领跑者5000 论文

一种基于免疫克隆的偏好多维QoS云资源调度优化算法

孙大为，常桂然，李凤云，等

领跑者5000 论文

电子技术

一种基于免疫克隆的偏好多维QoS云资源调度优化算法

孙大为，常桂然，李凤云，等

目的：云计算作为一种新的以商业为主要推动力的大规模分布式计算范式，其利用抽象、虚拟化、瞬时部署、宽带网络等关键技术，通过Internet实现资源的互联、互通和互操作，以统一服务的形式，利用多终端、多平台、多网络为用户以标准的浏览器访问方式，在任意时间、任何地点内提供包括计算、存储、平台等在内的按需分配、动态配置、弹性扩展、价格低廉、高可用性和高可靠性的非平凡QoS服务。云系统中的存储、集群、数据、软件、网络等构成云资源，是其基础支撑环境，高效资源的管理与利用是云系统的基础和核心，亟待针对云资源调度的特征，研究高效、经济、快速的资源发现及调度机制。方法：本文在理论上对云资源调度进行了建模，对用户应用偏好和多维QoS中的用户效用进行了量化，给出了多维QoS优化的目标函数。结合具有快速多目标优化能力的免疫克隆算法，提出了一种云资源调度优化算法 CICP，根据用户的资源应用偏好信息为抗体分配偏好优先级，据此进行抗体的免疫克隆，将抗体趋向于偏好区域。在 CloudSim平台中开展了实验验证，同Max-min算法、Min-min算法和ICA算法，在资源的可用性、负载均衡离差和有效时间等方面进行了对比分析。结果：在用户的应用偏好方面，可以分为先验式偏好、交互式偏好和后验式偏好，先验式偏好又可进一步分为刚性偏好和弹性偏好，不同应用偏好对用户资源的选择起到关键性影响。多维QoS中的用户效用的度量为多维QoS优化的目标提供了依据，实现了对最终完成时间、响应时间、费用、可用性、安全性在内的5-QoS进行量化。根据应用偏好信息为抗体分配偏好优先级，据此进行抗体的免疫克隆操作，可以提高抗体的免疫基因操作的预见性，增加抗体选择操作的适应性，并最终改善了向最优解的高效收敛能力。算法 CICP能改善云资源调度系统的可用性、负载均衡离差、有效时间等方面的性能。结论：云计算作为一种新的计算范式，提供非平凡QoS服务。资源调度是云系统中的一个核心且富有挑战的重要构成部分，高效的资源利用是整个系统的关键。针对该问题本文从理论上对云资源调度模型进行了系统的建模分析，提出了一种基于免疫克隆的偏好多维QoS的云资源调度优化算法CICP，满足了云计算系统的可伸缩性和自适应性需求，有效的保证了用的性能QoS和经济QoS。

来源出版物:电子学报, 2011, 39(8): 1824-1831

入选年份:2015

基于标记分水岭和区域合并的彩色图像分割

余旺盛，侯志强，宋建军

摘要:目的：彩色图像分割是图像处理领域研究的热点和难点问题，直接影响着后续基于图像分割的图像识别与跟踪任务。分水岭分割算法由于能够得到单像素宽的连续封闭边缘而受到广大学者的关注。然而传统的分水岭分割算法存在严重的过分割问题，甚至导致分割的结果不可用。针对这一问题，提出了一种综合利用标记分水岭和区域合并来抑制过分割的彩色图像分割算法。方法：通过对分水岭分割算法产生过分割的根源进行分析，提出从两方面来抑制分水岭算法存在的严重过分割问题。一方面是对梯度图像预先提取分水岭标记，引导分水岭算法按照预先提取的标记进行分割，通过控制初始分水岭标记的数量来抑制过分割现象。具体操作方法为，首先根据梯度图像局部极小值的综合信息来自适应确定扩展最小变换的阈值参数，然后利用扩展最小变换对梯度图像进行处理提取分水岭标记，最后在标记好的梯度图像上进行分水岭变换获得初始分割结果。由于图像暗噪声和冗余细节所对应的局部极小值得到抑制，仅保留了反应图像主要信息的极小值标记，所得的初始分割结果能够大幅减少过分割区域。另一方面是通过对初始分割结果进行区域合并处理，减少特征属性相近的冗余分割区域，进一步优化最终的分割结果。具体操作方法为：首先综合人类视觉对彩色图像区域相似性的实际感知定义了融合颜色距离、颜色方差和区域边缘信息的综合距离度量准则，然后通过计算区域之间的综合距离度量大小来控制图像区域进行快速合并得到最终的分割结果。由于综合距离度量准则在一定程度上反应了人类视觉对图像区域之间实际距离大小的感知，因此合并后的结果更加符合人类视觉对图像分割的主观感知。结果：对所提算法在图像分割数据库上进行了大量的分割测试实验，采用局部一致性错分率与全局一致性错分率为平价指标对分割所得的结果进行了定量分析。定性分析结果表明，所提出的彩色图像分割算法能够有效地抑制过分割现象，得到与人类视觉感知更加一致的分割结果。定量分析结果表明，所提算法在分割测试中获得了更小的局部一致性错分率和全局一致性错分率，所得结果与人工标注的分割结果更为接近。结论：论文提出了一种综合利用标记分水岭与区域合并的彩色图像分割算法。基于梯度信息的自适应标记提取能够有效抑制图像暗噪声和冗余细节产生的局部极小值，进而通过减少初始分水岭标记来抑制过分割现象。基于综合距离度量的区域合并能够综合人类视觉对彩色图像区域之间的实际距离感知来合并特征属性冗余的区域，使得分割的结果与人工标注的分割结果更为一致。

