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• 2018年, 39卷, 第1期
  刊出日期：2018-01-09

    

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  基于汽车导航电子地图的汽车AFS分析

  刘建国, 柳思健, 付恒

  2018, 39(1): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.001

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  针对现有的自适应前照灯系统(AFS)算法对弯道前、S型路面或过渡曲线上存在的滞后且不精确的问题,提出一种新的PAFS算法,该算法可以有效利用汽车导航电子地图信息,通过车速和道路曲率来控制前大灯的偏转角度,再结合灯泡的5 lx等照度包络线确定AFS启动时刻.采用改进的遗传算法对PID参数进行整定,通过Carsim与Simulink建立整个系统的联合仿真模型,对简单道路模型和实际道路模型进行了仿真验证,并与传统的算法结果进行对比.结果表明:该PAFS算法可以有效解决传统AFS算法的滞后性,并提高控制的精确度.
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  不同喷油正时的柴油机PCCI燃烧过程数值模拟

  梅德清, 涂立志, 雎志轩, 姜士阳, 王向丽, 袁银男

  2018, 39(1): 7-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.002

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  应用CFD软件对采用预喷预喷主喷喷油策略的单缸增压柴油机燃烧过程进行数值模拟,分析不同喷油正时方案对燃烧过程及NO和soot排放物生成历程的影响.结果表明:随着喷油时刻推迟,缸内压力逐渐降低,主放热峰下降且不断远离上止点,预混燃烧比例增加,缸内低温PCCI燃烧模式更加明显;放热率10%（q10）时刻以稀预混燃烧为主,soot生成量减少,但因预混放热快而使NO生成量增多,缸内整体的低温效应使q90时刻NO生成量降低,soot生成量先增加后又因燃烧空间扩大及预混燃烧比例增加而下降;柴油机低温PCCI燃烧模式可实现NO与soot排放兼顾控制.
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    基于多属性融合策略的车载导航地图匹配算法

  滕志军, 曲兆强, 郭素阳, 于明, 付饶, 井梓鉴

  2018, 39(1): 14-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.003

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  目前直接投影算法常用于嵌入式车载系统,但其时效性以及精确性不能满足日益复杂的城市道路网络.针对传统算法检 索复杂道路耗时多等问题,提出了基于多属性融合策略的车载导航地图匹配算法,提高了嵌入式车载地图匹配算法的时效性,算 法采用等步长分块策略,建立分块网格索引减少筛选候选区域时间,从而提高算法的时效性;通过引入车辆行驶速度和历史匹配 程度改进基于权重的直接投影算法,使用多属性融合策略确定匹配算法权重因子,提高地图匹配的准确性.结果表明:该地图匹 配算法能够快速、准确地匹配出行驶路径,单点匹配时间降低至15 ms,复杂道路下,匹配准确率达到90％以上,能较好地适应于 城市复杂道路网.
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  立体车库车位分配建模与仿真

  刘日, 李建国, 王小农

  2018, 39(1): 19-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.004

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  针对自动化立体车库车辆存取能耗高的问题,以保证车库运行效率为前提,以降低系统运行能耗为目标,利用SVM支持向 量机对车辆停留时间范围进行预测.以多色集合作为理论依据,将车辆质量、车辆停留时间范围和车位能耗作为特征,对立体车 库车位进行分区分配.在此基础上建立车库运行模型,并以人均等待时间、人均能耗等作为输出结果对该模型进行验证.采用 MATLAB软件编写仿真程序,通过比较该车位分配和车位就近分配的程序运行结果,证明该车位分配在降低车库运行能耗上的有 效性.仿真结果表明:该车位分区分配模型能够保证车库运行效率,使每天车库人均运行能耗比就近原则减少5.10 kJ,降低了9 ％.
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  基于二维参数的汽车跑偏测试系统分析

