2023年, 第2卷, 第6期　刊出日期：2023-12-02

  

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  本期目录

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 0-1.

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军事通信与电子工程·无线通信网络技术
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  大规模MIMO系统基于深度学习的轻量级CSI反馈方法

  梁吉申, 余刚, 张涛, 李子豪

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 1-7. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20221213001

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  在大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统中,基站需根据用户反馈的信道状态信息(channel state information,CSI)调制自适应编码提升谱效率。针对现有基于深度学习(deep learning,DL)的CSI反馈方法在用户端实际部署时可行性较差的问题,在卷积神经网络的基础上提出了一种轻量级的CSI反馈网络,并利用深度可分离卷积技术来减少反馈网络的参数量与计算量。考虑用户端实际部署,设计了在不同压缩比条件下以及在不同环境条件下的多任务融合反馈网络。仿真将所提方法与基于DL的ConvCsiNet和ShuffleNet反馈网络在归一化均方误差和参数量与计算量等方面进行对比与分析。结果表明,所提的反馈网络在保持较高CSI重构精度的前提下,可以极大减少用户端在实际部署时所需的参数量和计算量。
  
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  物联网缺失数据在线填充方法

  郭艳, 宋晓祥, 袁昊, 崔晓楠, 徐承龙

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 8-16. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230213003

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  现有物联网缺失数据填充方法适应性差、参数多、计算复杂度高等问题。为有效填充大规模、高维度物联网数据中的缺失值,提出了一种基于矩阵分解的缺失数据在线填充方法。利用矩阵分解技术将高维物联网数据映射到低维空间,在充分考虑数据间相互依赖关系的基础上设计正则化项,进一步改进矩阵分解的目标函数,在低维空间构建缺失数据填充模型。结合物联网实际应用场景,将缺失数据填充模型拓展到在线设置,并提出了一种高效的更新策略。仿真结果表明,所提方法可以有效填充物联网数据中的缺失值。
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  任务牵引的无人机辅助路由和信道规划方法

  孙伟皓, 王海, 秦蓁, 秦子超

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 17-24. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230213001

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  无人机可搭建空域骨干网络提供中继转发服务。在资源受限的战场通信网络,执行不同任务的用户遂行不同的通信业务,具有不同的传输需求和重要性。如何有效规划路由和信道分配策略,最大化网络的总效益是值得研究的问题。为了求解该问题,将链路信道分配子问题建模为拥塞博弈,提出了基于并行最优响应的算法。基于所提的信道分配策略,将路由规划子问题建模为匹配博弈,提出了基于多对一匹配和最大容量路径的算法。利用势能博弈理论,分析了算法的收敛性。通过仿真实验验证了所提算法的有效性和可扩展性,能够有效提升任务的总效益。
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  面向动态通信用户数量的多模Q学习干扰策略

  贺兴, 任国春, 冯智斌, 龚玉萍, 王路广, 朱卓丹

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 25-30. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230220001

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  通信干扰是频谱安全领域的重要研究方向之一。在复杂电磁环境下的无线通信对抗过程中,通信用户数量动态变化、用频规律未知,使得传统通信干扰方法难以达到理想的效果,干扰效率不高。为此,针对通信用户数量变化情况下的频率域干扰问题,提出了基于多模Q学习的多干扰机干扰信道策略优化算法。将动态变化的用户数量视为不同的模态,干扰机针对不同的模态,分别建立对应的Q值表,采用Q学习方法并以概率更新的方式,在不同模态下依据玻尔兹曼概率选择干扰信道策略,同时通过所获奖励更新维护各自Q值表。仿真结果表明,所提算法能够有效应对用户数量变化的情况,且相较于随机干扰算法,提高了干扰成功率。
计算机科学与技术
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  风格前缀引导下的无监督文本风格迁移

  胡亚豪, 陶蔚, 谢艺菲, 王田丰, 潘志松

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 31-38. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230307003