来源出版物:电子学报, 2011, 39(5): 1007-1012

入选年份:2015

移动网络服务中基于认知心理学的用户偏好提取方法

王立才，孟祥武，张玉洁

摘要:目的：迅速增长的移动网络服务给人们带来沉重的移动信息负担。移动用户偏好提取方法是缓解“移动信息过载”问题的有效手段。现有移动用户偏好提取技术忽略了不同用户对不同信息内容的认知水平与用户偏好之间的内在关联，同时忽略了不同种上下文类型对个性化移动网络服务中用户需求的分布式、差异化影响。针对上述问题，受加工水平模型和分布式认知理论的启发，提出一种基于认知心理学的移动用户偏好提取方法。在移动用户偏好信息结构建模的基础上，引入服务加工水平认知、有效上下文认知的概念，并计算其对用户偏好提取的影响，然后分别提取基于服务加工水平认知和基于有效上下文认知的用户偏好，最终提取综合的用户偏好。方法：提出从研究层次化移动用户需求以及有效上下文信息的分布式认知、差异化计算的角度，逐步精确地提取移动用户偏好。提出用户偏好提取模型视图：以用户、移动网络服务、上下文以及用户历史行为为输入，分别挖掘用户的服务加工水平认知和有效上下文认知，然后综合考虑两种因素提取更为精确的用户偏好。给出了移动用户偏好信息结构的形式化描述，定义了服务加工水平认知概念集，提出服务语义水平认知阈值计算方法，提出基于服务加工水平认知的用户偏好计算方法。定义了有效上下文概念集，提出有效上下文认知检测方法和基于有效上下文认知的用户偏好计算方法。最后提出一种加权融合方法综合考虑基于服务加工水平认知和有效上下文认知的用户偏好。结果：实验结果表明LPUPE的整体精度优于没有提供个性化服务的随机服务选择方式，这说明将加工水平模型引入用户偏好提取方法是有意义的。但是，随着R增大，LPUPE方法的平均精确度将逐渐缓慢下降，而 Baseline方法的平均精确度缓慢上升。这说明LPUPE方法尤其适用于移动环境下设备输出能力有限（R值也因此受限）的情形。DCUPE方法优于MCUPE方法，这说明将各种上下文类型及其实例对移动用户偏好的影响程度区别对待并量化，有利于提高移动用户偏好提取精确度。CPUPE方法总体上优于DCUPE方法，即融合了加工水平模型和分布式认知理论的用户偏好提取精确度在一定程度上优于基于分布式认知理论的用户偏好提取精确度。结论：移动用户偏好提取方法是缓解“移动信息过载”问题的有效手段，具有重要的研究意义和实用价值。本文在用户偏好信息结构建模基础上，提出一种移动网络服务中基于认知心理学的用户偏好提取方法，从研究层次化移动用户需求、有效上下文信息的分布式认知与差异化计算的角度，分析各种因素对偏好提取过程的影响，并逐步提取精确的用户偏好。仿真实验结果表明，该方法能够有效挖掘层次化移动用户需求以及上下文关联的移动用户行为数据，发现不同上下文类型及其实例对移动用户偏好的差异化影响程度，并降低噪音上下文因素带来的消极影响，从而提高了个性化移动网络服务精确度。

来源出版物:电子学报, 2011, 39(11): 2547-2553

入选年份:2015

小时间尺度网络流量混沌性分析及趋势预测

温祥西，孟相如，马志强，等

摘要:目的：在如今复杂多变的网络环境下，小时间尺度的网络流量预测相较大时间尺度预测有着更重要的现实意义。但是小时间尺度网络流量数据由于其时变性、长周期性等特点使得预测模型建立困难。本文利用混沌理论和在线机器学习理论对网络流量的预测问题进行研究。方法：首先进行网络流量的混沌性进行分析，通过对实际流量数据 LBL-tcp-3。tcp的最大 Lyapunov指数计算判断小时间尺度下的网络流量统计存在混沌性，然而进一步对其二维相图分析发现其混沌性被噪声掩盖。为了恢复了其内在的混沌性，本文采用局部投影进行降噪处理，在降噪过程中通过主成分分析（PCA）处理，在低维的主成分空间中进行邻域选取，降低了虚假邻域率，并采用频域约束（Spectrum DomainConstraint，SDC）估计噪声，提高降噪效果，得到网络流量趋势。针对小时间尺度网络流量存在的时变性和长周期性，提出一种基于最优样本子集的在线模糊最小二乘支持向量机预测方法。以相空间重构后与预测样本时间上最近的以及欧式距离最近的样本点集合构成最优样本子集，并通过敏感函数对其模糊化处理，最后通过最小二乘支持向量机训练获得预测模型。最优样本子集和预测模型随着时间窗口的滑动实时更新，通过分块矩阵思想将模型更新的降低运算复杂度，现混沌时间序列的在线快速预测。结果：从对LBL-tcp-3。tcp降噪后获得的网络流量趋势进行单步预测和多步迭代预测实验可以看出，相较传统的离线预测和在线预测方法，本文方法具有以下优势：（1）能够随着时间的变化不断更新预测模型，解决网络流量的时变性问题；（2）传统在线LSSVM预测方法的历史样本获取窗口较短，往往难以预测流量突变情况，本文方法通过局部最优样本子集的选取使得获得的模型能够有效预测流量突变情况，预测结果更加精确，解决网络流量的长周期性问题；（3）预测模型的更新过程采用分块矩阵的思想，平均预测时间仅为 0.04 s，能够满足小时间尺度预测的时效性要求；（4）多步迭代预测实验中本文方法能够准确向后预测7步高于在线LSSVM的4步，有利于更好的调整和控制网络流量。结论：小时间尺度网络流量存在混沌性，但是其混沌性被高维噪声掩盖，此时对网络流量预测进行建模十分困难。文章对降噪后网络流量的趋势去分析预测，通过对机器学习解决问题的本质进行分析，结合混沌时间序列本身的无穷嵌套自相似性和最大Lyapunov指数固定不变等特性提出 OTSOF-LSSVM预测方法，解决由网络流量的混沌性、时变性和长周期性带来的问题，可以精确对网络流量趋势进行预测。通过对流量趋势的预测达到对网络调整控制的目的。

