东北大学学报（自然科学版）

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基于多传感器融合的无人舰载机舰面定位研究

侯鹏帅, 周大鹏, 杨大鹏, 陈杰

2024, 45 (1): 1-9. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.001

摘要 ( 948 )

HTML ( 183)

PDF(5782KB) ( 705 )

无人舰载机在航母舰面的自主定位是实现自主转运、提高驶入/驶出效率的重要前提.其中，如何依靠机载传感设备实现GPS拒止环境下的舰载机自主舰面定位是亟待解决的关键技术.为此，提出了一种基于视觉和激光雷达融合的无人舰载机舰面自主定位算法.该算法通过结合手眼标定和互信息标定方法进行多传感器在线标定，使无人舰载机在面对风浪及航母运行等情况下机身摇晃导致传感器外参标定结果变化后仍能保持稳定运行；引入因子图用于无人舰载机的多传感器位姿联合优化并基于自主转运过程中的运动模型建立了简单高效的传感器失效标准，从而有效地融合了激光雷达和视觉定位结果，使该算法在单个传感器失效的情况下依然可以进行精确的自主定位；最后建立了基于多传感器的舰载机舰面仿真系统对本文算法进行验证，实验结果表明，本文算法在单个传感器失效的情况下定位误差仍维持在0.2 m以内，满足实际应用要求.

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一种基于图神经网络的社会化推荐算法

吕艳霞, 郝帅, 乔广通, 邢烨

2024, 45 (1): 10-17. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.002

摘要 ( 654 )

HTML ( 56)

PDF(1271KB) ( 444 )

现有的社会化推荐算法大多着眼于用户购买或点击等单一的交互行为，并未同时考虑收藏、浏览等多种不同的交互行为.而且当前的社会化推荐算法重点只关注推荐的准确性，忽略了推荐结果的可解释性.针对以上问题，提出了一种基于图神经网络的社会化推荐算法SRGN，将用户的社交关系和物品间客观存在的语义联系以特定的方式注入到算法架构中，并且利用消息传递的方式实现交互的多行为联合编码，从而提升推荐的准确性.此外，设计了可解释模块为推荐结果提供推荐的理由.在两个真实数据集上与其他8种算法进行对比实验，结果表明提出的算法在推荐性能和用户友好性上具有明显的优势.

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MMCSC：一种跨模态的假新闻检测方法

赵越, 郝琨, 赵敬, 信俊昌

2024, 45 (1): 18-25. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.003

摘要 ( 555 )

HTML ( 40)

PDF(947KB) ( 327 )

目前基于新闻内容的假新闻检测方法没有考虑到不同模态更高层的语义关联，缺少可以依据的信息对新闻进行判断，从而缺乏对有重要辨别特征的新闻的社交网络信息进行有效使用.针对这个问题，提出了基于新闻内容的假新闻检测方法，通过提取文本、图像和视频等多模态新闻的高层语义特征，分析不同模态高层语义信息，设计跨模态主题一致性和跨模态情感一致性计算方法.在此基础上，设计了一种跨模态内容语义一致性的假新闻检测模型MMCSC（multi?modal feature content semantic consistency）.实验证明，相比于传统方法，所提出的MMCSC有较好的检测效果.

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基于高阶累积量张量分解的联合盲源分离算法

季策, 刘明欣

2024, 45 (1): 26-32. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.004

摘要 ( 517 )

HTML ( 28)

PDF(1071KB) ( 235 )

提出一种基于高阶累积量张量分解的联合盲源分离（JBSS）算法，该算法可以从多组数据集的观测信号中恢复出源信号.首先通过计算多组数据集观测信号的高阶互累积量张量，利用累积量张量潜在的对角结构，将JBSS问题转化为高阶张量CP分解（CPD）问题.接下来，通过张量列分解（TTD）将高阶张量分解为由不高于3阶的多个互连的核张量组成的简单张量网络，由此将高阶CPD问题转化为多个3阶CPD问题.最后，根据TTD与CPD之间的关系，在多次3阶CPD之后，通过依次对因子矩阵进行重新排序与缩放得到多数据集的混合矩阵，进而实现对源信号的分离.实验结果表明，该算法具有较快的运行速度.

