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1. 基于多时间尺度相似性的涡扇发动机寿命预测
许昱晖,舒俊清,宋亚,郑宇,夏唐斌
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (10): 1937-1947.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.10.016
摘要   HTML PDF(pc) (1382KB)(623)   

针对传统相似性方法在提取健康指标和相似性匹配上存在的不足,提出结合自编码器神经网络的基于多时间尺度健康指标相似性的预测方法(AE MTS-HI). 采用自编码器从状态监测数据中提取表征发动机退化状态的健康指标,降低提取过程非线性信息的损失. 将测试退化轨迹长度的波动纳入考量,针对性地设计多时间尺度的健康指标进行相似性匹配. 这不仅可以克服单一时间尺度匹配导致的精度限制,而且可以提高预测的鲁棒性. 在涡扇发动机的公开数据集上验证所提方法的性能. 结果表明,利用该方法能够显著提升剩余使用寿命(RUL)的预测精度,为预知维护提供有力支撑.

2. 基于优化DeepSort的前方车辆多目标跟踪
金立生,华强,郭柏苍,谢宪毅,闫福刚,武波涛
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (6): 1056-1064.   DOI: 10.3785/j.issn.1008.973X.2021.06.005
摘要   HTML PDF(pc) (1014KB)(578)   

为了提升自动驾驶汽车对周边环境的感知能力,提出优化DeepSort的前方多车辆目标跟踪算法. 采用Gaussian YOLO v3作为前端目标检测器,基于DarkNet-53骨干网络训练,获得专门针对车辆的检测器Gaussian YOLO v3-vehicle,使车辆检测准确率提升3%. 为了克服传统预训练模型没有针对车辆类别的缺点,提出采用扩增后的VeRi数据集进行重识别预训练. 提出结合中心损失函数与交叉熵损失函数的新损失函数,使网络提取的目标特征有更好的类内聚合以及类间分辨能力. 试验部分采集不同环境的实际道路视频,采用CLEAR MOT评价指标进行性能评估. 结果表明,与基准DeepSort YOLO v3相比,跟踪准确度提升1%,身份切换次数减少4%.

3. 基于区块链的车联网数据安全共享方案
刘雪娇,殷一丹,陈蔚,夏莹杰,许佳丽,韩立东
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (5): 957-965.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.05.016
摘要   HTML PDF(pc) (1276KB)(522)   

针对传统车联网(IoV)数据易被篡改、访问控制不够灵活的问题,提出基于区块链和带权密文策略属性基加密的车联网数据安全共享方案. 该方案由路侧单元共同维护区块的生成、验证和存储,实现分布式数据存储,保证数据不可篡改;基于属性对链上数据进行访问控制,保证只有授权的访问者才能访问数据内容;针对车联网场景下多实体、多角色的数据共享需求,通过挖掘车联网数据访问角色间属性权限的关联关系,构造基于多属性的层级访问策略制定方法,简化访问控制策略的复杂度. 实验分析表明,该方案能够实现对车联网数据的安全存储与灵活访问控制,所构建的层级访问策略制定方法能够有效降低车辆的计算和传输开销,满足车联网场景下多实体、多角色的访问需求.

4. 基于TOUGH2和FLAC3D的流固弱耦合程序开发及验证
刘夏临,张晟斌,陈佺,舒恒,刘尚各
浙江大学学报(工学版)    2022, 56 (8): 1485-1494.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2022.08.002
摘要   HTML PDF(pc) (1589KB)(464)   

传统、新型岩土工程问题诸如压缩空气含水层储能、充气截排水技术、二氧化碳地质封存、油气地下储备工程等均涉及气水两相流与应力耦合. 针对这一工程实际,根据非饱和土气水两相渗流-应力弱耦合理论,开发了基于TOUGH2与FLAC3D的气水两相渗流-应力耦合计算搭接程序. 该计算程序能够较为真实地模拟气水两相渗流问题,能够探讨流动过程中气水的相互作用及其对过程的影响. 程序考虑了气水两相渗流与土体骨架变形直接的相互作用,反映了这一过程中孔隙度、渗透率、毛管压力和土体物理力学参数的变化,实现了更为完善的气水两相渗流与应力弱耦合分析. 通过与经典的排水试验和模型试验对比,验证了该程序可以较为准确地模拟气水两相流-应力之间的相互作用.

