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1. 基于区块链的用户自定义位置共享方案
申自浩,刘梦珂,王辉,刘沛骞,刘琨
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (4): 655-663.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.04.001
摘要   HTML PDF(pc) (1140KB)(86)   

针对移动社交网络位置共享服务存在的隐私泄漏问题,提出基于区块链的用户自定义位置共享(BUDLS)方案. 基于区块链实现位置信息分布式管理,防止中央服务器收集大量用户隐私,增强用户位置信息的可控性. 设计基于公钥数字签名和同态加密相结合的加密机制,防止位置信息被攻击者非法获取. 定义灵活的访问控制策略,根据用户需要提供可靠的服务. 安全分析验证结果显示,BUDLS方案满足隐私安全目标. 仿真实验结果表明,相比传统方案,BUDLS方案降低了时间成本,提高了位置查询的准确性,有效保护了移动社交网络平台用户的位置隐私.

2. 基于特征复用机制的航拍图像小目标检测算法
邓天民,程鑫鑫,刘金凤,张曦月
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 437-448.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.001
摘要   HTML PDF(pc) (4531KB)(161)   

针对无人机(UAV)航拍图像检测存在的小目标检测精度低和模型参数量大的问题,提出轻量高效的航拍图像检测算法FS-YOLO. 该算法以YOLOv8s为基准网络,通过降低通道维数和改进网络架构提出轻量的特征提取网络,实现对冗余特征信息的高效复用,在较少的参数量下产生更多特征图,提高模型对特征信息的提取和表达能力,同时显著减小模型大小. 在特征融合阶段引入内容感知特征重组模块,加强对小目标显著语义信息的关注,提升网络对航拍图像的检测性能. 使用无人机航拍数据集VisDrone进行实验验证,结果表明,所提算法以仅5.48 M的参数量实现了mAP0.5=47.0%的检测精度,比基准算法YOLOv8s的参数量降低了50.7%,精度提升了6.1%. 在DIOR数据集上的实验表明,FS-YOLO的泛化能力较强,较其他先进算法更具竞争力.

3. 轻量化机器人抓取位姿实时检测算法
宋明俊,严文,邓益昭,张俊然,涂海燕
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 599-610.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.017
摘要   HTML PDF(pc) (4675KB)(93)   

针对机器人对形状、大小、种类变化不一的未知物体的抓取,提出轻量化的抓取位姿实时检测算法RTGN,以进一步提升抓取检测准确率及检测速度. 设计多尺度空洞卷积模块,以构建轻量化的特征提取主干网络;设计混合注意力模块,以加强网络对重要抓取特征的关注;引入金字塔池化模块融合多层级特征,以提升网络对物体的抓取感知能力. 在Cornell抓取数据集上进行测试,RTGN检测速度为142帧/s,在图像拆分和对象拆分上的检测准确率分别为98. 26%和97. 65%;在实际抓取环境下进行抓取实验,机器人对20类未知物体进行400次抓取,抓取成功率为96. 0%. 实验结果表明,RTGN的检测准确率和检测速度较现有方法有明显提升,对物体的位置和姿态变化具有较强的适应性,并且能够有效地泛化到形状、大小、种类等变化不一的未知物体的抓取检测中.

4. 基于应变影响线的桥梁模型修正试验
周宇,甘露一,狄生奎,贺文宇,李宁波
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 537-546.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.011
摘要   HTML PDF(pc) (1827KB)(80)   

为了验证桥梁应变影响线用于模型修正的有效性,针对某三跨钢板组合连续梁桥在单辆重车移动加载下的应变时程响应进行研究. 联合实测应变影响线和计算影响线构建目标函数;以影响线形态控制点处的微应变试验值作为输入层参数,以有限元模型结构几何尺寸信息与材料特征值作为输出层参数,构建反向传播 (BP)神经网络进行自我学习;基于训练完毕的BP神经网络,对待修参数进行预测,开展桥梁模型修正研究. 结果表明,所提出的有限元模型修正方法能够减小真实结构不确定性带来的建模误差,修正后的优化模型比初始模型更加贴近真实结构,目标函数相对误差降低29%;可以采用基于BP神经网络的模型参数修正方法对有限元模型参数进行预测.