  何耀华, 魏乐文

  2018, 39(1): 26-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.005

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  基于激光测距的车辆行驶跑偏二维参数的测量方法,研究了其测试原理和总体结构方案,分析了影响测试误差的可能因素,探讨了减小测试误差的方法.基于汽车下线在线检测的实际需要进行了系统硬件和软件的设计,开发了一套基于二维参数的汽车行驶跑偏在线自动测试系统.通过对测试方法的改进及对测试数据的分层处理来减小测试误差,对测试点的逻辑控制来满足工业测试现场对跑偏测试系统的高精度、高强度、高效率和多任务测试的需求.结果表明:该系统实现了利用非接触式测量方式自动、精确、快速地测量汽车行驶跑偏量,系统测试误差小于2 cm,能满足汽车制造企业对下线车辆行驶跑偏检测的要求.
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  烟气横掠螺旋槽管束灰粒沉积特性的数值模拟

  王迎慧, 盛林弘毅, 归柯庭, 施明恒

  2018, 39(1): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.006

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  为研究烟气中飞灰颗粒在螺旋槽管束壁面上的沉积特性,颗粒相采用离散相模型,气相采用kε湍流模型构建烟气横掠螺旋槽管束的气固两相流动模型,结合用户自定义函数(灰粒沉积模型)开展数值模拟研究.比较和分析飞灰颗粒在螺旋槽管束和光管管束壁面上的沉积特性和差异,并讨论两相流动参数、管束结构参数对灰粒沉积速率的影响.结果表明:烟气流速为7～10 m·s-1时,螺旋槽管束壁面上的灰粒沉积速率比光管减小5％左右;流速大于10 m·s-1时灰粒在螺旋槽管壁上的灰粒沉积速率与光管无明显差异;较大粒径的灰粒易沉积,灰粒质量浓度越高,灰粒沉积速率越大;灰粒沉积速率与管束的纵向节距成正比,与横向节距、螺距以及槽深成反比,横向节距和螺距对沉积速率的影响相对明显.
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  三七收获机组合式挖掘铲设计与试验

  张丹, 张兆国, 曹永辉, 王法安

  2018, 39(1): 38-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.007

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  为解决三七机械化收获易产生的挖掘铲前壅土问题,在不降低收获率的前提下设计了一种由三角平面铲和土壤破碎铲组成的新型组合式挖掘铲,并对该挖掘铲进行了研究.利用DesignExpert 8.0.6软件进行了回归分析与响应曲面分析,确定了该挖掘铲的结构和最优工作参数: 铲面倾角20°,入土隙角12°,作业速度0.75 m·s-1.田间试验表明收获率达到98.38％,验证了回归模型的正确性,满足作业要求.通过对组合式挖掘铲与普通挖掘铲的挖掘收获效果进行对比试验,结果表明组合式挖掘铲在收获率与铲前壅土方面有着更好的性能,更加适合三七收获.
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  白芸豆α-淀粉酶抑制剂在低GI方便粥中的应用

  马艳丽, 让一峰, 赵伟, 杨瑞金

  2018, 39(1): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.008

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  以淀粉水解率为指标,分析白芸豆α淀粉酶抑制剂对淀粉水解的抑制作用,并进一步对白芸豆α淀粉酶抑制剂对不同方便粥血糖生成指数(GI值)的影响进行研究.结果表明:随着大米粥中白芸豆α淀粉酶抑制剂添加量由0％升到5.0％,大米粥的淀粉水解率不断下降,且其GI值由86.63降至32.03;进而将白芸豆α淀粉酶抑制剂按3.0％的添加量添加到方便粥(燕麦粥、青稞粥和莲子粥)中,方便粥的GI值均降低至55以下,属于低GI食品范畴.
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  面向工程仿生的介观尺度动物肢体量化分析方法

