计算机科学与信息工程

• 群体智能研究的范式转变

  肖人彬;赵嘉;崔志华;邬博文;

  群体智能的研究肇始于群智能，它包括群智能和众智能两个相互关联的主要组成部分；目前群体智能的发展正处于关键时期，面临着研究方式的转换和研究范式的转变。有鉴于此，首先分析群体智能研究的外部变化：一方面时空环境正在从稳态转向剧变，深度不确定性凸显；另一方面群体智能研究由追求计算求解的高效率转向解决问题的精准性。进而阐述群体智能研究的内在改变：一方面是所解决问题的类型由以工具型分配问题为主转向聚焦价值型分配问题；另一方面表现为研究的主导方式正在从方法导向转变为问题导向。随后提炼出群体智能研究的新范式，即从优化范式转向进化范式，这是在外部和内部两部分合力的推动下发生的研究范式的跃迁，通过深入剖析两者在搜索方式、竞合方式、作用方式和求解特征等方面存在的明显差别，对优化范式和进化范式进行对比说明。最后根据群体智能研究进化范式的内涵和特点，概括出群体智能进化的若干具有代表性的研究方向，包括基于生物合作行为的仿生计算、生物群体智能涌现和大模型驱动的群体智能进化，并进一步给出了这些代表性方向的研究实例。上述研究纵览全局，见解独特，旨在为群体智能进化范式下的前沿探索引领方向，具有充分的启发意义和参考价值。

  2025年05期 v.46;No.211 401-410页 [查看摘要][在线阅读][下载 1012K]
  

• 动态剩余寿命预测下序贯预测维修决策及停止

  张晓红;杨天祥;石冠男;秦彦凯;曾建潮;

  剩余寿命(Remaining Useful Lifetime, RUL)预测和预测维修决策是预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)研究的两大核心内容。RUL预测技术已取得丰硕的成果，预测维修决策研究仍不够深入。现有预测维修决策研究更多关注如何根据单次预测结果进行单次的维修决策。然而，预测是一个动态过程，相应的维修决策也是动态的，动态序贯的决策中决策的更新与停止问题是一个鲜有关注却值得研究的问题。针对以上问题，对状态可检测的系统，采用Bayesian更新和EM算法相结合的方法，实现了系统RUL和可靠性预测结果的动态更新；在此基础上制定序贯维修策略，依据自适应预测周期和RUL预测结果给出了决策停止的判断准则，在动态冗余的预测结果中选择出真正可执行的最优维修时刻；通过仿真实验验证了所提策略和方法的有效性和适用性。结果表明所提出的方法可有效降低系统的故障概率和运维成本，提升运维效率。

  2025年05期 v.46;No.211 411-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 1455K]
  

• 不同遮挡下GNSS RTK数据采集的精度分析

  王晓;王军;柴华彬;

  针对工程中遮挡对RTK数据采集的影响，不同遮挡情况下，选择标志性的观测点，利用全站仪和RTK分别采集数据，分析RTK接收信号的能力及采集数据的精度、精确度。结果表明：建筑物构筑物遮挡对接受信号影响较大。植被遮挡下，RTK与全站仪采集数据平面位置差ΔS在(1.2～5.9) cm,精度和精确度符合1∶500测图要求。上盖(桥梁)遮挡，观测点从桥梁边缘向内距离s≤50 cm,ΔS主要在7 cm左右；50 cm<s≤1 m,(10～25) cm;s>1 m,ΔS在(20～65) cm,精确度随距离增加而减小。建筑物(6层)一面遮挡s>50 cm,ΔS在(3～8) cm,两侧遮挡s>1 m,ΔS在(5～11) cm,建筑物遮挡精确度与遮挡面数和距离有关。为测量工作者根据测区遮挡情况使用RTK,进行高效的外业数据采集提供实用的建议和参考价值。

  2025年05期 v.46;No.211 420-425页 [查看摘要][在线阅读][下载 1336K]
  

• 改进YOLOv2的轻量化嵌入式人脸检测算法及实现

  雷光政;乔建华;吴言;张雄;

  针对面向人脸检测的YOLOv2网络部署在K210芯片上准确率偏低，且景深人脸容易漏检的问题，提出了一种基于改进YOLOv2的轻量化网络方法，用MobileNeXt替换YOLOv2原有的骨干网络，并且在MobileNeXt网络中引入有效通道注意力和密集块。利用K-flash软件把改进YOLOv2网络模型部署于K210平台执行人脸检测任务，结果表明改进YOLOv2网络提升了人脸检测准确率，改善了景深的漏检问题，实现了高准确率的实时人脸检测。

  2025年05期 v.46;No.211 426-432页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
  

• 基于MF-YOLOX-S 的煤矿井下行人检测算法

  谢斌红;张晓晨;