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  传统的深度学习方法为了完成不同的无监督文本风格迁移(text style transfer,TST)任务,需要独立训练和保存多个完整的模型。针对存在的问题:需要大量存储空间来存储不同的模型导致存储成本过高以及由于每个模型都是独立的,很难对它们进行模块化封装和复用,从而限制了模型的可重用性和可扩展性,受前缀调优技术的启发,提出风格前缀引导下的无监督风格迁移模型,该模型在语言模型的激活层前添加风格前缀,并通过注意力机制捕捉风格前缀的特征来引导风格迁移。保持预训练语言模型参数冻结,只优化和存储风格前缀的参数,从而节省了分别存储多个语言模型的开销。此外,多个任务共享同一个语言模型,提高了模型的可重用性和可扩展性。对两个常见的风格迁移任务进行实验,结果表明,无监督风格迁移模型大部分指标优于现有的基线模型,验证了该方法的有效性。
  
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  Rule-N/MSP:智能体自我博弈训练方法

  张人文, 赖俊, 陈希亮, 赵春宇, 朱梓涵

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 39-46. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230417001

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  针对对抗性仿真实验环境缺数据、少知识、难学习,智能体策略突破困难的问题,结合课程学习(curriculum learning,CL)思想,提出一种基于Rule-N/MSP体系的智能体自我博弈(self-play,SP)训练方法。通过设计分级课程,采用专家经验设计规则耦合的智能体对手,引导智能体进行热启动,初步掌握决策能力;开展经典自我博弈(naive SP,NSP)训练,丰富对战数据,稳步提升能力;进行成长式自我博弈(mature SP,MSP)训练,固强补弱,寻求策略突破。形成Rule-N/MSP训练方法,智能体决策能力不断提升,进一步提高智能体训练效率。构建对抗性仿真实验环境进行实验验证,发现使用该方法训练的智能体较仅通过规则对战训练的智能体胜率提高约12%,证明了方法的有效性,为智能决策领域尤其是智能体训练研究提供了有益借鉴。
土木建筑与防护工程
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  地下空间CO₂持续上升环境中人体反应试验研究

  李永, 谢宗桥, 王起伟, 周坤, 韦炜致

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 47-52. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230526001

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  为获得深地受限空间内人员在二氧化碳(CO₂)体积分数持续增大环境中的人体反应,指导防护工程隔绝状态环境保障,开展了地下隔绝现场试验,采取主观感知问卷调查与客观生理参数测量相结合的方法,研究了CO₂体积分数持续增大暴露下人体的生理响应规律。结果表明,当CO₂体积分数达8 500×10^-6时,心率变异性低频成分( LF )、心率变异性高频成分( HF )、二者之比(LF/HF)与CO₂体积分数1 000×10^-6时相比有显著差异,且LF和HF相较于7 000×10^-6时高780(约93%)和452.3(约100%)单位。这表明CO₂体积分数增大到8 500×10^-6时,人体会出现明显的应激反应,在地下空间核心区域内应控制CO₂体积分数不超过8 500×10^-6。在地下密闭环境中利用LF/HF评价人体应激反应存在一定弊端,采取LF和HF的二维分区方法将使评价更为准确。通过分析较高CO₂体积分数下人体响应规律,为深地隔绝状态环境调控、人员作业能力增强提供科学依据支撑。
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  钛/铝爆炸焊接层合板低速冲击试验与模拟

  谢兴坤, 邵飞, 何立翔, 白林越, 高磊

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 53-59. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230115001

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  为研究钛/铝爆炸焊接层合板(Ti/Al层合板)在装备轻量化设计、制造和运用方面的可行性,通过落锤试验对Ti/Al层合板开展了一系列低速冲击力学性能试验。试验结果表明,Ti/Al层合板具有良好的抗冲击性能,层合板能量吸收过程可分弹性变形吸能、塑性变形吸能和损伤吸能3个阶段;总厚度相同的情况下,钛层厚度的增加能有效地提升材料的抗低速冲击性能。利用ABAQUS软件建立了Ti/Al层合板低速冲击下的数值计算模型,结合试验结果验证了有限元模型的准确性,采用数值模拟的方法分析了不同工况下Ti/Al层合板的位移和能量变化规律,为层合板在装备中的运用提供了参考依据。
  
