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2022 年 11 期封面

2022, 42(11).

摘要(98) PDF(21)

摘要:

2022 年 11 期目录

2022, 42(11): 1-2.

摘要(66) HTML(26) PDF(21)

摘要:

原核生物中心法则形成过程的逻辑分析

赵东旭, 冯永君, 王丰, 张金凤

2022, 42(11): 1105-1126. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.363

摘要(171) HTML(81) PDF(34)

摘要:
对生命早期原核细胞内遗传信息传递法则的形成过程进行推演是一项值得探索的工作. 基于地球诞生初期所可能存在的理化条件及演化，提出了生物小分子产生的化学必然性以及籍此促使生物大分子产生并呈现生命端倪的逻辑必然性. 在提出不同原始反应之间维持相对平衡观点的基础上，分析了产生结构相对稳定、对体系危害程度小的生物大分子以及大分子聚集体的成因及重要意义，阐释了囊泡（类细胞结构）的形成机制与意义；基于模板反应，提出了“软模板”（即mRNA）与“硬合成装置”（即核糖体）进行蛋白质合成时的相互筛选（即柔-刚对接模型）以及多种RNA参与蛋白质生物合成的成因，籍此提出了囊泡内因长期演化所导致的“弱遗传关系”的模型. 同时，也从逻辑学的视角分析了DNA与RNA形成先后的问题、蛋白质与核酸形成先后问题、病毒进化与细胞进化之关系等关乎生命起源与进化的重要科学问题. 最后，对生命起源的逻辑、生命现象的重新定义等问题进行了讨论.

药型罩结构参数对JPC水下作用效应影响研究

陈兴, 卢永刚, 程祥珍

2022, 42(11): 1127-1135. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.346

摘要(163) HTML(68) PDF(20)

摘要:
针对药型罩结构参数对杆式射流水下作用效应的影响问题，基于LS-DYNA有限元软件和试验，研究了药型罩壁厚T、圆弧半径R、罩锥角α对杆式射流水中成型和侵彻效应的影响. 结果表明，壁厚影响杆流的入水初速，圆弧半径和罩锥角分别影响杆流的轴向拉伸和径向收缩能力，影响杆流形态和质量分布；增加药形罩壁厚、减小圆弧半径和罩锥角均能增强杆流的水下作用效应；获得了杆流水下作用效应较佳的药型罩结构参数，其中T为0.036D_k～0.055D_k，R为0.30D_k～0.45D_k，α为120°～130°. 试验结果表明水层厚度对杆流动能具有很强的衰减作用，水层厚度为60 cm时，杆流能对靶板形成平均直径为0.54D_k的穿孔.

变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究

朱冬梅, 刘伟, 刘海平, 鲁光阳

2022, 42(11): 1136-1143. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.345

摘要(138) HTML(59) PDF(19)

摘要:
针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题，提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型. 该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型，并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比，证明解析解正确. 在此基础上，分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响. 结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化；变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化，对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.

用于HRRP多类目标识别的D距离分类器

姚璐, 韩磊, 杨磊, 柴晓飞

2022, 42(11): 1144-1149. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.318

摘要(128) HTML(62) PDF(12)

摘要:
在雷达自动目标识别（radar automatic target recognition ，RATR）领域，为了保证基于高分辨距离像（high-resolution range profile，HRRP）的目标识别算法在进行小样本多类目标识别时仍然具有优异的识别性能，需要提出一种同时具备优异泛化性能与低运算复杂度的识别算法。利用比值计算两个向量之间的比值距离，并将比值距离应用于距离分类器中，称之为D距离分类器。然后利用八类地面目标实测数据将D距离分类器与其他一些RATR统计模型进行比较，分别分析其在小样本与多类目标时的识别精度。最终结果验证出D距离分类器在训练样本有限且多类目标识别时仍然具有优异的泛化性能与很低的运算复杂度。

反推力吸附的爬壁机器人设计及实验研究

樊明, 梁鹏, 高学山, 张清芳, 黎铭康

2022, 42(11): 1150-1158. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.352

摘要(110) HTML(58) PDF(14)

摘要:
为实现机器人稳定、快速和高效地在不同接触壁面移动，提出了一种采用双旋翼螺旋桨反推力作为前驱动力和壁面吸附力的机器人设计方法. 对爬壁机器人结构和动力系统进行设计，通过对机器人在不同运动状态下的静力学进行分析，得出机器人在旋翼倾角为60°时动力性能最优，并通过机器人在水平状态下牵引力实验得到了验证. 通过在实际操作过程的实验测试，机器人旋翼倾角单度变化运动效果优于旋翼倾角成倍变化. 通过对机器人在水平和垂直壁面吸附力进行实验测量，得出由于结构复杂性大大降低了螺旋桨气动效率. 最后，通过实验验证了机器人在小斜坡和垂直壁面稳定吸附能力.