5. 基于图神经网络的地表水水质预测模型
许佳辉,王敬昌,陈岭,吴勇
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (4): 601-607.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.04.001
摘要   HTML PDF(pc) (750KB)(449)   

针对水质数据在时间和空间维度上的复杂依赖关系,提出基于图神经网络(GNN)的地表水水质预测模型. 该模型采用GNN建模地表水水质监测站点在空间上的复杂依赖关系,使用长短时记忆网络(LSTM)建模水质指标序列在时间上的复杂依赖关系,将编码结果输入到解码器中得到预测输出. 实验结果表明,与时间序列分析方法、通用回归方法和一般深度学习方法相比,该模型能够实现23.3%、26.6%和14.8%的性能提升.

6. 基于改进MobileNet v2的垃圾图像分类算法
陈智超,焦海宁,杨杰,曾华福
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (8): 1490-1499.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.08.010
摘要   HTML PDF(pc) (1439KB)(367)   

针对现有的垃圾图像分类模型实时性能差和分类精度低的问题,提出基于改进MobileNet v2的垃圾图像分类方法,构建以MobileNet v2为核心的轻量级特征提取网络. 通过调整宽度因子降低模型的参数量;在模型中嵌入通道和空间注意力模块,增强网络对特征的细化能力;设计多尺度特征融合结构,增强网络对尺度的适应性;利用迁移学习的方式优化模型参数,进一步提高模型精度. 实验结果表明,算法在自建数据集上的平均准确率为94.6%,分别高于MobileNet v2、VGG16、GoogleNet、ResNet50、ResNet101模型2.0%、3.4%、3.2%、2.3%、1.2%;所提算法在2种公共图像分类数据集CIFAR-100和tiny-ImageNet中均取得不错表现;模型参数量仅为0.83 M,体积约为基础模型的2/5,在边缘设备JETSON TX2上的单次推理耗时68 ms,实现了推理速度和预测准确率的提升.

7. 面向平板结构钙钛矿太阳能电池的金属氧化物综述
肖黎,陈远豪,梁昌兴,姚建曦
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (8): 1576-1584.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.08.019
摘要   HTML PDF(pc) (1043KB)(360)   

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层,金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响. 系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求,并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属氧化物电子传输层及空穴传输层材料特性及代表性工作进行总结. 针对大多数金属氧化物迁移率低、表面缺陷多及能级匹配差的问题,分析元素掺杂、表面改性、复合薄膜设计等手段解决的相关进展. 总结目前金属氧化物薄膜沉积技术现状及优缺点,探讨今后薄膜沉积技术发展、改进方向. 对低温沉积金属氧化物薄膜在柔性器件方面的应用进行展望.

8. 微型涡喷发动机燃烧室全覆盖气膜冷却
王子硕,唐豪,刘禹
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (10): 2002-2012.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.10.023
摘要   HTML PDF(pc) (2053KB)(355)   

为了延长微型涡喷发动机燃烧室的使用寿命,针对燃烧室壁面高温区进行全覆盖气膜冷却研究. 在KJ-66微型涡喷发动机试车实验的基础上,比较实际燃烧工况下,排布方式和燃烧室外环的扩张孔对气膜冷却效果及燃烧室整体性能的影响. 结果表明,在实际微型涡喷发动机模型中,顺排的平均综合冷却效率低于叉排,但对壁面的综合降温效果优于叉排. 随着扩张孔出口直径的增大,气膜冷却效果逐渐改善,但会影响燃烧室出口温度分布的均匀性. 由于燃烧室后排冷却孔的影响,二次流射入主流会发生偏转,提升了气膜的冷却效果. 整体而言,全覆盖气膜冷却在实际燃烧工况下对燃烧室壁面有着很好的冷却作用,扩张型气膜孔能够有效改善燃烧室外环的气膜冷却效果.