5. 基于特征过滤与特征解耦的域泛化模型
刘坤,王丁,王静凯,陈海永,刘卫朋
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 459-467.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.003
摘要   HTML PDF(pc) (1385KB)(79)   

针对跨场景情况下图像亮度不一致导致的深度缺陷检测模型泛化性能差的问题,提出基于特征过滤与特征解耦的域泛化(FF-FDDG)模型. 模型包含设计的亮度过滤-残差模块(LFR),该模块通过实例归一化过滤亮度变化特征,并从被过滤的特征中提取缺陷高相关性且亮度低关联性的特征,并将这些特征与实例级归一化后的特征进行融合,以增强模型在跨场景图像亮度变换情况下的泛化能力. 提出对比白化损失(CWL)函数,该函数通过解耦特征中亮度变换特征和缺陷纹理特征,引导模型学习缺陷纹理特征,以提升模型泛化能力. 在从光伏电池制造环境中收集的跨场景光伏电池表面缺陷数据上进行实验,结果表明,相较于现阶段最先进的域泛化模型,所提出的FF-FDDG在跨场景情况下的平均检测精度(mAP)均值提升5.01%.

6. 中等跨径钢板组合梁截面布置优化
李立峰,侯坤,邹德强,彭浩,李凌霄
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 510-517.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.008
摘要   HTML PDF(pc) (1368KB)(76)   

为了实现钢板组合梁的标准化设计,达到进一步推广应用的目的,以跨径30 m的先简支后桥面连续钢板组合梁桥为研究对象,结合目前中国钢-混组合梁桥的设计规范,以全桥造价及全桥钢材用量为目标函数,以钢板组合梁截面尺寸布置参数和主梁数量为设计变量,并以应力、变形、局部稳定和规范构造要求为约束条件,建立钢板组合梁截面参数的优化模型,并采用遗传算法展开优化分析. 优化结果表明:所提算法稳定可靠、效率高,依托工程的结构截面布置有较大的优化空间. 当桥宽和车道布置不变时,采用6梁式截面的全桥造价最少,相对原始设计截面可节省约13%的费用;采用4梁式截面的全桥钢材用量最少,为128.65 kg/m2,相对原始设计截面可节省约27%的钢材用量. 优化结果可为中等跨径钢板组合梁桥的截面设计提供参考. 通过经济性分析发现,当主梁间距分别取约2.3、3.2、4.8 m时,跨高比的经济取值分别为20~23、18~21、14~17.

7. 旋转框定位的多尺度再生物品目标检测算法
董红召,方浩杰,张楠
浙江大学学报(工学版)    2022, 56 (1): 16-25.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2022.01.002
摘要   HTML PDF(pc) (1360KB)(430)   

针对传统目标检测算法未考虑实际分拣场景目标物形态尺度的多样性,无法获取旋转角度信息的问题,提出基于YOLOv5的改进算法MR2-YOLOv5. 通过添加角度预测分支,引入环形平滑标签(CSL)角度分类方法,完成旋转角度精准检测. 增加目标检测层用于提升模型不同尺度检测能力,在主干网络末端利用Transformer注意力机制对各通道赋予不同的权重,强化特征提取. 利用主干网络提取到的不同层次特征图输入BiFPN网络结构中,开展多尺度特征融合. 实验结果表明,MR2-YOLOv5在自制数据集上的均值平均精度(mAP)为90.56%,较仅添加角度预测分支的YOLOv5s基础网络提升5.36%;对于遮挡、透明、变形等目标物,均可以识别类别和旋转角度,图像单帧检测时间为0.02~0.03 s,满足分拣场景对目标检测算法的性能需求.

