江苏大学学报（自然科学版）

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车辆工程

智能算法优化的泊车路径规划及跟踪控制方法

于蕾艳, 侯泽宇, 蔡永鹏, 陈苏雨, 胡淄华

2025, 46(6): 621-630. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.001

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为了解决无人驾驶汽车平行泊车路径曲率不连续、泊车效率低、路径跟踪精度低等问题，分析了圆弧-直线-圆弧型初始泊车路径的特点，并采用五次多项式曲线进行路径规划.为平衡路径长度与曲率，基于路径最大曲率、泊车所需空间及避障要求等约束条件，构建目标函数，旨在最小化最大曲率与泊车起点横坐标加权之和.随后，运用非线性动态自适应惯性权重的粒子群优化算法对泊车起点横坐标进行优化.经过优化，路径变得平缓光滑，曲率连续.基于模型预测控制的路径跟踪控制方法，通过遗传算法优化预测时域和控制时域，在保证跟踪精度的同时降低计算工作量，并在百度Apollo自动驾驶开发者套件上完成实车验证.试验结果表明：车辆能够安全无碰撞地完成泊车，验证了路径规划方法的有效性；在降低计算量的前提下，路径跟踪误差平均值较优化前降低了4.348%，表明该方法能够更精确地跟踪规划路径.

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车辆工程

基于动态相关特性的SDG故障诊断算法

谢春丽, 程耀辉, 毛海锋

2025, 46(6): 631-639. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.002

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为提高行车安全性，针对自动紧急制动系统（AEB）故障定位难题，提出一种融合局部相关性约束与符号有向图（SDG）的故障诊断模型.以基于碰撞时间（TTC）控制策略的自动紧急制动系统为研究对象，结合车辆动力学模型、制动压力模型与传感器系统布局，构建了制动系统的SDG模型.为验证该模型的有效性，利用Carsim与Simulink进行联合仿真试验.结果表明：基于图论的SDG模型具有解释性良好、能反映故障传播路径的优势；通过Carsim与Simulink的联合仿真试验，可以有效地对主动制动过程进行故障诊断与定位，该方法能够在大约10次的诊断函数计算内及时发现内部的异常联系节点，从而进行准确的故障定位与传播判断.

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车辆工程

客车座椅固定件的多目标优化

李振洪, 王良模, 王陶, 邹小俊, 袁刘凯

2025, 46(6): 640-644. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.003

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基于GB 13057—2023《客车座椅及其车辆固定件的强度》的规定，针对某客车座椅固定件进行了优化设计.选取方管的边长、方管的壁厚、方盖的厚度、侧边改进件的厚度以及用于上、下连接固定的薄壁件厚度作为设计变量，建立了客车座椅前倾位移的自适应克里金法（AKR）代理模型，利用Catia参数化设计方法计算了车辆固定件质量.以座椅前倾位移和固定件质量作为优化目标，采用粒子群优化（PSO）算法对座椅固定件尺寸进行多目标优化.优化结果显示：座椅前倾位移降低至443.22 mm，较优化前减小7.85%，显著提升了座椅牢固度，为乘员提供了更大的安全度；车辆固定件的质量减轻了11.08%，实现了轻量化设计目标.

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车辆工程

基于数据融合的FSAC赛车锥桶检测方法

叶心, 周斌, 马文丽, 张乐乐

2025, 46(6): 645-654. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.004

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为了快速准确地检测无人驾驶方程式大赛中赛道锥桶的特征信息，提出一种融合激光雷达点云数据和相机图像数据的检测方法.首先对点云数据进行感兴趣区域（region of interest，ROI）提取并对噪点进行滤波，针对目前地面欠分割和过分割问题引入自适应地面分割算法，并采用欧式聚类对锥桶空间位置信息进行提取；其次采集和标注图像数据集，并使用YOLOv5进行训练后检测，完成锥桶颜色信息的提取；然后将激光雷达检测的锥桶空间位置信息和相机检测的锥桶颜色信息进行融合；最后设计试验进行验证，结果表明：所提出的融合检测方法能够弥补单传感器检测锥桶带来的问题，快速准确地检测出赛道中的锥桶，为规划和决策提供了保障.