9. 基于数字孪生的飞机总装生产线建模
郑守国,张勇德,谢文添,樊虎,王青
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (5): 843-854.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.05.005
摘要   HTML PDF(pc) (2002KB)(340)   

为了实现飞机制造企业总装生产线车间物理空间与信息空间的实时交互与深度融合,通过分析飞机总装生产线组成单元与生产业务逻辑,提出基于数字孪生的飞机总装生产线车间建模框架. 从“人、机、料、法、环、测”六维视角出发,阐述生产线关键要素建模与实现,并提出飞机总装生产线三维可视化及信息集成平台实现技术流程. 在CATIA中建立车间三维数字模型,基于浏览器和WebGL技术建立虚拟空间,通过采集生产现场过程数据实现物理实体向虚拟空间的实时映射. 以某型飞机总装生产线车间为例,实现总装现场与虚拟可视化的同步映射、WebServices服务、信息查询服务及装配工艺过程查询服务,有效提高作业效率并为工作人员决策提供科学参考.

10. 基于LCL谐振型双有源桥的三端口DC-DC变换器及其解耦控制
王荣闯,王杉杉,高明,石健将
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (8): 1585-1593.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.08.020
摘要   HTML PDF(pc) (1614KB)(332)   

为了降低集成式三端口DC-DC变换器多功率路径的控制环路间的耦合程度、优化动态性能,将双Buck/Boost与LCL谐振型双有源桥通过共用原边全桥开关单元集成到一起,提出新型三端口DC-DC变换器及其解耦控制方法. 该变换器实现了开关器件的复用,提高了功率密度;采用PWM+双移相控制,可以实现3个端口间传输功率的灵活控制;利用LCL谐振特性实现基波功率因数为1的功率传递. 本研究分析该变换器的工作原理、控制方式与谐波特性,并且根据基波分析法提出简单、有效的解耦控制方法,可以有效降低多功率路径间的耦合程度,提高系统动态响应能力;搭建400 W的实验样机,进行控制方式对比试验、典型工作模式切换试验、解耦控制对比试验,验证该变换器的可行性及所提解耦控制策略的解耦效果.

11. 汽车制动系统用滚珠丝杠副振动检测方法
刘文涛,赵坤,汪久根,宋丽
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (8): 1529-1537.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.08.014
摘要   HTML PDF(pc) (1675KB)(322)   

针对汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动检测技术进行研究. 根据汽车制动系统用滚珠丝杠副的结构、尺寸和运动特征,提出振动检测方法,研制振动检测设备;基于运动学得出滚珠丝杠副在螺母旋转条件下的滚珠公转角速度、自转角速度及滚珠通过反向器频率的表达式;以某电动助力制动系统用滚珠丝杠副为试验对象,在螺母旋转驱动以及不同转速条件下测量丝杠沿轴向和径向的振动. 通过分析振动幅值的时频分布特征,发现被测丝杠副在滚珠通过反向器频率及其倍频附近具有较大的振动幅值. 采用一倍频程均方根(RMS)评价汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动水平,得到滚珠丝杠副的振动能量在不同转速条件下的倍频程分布特征.

12. 基于混合遗传算法的机器人改进摩擦模型辨识
张铁,胡亮亮,邹焱飚
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (5): 801-809.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.05.001
摘要   HTML PDF(pc) (2150KB)(315)   

为了解决机器人运动过程中库伦+黏性摩擦模型不能真实反映关节摩擦的非线性特性的问题,采用改进Stribeck摩擦模型对机器人关节摩擦进行建模,提出基于混合遗传算法与余弦轨迹的模型参数辨识方法. 采用不同的余弦轨迹对机器人关节进行激励,利用已知的机器人动力学方程确定关节摩擦力矩,从而建立机器人关节速度与关节摩擦力矩之间的映射关系,并利用模拟退火混合遗传算法对摩擦参数进行辨识. 为了验证所提方法的有效性,以多关节串联型机器人为研究对象,进行摩擦参数辨识实验. 实验结果表明,与传统的库伦+黏性摩擦模型相比,改进的Stribeck摩擦模型可以减少17.7%~33.6%的关节力矩计算误差,并能够进一步提高机器人动力学模型的准确性.