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基于关键点运动轨迹建模的步态识别

徐久强, 赵肖肖, 钱龙飞

2024, 45 (1): 33-39. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.005

摘要 ( 643 )

HTML ( 29)

PDF(1264KB) ( 344 )

步态信息作为一个新兴的生物特征，在医疗、刑侦等方面具有广泛的应用前景.研究者已经提出了很多种步态识别方法，但普遍存在适应性不强、特征描述过于复杂或缺乏可解释性等问题.针对此问题，首先，通过改进三帧差分完成对视频图像中人体轮廓的提取；然后，基于人体轮廓图获取人体骨架模型，通过骨架模型得到所需的人体关键点位置，并对视频图像中同一关键点的位置轨迹进行曲线建模；最后依据关键点轨迹曲线模型建立一种以模型参数作为步态特征向量的步态特征描述方法，并在此基础上选取合适的分类方法进行步态识别.实验结果表明，基于关键点运动轨迹模型的步态特征表达能够很好地描述步态信息，识别率也相对较高.

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融合功能性副语言比例系数的语音情感识别

孙颖, 周雅茹, 张雪英

2024, 45 (1): 40-48. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.006

摘要 ( 609 )

HTML ( 29)

PDF(1610KB) ( 209 )

语言中的非言语发声如笑声、叹息、抽泣等，称为功能性副语言，对情感表达起重要作用，但现有研究很少考虑多种功能性副语言在一种情感中的协同作用.针对该问题，提出了融合功能性副语言比例系数（functional paralanguage proportion coefficient，FPPC）的情感识别系统.首先，提取能体现多种功能性副语言在情感语句中出现的频率快慢和持续时间长短的FPPC特征；然后，搭建基于注意力机制的集成学习（attention stacking）为不同的基分类器赋予不同权重，并对FPPC特征进行训练；最后，通过自适应熵权重决策融合方法将传统语音情感识别与基于FPPC特征情感识别进行融合.实验结果显示，融合了FPPC特征后的情感识别结果提高了16.84%，证明融合FPPC特征能有效提高系统整体识别率.

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优化算法中均值信息利用研究

王方, 王鹏, 焦育威

2024, 45 (1): 49-57. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.007

摘要 ( 516 )

HTML ( 21)

PDF(1458KB) ( 99 )

研究了启发式优化算法中种群向均值点迁移的策略，并发现该策略对于提升算法性能具有重要影响，同时具备物理和数学含义.通过极大似然估计方法对基态波函数进行参数估计，建立了量子系统达到基态时最优解概率密度函数与种群均值点之间的联系，并从动力学的角度解释了种群均值点的物理意义.通过在几种经典优化算法上添加利用均值点位置信息的操作，在CEC2013测试集与摄像机布局优化的工程应用上进行对照实验，实验结果表明合理利用均值点位置信息可以有效提升算法的性能.

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无缓存流水线生产系统中AGV调度问题的研究

汪星恺, 吴维敏, 邢子超, 牛昊一

2024, 45 (1): 58-67. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.008

摘要 ( 492 )

HTML ( 23)

PDF(2636KB) ( 208 )

针对无缓存流水线生产系统中的AGV（automated guided vehicle）调度问题提出了复合评分的启发式调度算法，降低了系统中AGV执行任务的间隔等候时间.首先，通过建立数学模型，对目前主流的AGV规模估计方法做出了改进.其次，提出了一种新的基于复合评分禁忌搜索的AGV前瞻调度算法.不同于目前主流的以空驶距离为优化目标的调度算法，该算法能够以最小化工件延误时间、最小化AGV空驶距离等多目标来统筹调度AGV.最后，为验证所提算法的有效性，从多个角度与已有算法进行了实验对比.仿真实验结果表明，相较于其他算法，提出的前瞻调度算法能够更有效地解决无缓存流水线生产系统这一新场景的AGV调度问题.实车实验也证明了该算法在实际生产中的有效性.

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横向载荷与预紧力对螺栓断裂寿命的影响

苗兴琳, 黄贤振, 丁鹏飞, 郑智群

2024, 45 (1): 68-75. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.009

摘要 ( 758 )

HTML ( 26)

PDF(1938KB) ( 406 )

螺栓连接依靠自身简单可靠的特点被广泛应用于各个行业，然而螺栓的疲劳断裂却是一个非常突出的问题.因此，为准确预测螺栓断裂失效寿命，进行了螺栓材料的疲劳裂纹扩展实验，求得了螺栓材料的断裂参数，从而建立了Paris裂纹扩展模型.然后运用有限元方法与疲劳裂纹扩展实验进行对标，并取得较好的效果，为螺栓断裂失效寿命的计算奠定了基础.最后，考虑到螺栓预紧力与横向载荷对螺栓断裂的影响，建立了带裂纹的螺栓有限元模型，并采用有限元方法进行螺栓失效寿命计算的定量分析.结果表明：横向载荷与螺栓预紧力对应力强度因子和螺栓使用寿命具有较大的影响.

