2025年, 第4卷, 第5期　刊出日期：2025-10-24

  

• 全选
  |

计算机科学与技术·智能无人系统应用
• Select
  面向多无人机对抗的强化学习并行化仿真平台

  赵智信, 陈杰, 辛斌, 李莉, 丁玉隆, 郑逸凡

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 1-9. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250209001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对多无人机对抗任务仿真在中央处理器(central processing unit, CPU)上的推演时间随无人机数量呈平方增长的问题,设计并构建了一个图形处理器(graphics processing unit, GPU)并行加速的轻量级多无人机对抗仿真环境。相较于已有仅限单无人机任务、仅对多无人机动力学推演并行化的仿真框架,在面向多无人机对抗问题的基础上,进一步开展了对每个环境中无人机相对位姿和毁伤关系的并行化计算。针对传统基础空战机动只在平飞状态下有良好定义的局限性,设计了改进的全姿态可解释的基础空战机动。仿真环境所包含的多种规模可扩展的多无人机对抗任务,可为各类任务实现启发式基线策略,并可为一对一对抗任务实现基于近端策略优化算法的基线策略。与在8核16线程上的多线程仿真相比,所提平台可将采样速度提升2~3个数量级。在CPU与GPU 并行环境下的强化学习训练结果表明,GPU 加速的仿真环境能将训练时间缩短至1/50,同时不会因为采样轨迹碎片化显著降低采样效率。所提并行加速的多无人机对抗仿真环境能显著提升采样与训练速度,有助于加快该领域的研究进程。

  
• Select
  基于 RANSAC 位姿优化的异构机器人协同SLAM 方法

  赖际舟, 史宇星, 李炯, 陈语萱, 吕品

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 11-16. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250427001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对卫星拒止环境下异构机器人协同同步定位与地图构建（simultaneous localization and mapping, SLAM）面临的位姿定位对准数据误差、通信受限及位姿估计误差累积问题，提出了一种异构机器人多阶段协同SLAM系统架构。设计了Scan Context粗对准与广义迭代最近点（generalized iterative closest point, GICP）算法精配准的两阶段重定位机制，提升了异构平台初始位姿估计准确度；构建了基于高速内网穿透技术的轻量通信框架，通过点云体素滤波与关键点提取压缩数据量，保障低带宽环境实时传输；引入随机采样一致性（random sample consensus, RANSAC）算法优化多载体位姿变换，剔除离群估计以提升全局一致性；通过坐标变换实现多源点云融合。在地下停车场、地下管廊开展了异构机器人协同导航试验，成功构建完整点云地图，重定位耗时均小于1.58 s，RANSAC优化耗时均小于3.2 ms，拼图耗时均小于1.8 ms，验证了系统在复杂地下环境的实时性与鲁棒性；多载体协同SLAM结合RANSAC优化构图的结果表明，协同构图精度较单体构图优化程度高于45%，且引入RANSAC优化进一步提升了15%以上的重定位准确性，提升了构图结果的精确度。该方法可为多异构机器人协同感知与导航技术提供参考。
  
• Select
  利用图学习的无监督多模态遥感图像变化检测方法

  荣传振，王华力，樊洪斌，倪雪，余璟

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 21-24. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250324003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用多模态遥感影像进行目标变化检测，不同模态成像机制不同，多模态图像之间存在较大的几何和辐射差异，简单地直接比较来自不同源的图像进行变化检测的做法并不可行。引入场景结构的先验知识，建立了一种结合图学习和超像素分割技术的变化检测框架。为了有效降低算法的计算复杂度，采用高斯混合模型对图像进行超像素分割，以超像素表征图像结构；通过图信号平滑技术构建变化前后图像的图表示；融合图像结构一致性的先验知识，构建了一个多模态变化检测框架。通过在多模态遥感图像数据集上的实验验证了所提方法在提升检测效率和准确度方面的显著优势。
• Select
  面向地面目标的轻量化无人机目标检测

  张锦航，高敏，方丹，王毅，李超旺，周玉龙

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 28-33. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250219001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对YOLOv5s目标检测算法参数量和计算量过大，难以在小型无人机平台进行部署的问题，提出了一种轻量化目标检测算法GS-YOLOv5。引入Ghost模块和C3Ghost模块替代原模型中的卷积模块和C3模块，可大幅减少模型的参数量和减小计算量，并将SimAM注意力机制和MPDIoU损失函数融入模型。前者可增强相关信息的表示能力，使模型更准确地捕捉目标的关键特征；后者具有准确的边界框匹配机制，计算速度较快且不易受极端情况干扰。实验结果表明，在自建地面目标数据集上，所提算法的检测平均精度为94.4%，计算量为8.1 GFLOP，参数量为3.7 MB。与YOLOv5s相比，所提算法在保持高检测精度的同时，参数量减少51.2%，计算量减小48.6%。该算法可有效检测地面目标，并实现轻量化和检测精度之间的平衡与优化。
• Select
  分布式协同训练数据贡献价值综合评估方法

