东北大学学报（自然科学版）

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基于深度强化学习的风险导向人群导航策略

姜杨, 赵天祥, 孙若怀, 王雷

2025, 46 (12): 1-8. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.12.20240094

摘要 ( 210 )

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针对传统导航方法在遇到动态障碍物时出现的机器人冻结问题及动态避障效果不佳的问题，提出一种基于深度强化学习的导航方法.该方法的核心为风险感知模块和路径选择模块.风险感知模块实时计算机器人与附近动态障碍物的碰撞概率，从而使机器人优先规避高风险的障碍物.同时，路径选择模块实时计算机器人附近区域的“可通过性”，引导机器人选择较安全区域通过.与未引入这两个模块的深度强化学习方法相比，所提出的方法在所有仿真测试环境中均取得最高的导航成功率，最高提升达11%.

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考虑碳排放的双目标车货匹配问题研究

黄敏, 都业新, 于昊, 王兴伟

2025, 46 (12): 9-18. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240095

摘要 ( 213 )

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针对车货匹配平台决策中未充分考虑碳排放影响的问题，提出了考虑碳排放和平台收益的双目标车货匹配模型.首先，构建以最小化总碳排放量和最大化车货匹配平台收益为双目标、以载重和时间为约束的优化模型.其次，针对模型的多目标和NP(non-deterministic polynomial)难特性，设计包含嵌入可行性分析的编码规则、自适应精英保留策略和非线性递减惯性权重的多目标粒子群优化(PSO)算法.3种规模算例的对比结果表明，该算法在收敛性和均匀性上优于NSPSO算法、改进的NSGA-II算法和多目标灰狼算法，运行时间也优于后两种算法.最后通过分析货车单位碳排放量和货主送达时间要求对碳排放的影响，为平台决策提供管理启示.

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基于HRV多尺度分析的糖尿病前期检测方法

李鸿儒, 李同同, 石康康, 杨英华

2025, 46 (12): 19-28. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240103

摘要 ( 218 )

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糖尿病前期（prediabetes）是糖尿病发展过程中葡萄糖代谢异常的重要阶段,及早诊断对于全球糖尿病防控至关重要.为探索糖尿病前期的无创检测方法,基于心率变异性（heart rate variability, HRV）信号,通过引入多尺度分析策略,揭示信号的全局信息以及不同尺度内微小但重要的变化,并采用CatBoost算法完成分类任务.结果表明,该方法在数据集上取得88.52%的准确率、83.40%的敏感度、91.82%的特异度、86.73%的精确度和87.40%的F1分数.本研究为糖尿病前期的诊断提供了新思路,尤其适用于可穿戴设备,为实现日常自我健康监测及疾病防控提供了潜在解决方案.

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基于YOLOv8改进的无人机视觉小目标检测模型

刘纪红, 时瑞瑞

2025, 46 (12): 29-37. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240116

摘要 ( 223 )

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针对无人机航拍图像中小目标易误检和漏检的问题以及无人机检测对实时性和轻量化的需求，提出一种基于YOLOv8改进的轻巧高效模型.首先，将YOLOv8的Neck部分简化为特征金字塔网络，使模型有效利用浅层网络提取的细节信息，并增加特征融合模块为Head层提供更利于小目标检测的特征；其次，在Backbone部分集成高效局部注意力机制以实现对目标区域的精确定位.实验结果表明，与YOLOv8s相比，改进模型的参数量和模型规模分别降低50%，mAP_0.5和检测速度分别提升4%.该改进模型为无人机检测领域的部署提供了新思路.