来源出版物:电子学报, 2012, 40(8): 1609-1616

入选年份:2015

基于Elman_AdaBoost强预测器的目标威胁评估模型及算法

王改革，郭立红，段红，等

摘要:目的：目标威胁评估是一个NP-hard问题，在JDL数据融合模型中属于第三级，是高级信息融合。目标威胁评估需要考虑的因素很多，如地理环境、天气情况、敌、我、友军的兵力部署等，在进行威胁评估时必须综合考虑。为提高空战目标威胁评估的准确性和实用性，本文选取6个典型指标，对目标威胁评估进行了研究。方法：Elman_AdaBoost强预测器设计思路是：先赋予测试样本权值，然后根据弱预测器预测结果调整测试样本权值并确定弱预测器权值，最后把弱预测器序列作为强预测器。Elman_AdaBoost强预测器目标威胁评估算法具体如下。（1）数据预处理：对原始数据进行预处理，包括数据量化和归一化。从而使得预处理后的数据能够被弱预测器Elman神经网络读入。（2）网络初始化：给定训练集，初始化训练集上样本的初始分布权值，根据输入输出维数确定神经网络结构，初始化Elman神经网络权值和阈值。（3）寻找弱预测器：采用训练数据训练Elman神经网络并且预测训练数据输出，得到预测序列的预测误差和。（4）更新权值：根据预测序列的预测误差和计算序列的权值，然后根据预测序列权值调整下一轮训练样本的权值。（5）强预测器：经过多轮训练得到若干个弱预测器，由训练后的弱预测器组成一个强预测器。结果：采集 75组数据，其中大型目标、小型目标和直升机各25组。测试集分别选择大型目标、小型目标和直升机各20组，共60组，其他15组数据作为测试集。（1）最优 Elman_AdaBoost强预测器：训练生成 K个Elman神经网络弱预测器，最后用K个弱预测器组成强预测器对目标威胁值进行预测。测得最优Elman神经网络隐层节点数 L、弱预测器数目 K、弱预测器预测误差绝对平均值P、强预测器预测误差绝对值和Q及其比值P/Q。从中得出，随着弱预测器数目K的增加，弱预测器预测误差绝对平均值P先减小，后增加，最后减小。而强预测器预测误差绝对值和Q先增大后减小，其比值P/Q先减少后增加。这说明，并不是弱预测器数目越多越好。随着网络层数的增加，网络复杂性随之增加。综合以上几个因素，应取隐层数 L＝7，K＝6。（2）最优Elman_AdaBoost与 PSO_SVM、BP比较：采用训练好的BP网络和PSO_SVM对目标威胁评估问题进行预测，预测误差均大于Elman_AdaBoost，PSO_SVM误差最大，BP和弱预测器次之，Elman_AdaBoost最小。结论：本文根据信息化战争对信息快速及时处理的要求，综合考虑了影响目标威胁值的各种因素，提出了一种基于Elman_AdaBoost强预测器的目标威胁等级评估方法，建立了 Elman_AdaBoost强预测器目标威胁评估模型，提出了 Elman_AdaBoost强预测器目标威胁评估算法。结果表明，Elman_AdaBoost强预测器目标威胁评估模型和

算法具有很好的预测能力，可以快速、准确地完成作战目标威胁评估。实验结果真实、准确地反映了实际情况，证明了该方法的有效性，为目标威胁评估提供了一种新的途径。

来源出版物:电子学报, 2012, 40(5): 901-906

入选年份:2015

一种卡尔曼滤波与粒子滤波相结合的非线性滤波算法

夏楠，邱天爽，李景春，等

摘要:目的：随着信号处理技术的不断发展，非线性滤波问题越来越引起广泛的关注。但是，针对目标跟踪、定位及参数估计等复杂工程问题，利用现有方法分析处理比较困难。本文将卡尔曼滤波与粒子滤波方法相结合，探索混合模式下的非线性滤波新方法。方法：提出卡尔曼滤波与粒子滤波相结合的非线性滤波算法，即混合粒子滤波（MPF），重点研究由线性状态方程和复杂非线性方程构成的系统状态模型，在不增加计算复杂度的前提下，能够提供较高的估计精度。算法针对非线性观测模型，采用粒子滤波算法对未知状态变量进行粗略估计，由于状态变量服从线性变化，接下来采用卡尔曼滤波得到参数最优估计结果。本文对 MPF算法的计算复杂度进行量化分析和计算机仿真验证。对粒子滤波算法的性能进行分析，研究贝叶斯模型框架下的后验克拉美劳下界（PCRB）模型，推导出估计方差的下界。结果：在计算机仿真实验中，对非线性周期信号的幅度和相位参数进行联合估计，考虑信号采样持续时间、噪声方差和粒子数量等多个影响因素的变化情况，对MPF、SPF和 EKF三种算法性能对比进行分析，单次仿真结果显示，这三种对比算法估计结果均能够渐进地收敛到目标参数的理论值，但是 SPF和EKF算法的估计结果不够稳定，偏离理论值误差较大，而MPF是对SPF算法的进一步优化，其结果更加可靠、精确。在不同噪声方差条件下，多次独立实验的累加结果也表明了 MPF在所有比较算法中具有最小均方误差（MSE）。可以看到，不管是MPF还是SPF，对信号相位的估计精度要高于对幅度的估计精度。在粒子数量较少时，两种方法的性能比较接近，随着粒子数量的逐渐增多，在不增加额外计算复杂度的情况下，MPF算法的估计误差要明显低于SPF算法。结论：非线性滤波问题是工程应用领域十分关注的一个方向。对于静态或者线性变化参数估计的系统模型而言，会遇到其状态方程是线性的而观测方程属于非线性的问题。本文正是针对这种情形，提出一种混合粒子滤波算法。该算法与其他非线性滤波方法相对比，优势体现在：（1）考虑受到噪声的影响，特别是较低信噪比条件下，标准粒子滤波性能受到限制，估计结果会出现发散的情况。本文算法是将粒子滤波和卡尔曼滤波相结合，是对粒子滤波的改进，从而可以优化估计效果，提高参数估计精度。（2）与卡尔曼滤波算法相比，MPF方法可适用于更加复杂的非线性系统模型，并且只需知道目标变量的先验分布，对初始条件的依赖性不强。而高度复杂系统以及不合适的初始条件会导致卡尔曼滤波算法发散、失效。