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  岩土中爆炸冲击荷载的落锤模拟试验研究

  王宇, 严鹏志, 范鹏贤

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 60-67. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230525001

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  为探究落锤冲击岩土的荷载特性以及寻求模拟爆炸荷载的实用方法,分析了岩土中的爆炸冲击荷载特征,基于能量原理推导了一维应变状态下砂土受到落锤冲击后,受冲击端应力和作用时间的表达式,并通过试验对受冲击端应力峰值和作用时间表达式进行验证。试验发现:荷载正压作用时间与冲击速度无关,增大落锤质量和等效垫层厚度可延长正压作用时间;荷载应力峰值与锤头质量和冲击速度正相关,与等效垫层厚度负相关,通过在撞击面加设橡胶垫层可有效减小应力峰值,延长作用时间。提出的已知荷载条件下落锤工况设计方法,可为爆炸荷载模拟提供参考。
机械工程
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  等应力扭力杆的机械化桥桥脚展开机构优化

  张帅, 韩军, 袁善勇, 赵灿, 张凯凯, 王路路

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 68-75. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20230103001

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  针对机械化桥桥脚展开机构长期使用后,扭力杆出现塑性变形导致输出扭矩变小,进而桥脚展开困难的问题,对桥脚展开机构进行了参数优化。建立了包含四次方程的桥脚展开机构运动学和力学模型,以桥脚展开机构8个参数为设计变量,以机构空间限制、展开扭矩等为约束条件,利用两组扭力杆等应力条件,将双优化目标转变为单优化目标,以此构建桥脚展开机构优化模型。采用粒子群算法进行计算,结果表明优化后两组扭力杆承受的最大剪切应力下降10.1%,受力状况得到改善。该模型可为机械化桥桥脚展开机构的改进设计提供理论基础。
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  磁谐振式无线电能传输系统效率优化方法

  李建廷, 李建科, 王金全, 陈静静, 薛丹红

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 76-83. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20221129001

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  为提高无线电能传输系统输出控制的可靠性和电能传输效率,提出了一种基于扰动观测法和谐振式模块化多电平整流器的控制方法。研究了不同负载条件下整流器输入电压电流相位差对系统导通损耗和效率的影响规律,通过扰动整流器输入电压电流相位差动态调整原副边无功功率实现系统效率优化,并利用整流器最高电平占空比独立调整系统输出电压。研制实验样机验证了该方法的有效性。与固定整流器输入电压电流相位差相比,该方法全面提高了不同负载和输出电压下的系统效率,利用功率分析仪PW6001测得输出电压为44 V、输出功率为100 W时最高电能传输效率为97.3%。
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  扰动观测的PMSM模糊全局快速终端滑模控制

  朱昌林, 涂群章, 蒋成明, 潘明, 汪世骄

  陆军工程大学学报. 2023, 2(6): 84-92. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20221102001

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  针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)普通滑模控制存在的系统响应速度慢、存在抖振现象等问题,提出一种扰动观测的模糊全局快速终端滑模控制(global fast terminal sliding mode control,GFTSMC)策略。设计全局快速终端滑模控制器以提高系统的响应速度和抗干扰能力,结合控制系统状态设计模糊控制规则实时调整速度控制器中的参数,在不影响系统收敛速度的条件下抑制抖振;设计Luenberger扰动观测器,将扰动估计值反馈至PMSM控制器中,削弱扰动对PMSM控制系统的影响。搭建PMSM控制试验平台对提出的控制策略进行试验验证。试验结果表明,Luenberger扰动观测器能够有效地估计扰动实际值,扰动观测的PMSM GFTSMC策略能够提高电机的响应速度和抗干扰能力,抑制滑模控制中的抖振现象,增强系统的鲁棒性。