  周永康，刘毅，罗来龙，朱承

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 37-40. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250207001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  人工智能模型的性能受训练方式和训练数据影响，分布式训练方法成为当前研究的热点。针对分布式训练过程中不同节点的数据质量不一、低质数据降低全局模型性能的问题，提出对不同节点的数据贡献价值进行评估进而筛选高质量数据，以减少低质量数据的消极影响，提高分布式训练效率，同时提升模型性能。定义客户端数据的边际效用是客户端退出集合时，其余数据训练所得模型的性能指标差异。以客户端数据边际效用为依据，第一次筛选客户端，并计算夏普利值。结合多指标评价方法，通过逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS）聚合边际效用和夏普利值，从而得到客户端数据贡献价值，为第二次筛选提供依据。在MNIST数据集上的实验结果表明，与权重相同平均聚合方式相比，使用数据贡献价值评估方法后，可提升全局模型准确度和收敛速度。
军事通信与电子工程
• Select
  动态干扰环境下报价驱动的抗干扰信道资源分配方法

  李昊明，宋绯，冯智斌，徐逸凡，敖亮，钟天尧

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 44-48. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250223003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  移动式干扰会导致干扰信号快速、动态地变化，加大了信道资源约束下高效抗干扰的难度。针对传统单时隙“感知-决策”过程产生的极大时间开销，且易导致多对用户集中在无干扰信道上通信，造成干扰信道资源浪费的问题，设计了一种多时隙周期性报价驱动的信道交易机制。该机制只需在一个周期内观测干扰情况、收集报价并作出一次判决。考虑到用户间交互具有主从性和周期性，采用多阶段斯坦伯格博弈模型建模，并提出了一种周期性报价驱动的抗干扰信道选择算法。仿真结果表明，所提交易机制有明显的效用提升，且在多用户场景下具有鲁棒性，证明了所提方法在对抗移动干扰机时的有效性。
• Select
  打击任务中基于威胁评估的无人机轨迹规划算法

  冯磊，顾川，王桁，郭道省

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 52-56. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250217001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对战场多目标打击任务中威胁评估与无人机轨迹规划解耦导致的路径安全性与打击时效性矛盾，提出了一种基于动态威胁评估的无人机轨迹规划算法。构建了融合三维空间距离与目标属性加权的动态威胁评估模型，通过量化战场威胁实现复杂环境建模；提出改进亲和传播（affinity propagation,AP）聚类和遗传算法（genetic algorithm,GA）的两阶段轨迹规划框架，利用威胁加权相似度矩阵和自适应阻尼因子生成动态分配的打击点集合，并基于GA生成威胁约束下的最优飞行轨迹，实现威胁评估、目标聚类和轨迹规划的协同优化。仿真结果表明，所提算法较传统算法有效降低了复杂威胁环境中总威胁度和最大威胁度，同时降低了计算复杂度，验证了其在威胁评估与规划深度耦合的有效性。
• Select
  多模型组合的调制识别方法对比研究

  王伟文，邹霞，周浩田，李毅豪

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 60-64. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250211001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  多模型组合利用不同深度模型提取特征的互补性，可有效提升自动调制识别的性能，而现有研究缺乏对组合模型的系统分析和比较。针对卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）、长短期记忆（long short-term memory，LSTM）网络和Transformer，设计了6种串行组合模型，基于RML2016.10a与RML2018数据集，从识别准确率、模型复杂度、噪声鲁棒性、不同调制类别的识别差异4个方面开展对比分析。实验结果表明，CNNTransformer（CT）双模型组合在RML2016.10a上达到60.7%的平均识别准确率，比CNNLSTMTransformer（CTL）三模型组合提高了0.8%，参数量减少了54.7%，且在SNR>10 dB时，准确率波动范围降低35.3%；在RML2018上，CNNLSTM（CL）双模型组合仅用32.9%的参数量即可逼近CTL性能。实验进一步揭示，同时采用LSTM与Transformer会引入时序冗余；时序模块前置易提取到受噪声干扰的特征；局部特征建模对高阶表征与相位敏感调制至关重要。研究成果可为自动调制识别组合模型的轻量化与鲁棒性优化提供定量依据。
• Select
  基于 PSO 和 DBSCAN 算法的 LiDAR 电力线自动提取方法