  张智泓, 李莹, 王蒙, 佟金, 赖庆辉, 高旭航, STEPHEN Carr

  2018, 39(1): 49-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.009

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  为了量化分析介观尺度(0.1～1.0 mm)动物肢体的几何结构特征,使用计算机视觉技术代替人的视觉鉴别过程,本研究将具有介观尺度几何特征的典型臭蜣螂 (Copris ochus Motschulsky) 前足胫节端齿选为研究对象,提出了一种量化分析方法.该方法使用数码体视显微镜获取数字图像,使用软件Matlab作为程序的设计平台,设计程序排除数字图像中的干扰和噪声,并从图像中识别、检测,提取出臭蜣螂前足胫节端齿的外缘轮廓二维点云,以量化分析动物肢体的几何特征,最后验证该方法的准确性和可重复性.对于669×727像素的体视显微镜数字图像,对端齿外缘轮廓进行提取后,可获得约1 500外缘轮廓点,而且在灰度直方图示出的范围内选择不同的阈值没有明显改变曲线拟合的结果,证实了相对于传统方法,数字图像处理和计算机视觉分析方法能够准确有效地反映臭蜣螂的前足胫节端齿的外缘轮廓几何特征.
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  一种基于多目立体视觉的手术器械跟踪定位策略

  赵昕扬, 刘仰川, 高万荣, 高欣

  2018, 39(1): 57-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.010

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  提出了一种基于多目立体视觉的手术器械跟踪定位策略.利用2个以上的摄像机构建多目立体视觉系统,采用投影线交点法重建靶标的空间坐标.当无光线遮挡时,通过扩展投影线方程数量进行多目立体重建;当某一摄像机的光线被遮挡时,进行双目立体重建.利用自行搭建的三目立体视觉系统,通过自制的多标志点手术器械的跟踪定位试验,实现对该策略有效性的测试.结果表明:在不同光线遮挡条件下,系统均能实现定位功能,且静态定位和动态定位误差均小于0.15 mm;该策略能够在一定程度上解决光线遮挡问题,避免手术器械定位信息丢失,在满足使用精度需求的情况下,提高了系统的可靠性.
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  基于新型换热评价指标的管壳式换热器折流板结构优化

  郑平, 王嘉迪, 陈旭

  2018, 39(1): 64-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.011

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  为了全面准确评价换热器换热效果,并保证换热器的安全稳定运行,采用了新型换热评价指标η,即对流传热系数与压降的三分之一次幂的比值,着重考虑压降影响,对换热器折流板进行CFD结构优化数值模拟.首先确定最佳折流板间距,然后确定最佳折流板缺口高度.计算结果表明,随着折流板间距和缺口高度的增大,流体的流速减小,压降减小,对流传热系数减小,但换热评价指标都是先增大后减小.换热器的换热效果不仅取决于对流传热系数,而且与压降大小密切相关.对于文中长度1 632 mm的管壳式换热器,折流板间距为300 mm,缺口高度为0.375D时,换热效果最佳,这与某炼油厂常减压蒸馏装置实际运行换热器折流板结构相符合.
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  基于变异技术的第三方构件安全性测试系统

  陈锦富, 葛宏河, 蔡赛华, 陈加梅, 詹永照

  2018, 39(1): 71-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.012

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  针对基于变异技术的第三方COM(component object model)构件安全性异常的自动检测问题,设计实现了一个第三方构件安全性测试原型系统TCSTS(thirdparty component security testing system).TCSTS系统的主要功能模块有构件接口分析模块、参数变异测试模块、条件变异测试模块、状态变异测试模块和安全分析模块.构件接口分析模块能分析得到被测试构件的接口方法和参数信息;在参数变异测试模块中,采用参数变异测试用例生成算法生成参数变异值集合进行变异测试;在条件变异测试模块中,生成违背前置条件的测试用例并结合后置条件检测条件语句中是否存在安全漏洞;在状态变异测试模块中,基于行为冲突算法和条件冲突算法变异可扩展有穷状态机以生成冲突序列,进而参照变异前序列进行安全性测试,最终通过安全分析模块生成测试报告.试验结果表明:所设计实现的TCSTS原型系统具有自动化程度高、操作简单以及测试效果较好的特点;TCSTS对异常序列的检测率达到了20％以上,表明TCSTS能够较好地对构件中状态相关的安全漏洞进行检测.
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  基于位平面分解的可逆图像水印算法

