结合局部纹理特征滤波的海天线检测方法

针对视频监测下海天线检测图像易出现的海天对比度低、海上物体、海雾、海浪及云层等干扰条件引起的图像模糊和海天线遮挡问题,提出一种基于偏心邻域的灰度共生矩阵对比度滤波的梯度域下海天线检测方法。方法设计使用上下两方向偏心盒状滤波器获取图像的对比度梯度值图,利用滑动窗对分块图像搜索梯度极大值候选位置,根据设计策略通过构建海天线参数的概率统计模型提取拟合直线作为检测结果。仿真实验表明,本文方法能提升视觉图像下含多景物等干扰的复杂场景海天线检测的准确率,与同类方法相比提升7.69%。

高速水下无人航行器仿生外形设计与阻力数值预报研究

为了研究水下无人航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)的外形因素对阻力性能的影响,利用计算流体力学方法对不同航行器外形展开阻力预报及分析。对于水下高速UUV而言,优异的阻力性能对UUV的航速和续航能力的提升都是至关重要的。针对某高速UUV的减阻需求,首先结合SUBOFF标准模型进行了阻力特性数值预报,与试验数据对比验证了预报方法的适用性;在此基础上,模仿鲨鱼和海豚的外形特征设计了2种UUV水动力外形构型,针对2种外形构型分别预报了带有不同附体构型的阻力特性,得到了一种相比SUBOFF艇形具有明显减阻效果的UUV水动力外形。研究对低阻型高速UUV的外形设计具有一定的参考价值。

约束条件下的多无人机协同任务分配方法

为了在多约束条件下解决多个目标联合优化多无人机协同任务分配问题,本文综合考虑了任务约束、航程约束、攻击约束等约束条件,建立了攻击效益、损耗代价、时间代价联合为目标函数的多无人机协同作战任务分配模型。为简化问题难度,将带有多个约束条件的有约束问题转化为带有惩罚项的无约束问题,并将食肉植物算法与量子演进机制相结合,设计出一种新的量子食肉植物算法来优化模型中的目标函数。该算法的单链量子编码方法提高了量子食肉植物算法的收敛性能,克服了已有算法解决多无人机作战任务分配问题时易陷入局部收敛的弊端。在6种不同的作战规模中,量子食肉植物算法相比于4种对比算法的仿真结果均展现出更加优越的性能,突破了现有任务分配方法的应用局限和应用局限。

狭窄空间管道外壁检测机器人结构设计

为实现替代人工方法检测过热器管道外壁的目的,本文基于对爬管爬壁机器人的结构原理的分析,考虑到过热器管道空间狭窄形状复杂,设计了一种环抱式管道检测机器人。本文阐述了狭窄空间管道外壁检测机器人工作原理,设计了机器人的机械结构,分析了机器人手臂和手指的夹持力,分析了机器人的爬管升降力,并利用有限元仿真分析对其进行验证。研究结果表明:该结构设计合理,满足所需运行条件要求。

重载铁路列车载荷下埋地管道力学行为研究

为解决重载列车的载荷影响管道安全运行的问题,本文研究了埋地管道在重载列车载荷作用下的力学行为,通过建立有限元模型,研究了列车载荷、埋深和内压等因素对管道受力的影响。结果表明:管道高应力区出现在列车轨道正下方。在管道顶部,管道内表面的最大应力较大;但在管道底部,管道外表面的最大应力较大。在轨道下方的管段中,管顶受压,管底受拉,管道的横截面变化较小。最大垂直和水平位移分别位于管道顶部和侧面。管道的最大Von Mises应力、轴向应变和位移随列车载荷的增大而增大,随埋深的增加而减小。内压会增加管道的Von Mises应力,但管道位移会减小。

舰船舱室火灾下结构热力响应及极限强度研究

舰船在维修、巡逻和战斗时,由于人员操作失误或遭受攻击易发生舱室火灾,从而可能造成极为严重的后果。本文选取典型舰船舱室结构,以油池模拟可燃物,采用火灾动力学模拟器(fire dynamics simulator, FDS)仿真软件,模拟不同火灾面积及通风条件下的舱室火灾场景,分析不同火灾场景下的舱室火灾发展规律。将环境温度映射至甲板板架结构有限元模型,考虑结构的初始缺陷和材料的高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法,计算对比不同火灾工况下板架结构的热力响应与剩余强度。总结了氧气控制型、燃料控制型和过渡型等3种火灾类型下结构响应特点,发现大型火灾在前期对结构威胁较大,过渡型火灾在中后期威胁更大。本文研究工作可为实际火灾场景下的舰船等结构抗火设计与安全评估提供参考。