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车辆工程

PEMFC空气供应系统解耦控制策略对比

高晨, 罗马吉, 祝东鑫, 唐廷江, 黄易元

2025, 46(6): 655-660. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.005

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质子交换膜燃料电池空气供应系统中进气流量和压力是两个强耦合的控制变量，影响燃料电池系统稳定运行.针对进气流量与压力的解耦控制要求，进行系统开环响应试验并采用系统辨识方法得到系统传递函数矩阵模型参数，在此基础上设计了双闭环PI、前馈解耦和模糊解耦控制策略，对比不同控制策略下的解耦效果及各控制策略对系统参数变化的抗干扰能力.仿真结果表明：双闭环PI控制下流量与压力耦合作用明显；前馈解耦控制能够实现完全解耦，但解耦效果受被控对象模型参数影响；模糊解耦控制解耦效果良好，而且较常规的前馈解耦控制对参数变化有更强的适应性，在多变量强耦合系统控制中具有更好的应用前景.

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农业与机械工程

替代消毒剂就地合成喷雾消毒装置开发与试验

吴春笃, 常中伟, 唐鹏, 张波, 毛澍洲

2025, 46(6): 661-668. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.006

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以食盐和自来水为原料，通过电解产生含次氯酸根的溶液作为替代消毒剂，运用到公共场所消毒，集成开发替代消毒剂就地合成喷雾消毒装置.该装置由气力静电雾化单元和消毒剂就地合成单元两部分组成，作业有效距离为6 m，单位时间喷雾量为303 mL/min.进行大肠杆菌试验，质量分数为2%的盐水反应3 min，试验组氧化还原电位（ORP）值高且变化幅度较小，该试验组与纯水对照组对比杀菌率为100.00%，杀菌效果显著.进行喷雾性能试验，通过改变气压大小和是否荷电，分析不同条件下的喷雾性能情况，结果表明：随气压变化，单位时间喷雾量、喷幅和喷距随之变化，在气压为2.5×105 Pa时，单位时间喷雾量、喷距和喷幅分别为303 mL/min、6.00 m和1.25 m；荷电状态时，喷幅、沉积密度和沉积量都比同一条件下非荷电时大；在气压为2.0×105 Pa ，荷电状态时，喷幅最大为1.21 m，与非荷电时相比，喷幅增大了0.20 m，荷电能够增加雾滴沉积密度，在喷距为2.10 m和下部位置最明显；在喷距为3.70 m的上部位置，荷电状态时，沉积量增加了0.08 μL/cm2.在气压为2.5×105 Pa，荷电状态时，雾滴平均粒径最小且为47.93 μm.所开发的替代消毒剂就地合成喷雾消毒装置运用在实验室和食堂公共场所消毒，试验结果细菌总数≤300 CFU/（25 cm2），满足国家规定标准.

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农业与机械工程

考虑安装误差的斜齿轮副传递误差有限元分析

杨红波, 许淼, 史文库

2025, 46(6): 669-676. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.007

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为研究齿轮副安装误差对传递误差的影响，以某重型商用车变速箱主箱搭载的一对圆柱斜齿轮副为研究对象，对部分轮齿进行网格划分，建立有限元仿真模型，获取不同负载扭矩下的齿面最大接触应力.基于赫兹接触理论获得节点位置齿面接触应力计算值，对比有限元仿真结果与理论数值解，验证仿真模型的正确性.对不同类型安装误差下的齿轮副传递误差进行仿真，结果表明：中心距误差、轴交角误差和交错角误差均会对传递误差造成影响.以传递误差峰-峰值为评价指标，对安装误差进行贡献量分析，结果表明：中心距误差对齿轮副传递误差影响程度最弱，交错角误差的影响最为显著，轴交角误差的影响介于两者之间.

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计算机与通信工程

融合注意力的卷积自编码器视频异常检测方法

宋雪桦, 车雷, 张星, 茆玉欣, 张海侠

2025, 46(6): 677-684. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.008

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针对目前视频异常检测方法未充分利用视频序列中的上下文语义信息的问题，提出一种融合注意力的卷积自编码器视频异常检测方法.首先，模型采用抽取帧预测的方式，并利用基于Inception模块的卷积自编码器提取输入视频序列中不同尺度的特征信息.其次，为学习视频帧中运动对象和静止背景的交互信息，引入位置注意力和通道注意力.最后，在卷积自编码器中加入记忆增强模块来限制模型泛化性，并引入潜在损失函数来进一步增大异常事件的重构误差.推导了异常得分计算，给出了异常检测数据集.为验证所提出方法的有效性，进行了异常行为定性分析、模型性能比较试验、记忆项更新阈值试验以及消融试验.结果表明：该方法能有效检测视频中的异常事件，并具有较高的检测精度，在UCSD Ped2、CUHK Avenue和ShanghaiTech数据集上的AUC值分别为97.7%、88.9%和73.8%.