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数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

杨欣, 樊振刚, 张根保, 冉琰

2024, 45 (1): 76-84. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.010

摘要 ( 539 )

HTML ( 26)

PDF(3629KB) ( 225 )

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法，首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件，并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法.采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟，并给出其中关键元动作的温升曲线，分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场，得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析，得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.

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3D打印机多轴联动插补算法的研究与优化

吴飞, 王梦辉, 李亦能

2024, 45 (1): 85-92. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.011

摘要 ( 571 )

HTML ( 21)

PDF(1494KB) ( 293 )

针对3D打印过程中，打印机多轴联动插补算法计算效率低的问题和Bresenham算法在3D打印运动控制中的不足，在现有算法基础之上提出阶跃式Bresenham算法、速度自适应算法，分别完成喷嘴的成型扫描运动和浆料的挤出运动.采用两种算法相结合的方式控制3D打印机多轴联动，从而提高3D打印机的插补速度.同时分析了该控制方式在微控制器中的实现流程，并将其移植于微控制器中.本研究设计了直线插补仿真试验和不同算法的3D打印试验，证明了该控制方式在打印精度不变的前提下能够提高打印效率.

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酸蚀对白云石可浮性的影响及其作用机理

郭俊, 印万忠, 杨斌, 朱张磊

2024, 45 (1): 93-100. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.012

摘要 ( 454 )

HTML ( 27)

PDF(2226KB) ( 143 )

在油酸钠体系下，通过浮选试验、浮选动力学拟合、表面粗糙度表征、比表面积分析、XPS分析、吸附性能分析和润湿性分析，研究了酸蚀对白云石可浮性的影响及其作用机理.研究结果表明：酸蚀后，白云石表面粗糙度和比表面积增大，这暴露出更多的活性位点，强化了与油酸钠的吸附，增强了白云石的疏水性，进而改善了白云石的浮选性能.此外，在浮选动力学拟合中，经典一级动力学模型、一级矩阵分布模型、二级动力学模型的R²均高于95%.相比于其他模型，经典一级动力学拟合效果较好.其中在油酸钠质量浓度为60 mg/L时，酸蚀后白云石经典一级动力学k最大值为1.88 min^-1，与此同时，酸蚀前白云石经典一级动力学k=1.15 min^-1，表明酸蚀可以提高白云石浮选速率.本研究为白云石浮选提供了新的研究方向，具有一定的理论和现实意义.

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基于AttentionR2U-net的岩石（体）关键节理智能识别与参数提取

孙浩, 代宗晟, 金爱兵, 陈岩

2024, 45 (1): 101-110. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.013

摘要 ( 487 )

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PDF(2319KB) ( 169 )

针对岩石（体）表面复杂节理网中关键节理的智能识别与参数提取问题，提出一种基于AttentionR2U-net网络与节理几何特征模型耦合识别的方法.在R2U-net网络的基础上引入注意门（attention gate）改进网络，通过定性与定量的方法对边坡节理图像和混凝土、龟裂土、常见脆性岩石裂隙图像的识别结果分别作准确性及泛化能力检验；利用AttentionR2U-net网络耦合节理几何特征的方法识别关键节理，提取原始节理和关键节理的几何参数并对其迹长、面积及倾角作差异性分析.研究结果表明：针对岩石（体）节理识别，本文算法的Dice相似系数从U-net网络的0.965提升至0.990，且明显优于传统算法，故本文算法在岩石（体）节理识别上具有更强的可靠性与优越性；针对混凝土、龟裂土和大理岩、花岗岩、砂岩等脆性岩石裂隙的识别，本文算法的Dice相似系数均在0.953以上，故本文算法具有较强的泛化能力.与原始节理网络相比，关键节理网络优势迹长由0.732 m显著增大至1.835 m，节理倾角分布形式和优势倾角组均不变，优势迹长和倾角的节理占比均显著增大.

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不同加载速率下冻融砂岩的动态劈裂特性

贾蓬, 毛松泽, 钱一锦, 卢佳亮

2024, 45 (1): 111-119. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.014

摘要 ( 438 )

HTML ( 23)

PDF(2975KB) ( 222 )

为研究加载速率和冻融循环对砂岩动态劈裂特性的影响，对冻融0，25，50，75，100次的砂岩进行了静态和不同加载速率的动态劈裂试验，分析了冻融砂岩的静动态抗拉强度及冲击荷载作用下耗散能变化规律.研究结果表明：冻融砂岩的静动态抗拉强度、纵波波速、质量损失率均随冻融次数增加而劣化.随冻融次数、加载速率增加，动强度增加因子（DIF）不断增大，且砂岩冻融损伤越大，DIF随加载速率增加越明显.建立的基于冻融损伤和加载速率的动态抗拉强度预测模型可以很好地反映砂岩的强度变化.砂岩的冻融损伤越大，动态抗拉强度随加载速率的变化速率越快；冲击荷载作用下的耗散能随冻融次数增加而减小，随加载速率增加而增大.