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基于改进YOLOv8算法的复杂场景船舶目标检测

车晓辰, 马淑华, 郭泽旭, 沙晓鹏

2025, 46 (12): 38-47. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240118

摘要 ( 205 )

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为了提高复杂场景下船舶目标检测的精度和鲁棒性，基于YOLOv8算法进行模型改进.在骨干层引入CD3模块并嵌入无参注意力SimAM模块；在颈部层引入注意力尺度序列融合ASF（attention-based scale sequence fusion）模块；在头部层增加了检测头用于预测输出；采用剪枝降低模型计算量；最后使用蒸馏进一步提升模型性能.实验在阿里天池官网提供的复杂场景船舶检测数据集上进行验证，结果表明，改进后模型的AP₅₀和AP相比于YOLOv8分别提升4.7%和2.9%，召回率和精确率分别提升3.2%和4.2%，而模型参数量减少56.1%，计算量降低30.5%.改进后的模型在减少参数量的同时，提升了总体性能.

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基于ISSA-LSSVR的6-DoF机器人定位精度补偿研究

于华宇, 朱文福, 辛博, 孙俊峰

2025, 46 (12): 48-56. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240136

摘要 ( 202 )

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为提高6自由度(6-DoF)机器人的定位精度，提出一种6-DoF机器人定位误差预测和精度补偿方法.介绍了在机器人的高频工作区内的分层逐行采样方法，并建立累积测量误差修正公式提高测量的准确性.实测证明机器人工作位置直接影响绝对误差.为此，提出了基于改进麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量回归(ISSA-LSSVR)算法的误差补偿模型，预测和修正机器人自身定位误差.结果表明，相较于支持向量回归(SVR)、最小二乘支持向量回归(LSSVR)和麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量回归(SSA-LSSVR)算法，基于ISSA-LSSVR算法的误差补偿效果最好，机器人的绝对误差降低了65.68%，最大误差降低了68.95%.

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激光熔覆SiC陶瓷颗粒增强高熵合金硬度的实验研究

温雪龙, 竺光升, 张文波, 韩凤兵

2025, 46 (12): 57-65. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240137

摘要 ( 203 )

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利用激光熔覆成形技术制备陶瓷颗粒增强高熵合金.采用电子维氏硬度仪测量试件硬度，分析激光工艺参数、SiC陶瓷颗粒增强相含量及Al元素含量对激光熔覆高熵合金硬度的影响.结果表明：高熵合金熔覆层硬度值随激光功率增大变化不明显；随着扫描速度与送粉速率的增大，熔覆层硬度呈逐渐增大趋势；随着SiC陶瓷颗粒增强相含量增加，试件内部产生晶格畸变且微观应力增大，高熵合金硬度明显提升；Al元素对陶瓷颗粒增强高熵合金的性能具有调控作用，可进一步提高合金硬度.

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恶劣工况下人机共驾效果影响机理分析及应用

王宪彬, 包文龙, 李麟, 张英哲

2025, 46 (12): 66-77. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20249031

摘要 ( 156 )

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针对恶劣工况下人机共驾过程中存在的共驾效果即汽车路径跟踪精度与侧向稳定性影响机理探究不系统、不充分的问题，在双驾双控串联式人机共驾框架的基础上，建立了包含驾驶员状态的人机共驾模型，并且设计了基于模型预测控制(MPC)的人机共驾方法；深入研究了驾驶员预瞄时间、车速、路面附着系数、驾驶员状态参数和控制器参数对人机共驾汽车路径跟踪精度与侧向稳定性的影响.结果表明：恶劣工况下人机共驾汽车路径跟踪精度与侧向稳定性是相互耦合制约的，人机共驾汽车抵抗影响共驾效果因素的扰动能力越强，所设计的人机共驾车辆控制器性能越好.

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聚晶金刚石微铣刀制备及其蓝宝石微铣削工艺实验

巩思茜, 孙瑶, 李思慧

2025, 46 (12): 78-84. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20249032

摘要 ( 193 )

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利用电火花车削工艺非接触且不受材料强度和硬度限制的特性，制备出直径小于1 mm的聚晶金刚石单刃螺旋微铣刀；建立电火花车削聚晶金刚石螺旋微铣刀的刀体结构与进给速度、转速间的内在联系及微铣刀形貌仿真模型，解决了直径小于1 mm聚晶金刚石螺旋微铣刀的实际制备难题.采用该工艺制备的聚晶金刚石微铣刀进行蓝宝石微铣削实验，研究微铣削参数对蓝宝石三维表面粗糙度S_a，S_z和三向微铣削力的影响规律；通过加工表面质量、微铣削力和刀具磨损分析，评价电火花车削制备的聚晶金刚石微铣刀的微铣削性能.结果表明：聚晶金刚石单刃螺旋微铣刀微铣削蓝宝石材料的面粗糙度S_a可稳定控制在0.76~1.00 μm，刀具磨损形式以微铣刀底面破损为主.