来源出版物:电子学报, 2013, 41(1): 148-152

入选年份:2015

公路运输

基于蒙特卡罗法的动力总成悬置系统稳健性设计

时培成，陈无畏，高立新

摘要:目的：传统提高产品质量的方法是提高零部件的精度或限制使用条件，这在提高质量的同时，增加了制造和使用成本。本文以改善汽车动力总成悬置系统的稳健性能，提高产品设计成功率，降低产品制造成本，宽松产品使用条件为研究目的。方法：稳健优化设计承认产品质量波动的存在，通过调整设计变量名义值与控制其容差大小来限制零部件质量波动，从而提高整机产品质量。首先，基于汽车动力总成悬置系统振动解耦的能量指标建立系统优化数学模型，并以其6自由度解耦率最大为优化目标，以各悬置主轴刚度值作为设计变量，以总成激励频率及其固有频率为约束，采用能量解耦法对悬置系统进行优化，获得全局优化解。然后，将优化解视为具有正态分布特征且相互独立的随机变量，应用蒙特卡罗法对悬置系统进行稳健性分析，考察优化解的变异对目标值的影响程度，以确定是否需要进一步的优化设计，改善悬置系统设计的稳健性能。结果：采用能量解耦方法，通过迭代计算可获得针对悬置9个主轴刚度变量的优化结果，优化后的动力总成悬置系统固有频率分布在5.10～16.97 Hz之间，固有频率最大值比优化前有所降低，共振频率带宽减小了15%，频率间的间隔适当拉大了，频率配置趋向更合理；另外，对振动影响较大的 Z向平动自由度上的解耦率从 78.14%提高到了

92.17%，绕曲轴的转动自由度RX上的解耦率从73.16%上升到了88.29%，其它自由度上的解耦率也均有一定的提高，各个方向都保有了较高的解耦率。根据蒙特卡罗方法，通过优化前后目标函数响应面的变化比较可知，原车动力总成悬置系统稳健性差，会造成系统整体产品合格率低；而优化解能够有效保证整个系统的稳健性，产品的合格率高。本文优化后的悬置系统提高了动力总成主要激振方向振动解耦率，使固有频率的配置更趋合理，系统的稳健性更高，改善了汽车的 NVH特性。实例表明，蒙特卡罗方法对产品检验及生产控制有很强的实用性，在新产品批量生产之前，采用Monte Carlo方法可以发现设计中的不合理性或缺陷，从而及时修正设计，以使产品达到一定的稳健性，提高整机系统的合格率。因此，蒙特卡罗方法可以为产品精度设计提供依据，既可以避免由于设计精度过高而导致制造成本增加，又可以避免由于精度过低而导致产品的合格率降低。结论：传统的确定性优化方法存在局限性，当设计参数存在随机变化时，确定性优化方法并不能保证设计结果的稳健性；一个微小的变化就有可能导致设计的失败，所以在工程设计中仅进行确定性优化是不够的，还需进行稳健性检验。应用蒙特卡罗方法可以检验优化结果（确定性方法）的稳健性，确定对优化目标值的影响程度，为是否需要进一步优化提供依据。

来源出版物:汽车工程, 2010, 32(8): 707-711

入选年份:2014

基于BP神经网络的驾驶员昼夜动态空间距离判识规律

赵炜华，刘浩学，赵建有，等

摘要:目的：车辆行驶过程中，驾驶员对深度距离的判识是后续驾驶行为的重要基础。由于昼夜环境照度不同，障碍物的视认性也存在较大差异，致使空间信息认知有差异。本文力图通过大量实际道路试验，获取神经网络学习样本，模拟驾驶员动态环境下的行车过程，研究昼夜动态环境中驾驶员对空间距离判识的规律。方法：基于实际道路试验，按照随机性原则选取不同行业、驾驶经历、职业、年龄和驾龄的32名男性驾驶员，按照简单重复试验方式进行实验，完全相同的目标物呈现在完全相同空间环境中。试验道路为1100 m直线区段，道路两端等条件设置加速和匀速区段；横向宽度为

12.3 m，两障碍物外侧有较大距离空场地；选择试验道路时充分考虑了额外变量的控制，环境中无其他道路附属物提供距离参照信息。试验时间为2008年5月6日—7月26日，白天试验时段为14 ：00—18 ：00；夜间试验时段为 20 ：00—00 ：00，1个被试驾驶员的全部试验在1 d内完成，试验时天气为晴到多云。白天试验过程中，环境照度基本控制在15×103～40×103lx；夜间试验环境中，除汽车前照灯外无附加光源，环境照度基本为0 lx。按近、中、远距离将试验深度距离分为25、75、125 m三种状况设置，2个障碍物之间的相对距离始终为40 m，横向间隔为4 m，车辆速度均按20、40、60、80、100 km·h-1的5级速度进行控制。障碍物尺寸确定为0.5 m×0.5 m×1.3 m。由同一组被试驾驶员进行重复试验，要求被试驾驶员以不同试验速度到达判识基准线时，直接报出绝对距离 x和相对距离 y的主观判识值X、Y；红、绿两色障碍物在相同试验条件下，均进行相同试验，分别记录距离判识结果。除驾驶员直接报出距离数值外，每位驾驶员均对判识进行回顾描述并记录。每位被试驾驶员在不同方向均各进行1次判识试验，取2次判识的平均值为不同距离和速度下该颜色障碍物距离判识结果，表征被试驾驶员在该条件下对空间距离的判识，以消除环境差异及障碍物放置次序对空间距离判识的影响。试验车辆为福特全顺JX6541B-H型，车速表进行了标准校验，并采用ISKRA-1D型非接触式车速测试仪进行间断监控，以保障试验车速误差有限；环境照度用 LX1330B型数字照度计测试，用以监测整个试验从开始到结束的照度变化。取全部被试驾驶员对不同颜色障碍物在白天和夜间的距离判识数据平均值，分别作为昼、夜不同速度和距离条件下的距离判识结果。运用SPSS 13.0处理试验数据，选用配对样本t检验方法进行判识差异检验，获得判识特征值；运用 BP神经网络拟合距离判识结果，分析距离判识变化规律。结果：分别在昼夜环境中对驾驶员判识距离进行t检验，发现在昼夜动态环境试验中，被试驾驶员对不同颜色障碍物距离判识的差异均不显著，亦即在昼夜动态环境中，不同颜色障碍物均来自于同一样本。同一颜色障碍物在昼夜不同环境中，判识差异显著，表明在白天和夜间，被试驾驶员对距离判识的差异明显。基于上述统计分析判识结果，全部判识结果符合或接近正态分布。判识距离的主要影响因素有深度距离和运行速度。BP神经网络可以很好地拟合距离判识变化规律，精度优于现有模型；模型对判识数据的拟合程度非常好，试验结果与模拟计算

