问题具有现实意义。 针对样点缺失条件下线性时 频分析方法失效的问题, 提出了一种基于正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP) 和卡尔曼滤波 (Kalmanfilter,KF) 的跳频信号参数实时估计方法。 该方法对信号加滑动窗, 将窗内样点随机缺失建模为 一个信号稀疏表示问题, 傅里叶正交基作为过完备字典, 利用 OMP 直接估计窗内信号频率而不需要恢复信 号。 KF 针对估计得到的信号频率进行平滑, 当频率跳变时, KF 的频率预测值将严重偏离历史值和频率估 计值, 偏离程度作为跳变时刻估计的依据。 仿真结果和对比实验表明, 在样点没有缺失时, 该方法具有更优 的跳频信号参数估计性能, 在滑动窗长足够并满足信号稀疏度要求时, 即使在样点缺失的条件下, 依然可以 获得有效的跳频信号参数估计结果。
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  基于不确定性测度的犹豫模糊决策模型

  方冰，吴从晖，尹星

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 68-75. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220330003

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  针对已有犹豫模糊熵测度计算复杂、区分能力弱等问题，在综合衡量犹豫模糊元自身不确定性及其所表达信息不确定性的基础上，以凸组合的形式设计了混合型犹豫模糊熵和交叉熵测度。混合型犹豫模糊交叉熵测度用于度量两个犹豫模糊元之间的区分程度，它和混合型犹豫模糊熵测度一起统一于犹豫模糊元的不确定性测度。与已有的犹豫模糊不确定性测度相比，混合型熵测度具有结构简单、物理意义明确、区分能力强等优势；而混合型交叉熵测度则具有自然的对称性。然后，基于混合型犹豫模糊熵和交叉熵测度构建了属性权重未知条件下的多属性决策模型，并将其应用于无人机作战效能评估。
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  周期间歇性牵制控制的复杂网络有限时间同步

  肖峰，张敏，廖毕文

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 76-84. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220322001

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  针对具有时变时滞的复杂网络有限时间同步问题，提出了基于周期间歇性牵制控制的同步方法。通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函，并基于有限时间稳定性理论、矩阵理论和不等式技巧，给出了有向网络和无向网络分别实现有限时间同步的充分条件，并讨论了有向网络和无向网络在实现有限时间同步时所需牵制的关键节点的最少数量以及如何选择关键节点。同时，结合周期间歇性控制策略和牵制控制策略，设计出了有限时间周期间歇性牵制控制器，最后利用数值模拟验证了结果的正确性和有效性。
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  基于自编码器的红外与可见光图像融合算法

  张冬冬，王春平，付强

  陆军工程大学学报. 2023, 2(2): 85-92. https://doi.org/10.12018/j .issn.2097-0730.20220222001

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  基于深度学习的红外与可见光图像融合是图像处理领域的研究热点之一，为丰富融合图像的细节信息、突出红外目标，基于自编码器网络提出一种可进行端到端训练的融合算法。首先，将编码器设计成双分支结构，并针对红外与可见光图像的特性设置不同的特征提取方式；其次，为有效地融合红外与可见光的互补信息，设计了一种可学习的融合策略，并使整个框架能够进行端到端的学习；最后，解码器对通过融合策略所获得的特征进行重构，进而得到融合图像。基于TNO数据集进行实验验证，定性和定量的结果表明，算法能够生成红外目标突出、细节信息丰富的融合图像，相较于其他算法，融合性能更加优越。