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成形磨削18CrNiMo7-6钢磨削力仿真与试验验证

张银霞, 梁蓝夫, 宋作鹏, 李梦琪

2025, 46 (12): 85-93. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20249038

摘要 ( 163 )

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为了研究工艺参数对18CrNiMo7-6渗碳钢V型缺口成形外圆磨削力的影响规律，基于缺口疲劳试样的加工过程，构建通过空间随机平面切割正六面体生成的随机多面体CBN（cubic boron nitride）砂轮磨粒模型，利用ABAQUS有限元仿真软件建立V型缺口成形外圆磨削三维仿真模型.以砂轮转速n_s、工件转速n_w及砂轮径向进给速度v_r为自变量，开展单因素试验，研究法向磨削力F_n和切向磨削力F_t的变化规律，并通过成形磨削力试验验证缺口成形切入磨削仿真模型的有效性.结果表明：法向磨削力始终大于切向磨削力；相较于工件转速和砂轮径向进给速度，砂轮转速对磨削力的影响更为显著.磨削力仿真结果与试验结果一致，n_s，n_w及v_r通过仿真所预测的法向磨削力平均误差分别为11.06%，9.21%，10.77%，切向磨削力平均误差分别为9.89%，13.89%，15.55%.

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螺旋溜槽流场演变及不同粒度赤铁矿与石英分离指标预测

王乾, 高淑玲, 周孝洪, 刘春雨

2025, 46 (12): 94-103. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240128

摘要 ( 192 )

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流体力学特性是决定重选分离效果的关键因素.采用数值模拟方法研究了 $ϕ$ 400 mm螺旋溜槽内流体动力学参数沿纵向行程的演变特性.针对90 μm赤铁矿与38 μm石英和59 μm赤铁矿与38 μm石英两种给矿体系，分析了颗粒分布、迁移行为与分离效率的变化规律.结果表明：流膜形态、速度分布及二次环流强度在首圈行程变化显著，需2~3圈方能稳定，趋稳行程与径向位置呈正相关.赤铁矿和石英形成选择性分布，最大分离效率沿行程总体提升；90 μm赤铁矿分布靠内，第2.0圈基本达到迁移平衡，最大分离效率达82.16%；59 μm赤铁矿分布偏外且在第3.0圈仍未达迁移平衡，其第2.0，3.0圈最大分离效率较90 μm赤铁矿体系低约6%.粗粒赤铁矿运动行为与流膜及速度演变显著相关，而细粒赤铁矿运动具有随机性，需延长行程或调整结构参数以优化技术指标.

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不同水灰比水泥基浆液流变特性与扩散机理

李连崇, 王旖藤, 牟文强, 刘洪磊

2025, 46 (12): 104-115. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240114

摘要 ( 137 )

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为了研究岩土与采矿工程中注浆材料的扩散机理，分析了5种水灰比条件下3种水泥基浆液的流变性能.基于浆液黏度时变特性和裂隙岩体特性，建立注浆浆液扩散的理论计算模型，阐明不同水泥基浆液的扩散机理.结果表明：纳米硅溶胶复合体系浆液的密度较小（1.25~1.35 g/cm³），流动度较高（260~425 mm）；矿渣-粉煤灰和氧化石墨烯复合体系的析水率较低（ $<$ 30%），稳定性较好；浆液黏度具有时变特性，拟合函数为 $η (t) = η 0 + k a e k b t$ ，且随着水灰比增大，浆液的黏度时变特性减弱；通过计算程序获得了3种浆液的扩散半径，揭示了浆液的注浆压力、种类及水灰比的共同影响；在相同扩散距离下注浆压力与黏度时变特性呈正相关；氧化石墨烯复合体系在给定距离下所需注浆压力最小，更易于扩散.

