智能科学与技术

• 时域检索与频域扰动双域联合增强的船舶轨迹预测

  郭亚男;王晨腾;张本奎;常颖;刘志哲;曹林;杜康宁;

  船舶轨迹预测对保障海上安全、优化交通管理和实现智能决策具有重要意义。现有方法往往受限于数据多样性不足及历史信息利用不充分，难以应对复杂动态的海洋环境。为此，提出一种时域检索与频域扰动双域联合增强的船舶轨迹预测方法。该方法通过频率扰动扩充样本多样性，并借鉴相似历史轨迹序列增强模型对长时依赖的表征能力，在保持高精度的同时，显著提升了预测模型的泛化性和稳健性。在多个真实船舶轨迹数据集上的实验结果表明，所提方法在预测精度和稳定性方面均优于LSTM、BiLSTM、DLinear、Transformer、Informer及iTransformer等主流时间序列预测模型，验证了该方法在船舶轨迹预测任务中的有效性与优越性。

  2026年01期 v.41;No.169 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 2235K]
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• 基于改进DeepLabV3+的栖霞市苹果园遥感识别

  杜欣苑;张小咏;

  苹果园遥感识别是苹果种植精细化管理的重要基础，但在复杂地物背景下易出现错检、漏检和边界模糊等问题。为提升识别精度，基于高分二号影像与实地采样数据，构建了高分辨率苹果园数据集，并提出一种改进DeepLabV3+多层次特征融合模型，对栖霞市苹果园进行识别。模型采用轻量级MobileNetV2作为主干特征提取网络，将坐标注意力（coordinate attention, CA）机制和条形池化（strip pooling, SP）引入空洞空间金字塔池化（atrous spatial pyramid pooling,ASPP），构建CASP-ASPP模块以融合多尺度特征，并在解码阶段加入边界细化模块优化边界识别。实验结果表明，改进模型的平均交并比较原始模型提升1.9百分点，整体识别精度优于多种主流深度学习网络。该方法可有效提升苹果园遥感识别精度，为果园监测与精细农业管理提供可靠技术支撑。

  2026年01期 v.41;No.169 12-20+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 2849K]
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仪器科学与技术

• 面向包壳管应变测量的多相机3D-DIC标定方法

  王健;燕必希;孙鹏;王君;庄炜;

  多相机三维数字图像相关（three-dimensional digital image correlation,3D-DIC）系统在测量核燃料包壳管应变的实际应用中，多相机标定环节存在坐标系转换引发的累计误差增加及全局优化能力不足等问题。为此，提出一种基于空间标定靶的多相机全局标定方法。首先，提出为各相机在标定靶每个位姿下提供外方位参数初值的方法，保证空间后方交会正确收敛；其次，提出多相机多位姿光束平差（bundle adjustment, BA）方法，保证多相机标定精度达到全局最优。实验结果表明，该方法的标定精度较直接线性变换（direct linear transformation, DLT）方法提高了55.1%，最大位移误差标准差降低了16.3%。同时，该方法无需对标志点进行手动编号，使标定过程实现了自动化，标定效率更高。

  2026年01期 v.41;No.169 21-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1830K]
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• 基于过曝区域转移的点云空洞补全方法

  周润生;张晓青;郭阳宽;

  针对结构光三维重建中高反光表面易产生点云空洞，造成数据缺失的问题，提出一种基于过曝区域转移的点云空洞补全方法。该方法利用物体旋转前后过曝区域位置发生转移的特性，结合图像处理与点云坐标系变换，将旋转前图像的过曝区域映射至旋转后图像的非过曝区域，再通过重建该区域点云并与原始点云拼接，实现点云空洞补全。实验结果表明，所提方法能够有效补全点云空洞。

  2026年01期 v.41;No.169 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K]
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机械工程

• 蜂窝填充MW级风机叶片非线性动力学建模

  王谦;张君华;

  针对风机叶片大型化引起的非线性效应显著问题，对大型风机叶片进行基于几何精确梁理论的弯曲振动动力学建模，将叶片视为欧拉-伯努利（Euler-Bernoulli）梁，对叶片的动能、弹性势能、重力势能、所受气动载荷及其做功进行推导，利用哈密顿原理建立其非线性动力学方程。将理论计算与ABAQUS有限元模型计算的固有频率进行对比，验证所推导理论模型的正确性与科学性。通过比较有无蜂窝结构填充时风机叶片振动的最大挠度，说明蜂窝填充能够有效减少叶片振动并提升风力发电机运行能力。

  2026年01期 v.41;No.169 37-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1896K]
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• 基于多路并行注意力融合网络的轴承故障诊断

  罗怀超;黄民;