作者须知

◆期刊简介《应用科技》杂志创刊于1974年,是工业和信息化部主管,哈尔滨工程大学主办的科技期刊,国内外公开发行。该刊集科学性、前沿性、实用性于一体,以高等院校、科研院所的科研人员以及相关学者为读者对象,主要设有船舶与海洋工程、智能科学与技术、现代电子技术、计算机技术与应用、自动化技术、机电工程、材料与化学、核科学技术与应用等栏目。

基于DMC预测控制算法的冷凝器压力控制

针对压水堆核电厂冷凝器具有迟延性、复杂非线性等特点,采用集总参数法建立了核电厂冷凝器的动态数学模型,提出了一种基于动态矩阵控制算法的冷凝器压力预测控制方法。在冷凝器压力的非参数模型下,设计动态矩阵控制器,弥补了传统比例-积分-微分(PID)控制方法的局限性。仿真实验结果表明,本文所提出的核电厂冷凝器压力动态矩阵预测控制方法,其响应速度更快、调节时间更短、抗干扰的能力更强,具有良好的控制性能。

铝合金地铁车体边梁机加工裂纹仿真分析与研究

在某铝合金地铁车体边梁的机加工过程中,加工后型材立筋根部出现裂纹,经电镜扫描为疲劳断裂。为解决此问题,本文采用显式动力学方法,对铝合金采用J-C本构模型进行多工况模拟仿真计算。经过计算发现,在立式铣削的加工方式下,立筋根部承受比较大的交变应力,而当更换加工方式为卧铣时,立筋根部交变应力得到明显改善。经实际操作验证本文卧铣方案的有效性。

多特征融合的超像素谱聚类MRI脑肿瘤图像分割

为了有效地提高MRI脑肿瘤图像的分割精度,更好地辅助医生诊断病情,提出了一种多特征融合的超像素谱聚类MRI脑肿瘤图像分割方法。首先通过简单线性迭代聚类分割的超像素替代像素点来构建加权无向图,并且融合多种图像特征构建相似度计算函数,同时采用自适应的方式计算高斯核的尺度参数,根据相似度函数计算相似度矩阵进而求得拉普拉斯矩阵,然后对此拉普拉斯矩阵的特征向量进行K-means聚类来完成对图像的分割。在BraTS 2015数据集上与其他2种谱聚类图像分割方法进行了对比实验,并采用相似性系数(Dice)、相对体积误差(RVD)和灵敏度(Sensitivity)这3个指标对分割结果进行评价。结果表明,本文方法在这3个指标上均优于对比方法。因此本文提出的多特征融合的MRI脑肿瘤图像分割方法能够更高效、更精确地完成MRI图像的分割。

双燃料集装箱船机舱通风系统设计与配置

对于液化天然气(LNG)/柴油双燃料船舶,爆炸性、可燃性或有毒性气体的意外泄露和累积对船舶、人员和设备的安全存在极大风险。为保障20 000箱LNG/柴油双燃料远洋大型集装箱船在相对狭小的机舱空间里能有效地排放危险气体,对该型船的机舱通风系统进行优化设计与配置。首先根据本质安全型机舱的要求,给出本质安全型机舱通风系统总体设计方案;然后通过耗气量和通风量分析计算,给出机舱通风容量、主机供气管路及燃气阀组单元(GVU)通风容量、发电机管路及GVU通风容量、锅炉管路及GVU通风容量以及燃气处理间通风容量的计算及风机选型;最后给出LNG燃料供给系统主机供气管路和发电机供气管路,以及相应GVU通风配置方案。分析计算表明设计和配置的通风系统既能为主要设备提供足够的空气量,又能将危险气体量控制在安全范围内,保证船舶的正常安全运行。

基于节点加权的网络流量测量点选择算法

为了解决现有算法无法根据不同节点对网络流量传输具有不同重要性选择流量测量点的问题,提出了一种基于节点加权的网络流量测量点选择算法。该算法首先通过节点关键度对节点进行权重分配,之后使用节点加权的关联矩阵近似算法计算初始解,最后通过对基本蚁群算法中的信息素初始化以及期望启发信息值计算进行改进形成基于节点加权的蚁群算法,并以此计算问题最终解。实验结果表明,基于节点加权的网络流量测量点选择算法能够在保证链路覆盖率的前提下,优先选择关键度更高的节点。

作者须知

期刊简介 《应用科技》杂志创刊于1974年，是工业和信息化部主管，哈尔滨工程大学主办的科技期刊，国内外公开发行。该刊集科学性、前沿性、实用性于一体，以高等院校、科研院所的科研人员以及相关学者为读者对象，主要设有现代电子技术、计算机技术与应用、自动化技术、机电工程、材料与化学等栏目。