结果的差异在有限范围内，绝对距离和相对距离判识均可使用相应模型。判识距离随着深度增加而增加，随着速度增加而减小，对相对距离的判识结果变化幅度较小。夜间判识距离变化趋势与白天相同，但相同条件下夜间判识距离大于白天。结论：绝对距离和相对距离判识结果均随速度增加而减小，随深度距离增加而增大；夜间判识距离大于白天，驾驶员对相对距离判识准确性高。建立的 BP神经网络模型可较好地用来模拟驾驶员在动态环境中对空间距离判识的变化，函数模拟值与试验值吻合较好，误差比现有模型的计算结果小。在昼夜环境中，判识距离随着速度增加而减小，随着深度距离增加而增大，但相对距离变化较小。夜间判识距离大于白天相同条件下的判识距离。符合认知规律的距离判识可以使驾驶员主观安全度适应交通环境要求，减少事故发生，提高道路使用效率和交通安全水平。

来源出版物:中国公路学报, 2010, 23(2): 92-98

入选年份:2014

车用质子交换膜燃料电池系统中气/气增湿器动态建模与影响因素分析

纪光霁，陈凤祥，马天才，等

摘要:目的：车用质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）具有低温快速启动、比能量高、零排放、高效率等一系列优点，应用前景广阔，被认为是今后新能源汽车的制高点。为了保持电堆（膜）内的水平衡，在电堆材料和结构均确定的情况下，对电堆入口处反应气体进行适当的增湿是目前质子交换膜燃料电池系统水管理的常用手段之一。电堆入口空气的相对湿度过干或过湿均会较大影响PEMFC系统的工作效率以及寿命。目前，G/G增湿器模型的研究只针对增湿器本身，少有将其嵌入到PEMFC系统中对系统整体进行动静态分析。为此，本文基于G/G增湿器，通过理论建模和数值仿真的手段研究了一种新型增湿方案，并探讨了其可行性。方法：本文从传热传质的基本原理出发，基于Matlab/Simulink建立了气/气（G/G）增湿器的集总参数的动态数学模型，特别考虑了膜中水传递的动态特性。然后，将该模型嵌入到PEMFC系统中，同时在电堆废气出口处通过旁通阀分流废气而不通过加湿器，来实现电堆入口湿度可控的目的。最后，通过数值仿真，从PEMFC系统层面上对增湿器干侧出口气体的相对湿度的若干影响因素进行了仿真分析。结果：影响干侧出口空气相对湿度的因素主要有：（A）干侧入口空气流量；（B）干侧空气相对湿度；（C）旁通阀开度；（D）背压阀开度；（E）干侧入口空气的温度。从数值仿真分析可以得到如下结果：（1）干侧出口气体的相对湿度与入口处空气质量流量成反比；（2）干侧入口气体的相对湿度降低时，干侧出口气体的相对湿度的正负超调更加明显（即具有非最小相位特性）；（3）干侧出口气体的相对湿度与PEMFC系统中背压阀开度呈非线性关系，因此PEMFC系统的水（热）管理与供气策略相耦合。（4）通过调节湿侧入口处的旁通阀开度，可实现降低干侧出口气体的相对湿度，但其动态响应过程没有太大的影响。（5）当干侧入口气体的相对湿度相同时，干侧出口气体的相对湿度与干侧入口气体的温度成反比。结论：文中所提供的方案可用于研究车用 PEMFC系统的湿度动静态特性，实现PEMFC系统匹配、优化和控制。通过调节旁路阀开度，一方面可以用于消除燃料电池水淹故障，还可减少低温下电堆吹扫的时间。