8. 浅层膨胀土及其纤维改良土的剪切强度特性
段君义,吴俊江,粟雨,吕志涛,林宇亮,杨果林
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 547-556.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.012
摘要   HTML PDF(pc) (2111KB)(65)   

与膨胀土工程灾害密切相关的浅层膨胀土受到的围压通常较低,其力学特性有别于高围压下的情形. 通过三轴剪切试验比较高、低围压下膨胀土的剪切行为及剪切强度的非线性特征,探讨聚丙烯纤维改良浅层膨胀土的剪切特性及加固机理. 结果表明,浅层膨胀土剪切强度具有明显的非线性,可用幂函数表征. 随着土体中水的质量分数增大和围压减小,膨胀土剪切强度非线性更加明显. 采用高围压下的抗剪强度参数试验结果会导致浅层饱和膨胀土的黏聚力被高估225.7%、内摩擦角被低估42.5%. 掺入纤维后膨胀土的剪切强度明显提高,提升幅度与土体中的三维纤维网状结构的形成度有关. 增大纤维长度可以有效降低剪切强度衰减率,继而消弱膨胀土的应变软化效应;过长的纤维在膨胀土内容易弯曲和扭折,会导致纤维-膨胀土界面作用随着土体变形而逐渐劣化.

9. 基于语义增强特征融合的多模态图像检索模型
杨帆,宁博,李怀清,周新,李冠宇
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (2): 252-258.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.02.005
摘要   HTML PDF(pc) (928KB)(307)   

为了在多模态图像检索任务中建立文本特征与图像特征的相关性,提出基于语义增强特征融合的多模态图像检索模型(SEFM). 该模型通过文本语义增强模块、图像语义增强模块2部分在特征融合时对组合特征进行语义增强. 在文本语义增强模块建立多模态双重注意力机制,利用双重注意力建立文本与图像之间的关联以增强文本语义;在图像语义增强模块引入保留强度和更新强度,控制组合特征中查询图像特征的保留和更新程度. 基于以上2个模块可以优化组合特征使其更接近目标图像特征. 在MIT-States和Fashion IQ这2个数据集上对该模型进行评估,实验结果表明在多模态图像检索任务上该模型与现有方法相比在召回率和准确率上都有所提升.

10. 基于深度学习的中文字体风格转换研究综述
程若然,赵晓丽,周浩军,叶翰辰
浙江大学学报(工学版)    2022, 56 (3): 510-519, 530.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2022.03.010
摘要   HTML PDF(pc) (874KB)(422)   

根据中文字体风格转换研究发展的不同阶段进行方法分类,简要回顾传统方法,梳理分析深度学习方法. 介绍常用的公开数据集和评价标准. 分别从提高生成质量、增强个性化差异、减少训练样本数量和学习书法字体风格共4个方面展望未来研究.

11. 基于改进强化学习的多智能体追逃对抗
薛雅丽,叶金泽,李寒雁
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (8): 1479-1486.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.08.001
摘要   HTML PDF(pc) (1158KB)(416)   

针对多智能体追逃问题,提出基于优先经验回放和解耦奖励函数的多智能体强化学习算法. 将多智能体深度确定性策略梯度算法(MADDPG)和双延迟-确定策略梯度算法(TD3)相结合,提出多智能体双延迟-确定策略梯度算法(MATD3). 针对多智能体追逃问题中奖励函数存在大量稀疏奖励的问题,提出利用优先经验回放方法确定经验优先度以及采样高价值经验. 设计解耦奖励函数,将奖励函数分为个体奖励和联合奖励以最大化全局奖励和局部奖励,提出DEPER-MATD3算法. 基于此算法设计仿真实验,并与其他算法对比,实验结果表明,该算法有效解决了过估计问题,且耗时相比MATD3算法有所减少. 在解耦奖励函数环境下该算法训练的追击者的全局平均奖励升高,追击者有更大的概率追击到逃逸者.

12. 用于夹层梁静动力及屈曲分析的新型组合结构单元
林建平,陈昆,潘剑超,王冠楠,冯倩
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 518-528.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.009
摘要   HTML PDF(pc) (1398KB)(57)   

推导出新型组合结构单元,用于考虑界面滑移的3层部分作用夹层组合梁的静动力及屈曲特性分析. 基于铁木辛柯梁理论,建立考虑夹层梁部分作用效应的能量原理. 针对其受力特性,在节点位移、横截面转角和界面滑移插值时均采用含内部自由度的高阶插值函数,以解决含界面有限元数值分析中常遇到的“滑移锁定”现象. 通过变分原理得到夹层梁的刚度矩阵、质量矩阵以及几何刚度矩阵的显示表达式. 基于MATLAB编译相应夹层结构的有限元程序并验证其准确性. 对不同截面3层夹层组合梁进行不同荷载条件和边界条件下的静动力及屈曲特性分析,并探讨不同夹层组合梁跨高比和不同界面抗剪连接刚度下的计算结果及其误差的变化规律. 所推导的显示表达式新型组合结构单元计算效率高,并便于推广应用于其他有限元程序或商业软件子程序中.