  针对煤矿井下大型设备遮挡、行人尺度不一等复杂环境导致行人检测出现漏检、误检等问题，提出一种基于MF-YOLOX-S算法的煤矿井下行人检测方法。通过设计新的特征金字塔模型MF-FPN作为YOLOX-S中原始特征金字塔网络(Feature Pyramid Networks, FPN)的替代方案，首先将多尺度注意力模块填充至FPN高层特征融合前，以提取丰富的多尺度上下文信息；其次，在特征融合后利用特征增强模块增大FPN中的感受野，增强原始特征金字塔的表征能力，在保证检测实时性的前提下，提高YOLOX-S网络对复杂环境下行人的检测能力。在COCO数据集和煤矿井下行人数据集下的实验结果表明，所提算法相对于原YOLOX-S,平均精度mAP分别有1.96%和3.64%的提升，且检测速度达到65 FPS,满足井下行人检测的实时性要求，对煤矿智能监控系统具有重要意义。

  2025年05期 v.46;No.211 433-438+446页 [查看摘要][在线阅读][下载 1060K]
  

• 基于改进YOLOv5的硅片缺陷检测

  雷应明;王安红;景灏;卜东寒;杨亚坤;

  太阳能硅片在流水线生产过程中，很容易产生尺寸分布不均衡缺陷。为满足硅片在线缺陷检测的多尺寸、高精度及高速度要求，提出了改进YOLOv5的目标检测网络。首先，利用多层空洞卷积，对浅层特征网络提取层进行优化，以增强对小目标的特征提取能力；其次，将优化后的模块加入TensorRT的网络结构中，以实现加速推理；最后，在数据集预处理过程中，将极大目标分成两个中等目标进行检测，以提升对极大目标的检测性能。实验结果表明，对比YOLOv5s,检测精度提升了2.63%,在基本不损失精度的情况下，通过TensorRT加速后的推理时间仅需约23 ms,能够很好满足硅片在线缺陷检测的应用。

  2025年05期 v.46;No.211 439-446页 [查看摘要][在线阅读][下载 975K]
  

机械工程与材料科学

• 基于参数化建模的混凝土泵车整车稳定性研究

  史青录;阴红伟;智晋宁;任亚峰;

  混凝土泵车是目前工程建设的重要设备，其整车稳定性是一项非常重要的安全性能指标，关系到作业安全性及人身安全。按照臂架系统各部件的几何关系，通过解析法推导出油缸长度与臂架之间相对夹角的函数关系，实现臂架姿态参数化调整并把各部件重心位置参数化；其次，针对全支撑方式建立了整车相对于任意支撑点所形成的4条倾覆线的稳定系数分析模型，并利用MATLAB进行编程求解，得出某型号混凝土泵车在臂架水平姿态下、转台转动360°时相对于4条倾覆线的整车稳定系数。结果表明：在水平姿态泵送工况下，转台转动360°范围时整车重心都在倾覆线范围内，且其稳定系数都大于1,证明其任意角度作业都是安全的；臂架方位角在0°时，静态稳定系数最小，其值为1.035,为最危险姿态。研究结果可对混凝土泵车整车稳定性评价和结构设计提供一定的参考。

  2025年05期 v.46;No.211 447-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K]
  

• Ce掺杂CuMn₂O₄尖晶石涂层的制备与性能研究

  白鹏;云昊;姜智元;李坤;

  CuMn_2O_4尖晶石涂层可有效阻止固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体中的Cr元素扩散，提高电池寿命。通过引入稀土元素Ce对CuMn_2O_4尖晶石涂层进行掺杂，以提升连接体的长期高温抗氧化性能。通过溶胶凝胶+丝网印刷的技术在SUS430不锈钢表面成功制备了Ce掺杂CuMn_2O_4尖晶石涂层，并优化了工艺参数。测试结果表明，Ce掺杂使涂层颗粒细化，有效提高了涂层的致密性和均匀性。所制备Ce掺杂CuMn_2O_4尖晶石涂层其抛物线氧化速率常数低至2.24×10~(-6) g~2·cm~(-4)·h~(-1),比合金基体数值降低了两个数量级，证明了其具有良好的稳定性和优异的高温抗氧化性能。因此，该文为SOFC金属连接体提供了一种有效的表面改性方法，为解决其长期运行中的性能退化问题提供了新的思路。

  2025年05期 v.46;No.211 453-458页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
  

• 低活化铁素体马氏体钢的成分设计与制备

  李峰;温慧华;陈慧琴;孙明月;

  利用Thremo-Calc热力学软件设计了四种不同Si含量的低活化铁素体马氏体(RAFM)钢并制备相应的材料。热力学计算表明：材料的析出相主要为M_(23)C_6、MX和Laves相，Si含量影响着碳化物和Laves相的开始析出温度。通过不同热处理状态的室温拉伸性能对比，确定最佳的性能热处理工艺为：1 050℃正火0.5 h+760℃回火1.5 h.显微组织观察结果表明：Si含量主要影响铸态组织的偏析行为，经热处理后的材料为全马氏体组织；Si含量对马氏体板条宽度的影响不大，析出相类型与模拟计算的结果一致，符合成分设计要求。