来源出版物:汽车工程, 2014, 36(6): 663-668，672

入选年份:2014

基于容量增量分析的石墨负极磷酸铁锂电池SOC估算方法研究

马泽宇，姜久春，王占国，等

摘要:目的：为了充分发挥电池系统的动力性能、提高其使用的安全性、延长电池的使用寿命，对电池的荷电状态（SOC，State-Of-Charge）进行准确估算至关重要。然而，磷酸铁锂电池平坦的开路电压曲线为其SOC在线估算带来了很大的困难。本文利用原位非破坏性的容量增量分析法，建立容量增量峰与电池SOC的对应关系，探究利用此关系来估算电池SOC的可行性，为电动汽车电池系统的管理策略提供依据。方法：基于基础的电池性能测试手段和方法，采用容量增量分析法，探究利用电池内部相变阶段的容量增量峰与 SOC的对应关系估算电池SOC的可行性。经过额定容量测试实验的单体电池分别在10、25和40°C温度下进行C/20、C/3、C/2、2C/3和1C不同倍率的充放电实验。筛选一致性较好的单体电池在25°C温度下进行C/2倍率的循环寿命实验。从基本的反应电池外特性的充放电电压（V vs Q）曲线得到反应电池电化学特性的容量增量（ΔQ/ΔV vs V）曲线，采用原位非破坏的容量增量分析法，结合电池的热力学和动力学特性，分析不同充放电倍率、不同温度和不同老化程度对电池性能的影响，建立不同环境和老化状态下电池内部相变阶段的容量增量峰与电池 SOC的对应关系。从工程应用角度，提出利用此对应关系估算SOC的具体实施方法。结果：磷酸铁锂电池的容量增量曲线相比于宽而平坦的电压曲线有更高的敏感性，通过监测和分析容量增量峰随环境、工况和老化变化的演变过程，得到电池电化学特性变化的关键信息，建立起电池外特性和内部电化学特性的对应关系。主要实验分析结果如下：1）充放电倍率对峰①★Ⅱ的影响程度最大，这是因为在负极的反应①对应 LiC12转化成 LiC6，该反应在动力学上比其他的负极反应要慢，从而使得锂离子能完全嵌入到石墨的结构中。2）在低温下，峰①★Ⅱ基本和峰②★Ⅱ重合，由于电池的极化急剧增大，导致材料表面和内部的电势相差较大，表面的电势过早的到达了反应①的电位，而材料内部要想追赶表面的电势并达到稳定状态就需要更多时间去完成反应，因而从所测到的材料表面的电压已经无法区分反应①和②了。3）随着电池的老化，峰①★Ⅱ的变化最明显，峰①★Ⅱ逐渐变宽且强度变弱，慢慢被峰②★Ⅱ“吸收”。但是，各个峰与电池SOC的对应关系仍然没变。4）相对于其他峰，峰⑤★Ⅱ和②★Ⅱ受充电倍率、环境温度和电池老化程度的影响较小。其中，峰②★Ⅱ的强度最强，更便于实际应用中去捕捉这个峰值。同时，考虑到纯电动汽车实际运行的SOC使用区间和复杂的运行工况，选择电流稳定且倍率较为固定的充电过程中峰②★Ⅱ与电池SOC的稳定对应关系对SOC进行修正。BMS实时采集电池单体的电压和电流，通过分析计算得到等间隔电压的安时积分值 ΔQ，对照峰值点出现时的电压值，判断是否是峰②★Ⅱ并给予记录。为了避免BMS的检测和计算处理等故障导致SOC修正错误，当两次或多次充电过程的峰值点记录相同且与BMS记录的SOC值相差5%以上时，才执行电池SOC的修正操作，记录修正事件以便调试分析。结论：本文以纯电动汽车用磷酸铁锂电池为测试和研究对象，基于原位非破坏的容量增量分析法，结合电池的热力学和动力学特性，分别分析了不同充放电倍率、不同温度和不同老化程度等单因素应力对电池性能的影响。通过建立电池外特性和内部电化学特性的对应关系，发现电池的容量增量峰与电池SOC对应关系的不变性。最后，结合目前工程应用的SOC估算方法，分析了利用电池充电过程中ΔQ/ΔV峰与电池SOC的对应关系来修正SOC的可行性，而准确快速的SOC估算将为今后智能电池系统的管理控制策略提供依据。

来源出版物:汽车工程, 2014, 36(12): 1439-1444

入选年份:2014

Tourmaline改性沥青及其混合料热拌减排性能

王朝辉，李彦伟，葛娟，等

摘要:基于热拌减排目标，经过大量调查与试验研究发现，广泛用于环保、卷烟、涂料、纺织等行业的Tourmaline因其特有的物理性能在一定条件下能够达到热拌减排的功效，为解决沥青混合料生产使用过程中的污染问题，选用 Tourmaline对沥青进行改性，系统研究Tourmaline改性沥青的热拌减排功效，为环保型路面材料的研究提供新途径。采用大气采样器、锥形吸收瓶等仪器自组装成气体收集设备，通过沥青种类、加热时间、沥青用量和搅拌速率对沥青烟浓度试验的影响进行分析，确定沥青烟测试的最佳试验方案；在此基础上，系统研究Tourmaline类型及掺量对改性沥青及其混合料热拌减排效果的影响规律，进一步通过压、热电性能试验分析 Tourmaline改性沥青热拌减排机理，并对Tourmaline改性沥青混合料的路用性能进行研究和评价；最后通过拌和楼及试验路排放检测，对比测试了普通改性沥青混合料与Tourmaline改性沥青混合料的沥青烟排放情况，验证Tourmaline改性沥青混合料的热拌减排功效。Tourmaline改性沥青的减排效能随掺量增加而逐渐提高，对于不同类型的Tourmaline粉，在相同掺量下，掺加 Tourmaline负离子粉的改性沥青减排率比Tourmaline粉略高，表明Tourmaline负离子粉的热拌减排效果优于Tourmaline粉；2种Tourmaline改性沥青混合料的减排性能均是随着Tourmaline掺量的增加不断提高，在拌和温度、掺量相同的情况下，Tourmaline负离子粉改性沥青混合料的减排率高于Tourmaline粉改性沥青混合料。与Tourmaline粉体相比，除压电常数下降17%外，Tourmaline改性沥青的介电常数、电导率、Seebeck系数和功率因子分别仅下降了6.5%，8.2%，1%和6.7%，即Tourmaline改性沥青和Tourmaline粉的各项性能指标相差不大，表明将Tourmaline添加到沥青后，Tourmaline粉体的压、热电性能能够充分发挥，从而起到热拌减排作用。与普通SBS改性沥青混合料相比，Tourmaline改性沥青混合料动稳定度、残留稳定度和冻融劈裂残留强度比均有明显的提高，表明Tourmaline不仅具有明显的热拌减排功效，还可明显改善沥青混合料的高温稳定性和水稳定性等路用性能；采用抗弯拉强度和劈裂应变能2个指标评价Tourmaline改性沥青混合料的低温性能，加入Tourmaline的改性沥青混合料的抗弯拉强度和劈裂应变能均明显提高，表明Tourmaline同样可改善沥青混合料的低温性能。在拌和楼排放检测中，与普通热拌改性沥青相比，Tourmaline改性沥青 PM10质量浓度降幅为37.5%，SO2质量浓度降幅为31.4%，在拌和过程中减排效果非常明显；在现场排放检测中，掺加Tourmaline后改性沥青的PM10和各项污染气体的排放大幅度下降，其中 PM10降幅为 33%，SO2降幅为38%，CO降幅为 47%，CO2降幅为 19%，NO2降幅为62%，NO降幅为50%，表明使用Tourmaline改性沥青，对 CO，NO的吸附效果尤其显著，具有良好的环保功效。Tourmaline对沥青及其混合料的拌和具有显著的减排功效；Tourmaline改性沥青电性能良好，在受到压力或者温度作用下释放的电荷可以吸附沥青烟、粉尘等污染物；Tourmaline的添加能够显著改善沥青混合料的路用性能；拌和楼及试验路排放检测证明Tourmaline改性沥青混合料的热拌减排功效显著。