  张正伟, 吴礼发, 高尚兵

  2018, 39(1): 78-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.013

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  为了提高现有基于差值扩展可逆图像水印算法的视觉质量和嵌入率,提出了一种基于位平面分解的可逆图像水印算法.对载体图像进行位平面分解,选取其低6 bit位平面组合在一起构成新图像.对构成的新图像进行互不重叠块划分,计算每块熵值,选取其熵值较小的图像块利用广义差值扩展算法嵌入水印.选取熵值较大的图像块所对应的原始图像块利用差值量化法嵌入溢出图等相关辅助信息.采用Lena,Barbara等标准的8 bit灰度图像作为测试图像进行了可逆水印算法的试验.结果表明该算法不仅嵌入率高,而且有较高的视觉质量,能实现原始图像的完全恢复.以Lena为宿主图像时,其有效载荷可达0.93 bpp.和其他算法相比,在维持较好视觉质量的前提下提高了水印嵌入率.
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  基于自适应子模式流形学习的三维工件位姿估计方法

  李林, 魏新华, 沈宝国

  2018, 39(1): 86-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.014

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  为了实现复杂工业环境中单目视觉三维工件的实时精确定位,提出了一种基于自适应子模式流形学习(SPIVP)的三维工件位姿估计方法.给出了通过非线性降维框架和重构高维空间的流形构建方法,获得最优保持本质变量连续性的低维特征子空间;实现了基于该流形构建方法的工件位姿估计;进而给出了自适应子模式的分割规则,并提出了遮挡情况下基于SPIVP的工件位姿估计方法.以3种常见工件为试验对象,水平旋转和垂直旋转为零件的本质变量,完成了遮挡以及无遮挡情况下的工件位姿估计.结果表明:所提出方法的平均位姿估计时间为73.6 ms,可满足实时处理的需求;螺丝钳、曲柄轴和圆柱体定位准确率为95.4％,96.1％,98.4％;在不同遮挡情况下,新方法的识别率高于其他方法,并且进行子模式分割的识别率高于不进行子模式分割的方法.
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  三氯生污染土壤的磁助电动修复

  解清杰, 马新华

  2018, 39(1): 92-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.015

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  采用磁助电动修复技术治理三氯生污染的土壤,用高岭土配置模拟三氯生污染土壤,模拟污染物含量分别为10 000, 5 000 和 1 000 mg·kg-1.直流电源提供恒定电压梯度2 V·cm-1,磁感应强度设置为80 mT.三氯生污染土壤的修复试验结束后,土壤中的三氯生用甲醇萃取,然后采用高效液相法进行检测.经检测,阴极区土壤中三氯生含量远大于阳极区,实现了三氯生的有效迁移.经过10 d的修复过程,磁助电动修复最大污染物去除率达到65.1％.试验数据表明： 磁感应强度越大,污染物含量越低,磁助电动修复效率越高.
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  正交异性钢桥面板疲劳裂纹锤击闭合修复试验

  王秋东, 吉伯海, 袁周致远, 叶枝, 傅中秋

  2018, 39(1): 96-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.016

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  针对正交异性钢桥面板顶板与U肋连接焊缝疲劳构造细节,选取了3个已有焊根疲劳裂纹的局部足尺试件(ICR1,ICR2和DB1)作为研究对象,对ICR1和ICR2进行裂纹锤击闭合处理(ICR处理)及维护后疲劳加载.对DB1的一半疲劳裂纹进行ICR处理,并沿垂直裂纹方向切开,获取原始裂纹断面及锤击后裂纹断面,采用金相显微镜对锤击深度、浅层组织金相等进行分析.研究结果表明:ICR处理可大幅提高原始裂纹的扩展寿命;在ICR处理区域两侧均会萌生新的疲劳裂纹,新裂纹的扩展寿命大于原始裂纹;ICR处理后,原始裂纹开口得到了较好的闭合,重新形成共同受力的结构;ICR处理可使试件表面母材发生明显的塑性流动,产生偏向于焊根、沿板厚方向的挤压效果.
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  基于分形理论的锈蚀钢筋表面轮廓分布特征