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基于混合果蝇算法的桩锚支护深基坑临界滑面搜索

马泽宁, 沙成满, 路明浩

2024, 45 (1): 120-128. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.015

摘要 ( 419 )

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PDF(1666KB) ( 105 )

进行基坑整体稳定性分析常采用极限平衡法，但仍然需要依据经验试算一系列滑面，将安全系数最小的滑面确定为最危险滑面.针对此问题，提出将果蝇优化（FOA）算法与禁忌搜索（TS）算法融合，提出自适应步长的混合果蝇优化算法（HFOA），以克服基本果蝇算法局部寻优精度不高且易陷入局部最优的缺点，确保获得全局最优解，并结合简化Bishop算法用于临界滑面的搜索.在Matlab中编程实现该算法，通过与6种启发式算法进行对比，结果表明，HFOA适用于均质土悬臂支护基坑、成层土和含软弱夹层的桩锚支护基坑，相较于遗传算法等6种算法具有更快的收敛速度、更高的收敛精度和可靠性，为深基坑临界滑动面搜索提供了一种新的求解策略.

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管幕和横梁作用下大断面开挖变形响应研究

柏谦, 赵文, 曹文欣, 卢彦军

2024, 45 (1): 129-136. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.016

摘要 ( 448 )

HTML ( 17)

PDF(1442KB) ( 105 )

基于管幕与横梁作用下大断面开挖相似模型试验，研究开挖引起的管幕变形和地表沉降变化规律.为充分研究参数变化对管幕变形和地表沉降的影响，运用有限元软件建立三维数值模型，以此模型为依据，分析管幕抗弯刚度和横梁抗弯刚度对管幕变形和地表沉降的影响，并根据模糊数学理论对最优刚度匹配进行研究.研究结果表明：管幕结构整体变形类似于“板”，且关于中间管幕对称，管幕跨中断面地表沉降呈“凹槽”型，符合Peck曲线分布；管幕变形和地表沉降均与横梁刚度和管幕刚度呈指数函数关系，且对横梁刚度变化更为敏感；管幕刚度与横梁刚度分别为0.5D和2K时，可以兼顾安全性与经济性.

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国有建筑业企业发展效率的评价与优化

齐锡晶, 张升进, 张梦星

2024, 45 (1): 137-144. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.017

摘要 ( 503 )

HTML ( 19)

PDF(1471KB) ( 181 )

为助力国有建筑业企业高质量发展，提升企业及行业发展效率，通过分析建筑业发展现状，认知行业转型升级趋势，对国有建筑业企业发展效率进行概念界定.利用超效率SBM-Malmquist模型测算了不同所有制建筑业企业、不同地区国有建筑业企业的静态、动态发展效率.研究结果表明，2012—2020年建筑业企业整体发展效率相对有效，但受制于技术的创新与进步，发展效率有所下降；国有建筑业企业的发展效率相对有效，且呈上升趋势，并与所在地区的综合发展水平呈正相关.通过剖析研究过程中发现的问题和结论，从政策和企业两方面给出优化国有建筑业企业发展效率的对策建议.

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基于预期盈余增长的质量测度与定价能力

刘月立, 金秀, 于金明

2024, 45 (1): 145-152. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.01.018

摘要 ( 504 )

HTML ( 24)

PDF(668KB) ( 176 )

从质量溢价驱动因素视角构建基于预期盈余增长（expected earnings growth，EEG）的质量测度指标，分析该指标与股票预期收益的关系，进一步构造EEG质量因子并将其纳入Fama-French三因子模型，研究该因子的定价能力.研究发现：EEG质量测度指标可以衡量公司的预期盈余增长；EEG质量测度指标与股票预期收益显著正相关，表明EEG质量溢价显著存在；EEG质量因子对股票横截面组合收益的解释能力较强；引入EEG质量因子的四因子模型比Fama-French类模型具有更高的定价效率.研究结论可以丰富资产定价相关理论，为投资者理性决策、监管者培育良好投资理念和提升市场定价效率提供参考.

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