来源出版物:中国公路学报, 2014, 27(11): 17-24

入选年份:2014

双向压弯状态下矩形空心桥墩循环试验

韩强，杜修力，赵彦，等

摘要:目的：根据强度/质量和刚度/质量比，空心截面桥墩是一种强震区合理的桥墩断面形式。该截面形式能够减小混凝土用量，从而降低桥墩结构的惯性作用。因而空心截面桥墩在桥梁工程中得到广泛的应用，特别是在我国西部高烈度区的高墩大跨度桥梁中。本文的主要目标是评价空心矩形截面桥墩在双向地震激励下的抗震能力并阐明桥墩的破坏特征和失效模式，分析试验体桥墩的双向力-位移滞回关系特性，以及延性和耗能指标，塑性铰区域长度等参数。方法：为了评价空心矩形截面桥墩的抗震性能并确认分析模型的合理性和有效性，对轴压比，纵向和横向配筋率不同的5个约束良好的RC矩心空心桥墩在恒定轴力和双向弯曲作用进行了循环试验研究。采用双向位移加载制度，在5个试件循环加载中最大的墩顶漂移率为4.0%，墩顶的加载位移为矩形路径。结果：试验结果表示试件破坏形态为桥墩底部形成塑性铰的弯曲型破坏，其最终破坏模式都以受弯承载能力为主导，主要表现为混凝土保护层开裂、混凝土压碎和纵向钢筋的拉断或屈服。桥墩双向力-位移滞回曲线显示了双向压弯状态下RC矩空心桥墩刚度和强度退化，捏拢效应以及两个方向抗震性能相互影响。试件体桥墩的延性系数在3.5～5.7之间，等效粘滞阻尼系数在0.19～0.26之间，延性系数和耗能指标均能够满足结构抗震设计要求。结果：表明，文中这种横向配筋构型的RC矩形空心桥墩在水平双向地震作用下具有良好的抗震性能，可以取代当前我国公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）建议的矩形空心截面横向配筋构型。对所有试验体桥墩，塑性铰区域高度约为桥墩高度的 1/6，远远小于规范规定的塑性铰长度的最小值，空心截面桥墩塑性铰发展区域更为集中，规范规定墩塑性铰长度过于保守。结论：与单向压完循环试验相比，桥墩双向力-位移滞回曲线显示了双向压弯状态下RC矩心空心桥墩更加明显的刚度和强度退化，卸载过程中严重的捏拢效应。这些现象表明，两个方向抗震性能相互影响，即一个方向上的损伤削弱了另一个方向的抗震性能。而在我国桥梁抗震设计规范里，桥墩的抗震性能是基于单向循环荷载试验，忽略了两个方向的相互作用，因而高估了桥墩的抗震性能。而在我国桥梁抗震设计规范里，桥墩的抗震性能是基于单向循环荷载试验，忽略了两个方向的相互作用，因而高估了桥墩的抗震性能，建议采用双向循环试验结果来确定桥墩的抗震性能。复杂的双向地震激励下的桥墩的抗震性能较难准确描述，现阶段仍然没有有效的双向滞回模型可用，改进分析模型需要描述在双向地震激励下桥墩的强度和刚度退化以及捏拢效应。

来源出版物:中国公路学报, 2013, 26(1): 58-66

入选年份:2015

航空、航天科学技术

复合材料技术与大型飞机

陈绍杰

摘要:给出了先进复合材料在大型飞机上应用的历史和现状，特别是在B787和A380等机种上的近期应用。指出了应用是从小到大、从少到多、从弱到强，一步一步走过来的。分析了应用的技术基础，说明了复合材料是一个性能优异的新材料，这是前提基础；其次应用是各种预研计划认真执行的结果；低成本复合材料技术是应用的重要前提，包括低成本的设计技术、制造技术和材料技术；30多年来复合材料技术的进步是坚实的保障。指出了中国于复合材料技术领域存在的问题和差距，提出了发展中国大型飞机复合材料技术的相关建议。

复合材料；技术；大型飞机；应用；建议

来源出版物:航空学报, 2008, 29(3): 605-610

入选年份:2012

基于编译优化和反汇编的程序相似性检测方法

赵长海，晏海华，金茂忠

摘要:提出了基于编译优化和反汇编的程序相似性检测方法，能够检测出标识符重命名、增加冗余语句、等价的控制结构替换等 12种学生常用的抄袭手段。基于该方法，设计和实现了一个程序相似性检测系统BuaaSim，采用编译优化和反汇编技术将源程序转化为汇编指令集合，删除和替换汇编指令中对程序本质特征影响不大的易变元素，使用一个与指令顺序无关的决策函数计算程序相似度；还给出一个简单有效的聚类算法，从程序集合中聚类出相似的程序子集。通过与著名的 JPLag系统针对两份典型的抄袭样本集进行评测对比，表明该文方法的检测效果具有明显的优势。

关键词:抄袭；程序相似性；相似性检测；编译优化

来源出版物:北京航空航天大学学报, 2008, 34(6):711-715

入选年份:2013

加速度反馈的隐式动态逆鲁棒非线性控制律设计

陈海兵，张曙光，方振平

摘要:摘要:针对常规显式非线性动态逆（NDI）控制鲁棒性差的问题，综合隐式动态逆和奇异摄动分层设计，引入状态速率（导数）反馈和操纵面的当前位置信号反馈，设计了隐式增量形式的动态逆控制律。控制律中不显含基于标称模型的非线性直接状态反馈，不需要完整的飞机气动力模型，降低了控制律对于模型的敏感度。利用过载测量信号，采用几何的方法，构建了角加速度信号，对于其他状态速率信号，基于飞机动力学方程，以代数计算的方法求解得到。控制律结构简单，当飞机存在外形损伤、舵面失效或传感器失效时，能够迅速实现测量信号的隔离、反馈信号的重建和控制的重新分配和控制律重构。针对某飞机进行控制律设计和数值仿真，结果表明在存在气动力摄动的情况下，控制律具有良好的鲁棒性。