  陆春华, 杨金木, 延永东, 傅巧瑛

  2018, 39(1): 102-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.017

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  为了更准确地表征锈蚀钢筋的表面轮廓分布特征,利用分形理论的结构函数法推导出锈蚀钢筋截面直径的分形维数与尺度系数的计算模型.从受氯盐侵蚀的混凝土梁试件中获取4根不同锈蚀率的钢筋试样,利用千分尺测量钢筋的截面直径,并进行统计,研究其分布规律.统计结果表明:锈蚀钢筋截面直径不拒绝正态分布、对数正态分布和威布尔分布;利用所得模型计算出锈蚀钢筋截面直径的分形维数与尺度系数,其分形维数与钢筋的锈蚀率成正相关关系.结合分形维数和尺度系数定义的特征参数,可以实现锈蚀钢筋表面轮廓绝对测量与相似测量的统一,有助于更为准确地表征锈蚀钢筋的表面轮廓.
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  基坑工程施工对邻近地铁结构影响研究现状与展望

  陈甦, 孙斌彬, 顾凤祥, 李益斌, 唐强

  2018, 39(1): 108-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.018

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  针对基坑工程会对邻近既有地铁结构产生一定的附加变形、内力等,从而可能影响地铁正常运营甚至危及运营安全，采用理论计算、数值模拟及实测分析等手段,从基坑围护结构体系、基坑平立面尺寸、地基加固型式、土方开挖方式及基坑与既有地铁隧道的相互位置关系等不同的角度,分析了基坑工程对邻近既有地铁结构的影响问题.在总结现有研究成果的基础上,进一步展望了未来发展方向,即研究土方卸载、基坑围护体及地铁结构刚度三者的耦合作用,选择恰当的计算与分析模型和参数等,并深入探讨基坑工程对邻近地铁结构的影响机理和因素,改进监测工作方法，提高监测仪器精度,同时应扩大监测范围及增加监测内容等.
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  冻融循环条件下的沥青混合料半圆弯拉试验

  李萍, 刘洋, 念腾飞, 吴中, 毛昱

  2018, 39(1): 115-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.020

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  在-20～20 ℃的冻融循环条件下,利用自行设计的半圆弯拉试验,研究了分别进行0,6,12和18次冻融循环后,SBS质量分数（w（SBS））分别为0,4％,5％和6％的沥青混合料AC16,AC20和SMA16的层底抗拉强度和抗拉应变的影响.结果表明:冻融循环次数相同时,随w(SBS)的增加,沥青混合料的层底抗拉强度和抗拉应变先逐渐增大再逐渐减小;当w(SBS)为5％时,3种级配沥青混合料均表现良好的层底抗拉强度和抗拉应变;AC类沥青混合料的层底抗拉强度和抗拉应变均优于SMA类;季节性冰冻区采用w(SBS)为5％的AC16沥青混合料可更好地减缓路面开裂.
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  高寒山区C40机制砂混凝土耐久性能

  申爱琴, 张敬, 樊莉, 阮诚皓

  2018, 39(1): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2018.01.019

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  针对高寒山区环境下,用于工程建筑的机制砂混凝土极易发生冻融破坏和腐蚀破坏的现象,引入高性能矿物掺合料对其耐久性能进行改性,分别研究了粉煤灰和矿渣微粉两种矿物掺合料在单掺和复掺条件下对C40机制砂混凝土抗冻及抗渗性能的影响,并结合其界面区形貌和孔结构进行了微观机理分析.研究结果表明:粉煤灰与矿渣微粉复掺能够显著提升C40机制砂混凝土的耐久性能,两者复掺对C40机制砂混凝土耐久性能的改善提升作用要优于两者单掺;以质量分数为21％粉煤灰与质量分数为9％矿渣微粉复掺时,C40机制砂混凝土的早期抗冻、抗渗性能显著提高,后期抗冻、抗渗性能得到了大幅度提升,界面区形貌和孔结构得到显著改善.