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计算机与电气工程

基于分层图注意力的以太坊钓鱼诈骗识别方法

陈乔松, 张星宇, 尹忠钰, 邓欣, 王进

2025, 46(6): 685-691. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.009

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针对传统以太坊钓鱼诈骗识别分类未考虑子图间重要性、计算显存开销大的问题，使用图注意力技术来挖掘账户地址的行为模式信息，提出了分层图注意力框架来处理子图分类任务.构造分层图注意力池化编码器，利用节点级编码器提取子图内部节点重要性，子图级编码器提取子图间的重要性，挖掘了子图内、子图间的潜在关联.结合图对比学习技术进行联合训练，将对比学习损失作为正则项以缓解标签稀疏，以改善子图分类的效果.在以太坊真实数据集上进行对比试验和消融试验，以F1分数作为评价指标，并进行参数分析.结果表明：新方法在真实数据集上的F1分数最高提升了1.7百分点，优于GCN、GraphSage、GAT等经典方法，显存开销小于其他节点分类方法.

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计算机与电气工程

基于小样本学习的方言语音识别方法

张绍阳, 张子卓, 柳永利, 解熠

2025, 46(6): 692-698. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.010

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为了快速构建小样本方言语料数据集，改善汉语方言语音识别效果，研究了基于小样本学习的方言语音识别方法.以选取的高质量公开语料为基础，通过抽取、修正、补充、录制等步骤构建方言语料数据集.结合链接时序分类网络和注意力架构的互补特点及语言模型对端到端语音识别模型的补充作用，构建附加语言模型的基于混合CTC/Attention的端到端语音识别模型.在此基础上，采用基于数据增强和迁移学习的小样本学习方法完成方言语音识别模型的训练.基于关中方言语料进行了试验.结果表明：基于字错率为4.9%的语音识别基础模型进行微调，所得方言模型在测试集上的字错率可低至6.9%，可见小样本方言语料数据集构建方案具有可行性，基于小样本学习的方言语音识别方案具有有效性；由交叉验证试验可得，微调后的方言模型在测试集中识别普通话字错率为27.2%，可见该模型支持跨语种识别.

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计算机与通信工程

基于ABC-BP神经网络的飞机防滑刹车系统故障诊断

王强, 娄华语, 周国强, 吴伟, 马长胜, 邱荣贤, 王良模

2025, 46(6): 699-704. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.011

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针对某飞机防滑刹车系统故障试验的复杂性、危险性以及试验成本高的问题，提出基于人工蜂群算法（ABC）优化BP神经网络的飞机防滑刹车系统故障诊断方法.基于MATLAB/Simulink软件，建立由机体动力学模型、机轮转动模型、电液伺服阀和刹车装置模型等组成的飞机防滑刹车系统仿真模型；确定电液伺服阀和轮速传感器典型故障模式，建立故障注入模块；通过轮速传感器和电液伺服阀的典型故障仿真模拟，得到故障数据样本.采用滑动窗口裁剪的方法对样本进行数据增强，建立故障数据集；采用优化前后的BP神经网络进行飞机防滑刹车系统的故障诊断.结果表明：采用ABC算法对BP神经网络优化后的系统平均故障诊断准确率为95.4%（优化前为92.7%），湿跑道传感器故障诊断的准确率为83.9%（优化前为74.5%），可见通过优化有效提升了飞机防滑刹车系统故障诊断准确率.

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计算机与电气工程

基于新的F-YOLO深度网络的城市植被覆盖检测

徐昇, 吴迪

2025, 46(6): 705-713. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.012

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针对传统基于遥感影像处理的植被分析中人工干预较多导致的效率低、精度差、更新速度慢、耗费资源等问题，基于YOLO网络结构，提出一种新的全卷积F-YOLO（fully convolutional YOLO）结构网络模型对植被覆盖进行研究.通过修改损失函数来提升图像中目标检测的精度，并输出像素级的目标检测结果，完成像素级分类任务.通过设计出自动端到端的像素分割算法，统计城市植被的覆盖度.选取南京市紫金山附近区域为研究对象，采用提出的F-YOLO对图片进行卷积和池化操作，从而得到特征图；再通过上采样将高度抽象的特征图还原成原图像大小；然后进行逐像素分析，判断此像素是否属于目标植被；最后进行植被的分割与覆盖度计算.试验结果表明算法植被分割像素精确率达到94.76%，植被覆盖度计算结果的精确度为96.72%.在目标检测任务中，文中方法召回率为97.33%，像素精确率为96.34%，F1值为96.83%，都显著优于SSD与Faster-RCNN；在像素级分割任务中，该方法94.76%的像素精确率明显高于FCN-16、U-Net及FCN-32，验证了其具有综合性能优势.