关键词:飞行控制；鲁棒性；隐式非线性动态逆；加速度测量；控制重构

来源出版物:航空学报, 2009, 30(4): 597-603

入选年份:2014

综合模块化航空电子系统软件体系结构综述

褚文奎，张凤鸣，樊晓光

摘要:作为降低系统生命周期费用（LCC）、控制软件复杂性、提高软件复用程度的重要手段之一，软件体系结构已成为航空计算领域的一个主要研究方向。阐述了综合模块化航空电子（IMA）的理念，分析了推动IMA产生和发展的主要因素。总结了ARINC 653，ASAAC，GOA以及F-22通用综合处理机（CIP）上的软件体系结构研究成果，并讨论了IMA软件体系结构需要解决的若干问题及其发展趋势。在此基础上，对中国综合航电软件体系结构研究提出了一些见解。

关键词:综合模块化航空电子；软件体系结构；开放式系统；软件工程；军事工程

来源出版物:航空学报, 2009, 30(10): 1912-1917

入选年份:2014

飞机射频隐身表征参量及其影响因素分析

杨红兵，周建江，汪飞，等

摘要:随着军事装备的不断发展，无源探测器（电子支援系统、雷达告警接收机和电子情报接收机）对飞机的探测能力大大提高。为了避免机载雷达设备辐射的射频（RF）信号被截获，要求飞机具有良好的射频隐身性能。综合考虑机载雷达探测距离和无源截获接收机截获距离之间的关系以及天线空域扫描方式发生捷变对飞机射频隐身性能的影响，指出了用施里海尔（Schleher）截获因子评价飞机射频隐身性能的不足，并提出用信号截获率来表征飞机射频隐身特性的方法。最后，对影响信号截获率的因素进行分析与计算，在此基础上给出飞机实现射频隐身的途径与方法。该评价方法综合了飞机在时域、频域和空域上的射频隐身特性，对飞机的射频隐身设计具有参考价值。

关键词:机载雷达；无源探测器；射频隐身；信号检测；影响因素

来源出版物:航空学报, 2010, 31(10): 2040-2045

入选年份:2014

基于Gauss伪谱法的UCAV对地攻击武器投放轨迹规划

张煜，张万鹏，陈璟，等

摘要:研究无人作战飞机（UCAV）在对地攻击阶段的武器投放轨迹规划问题。针对传统方法在处理复杂的飞行器运动学、动力学约束上存在的困难，提出了一种基于Gauss伪谱法（GPM）的求解策略。首先，为了最大程度地逼近实际飞行环境，对UCAV的气动力特性、发动机推力特性、油耗特性及大气环境特性进行了高精度拟合，并充分考虑了飞行器各种飞行性能约束和战场环境约束；其次，采用快速求解算法计算制导炸弹的可投放区（LAR）包络，将其作为终端约束来确保攻击的命中概率；然后利用 GPM将轨迹规划问题转化为非线性规划问题，在此基础上采用序列二次规划（SQP）算法求得最优解。为了提升计算效率及降低初值设置的难度，设计了多步迭代优化策略。对时间最优和燃料最优轨迹优化问题进行了仿真验证，结果表明该方法能够以较高的精度和速度生成真实可行的最佳武器投放轨迹。关键词:轨迹规划；最优控制；Guass伪谱法；动力学约束；序列二次规划；无人作战飞机；可投放区

来源出版物:航空学报, 2011, 32(7): 1240-1251

入选年份:2014

入选年份:2014

CST气动外形参数化方法研究

关晓辉，李占科，宋笔锋

摘要:类别形状函数变换（CST）方法是通过类别函数和形状函数来表示几何外形的新型气动外形参数化方法。通过考察参数化过程线性系统的条件数以及对翼型的表示误差，研究了 Bernstein多项式阶数（BPO）对CST方法单值性和精度的影响，并将CST方法与B样条法、Hicks-Henne法和参数化翼型（PARSEC）法的参数数量和表示精度进行了对比。使用基于CST参数化方法的远场组元（FCE）激波阻力优化方法对超声速机翼进行外形优化，优化后的机翼其激波阻力降低达61%。研究结果表明：CST方法具有参数少，精度高的优点；为保证表示精度，同时避免病态参数化过程，应使用4阶以上、10阶以下的Bernstein多项式定义形状函数。

关键词:类别形状函数变换；线性系统；参数化；多项式；减阻；外形优化

来源出版物:航空学报, 2012, 33(4): 625-633

入选年份:2014

复合材料螺接性能的影响因素研究

张岐良，曹增强

摘要:利用有限元软件ANSYS建立了单钉双剪复合材料单拉接头的1/2模型，研究了钉孔配合、螺栓预紧力和接触面间摩擦对接头的强度等性能的影响。设计了若干实验，证明有限元模型是有效的，其计算误差控制在10%以内。有限元计算结果表明：小干涉量的过盈配合能极大地提高接头的强度，与 3%间隙量相比，最优干涉量下接头强度可提高 36.5%；适当的螺栓拧紧力矩也可提高接头的强度；接头中被连接板间的摩擦对接头强度也是有利的，但在一定接头尺寸条件下，摩擦力的增大有可能会改变接头的破坏模式。以上研究成果为复合材料多钉连接钉载分配均匀化的参数化分析提供了一个突破口，这也是本文后续研究的一个内容。

关键词:复合材料；螺栓连接；有限元法；干涉配合；预紧力；失效模式

来源出版物:航空学报, 2012, 33(4): 755-762

串件拼修对策下多级维修供应的装备系统可用度评估

阮旻智，李庆民，彭英武，等

摘要:实施串件拼修对策是提高装备保障效能的有效途径，能够在现有保障条件下使装备可用度达到上限。针对该问题，在备件多级维修供应模式下，根据串件拼

修的特点，并结合可修复备件库存分配建模理论（METRIC），建立了非串件系统、串件系统以及不完全串件系统可用度评估模型。研究了串件对策下装备保障效能的分析流程和方法。通过实验设计，确定初始备件库存方案，在给定的方案下，对不同串件对策下装备的可用度进行评估。采用 VMETRIC平台对模型进行验证，结果表明，本文模型结果与VMETRIC仿真结果具有相当高的吻合度，证明了模型的正确性。

关键词:装备保障工程；多级维修供应；串件拼修；

METRIC模型；可用度；备件

来源出版物:航空学报, 2012, 33(4): 658-665

入选年份:2014

编辑：张宁宁