13. 碱性氢氧化物消除NH4Cl积灰特性实验研究
倪玉国,周昊,胡世豪
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (7): 1361-1367.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.07.015
摘要   HTML PDF(pc) (1664KB)(306)   

通过模拟燃煤电厂中NH4Cl氛围,研究NH4Cl如何影响飞灰沉积引起受热面热流密度变化. 实验采用竖式炉系统模拟锅炉尾部烟道,油循环系统控制温度,探针收集积灰,实时监测探针内外表面温度,获得探针受热面热流密度,将NaOH,Mg(OH)2,Ca(OH)2作为脱除剂,研究3种碱性氢氧化物对烟气中NH4Cl的脱除效果. 研究发现,NH4Cl对灰分的黏附能力较弱,受热面热流密度降低主要由NH4Cl析出形成的沉积层引起. 在3种脱除剂中,Ca(OH)2能够改善探针顶部热流密度降低,将热流密度降低率缩小到3.61%;NaOH能够改善探针底部热流密度降低,将降低率缩小到6.46%;Mg(OH)2虽然能够减少探针顶部热流密度降低,但会引起探针底部热流密度降低加剧.

14. 多芯片小数分频锁相环输出信号相位同步设计
徐砚天,黄晓敏,李浩明,王志宇,郁发新
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (9): 1788-1794.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.09.021
摘要   HTML PDF(pc) (966KB)(303)   

为了在多通道射频(RF)通信系统中,实现多个收发器芯片或单个收发器芯片上的锁相环(PLL)相位同步,提出小数分频PLL输出信号相位同步算法. 设计相位累加采样点数选取算法,算法选取的采样点数用于累加参考时钟欠采样的PLL输出信号与数控振荡器(NCO)产生的参考信号经三角运算的结果,以消除高次谐波分量,并有效降低相位差计算结果的误差. 根据相位差的计算结果反馈调节PLL内 delta-sigma 调制器(DSM)输入的小数分频比,线性调整PLL输出信号的相位,实现多个PLL输出信号相位与参考信号相位同步. 通过仿真验证算法的正确性,且最终相位同步后的相位误差为0.35°,完成同步所需的时间为210 ms.

15. 道面单向约束作用对飞机振动响应的影响
凌道盛,盛文军,黄博,赵云
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (9): 1684-1693.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.09.010
摘要   HTML PDF(pc) (1802KB)(297)   

基于B737-800机型,建立道面单向约束的飞机六自由度模型,分别进行单个和随机不平整激励道面上飞机滑跑仿真计算. 结果表明:单个不平整激励输入下,机体振动响应与道面变形模式相关,不再随道面变形波长、幅值及飞机滑跑速度单调变化,与不考虑道面单向约束作用时有显著差异,且不同滑跑速度的敏感波段不相同. 在随机不平整激励输入下,机轮脱离道面时间随道面平整度劣化而增加. 当跑道国际平整指数为3 m/km时,飞机以超过70 m/s的速度滑跑,机轮可能脱离道面的滑跑距离占比超过1/4. 飞机振动响应主频变低、高频振动大幅衰减,振动能量向更低频集中. 在评价机场跑道平整度的2个指标中,机体质心竖向最大加速度相较于不考虑单向约束作用时有所增大,竖向加速度均方根因机轮脱离道面削弱负向加速度响应有所减小.

16. 基于壳聚糖气凝胶的新型石油吸附剂研究进展
何璇,周启星
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (7): 1368-1380.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.07.016
摘要   HTML PDF(pc) (1971KB)(296)   

壳聚糖气凝胶具有生物相容性好、无毒易降解以及其他的优异性能,可作为理想的绿色石油吸附剂有效解决石油泄漏与污染的重大问题. 综述了基于壳聚糖气凝胶的新型石油吸附剂的研究进展. 对比传统石油处理方式及传统吸附剂的优缺点;分析总结壳聚糖气凝胶的合成、改性方法及其作为石油吸附剂的优势;总结目前研究中存在的问题,展望未来的研究方向.