基于YOLOv5s-T和RGB-D相机的螺栓检测与定位系统

王向周, 杨敏巍, 郑戍华, 梅云鹏

2022, 42(11): 1159-1166. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.339

摘要(193) HTML(68) PDF(21)

摘要:
机器人替代人工紧固角钢塔螺栓是解决高空作业安全问题的途径之一. 针对角钢塔螺栓紧固机器人的作业需求，提出了一种基于神经网络和RGB-D相机的角钢塔主材螺栓检测与定位系统，将轻量化的YOLOv5s-T网络应用于英特尔®实感™深度摄像头D435i采集的图像，实现了角钢塔主材螺栓的实时检测、三维定位及重新排序等功能. 经实验验证，YOLOv5s-T在基本不降低均值平均精度（mean average precision，mAP）的情况下，推理速度提高约31%；用RGB-D相机测得的三维坐标计算相邻螺栓间距，平均误差小于1 mm. 对主材螺栓排序算法进行验证，RGB-D相机正对螺栓组模板时，模板的正确排序率不低于95%，可快速引导6自由度机械臂末端到达螺栓紧固点.

基于改进BTM模型的医疗服务质量因素识别

高慧颖, 公孟秋, 于思佳

2022, 42(11): 1167-1174. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.350

摘要(135) HTML(63) PDF(10)

摘要:
针对在线医疗评论文本长度短、语义稀疏的特点，提出一种基于词共现分析的在线医疗评论主题挖掘模型。应用于短文本的BTM主题模型在词对的选择过程中缺少对词语语义相关性的考虑，通过引入词共现分析计算语义相关性，设定阈值筛选参与训练的词对，进行医疗评论主题挖掘，基于主题一致性TC值和JS散度对比改进的COA-BTM主题模型与传统的BTM主题模型和LDA主题模型在医疗评论主题挖掘中的效果。实验结果表明改进的COA-BTM模型在主题一致性和主题质量上均具有更好的效果，证明了其在在线医疗评论挖掘领域的有效性。基于改进算法在医疗评论主题挖掘中的应用和SERVQUAL模型，更全面地识别了医疗服务质量影响因素。

基于局部-全局双分支网络的密集人群计数方法

邸慧军, 宋凌霄, 余晓, 王蔚然

2022, 42(11): 1175-1183. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.311

摘要(140) HTML(55) PDF(19)

摘要:
基于卷积神经网络的人群计数方法促使人群计数精度取得了显著提高. 然而，密集人群中的人头尺度变化与复杂环境干扰仍是影响网络计数精度的主要因素. 本文提出了一种基于局部-全局双分支网络对密集人群计数. 局部分支主要由尺度感知特征提取模块实现，以建模密集人群中人头的尺度变化. 全局分支主要由位置感知注意力模块实现，以增强网络对人群与背景之间的判别力. 提取到的局部特征与全局特征会送入特征融合分支处理，回归人群密度图. 本文方法在3个常用的人群计数数据集与一个遥感目标计数数据集上进行了实验. 定量与定性结果表明了本文方法的有效性.

基于充电数据的多阶段锂离子电池健康状态估计

魏中宝, 阮浩凯, 何洪文

2022, 42(11): 1184-1190. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.336

摘要(140) HTML(59) PDF(21)

摘要:
锂离子电池的健康状态估计是锂离子电池寿命评估和健康管理的基础. 文中针对实际应用场景中充电数据的缺失，提出一种实用的多阶段电池的健康状态估计方法. 研究中根据电压大小，将充电过程划分为3个阶段，分别提出了具有针对性的电池的健康状态估计方法. 特别是对于恒流电压过渡阶段，在恒流数据和电压数据都严重缺失地情况下，利用卷积神经网络的数据挖掘能力，直接建立了电压电流数据与电池的健康状态的关系,在锂离子电池的长期老化实验数据研究基础上对所提出的方法进行了验证. 结果表明，该方法具有估计精度高、应对严重数据缺失的能力强、对电池不一致性鲁棒性强等优点.