  2025年05期 v.46;No.211 459-464页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
  

• 基于数字孪生的管道机器人控制框架的构建

  田雅琴;张子龙;姬亚峰;

  通过多源异构数据对管道机器人建立了多维度模型，实现了管道机器人的数字孪生系统，针对传统果蝇算法选取PID控制器参数精度不高、容易陷入局部最优解的缺点，提出了一种以控制偏差绝对值和输入平方项的时间积分作为适应度函数，果蝇搜索过程中对搜索半径进行自适应调整的优化算法，并与多种整参方法做了对比实验，证明了该系统具有更好的控制效果。

  2025年05期 v.46;No.211 465-470+478页 [查看摘要][在线阅读][下载 1098K]
  

应用科学

• 基于双分支耦合的低剂量CT图像去噪算法

  张玉;崔学英;

  针对如何平衡降噪和保留细节之间的相互关系，设计了基于双分支多尺度的耦合网络(DMCN)进行去噪。该网络包含一个多尺度的组织结构分支和一个多尺度伪影噪声分支，它们以耦合的方式渐进地提取各分支特征，进而分离得到人体组织图像和伪影噪声图像。除了重建损失，边缘损失，结构相似度损失外，还将分离得到的两个图像通过注意力融合模块重建得到低剂量CT图像，它与网络的输入CT图像做自监督损失。消融试验和对比实验结果显示所提出的网络不仅可以去除噪声而且还能够保持图像细节。尤其对含有明显伪影噪声的低剂量CT图像，该算法的降噪性能更优，PSNR值比次优的去噪网络PCNET高出0.83 dB.

  2025年05期 v.46;No.211 471-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 1187K]
  

• 含自旋-轨道耦合效应的AgH分子光谱性质的理论研究

  周玮琪;赵玉洁;和小虎;田亚莉;刘淑平;李传亮;

  采用多参考组态相互作用方法(Multi-reference Configuration Interaction method, MRCI)并结合自旋-轨道耦合(Spin-Orbit Coupling, SOC)效应，计算了AgH分子的第一解离极限Ag(~2S_(g ))+H(~2S_(g ))和第二解离极限Ag(~2P_(u ))+H(~2S_(g ))的11个Ω态的势能曲线(Potential Energy Curves, PECs).拟合了AgH分子在Σ~+和SymbolPA@对称性下的光谱常数。根据各电子态之间的跃迁偶极矩(Transition Dipole Moments, TDMs)研究了AgH分子的跃迁性质，为AgH分子电子态光谱特性的的进一步研究奠定了理论基础。

  2025年05期 v.46;No.211 479-484页 [查看摘要][在线阅读][下载 916K]
  

• 非线性超声混频在钢轨接头螺栓松动检测中的应用

  赵兵强;张伟伟;杨雪霞;赵子龙;

  发展了一种只需在钢轨轨顶激发和接收超声波信号的螺栓松动检测技术。由于螺栓拧紧时在钢轨与夹板之间的接触非线性，在钢轨轨顶激励两个不同频率的超声波，将会产生非线性调制现象。实验研究表明，螺栓不同的预紧程度对调制信号频幅特征有明显的影响，利用非线性混频信号的频幅值定义螺栓松动指标，随着螺栓松动程度的增加，松动指标表现出明显的三个阶段特征，当螺栓开始松动时，松动指标先近似为线性缓慢增加，当松动量约为35%～55%时，松动指标快速增加，从55%到螺栓完全松开，松动指标再次表现为线性减小，体现了螺栓松动的突变性。只需要在轨顶布置传感器，即可识别螺栓松动程度，可方便的集成在轨检小车内，具有操作简便、快捷等优点。

  2025年05期 v.46;No.211 485-490页 [查看摘要][在线阅读][下载 1040K]
  

• 基于导模共振的超窄带滤波研究

  冯迈超;陈帅朋;李旭峰;彭伟;

  基于导模共振原理，以平面波宽谱光源入射，通过同周期、不同占空比硅-空气、硅-二氧化硅光栅堆叠的对称级联设计，建立起多模式耦合的法布里珀罗(Fabry-Perot, F-P)共振模型。TE波垂直入射，在上下堆叠光栅之间产生衍射并被耦合到其中的硅波导衬底中，最后经由两对称堆叠光栅之间间隔距离的调制，完成多模式耦合的F-P共振；在此过程中，可通过改变硅-二氧化硅光栅的膜厚以及占空比起到调节该F-P共振的目的，并最终在中心波长λ_0=1 550 nm附近处，在获得半高宽为～0.002 5 nm的极窄带滤波频谱的同时，还保持有～100%的高透过率和极强的边带抑制效果。

  2025年05期 v.46;No.211 491-496页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
  
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