13. 斜拉桥钢塔地震损伤特性及输入地震动参数的影响
郏洲,谢旭,王天佳,成程
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (4): 817-827.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.04.017
摘要   HTML PDF(pc) (5212KB)(47)   

以主跨为165 m的独塔钢斜拉桥为研究对象,建立精细化钢塔计算模型. 选取经峰值加速度调整后的历史地震记录作为地震动输入,分析顺桥向弹塑性时程反应,研究钢塔的钢板局部失稳以及超低周疲劳开裂特性,讨论纤维模型的适用性. 结果表明,沿高度方向加载的Pushover法能够预测钢塔顺桥向地震塑性发展的顺序和位置;纤维模型能够获得钢塔的弹塑性地震位移反应以及地震损伤位置,不能精确评价结构残余变形与损伤程度;输入地震动的峰值地面速度(PGV)/峰值地面加速度(PGA)值是影响结构地震损伤程度的指标;当PGA相同时,PGV/PGA值越大的地震动引起的钢塔地震损伤越显著,钢塔斜拉桥抗震性能验算应选用PGV/PGA值大的地震动时程.

14. 基于扩张滑模观测器的电液伺服系统鲁棒控制
臧万顺,沈刚,赵军,臧克江
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 611-621.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.018
摘要   HTML PDF(pc) (2416KB)(57)   

为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型. 为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并结合等值注入原理及饱和函数进行合理优化. 利用系统不确定性的估计值,在反步控制设计中引入障碍Lyapunov函数,将系统的跟踪误差约束在一定范围内,结合参数自适应律,提高系统控制性能. 为了验证所提控制方法的性能,在MATLAB/Simulink软件平台构建仿真模型,进一步地,搭建电液伺服系统实验台及实时控制系统,进行仿真和实验验证. 结果表明所提方法的性能优于基于障碍Lyapunov函数的反步控制器及传统的反步控制器.

15. 基于生成对抗网络的文本两阶段生成高质量图像方法
曹寅,秦俊平,高彤,马千里,任家琪
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (4): 674-683.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.04.003
摘要   HTML PDF(pc) (7066KB)(47)   

为了解决传统文本生成图像方法生成图像质量差和文本描述与生成图像不一致问题, 以多种损失函数为约束,提出深度融合注意力的生成对抗网络方法(DFA-GAN). 采用两阶段图像生成,以单级生成对抗网络(GAN)为主干,将第一阶段生成的初始模糊图像输入第二阶段,对初始图像进行高质量再生成,以提升图像的生成质量. 在图像生成的第一阶段,设计视觉文本融合模块,深度融合文本特征与图像特征,将文本信息充分融合在不同尺度的图像采样过程中. 在图像生成的第二阶段,为了充分融合图像特征与文本描述词特征,提出以改进后的Vision Transformer为编码器的图像生成器.定量与定性实验结果表明,对比其他主流模型,所提方法提高了生成图像的质量,与文本描述更加符合.

16. 基于序贯设计和高斯过程模型的结构动力不确定性量化方法
万华平,张梓楠,周家伟,任伟新
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 529-536.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.010
摘要   HTML PDF(pc) (1727KB)(54)   

将直接基于有限元模型的蒙特卡罗方法用于结构动力不确定性量化较耗时,为此采用高斯过程模型取代耗时的有限元模型,提高不确定性量化的计算效率. 提出基于序贯设计和高斯过程模型的结构动力不确定性量化方法,通过样本填充准则迭代,选择最优样本点建立自适应高斯过程模型,提升动力不确定性量化精度. 在建立的自适应高斯过程模型框架下,动力特性统计矩的高维积分转化为一维积分,进而进行解析计算. 采用2个数学函数来展示自适应高斯模型的拟合过程,高斯过程模型的拟合精度随着迭代次数增加而明显增加. 将所提方法应用于柱面网壳的固有频率统计矩计算,计算精度与蒙特卡罗法的结果相当. 与传统高斯过程模型对比,所提算法的计算效率优势明显,表明所提方法具有计算精度高和效率高的优势.