  杨兴雨，王中华，赵士伟，柳扬，沙金，孟宪磊

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 68-74. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250410002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  机载激光雷达（light detection and ranging，LiDAR）在输电线路点云数据采集及分析中应用广泛，并在复杂环境下展现出较高的精度和效率。然而，传统的电力线点云提取方法仍面临人工干预多，自动化程度和提取效率低等挑战。通过多维分析对电力线点云的空间特征进行深入研究，提出一种基于自适应高程阈值法的地面点与非地面点分割方法；结合粒子群优化算法和密度聚类算法，提出一种自动化的电力线点云提取方法，并进行了多场景实验验证。结果表明，该方法能有效提高电力线提取的自动化程度和提取效率，满足电力系统高效检测和自动运维的需求，为进一步提高电力线点云自动化提取提供了技术支持和实验依据。
应用数学与应用物理学
• Select
  椋鸟集群层级控制的贝叶斯网络建模

  姚奎, 陈潇航, 何明, 薛晨龙, 刘科峰, 汪杨骏

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 73-84. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250410001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  椋鸟群分层的仿生统计网络算法可为大规模无人飞行集群的动态仿真与智能控制提供理论支持。从生物特征的精确量化出发，构建椋鸟飞行集群个体的生物特征量化指标体系，主要包括运动系统功能指数、心肺代谢综合指数、环境感知综合指数、神经感知综合指数和认知适应能力指数5大类指标体系。基于贝叶斯网络的深度学习方法，完成椋鸟群体飞行队列的仿生组织模型构建，实现飞行群体的层级构建、队列调整、通信与指挥控制的功能，有效刻画椋鸟群及相应无人飞行集群的组织与仿生控制体系。通过仿真模型和数据分析，并结合图像展示，验证了所提仿生模型的性能。结果表明，该方法能实现群体队形的有效控制，可为大规模无人集群的仿生设计与控制提供新的思路。
• Select
  服务台具有灾难的重试排队系统均衡分析

  周梦，柴旭东，邱美玉

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 80-91. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250305003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在服务系统中，考虑重试、可修、灾难这些具有现实应用意义的元素，研究完全可视情形下服务台具有灾难的M/M/1重试排队系统中顾客的均衡性行为。顾客基于所构造的收入-支出结构费用函数，决定是否进入系统。从个人角度出发，构建方程求解顾客的平均逗留时间从而得出顾客均衡止步阈值；从社会角度出发，建立平衡方程求解系统稳态分布从而得出单位社会收益函数。通过数值分析给出顾客均衡止步阈值、社会最优止步阈值和最优社会收益关于不同参数的敏感性分析，发现社会最优止步阈值始终不超过顾客均衡止步阈值；此外，从管理者的角度来说，不可一味地加快重试的步伐，有可能导致相反的效果；也不能一味地追求高维修率，有可能导致经济效果不明显。
军用道路与桥梁工程
• Select
  大跨高比GFRP方管粘合桥面板三点弯曲破坏机制

  郝旭龙, 李峰, 李达

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 88-97. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250220001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在模块化、轻量化应急桥梁研制背景下，开展了基于大跨高比玻璃纤维增强复合材料（glass fiber reinforced polymer,GFRP）拉挤型材方管粘合桥面板的三点弯曲试验，建立了考虑损伤演化的实体有限元模型和直接受载区段平面框架结构有限元模型并进行数值模拟和分析。结果表明，桥面板在直接受载区域边缘的顶板-腹板交界位置最先发生损伤，桥面板极限承载力由顶板局部屈曲控制，最终失效形式为腹板局部屈曲；桥面板结构初始损伤由直接受载区域横截面的局部变形控制，即直接受载区边缘管件损伤由剪切变形和局部横向弯曲共同控制，中间管件损伤由顶板局部横向弯曲控制；桥面板破坏失效机制为跨中弯曲内力主导的顶板和腹板局部屈曲，顶板-腹板交界处损伤开裂后形成的弱约束加速了该进程。所设计桥面板可为应急场景提供参考。
  
• Select
  7075-T6铝合金工字形梁整体稳定性试验研究与分析

  高磊，宋宇航，谢兴坤，白林越

  陆军工程大学学报. 2025, 4(5): 97-104. https://doi.org/10.12018/j.issn.2097-0730.20250419001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探究7075-T6铝合金工字形梁整体稳定性，对3个双轴对称工字形截面简支梁进行了整体弯扭屈曲试验。建立了适用于分析该梁的有限元模型，通过与试验结果对比，验证了模型的有效性。基于上述模型，研究了正则化长细比对工字形梁整体稳定性的影响。结果显示，正则化长细比平均每提高10%，稳定系数平均降低11.3%。对比有限元模型、试验与各规范关于铝合金梁整体稳定系数的计算结果，发现GB 50429—2007规范和欧洲规范整体稳定承载力计算方法对于正则化长细比小于1.5的构件设计偏保守，美国规范对于正则化长细比小于0.9的构件计算误差较大，对于正则化长细比大于0.9的构件计算较为精准。研究结果为下一步规范修订时考虑高强铝合金梁稳定性计算方法提供了参考。