  为解决列车轴箱轴承振动信号故障诊断中局部特征提取不充分、多尺度表征能力不足以及关键通道响应易被噪声淹没等问题，构建了一种多路并行注意力融合网络（multibranch parallel attention fusion network, MBPAFN）。该网络以原始一维振动信号为输入，设计原始尺度、平均池化降采样尺度和最大池化降采样尺度3条并行分支，分别刻画信号的整体时域形态、低频趋势和局部极值特征。各分支中采用一维卷积模块提取局部时域特征，并嵌入高效通道注意力机制以自适应调整通道权重，同时引入Transformer编码器建模长程时间依赖，实现局部冲击特征与全局演化模式的协同表征。3路特征经通道对齐和特征融合模块自适应融合后，由全连接分类器输出故障类型，从而形成端到端诊断流程。在凯斯西储大学（Case Western Reserve University,CWRU）公开轴承数据集和自建列车轴箱轴承数据集上的实验结果表明，与多种典型深度学习诊断模型相比，MBPAFN在强噪声与非平稳工况下具有更高的识别准确率和更好的鲁棒性，说明多路并行注意力融合结构有助于提升滚动轴承故障诊断性能。

  2026年01期 v.41;No.169 48-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2341K]
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• 基于知识蒸馏和边缘计算的行星齿轮箱故障诊断

  杜龙龙;米洁;马超;赵泓樾;

  针对转速变化影响诊断精度、传统PC端方法存在时延与计算资源依赖的问题，提出了基于知识蒸馏与边缘计算的变转速行星齿轮箱故障诊断方法。首先，运用Welch变换提取振动信号特征。其次，以卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力（convolutional neural network-bidirectional gated recurrent unit-attention, CNN-BiGRU-Attention）复合网络作为教师网络，以小规模一维CNN(one-dimensional CNN, 1D-CNN)作为学生模型，通过知识蒸馏，提升学生模型的诊断准确率。最后，将优化后的学生模型部署至树莓派平台，实现对行星齿轮箱的实时故障诊断。研究结果显示，所提方法能够有效提取振动信号特征，提高小型模型的准确率；同时，采用边缘计算替代传统PC端，实现了高效、准确且节约资源的故障诊断。

  2026年01期 v.41;No.169 58-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 3358K]
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• 基于PSO-BP的超越离合器磨损预测算法

  周龙;李乐;王立勇;

  为提升对超越离合器关键部件磨损状态的评估精度，提出了基于粒子群优化-反向传播（particle swarm optimization-back propagation, PSO-BP）模型的超越离合器磨损预测算法。首先，基于ABAQUS有限元仿真平台，结合Archard磨损准则并引入用户子程序UMESHMOTION，建立了磨损有限元模型。通过将磨损量映射至网格节点位移，实现了材料去除效应的几何边界演化与磨损深度的动态更新，并结合试验验证了模型的准确性。其次，在此基础上，进一步提取累计滑移距离、瞬时滑移距离与接触应力等关键参数作为输入，以磨损深度作为输出，构建PSO-BP预测模型，实现对楔块与内环接触区域磨损深度的高精度预测。对比分析表明，与传统BP神经网络和GA-BP神经网络相比，PSO-BP模型的拟合精度为99.838%，其预测误差更集中于零误差区域，体现出较高的准确性。

  2026年01期 v.41;No.169 69-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 3081K]
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• 基于小波变换与GA优化模糊控制的复合电源能量管理策略

  张奥;龚国庆;

  针对电动汽车单一电源电流冲击大的问题，构建了电容半主动拓扑的复合电源，并提出一种基于小波变换与遗传算法（genetic algorithm, GA）优化模糊控制的能量管理策略。利用Haar小波分解需求功率，以高频分量及储能元件荷电状态（state of charge, SOC）为输入，通过GA优化隶属度函数参数实现功率精准分配。在新欧洲驾驶循环（new European driving cycle,NEDC）及中国轻型汽车行驶工况-乘用车（China light-duty vehicle test cycle-passenger car,CLTC-P）等工况下的仿真表明，相比单一电源策略，所提策略峰值电流平均降低约28.0%，均方根（root mean square, RMS）电流平均降低约21.0%，并将高电流区间占比压缩至6%以内，电池温升幅度降低34.8%和37.8%；在不同SOC条件下均表现出鲁棒性，对电流指标的优化幅度稳定保持在20%～28%区间，有效延长了电池循环寿命。

  2026年01期 v.41;No.169 80-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 3750K]
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电气工程

• 基于能量面积的串联SiC MOSFET动态均压策略

  陈鼎熙;赵波;闫婧;李显;刘文博;李澄宇;