17. 基于多依赖图和知识融合的方面级情感分析模型
何勇禧,韩虎,孔博
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (4): 737-747.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.04.009
摘要   HTML PDF(pc) (1258KB)(46)   

方面级情感分析存在以下问题:句法依赖解析方式单一,语法信息的提取和利用不完善;外部知识库使用有限,无法提供足以判断情感的背景知识与信息;引入的知识过多,导致结论出现偏差. 为此提出新的方面级情感分析模型,使用2种不同的句法解析方式对句子构建2种句法依赖图. 依据外部情感知识构建情感关系图,引入概念知识图谱增强句子中的方面词本体,构建与经过概念知识图谱增强的句子对应的可见矩阵. 使用双通道图卷积神经网络处理依赖图、情感关系图与可视矩阵,融合依赖图与情感关系图,对特定方面的特征表示进行语义、句法双交互. 实验结果表明,所提模型在多个数据集上的准确率和宏F1值均显著优于主流模型.

18. 足式机器人触地检测方法的研究综述
姜晓勇,应凯健,吴起威,魏璇
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (2): 334-348.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.02.012
摘要   HTML PDF(pc) (1751KB)(109)   

基于现有足式机器人触地检测方法的研究,综合论述了腿部结构设计、足端设计、传感器设计对触地检测的影响. 总结外部传感器直接检测的触地检测方法、基于运动学与动力学的触地检测方法以及基于学习的触地检测方法. 归纳地面湿滑、地面松软以及非足端触地这3种特殊场景中的触地检测方法. 分析触地检测技术的应用场景,具体包括运动控制的需要、导航中的应用、地形与地质的感知这三大应用场景. 指出硬件改进和集成、多模态触地检测、多传感器融合化触地检测以及智能化触地检测这四大触地检测方法相关的发展趋势,总结各触地检测算法之间的具体关联,为触地检测后续技术的发展及触地检测的具体应用提供指导.

19. 干砂地基初始应力对爆炸波传播影响的模型试验
陈加浩,李俊超,朱斌,卢强,汪玉冰,管龙华,赵凤奎
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (3): 579-588.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.03.015
摘要   HTML PDF(pc) (1996KB)(52)   

为了研究砂土地基初始应力对爆炸波压力峰值、上升时间、传播速度和初始应力动态卸载等传播规律的影响,开展多组干砂地基常重力和超重力爆炸模型试验. 试验结果表明,初始自重应力会抑制爆炸波近区压力峰值的增长,而对远区的影响较小. 初始应力的增加使得爆炸波上升时间更长,更易由冲击波衰减为弹塑性波,并使得爆炸波波速增大. 超重力试验通过还原砂土地基的原型自重应力,能够模拟爆炸荷载诱发砂土地基初始应力动态卸载的过程,形成爆炸压力和土体初始应力动态卸载拉应力的耦合波,动态卸载拉应力持续时间更长. 与爆炸波压应力的比冲量相比,初始应力动态卸载拉应力的比冲量随着传播距离的增加逐渐成为爆炸能量的主要部分,其产生的破坏作用不可忽视.

20. 工业锅炉数字化设计与数字孪生综述
程浙武,童水光,童哲铭,张钦国
浙江大学学报(工学版)    2021, 55 (8): 1518-1528.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.08.013
摘要   HTML PDF(pc) (915KB)(524)   

概述工业锅炉设计的特点和引入数字孪生技术的必要性. 通过对工业锅炉数字化设计技术的发展和研究现状的综述,提出以设计过程优化为核心、以数字孪生为基础的新一代工业锅炉数字化设计技术是提升工业锅炉设计能力和综合性能的关键. 分析数字孪生技术在工业锅炉设计中的应用特点,总结数字孪生驱动的工业锅炉数字化设计的三大关键技术问题:面向设计过程多元信息表达的工业锅炉数字孪生建模技术;基于人机交互与虚拟现实智能验证的设计过程优化技术;面向全生命周期的工业锅炉数字孪生数据管理技术. 在此基础上,提出数字孪生驱动的工业锅炉数字化设计技术框架,以期为面向高性能工业锅炉的数字化设计技术研究和应用提供思路和有价值的参考.