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能源与动力工程

微通道内掺氢氨气火焰特性的试验

唐爱坤, 李冲, 蔡涛

2025, 46(6): 714-722. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.013

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为了响应国家提出的“双碳”计划，探究新型无碳燃料在微型动力系统中的应用潜力，对平板式微型燃烧器内的氨气/氢气/空气预混火焰特性进行了试验，考察了流速、当量比等运行参数对火焰稳定性和燃烧器工作特性的影响.从内部流动传热与外部散热的角度，探讨了不同火焰形态的形成机制和转变规律.研究结果表明：随着流速的增加，燃烧器内会依次出现反复熄燃、平直、锚定、U形以及倾斜等火焰形态；通过试验确定了能够产生稳定火焰与非稳定火焰所对应的流速范围，混合气处于理论当量比（当量比为1.0）时，火焰稳定性最佳，吹熄极限流速可达0.35 m/s；U形火焰的整体输出特性更加优越，壁面最高温度可达900.0 K，壁面温差也最小.

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能源与动力工程

人工淹没式空化射流流场特性的数值模拟分析

王匀, 余亮, 何培瑜, 张林强, 杨进

2025, 46(6): 723-730. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.014

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针对双入口式喷嘴的内部流动特性复杂且对空化发生能力影响显著的问题，研究了人工淹没式空化射流发生过程中射流速度、汽液两相及压力的分布特性，探究了外喷嘴出口宽度对流场的影响规律.结果表明：高速射流流经内喷嘴收缩段进入喉管时，由于出流断面收缩，使得射流速度骤增，并在喉管及其出口附近形成一段高速低压区，在低速射流包裹效应下，该区域速度分布最终呈水滴状，且该区域内液相在汽相的作用下出现先分流、后聚合的现象；随着外喷嘴出口宽度的增大，射流速度衰减加剧，汽相分布范围减小，最大汽相体积分数降低.

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材料与环境工程

基于SMP准则的降雨条件下三维非饱和土边坡稳定性

王龙, 邓虎, 周恩全, 朱方之

2025, 46(6): 731-738. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.015

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基于ABAQUS软件平台，采用外挂子程序的方法，实现了空间滑动面（SMP）强度准则的二次开发.采用布尔变量判断边坡饱和区域和非饱和区域，考虑了土中水分含量变化对毛细黏聚力、土内摩擦角和重度的影响，并基于强度折减原理实现了不同降雨类型条件下三维非饱和土边坡稳定性的数值模拟，得到边坡孔隙水压力分布和边坡安全系数.结果表明：土体类型和降雨类型对三维非饱和边坡孔隙水压力分布和安全系数的影响较大；湿润锋消失后，降雨类型的影响程度由大至小依次为后锋型、平均型、中锋型和前锋型；三维边坡土体抗剪作用得到充分发挥，忽略中间主应力的影响会低估边坡的稳定性.

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材料与环境工程

复合改性硬质沥青的高温特性

马翔, 林卓立, 吴宣, 李国芬, 侯彦明

2025, 46(6): 739-744. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2025.06.016

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为了改善SBS改性沥青在极端高温气候和重载条件下的使用性能，利用高模量剂（HMA）、特立尼达湖沥青（TLA）和布敦岩沥青（BRA）等3种复合改性剂，制备了HMA+SBS、TLA+SBS和BRA+SBS等3种复合改性硬质沥青；通过基本性质试验、温度-频率扫描试验和多应力重复蠕变恢复试验，评价了其高温特性，并与SBS改性沥青进行了对比研究.结果表明：HMA、TLA和BRA均能增强SBS改性沥青的高温性能，其合理掺量依次为20%、25%和8%，复合改性硬质沥青在工程应用时需要适当提高施工温度；掺加HMA和TLA有利于改善SBS改性沥青的高温流变性能，其中HMA+SBS在低频条件下的改善效果更优，TLA+SBS则在高频条件下的改善效果更优，而BRA+SBS的弹性恢复性能更优.

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