  针对柔性直流输电阀中串联碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管（silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,SiC MOSFET）在关断过程中动态电压不均的难题，提出一种基于能量面积的闭环延时均压策略。通过实时采集各器件在关断动态过程开始后固定时间内的漏源极电压并进行数值积分，得到能量面积作为均压判断指标；结合现场可编程门阵列自适应地调整各器件的栅极驱动延时，实现多周期闭环均压控制。为验证所提策略，建立了一套基于模块化多电平换流器子模块与功率电感的稳态功率运行实验电路平台，电路中每个阀臂均由4个SiC MOSFET串联而成，在1 500 V电压等级下，最大电流2.08 A。实验结果表明，所提策略将SiC MOSFET串联时的关断电压峰值不均衡度从无控制时的最高21.21%降至2.08%，并在最多11个开关周期内将4个串联器件的关断电压峰值不均衡度调至最优，其中单个器件调节时间最多为5个开关周期。

  2026年01期 v.41;No.169 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2069K]
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• 基于多智能体一致性算法的多变换器协同控制

  陈雅芳;李建国;

  针对多变换器并联系统因线路阻抗不匹配引发的功率分配失衡与电压/频率偏移问题，提出了一种基于多智能体一致性算法的协同控制方法。通过分布式一致性协议动态生成自适应虚拟阻抗，有效补偿线路阻抗差异，实现有功功率和无功功率均分；同时，利用多智能体一致性算法实现多变换器之间的协同控制，在此基础上对有功-频率和无功-电压下垂特性曲线进行自适应调节，减小系统频率和电压偏差。最后，使用MATLAB/Simulink仿真软件对微电网孤岛模式下不同运行工况进行仿真与对比分析，验证了所提控制方法的有效性。

  2026年01期 v.41;No.169 101-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1800K]
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• 基于改进遗传算法的Buck变换器高性能MPC控制策略

  巩昊辰;马彬;

  针对DC/DC变换器在动态负载与参数摄动下难以兼顾瞬态响应与稳态精度，且传统模型预测控制（model predictive control, MPC）权重整定严重依赖经验的问题，提出一种基于精英保留（elite retention）与高斯变异（Gaussian mutation）改进遗传算法（genetic algorithm, GA）优化的MPC策略EGM-GA-MPC。首先，建立Buck变换器离散增广状态空间模型，以控制增量为输入，旨在从机理上消除稳态误差。其次，设计包含时间乘绝对误差积分（integral of time-multiplied absolute error, ITAE）指标与超调惩罚项的复合适应度函数，构建参数寻优框架。最后，引入精英保留策略抑制种群波动，利用高斯变异算子增强最优解邻域内的精细搜索能力，实现权重矩阵的高精度整定。MATLAB与STM32硬件在环实验表明，该策略显著优于传统MPC及标准GA-MPC，在最具代表性的48 V降压至24 V工况下，最大超调量抑制至0.90%，与对照组标准GA-MPC相比，调整时间缩短19.8%。结果证实了该策略在提升控制精度与鲁棒性方面的优势，尤其适用于对电压纹波要求严苛的场景。

  2026年01期 v.41;No.169 109-119+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 2362K]
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信息与通信工程

• 考虑远端用户随机位置的协作NOMA-VLC性能分析

  程广鹏;杨玮;

  针对可见光通信（visible light communication, VLC）系统中用户分布动态变化及非理想信道状态信息（channel state information, CSI）反馈带来的性能退化问题，对两用户协作非正交多址接入（non-orthogonal multiple access, NOMA）VLC系统进行了研究。建立了基于远端用户位置分布的信道增益概率密度函数模型，并推导了系统误比特概率（bit error probability, BEP）的解析表达式。在此基础上，结合最大比合并（maximal ratio combining, MRC）技术，对协作与非协作系统性能进行了对比分析。仿真结果表明：随信噪比增加，采用MRC的协作系统能够显著提升系统性能，并有效降低BEP；在对比的L-脉冲位置调制（pulse position modulation, PPM）和开关键控（on-off keying,OOK）调制方式中，8-PPM表现最佳，其次为4-PPM与OOK，而2-PPM性能最差；系统性能随外环半径减小而改善，说明外环参数对动态分布用户的覆盖性能影响更为显著；此外，非理想CSI会导致误码率上升，验证了精确信道估计的重要性。所建立的动态信道模型和协作机制为NOMA-VLC系统在智能家居与工业物联网中的应用提供了理论支撑。

  2026年01期 v.41;No.169 120-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K]
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• 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》征稿启事

  <正>《北京信息科技大学学报(自然科学版)》是北京信息科技大学主办的学术期刊,双月出版,国内外公开发行,为中国期刊全文数据库、中国核心期刊(遴选)数据库、国家科技学术期刊开放平台、维普网、超星数字图书馆、Ulrichsweb美国乌利希期刊指南(网络版)、JST日本科学技术振兴机构数据库等多家数据库来源期刊,为《中国学术期刊影响因子年报》统计源期刊,被评为中国高校优秀科技期刊、Caj-cd规范获奖期刊。

  2026年01期 v.41;No.169 131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1343K]
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