17. 仿生视角的数字孪生系统信息安全框架及技术
李琳利,顾复,李浩,顾新建,罗国富,武志强,刚轶金
浙江大学学报(工学版)    2022, 56 (3): 419-435.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2022.03.001
摘要   HTML PDF(pc) (1417KB)(286)   

为了推动工业信息安全防御模式从静态的被动防御向主动防御转变,缓解安全专家严重不足与陡增的信息安全需求之间的矛盾,从仿生视角搭建数字孪生系统的信息安全主动防御体系框架,以数字孪生安全大脑为核心,提出以主动防御为目的的5类关键技术:基于云边协同的安全数据交互及协同防御技术、仿生的平行数字孪生系统主动防御技术、仿生的平行数字孪生系统安全态势感知技术、基于免疫系统的数字孪生系统主动防控技术、基于AI的数字孪生系统的反攻击智能识别技术. 给出数字孪生车间信息安全建设的应用案例,验证了数字孪生信息安全在智能制造中的适应性.

18. 基于决策树和有效降雨强度的滑坡危险性预警
黄发明,曹中山,姚池,姜清辉,陈佳武
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (3): 472-482.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.03.007
摘要   HTML PDF(pc) (1526KB)(285)   

以江西省寻乌县为例,采用信息量(IV)、反向传播神经网络(BPNN)和C5.0决策树模型进行滑坡易发性预测(LSP),比较不同模型的预测性能;基于有效降雨量的概念提出有效降雨强度-历时(EI-D)模型,计算滑坡临界降雨阈值并将其与传统的降雨强度-历时(I-D)阈值做对比;将LSP结果与EI-D模型耦合,实现滑坡灾害预警并进一步验证了预警精度. 结果表明:C5.0决策树的LSP精度高于BPNN和IV,EI-D阈值的预测效果优于I-D模型,且基于滑坡易发性和EI-D阈值的模型能有效实现降雨型滑坡的实时预报.

19. 基于纹理修复的双焦相机连续数字变焦算法
宋炯辉,李奇,王静,徐之海,冯华君,陈跃庭
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (8): 1510-1517.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.08.012
摘要   HTML PDF(pc) (1237KB)(273)   

设计主要用于双焦相机成像系统的连续数字变焦算法. 该算法将双焦相机连续数字变焦问题拆分成长焦相机视场内的特征迁移问题和长焦相机视场外的纹理修复问题. 在实现细节上,该算法参考基于上下文语义的图像修复算法的思路,利用长焦相机图像的纹理信息修复短焦相机图像,并在2个问题上使用相似的网络结构来降低长焦相机视场内外细节视觉效果的差异. 实验结果表明,相比其他算法,所提算法能显著提升变焦图像的质量,有效改善长焦相机视场内外纹理细节差距较大的问题,在主客观评价上都具有更好的表现. 此外,该方法对于处于长焦相机视场外的纹理细节,具有明显的修复效果,对于实际拍摄的图像同样有效.

20. 区块链数据安全管理和隐私保护技术研究综述
梁秀波,吴俊涵,赵昱,尹可挺
浙江大学学报(工学版)    2022, 56 (1): 1-15.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2022.01.001
摘要   HTML PDF(pc) (790KB)(271)   

针对当前区块链安全方面存在数据管理模式不合理、数据共享方案不可靠、智能合约漏洞不易修复和多类型数据隐私保护不完善等问题,分析并总结了国内外关于数据安全管理和隐私保护技术的文献. 从数据存储安全、数据隐私安全、数据访问安全和数据共享安全4个方面来概括目前区块链系统存在的各类安全问题及合理的解决方案,讨论区块链实现数据安全面临的挑战及未来的研究方向,为区块链安全领域相关人员未来的研究工作提供了一定的参考.