一种融合关系抽取的推荐系统

高春晓, 卢士帅, 刘琼昕, 宋祥

2022, 42(11): 1191-1199. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.351

摘要(130) HTML(55) PDF(10)

摘要:
针对现有基于内容的推荐方法中存在的知识利用不充分问题，提出了一种融合关系抽取的推荐系统，在用word2vec模型对物品知识进行编码的基础上，用补充模板特征的关系抽取模型对物品知识进行了更深层次的挖掘，构建了增强知识图谱，进而获得增强实体特征，与文本特征、基础实体特征融合后构建物品特征. 实验证明，融合关系抽取的推荐系统推荐效果优于同类模型，并且各个部分的改进都是有效的.

ESPRIT算法广义逆矩阵求解的快速FPGA实现

王卫江, 张拓锋, 蒋荣堃, 李泽英, 王晓华, 谭志昕, 薛丞博

2022, 42(11): 1200-1206. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.320

摘要(223) HTML(151) PDF(30)

摘要:
在基于旋转不变子空间的信号参数估计（estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT）算法中涉及到求解信号子空间矩阵的逆矩阵，针对常用方法计算复杂度高，实时性差等问题，提出使用广义逆公式对信号子空间矩阵进行求解的方法. 在FPGA平台上设计并实现了由复数矩阵乘法、矩阵LU分解、下三角矩阵求逆等子模块构成的广义逆矩阵求解系统. 利用该系统求解广义逆矩阵所用的时间约为2.18 ms，与在MATLAB上对同样矩阵进行广义逆求解的平均用时15.7 ms减少了7.2倍. 使用该系统的结果在MATLAB上完成后续仿真，对ESPRIT算法最终所得角度进行误差分析，最终所得角度的平均估计误差约为0.04°. 结果表明，该系统能在保证结果精确度的同时有效减少运算时间.

基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法

王长杰, 郭帅, 刘泉华

2022, 42(11): 1207-1212. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.342

摘要(113) HTML(52) PDF(21)

摘要:
机载雷达在对临近陆地的海面目标进行探测时会受到很强的陆地杂波干扰，海面附近的强陆地杂波会导致探测范围内虚警概率升高，严重影响雷达的对海探测性能. 针对该问题本文提出了一种基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法，所提算法通过载机惯导系统提供的载机姿态及天线指向等信息计算天线波束照射区域的经纬度，并将其与地图数据匹配实现海陆分割，进而剔除陆地虚警，输出海面目标. 基于X波段雷达探测实验数据的实验结果表明，本文所提算法能够快速准确判断目标的海陆位置，通过海陆目标的筛选与剔除，提高机载雷达在陆地杂波较强的情况下对海探测性能.

煤尘抑尘剂优化设计的试验研究

赵振保, 阎杰, 谢军, 舒新前, 郝永江

2022, 42(11): 1213-1218. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.075

摘要(88) HTML(45) PDF(8)

摘要:
选用Box-Behnken法以进行抑尘剂配方的优化设计，主要以非离子型表面活性剂烷基多糖苷（APG-10）、阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚丙烯酰胺（APAM）作为响应变量，以沉降时间和透过率作为响应值，建立回归模型，得到表面活性剂和添加剂的优化配比，配制抑尘剂. 结果表明: 试剂与沉降时间的回归模型中相关系数R₂=0.9082，方程的F值为7.69，概率0.0068<0.01；试剂与透过率的回归模型中相关系数R₂=0.9190，方程的F值为8.83，概率0.0045<0.01. 为此得出了进行煤尘润湿和团聚效果最优的试剂复配质量浓度为：0.17%APG-10、0.49%SDBS及0.05%APAM，沉降时间预测值为34.90 s，透过率预测值为93.73%，在此情况下，可以达到最佳的润湿和团聚效果.

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2022年第42卷第11期

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