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基于ACO-BP神经网络的爆破块度预测模型及其应用

于庆磊, 吴嘉伟, 李友, 蒲江涌

2025, 46 (12): 116-123. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.12.20240122

摘要 ( 169 )

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爆破块度是岩石性质、爆破参数和炸药性质等组合作用结果，其准确预测是实现矿山精细爆破与采选能耗协同优化的关键.为了提升预测精度，构建了基于蚁群优化（ACO）算法和BP神经网络的爆破块度预测模型，并确定了主要影响因素.以司家营露天矿为例，为提升预测精度，通过建立爆破案例样本库来训练模型，分析了各影响因素权重.结果表明：ACO显著提高了模型的预测能力；在爆破块度影响因素中，孔距权重最大，最小抵抗线权重最小；爆破参数对爆破块度的影响存在最优范围，单一调节某参数难以持续改善爆破块度.该模型为根据爆破效果要求反向优化爆破设计提供了有效手段和理论依据.

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燃煤耦合生物质在CO₂气氛下共气化产气特性及动力学研究

姚锡文, 张宏柏, 许开立, 张雷雷

2025, 46 (12): 124-131. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240150

摘要 ( 171 )

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采用可控气氛管式炉研究煤与生物质在CO₂气氛下气化过程中的产气规律及反应动力学特性.研究发现，煤与生物质在N₂气氛下热解分为3个阶段：脱水（30~210 ℃）、急剧热解（210~400 ℃）和缓慢热解（400~1 000 ℃）；在CO₂气氛下气化分为4个阶段：脱水（30~210 ℃）、挥发分释放（210~400 ℃）、缓慢失重（400~660 ℃）和Boudouard反应（660~1 000 ℃）；CO₂气氛下气化转化率约85%，高于N₂气氛下的53%；CO₂气氛下的气化反应较N₂气氛下所需活化能更高，但反应速率较快；煤与生物质在CO₂气氛下气化产生的气体主要包括CO，CO₂，CH₄和H₂；800 ℃时CO气体再次生成，说明高温下CO₂作为氧化剂与碳发生Boudouard反应；CO₂抑制CH₄，H₂和C _m H _n 这些含氢高热值气体的生成.

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道路移动源PM_2.5的单颗粒形貌及元素组分

周秀艳, 周辉, 高玉涛, 王文华

2025, 46 (12): 132-140. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240158

摘要 ( 99 )

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机动车尾气排放及行驶过程中带动的扬尘污染等是气溶胶的重要组成部分，对环境和人体健康具有重要影响.为研究与机动车相关颗粒物的理化特征，在秦皇岛市车流量较大的主干路（点位Ⅰ）和距离主干路一定距离的校园内道路（点位Ⅱ）分别采集了气溶胶单颗粒样品，并应用带有能谱的扫描电子显微镜（SEM-EDX）分析了颗粒物的微观形貌及元素组分.结果表明，在车流量较大的点位Ⅰ，烟尘颗粒的粒子数分数为47.1%，远大于点位Ⅱ的27.1%，这主要来自机动车尾气；统计发现点位Ⅰ的球形飞灰颗粒在非碳质颗粒中的粒子数分数为8.0%，大于点位Ⅱ的2.5%，这可能来自机动车尾气；在所有不规则矿物颗粒中，2个点位富Si颗粒的粒子数分数最大（点位Ⅰ为51.8%；点位Ⅱ为62.1%），可能主要来自地表扬尘，但点位Ⅰ中Fe质颗粒的粒子数分数（13.4%）明显大于点位Ⅱ（6.3%），机动车制动器磨损产生的Fe质颗粒可能是大气中Fe的一个重要的来源.

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