矢量喷水推进式水下机器人的建模仿真与验证

为提高小型水下航行器的机动性与可控性,构建了一种基于矢量喷水推进系统的新型多自由度水下机器人。为使该机器人具有理想的运动特性和优异的操控性能,对其进行了理论建模、数值仿真与实验验证。首先建立其运动学和动力学模型,分析多矢量推进作用对机器人运动姿态和航行效果的影响,据此研究机器人多矢量喷水推进协调控制的策略与方法,实现机器人自主升沉、旋转、水平移动等多姿态水中运动。此后,采用MATLAB和ADAMS对所建模型和虚拟样机进行了数值仿真,并且对机器人实物样机进行了水下运动验证实验。仿真分析与实验验证的结果表明,该机器人的运动特性和操控性能符合高机动性和高可控性的设计要求。

基于热核嵌入的图像分类技术

由于热核具有反映图像几乎全部背景信息的性质,提出利用热核特征代替图像谱特征来反映图像特征以提高图像的分类准确率。在对图像提取热核特征前先对图像的特征点检测算法做了改进,即采用Canny-Harris与Harris-Laplace相结合算法对图像进行特征点的检测。然后利用改进算法得到的特征点建立图的谱特征(邻接矩阵特征与拉普拉斯矩阵特征)以及热核特征,最后对这些特征进行SVM分类并比较实验结果。

NC-OFDM中基于改进粒子群算法的部分传输序列峰均比抑制技术

部分传输序列算法（PTS）是抑制非连续正交频分复用（NC-OFDM）系统中峰值功率平均比（峰均比,PAPR）的有效算法之一,但该算法存在着搜索最优相位集合时计算复杂度高的问题。针对该问题,提出了一种改进的离散粒子群优化PTS的峰均比抑制算法。改进算法将整个粒子群体划分为多个子群,增加了粒子的多样性,使得相位因子朝着最优解快速收敛,避免了因陷入局部最优解而导致早熟的现象,可获取更优的相位因子。仿真结果表明,在降低传统PTS算法复杂度的同时,改进算法可获得优于传统粒子群优化PTS算法0.3~0.4 d B的PAPR性能改善,从而证明了该算法的有效性。

利用Camshift与TLD框架的多目标视频跟踪算法

由于跟踪器采用的是基于金字塔Lucaks-Kanade光流法,需要在相邻帧之间对目标的运动进行跟踪,运算量较大,因此提出了采用轻量级跟踪算法Camshift作为TLD算法框架中的跟踪器模块,来提高跟踪模块运行效率。而TLD框架的检测器在跟踪器追踪失败时需要检测大量数目的子窗口,因此利用背景差分方法进行前景检测,可以减小检测范围和数目。TLD算法本身是对单目标的长时间跟踪,提出基于多线程机制TLD算法,针对每一个跟踪目标建立相应的线程对其跟踪。经过实验验证,与原算法相比,优化算法使得对多目标实时跟踪性能得到一定提升。

CC1020的浮标式海表温度采集传输系统设计

针对目前海表温度采集方法测量准确度不高的缺陷,设计了一种廉价可靠的一次性浮标式海表温度采集系统。系统以STC12LE5410单片机为核心控制器,采用数字式温度传感器DS18B20精确测温,通过CC1020无线收发模块将采集温度数据实时回传给上位机。试验测试表明,该系统性能稳定,通信可靠,测温精度高,能够满足实际应用的需求,可广泛应用于工农业各个领域的实时温度采集与传输。

基于神经网络和图像分割的林火图像识别研究

为了提高森林灭火航弹投放的准确性,提高航弹的利用率,对森林火灾图像识别方法进行了优化设计,将阈值分割和神经网络算法相结合,实现了火灾图像的智能识别,提高了图像识别的精确性。本研究利用高清摄像机获取森林火灾图像,采用阈值分割技术对图像进行提取,通过MATLAB计算得到有无火灾的信息,控制系统获取火灾信息后对灭火航弹的投放进行决策,提高了灭火过程的自动化水平。对图像识别算法进行了测试,通过测试发现,该算法可以有效地提高火灾的识别效率和识别精度,为森林灭火的自动化提供了参考。

《应用科技》征稿启事

中国科技核心期刊中国高校特色科技期刊美国化学文摘（CA）收录期刊美国《剑桥文摘》收录期刊《中国学术期刊（光盘版）》（CNKI）全文收录期刊《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊《中文科技期刊数据库》来源期刊万方数据——数字化期刊群全文收录期刊《应用科技》创刊于1974年,是工业和信息化部主管、哈尔滨工程大学主办的学术期刊,双月刊,国内外公开发行（国际标准刊号ISSN 1009-671X,国内统一刊号CN23-1191/U）,邮发代号14-160。该刊集科学性、前沿性、实用性于一体,以高等院校、科研院所的研究人员为读者对象。该刊依托高校办刊的优势,针对高校科研项目多、科技成果密集的特点,