摘要：广角监控图像中人员目标检测对于码头智能安防具有重要意义。针对传统YOLOv7算法在码头广角监控图像识别中,存在小目标特征提取能力弱、人员检测准确率低等问题,研究了基于改进YOLOv7的码头作业人员检测算法。为提升人员目标多尺度特征的检测性能及鲁棒性,设计了平衡码头人员分类与定位任务的上下文解耦(task-specific context decoupling,TSCODE)结构并联合聚集-分发机制(gather-and-distribute,GD),增强网络多尺度特征融合能力;为增强网络对作业人员等小目标的特征提取能力,在主干网络末端引入了基于双层路由注意力机制(bi-level routing attention,BRA)的视觉transformer模型(BRA-ViT),捕捉小目标人员的位置、方向与跨通道等信息;为提升检测速度并保持检测精度,提出了基于slim-neck的颈部层网络轻量化方法,降低参数量与计算量;为降低漏检率与误检率,引入了基于最小点距离的交并比损失函数(minimum-point-distance-based intersection over union,MPDIoU)计算边界框的坐标预测损失,提升边界框回归的准确性与计算效率。为验证算法效果,采集白天、夜晚不同时段下码头前沿、堆场、卡口等场景的广角监控图像,构造标注数据集并设计消融与对比实验。实验结果显示:所提算法对码头作业人员检测的平均准确率为90.6%,平均检测速度为39 fps;与Faster R-CNN、SSD、YOLOv3、YOLOv5、YOLOv7、YOLOv8等算法相比,其平均准确率分别提升了13.8%、15.8%、8.5%、5.2%、2.7%和3.5%,平均检测速度与基准YOLOv7算法性能相当。所提算法对码头作业人员识别具有较高的检测精度与检测速度,满足码头安防场景中作业人员检测准确性与实时性的要求。

摘要：为提升钢板表面缺陷分类精度,提出一种选择性弱化样本的分类模型。首先,在图像预处理阶段引入显著性检测算法来减少二值化后图像出现失真的影响;其次,为了降低不利的边缘样本点对模型的影响,同时又能提高有利的边缘样本点对模型的贡献,构造了一种新的密度模糊隶属度函数对样本进行权重赋值;最后,在孪生支持向量机(TWSVM)的基础上,将构造的密度模糊隶属度函数作为优化条件嵌入模型内,提出了近邻密度辅助模糊优化的TWSVM算法,以提高分类效果。在数据集NEU上的实验结果表明,引入显著性检测算法后,重新设计的特征在整体准确率上提高了1.66%,同时采用优化后的算法进行缺陷分类,准确率达到98.33%,进一步提高了分类性能。

摘要：航空发动机故障预测与健康管理是提高航空发动机安全性、可靠性以及经济可承受性的关键技术。基于深度学习的人工智能方法在机械故障诊断领域受到广泛关注并开展了深入研究,但现有深度学习“黑箱算法”的现状仍然存在模型可解释性差、理论基础薄弱等问题。针对航空发动机健康管理与智能运维的迫切需求,提出航空发动机可解释性智能监测诊断网络,并在某型涡扇发动机整机长试试验中验证了异常检测与中介轴承故障诊断的有效性。将发动机振动信号先验信息融入稀疏表示模型,对模型的迭代求解算法进行展开得到结构具有可解释性的核心网络;针对航空发动机异常检测与智能诊断任务构造了基于对抗训练框架的可解释性异常检测子网络和基于特征提取框架的可解释性故障诊断子网络。本文提出的基于迭代算法展开的网络构造框架具备明确的理论基础,即网络设计有依据;稀疏表示模型驱动的可视化方法能够检验网络是否学到了与发动机故障相符的有意义的特征,即学习结果可信任。最后,通过某型涡扇发动机整机长试试验积累的超过500小时的试车数据,验证了本文提出的模型驱动的可解释性智能监测诊断网络在航空发动机异常检测与中介轴承故障诊断方面的有效性与可靠性。

摘要：芯片安全防护技术关系到国家、企业和个人的信息安全,相关的研究一直是计算机安全领域的热点。片上高速缓存对芯片性能起着重要作用,可以有效提升芯片内核访问效率。传统的缓存设计并没有充分考虑安全性,侧信道攻击会对Cache造成巨大威胁,可以窃取加密密钥等内存存储敏感信息。攻击者利用侧信道的技术窃取用户的隐私数据或加密算法密钥时不会改变片上系统芯片的运行状态,从而使计算机系统很难检测是否受到了攻击。与基于电磁信号和基于能量检测的侧信道攻击相比,基于存储共享的侧信道攻击只需要利用软件测量就可以实现,对芯片安全的威胁更大。目前存在多种侧信道攻击和防御手段,但缺乏一套完善的关于系统架构的安全度量方法,对Cache的安全性进行有效评估。本文对Cache侧信道攻击和防御手段进行模型化分析,提出一套Cache安全性量化研究方法。首先,我们采用CVSS漏洞评分模型对Cache侧信道攻击进行量化评分。然后,利用贝叶斯公式,构建侧信道攻击和防御的关系模型。最后,通过图模型对Cache侧信道攻击机理进行建模,计算在防御架构基础上不同威胁的攻击成功率,并结合CVSS防御得分求得不同防御方法的得分。本文针对Cache侧信道攻击进行机理建模,对攻击和防御进行评估和探索,为硬件安全人员提供理论支持。

摘要：超声谐振技术是研究金属材料超高周长寿命疲劳性能的有效手段之一.超声疲劳试样通常需要独特的几何设计以满足共振的要求.常规疲劳试样如圆棒以及狗骨等不具备平面特征,在定量微观表征等方面存在困难.本文介绍了一种基于狗骨型拉压疲劳试样的带平面超声拉伸疲劳试样及其设计方法、疲劳测试方法.与传统超声疲劳试样设计不同的是,本文的狗骨平面试样具备平面试验段,具有利于定量微观表征的特征.本文以GH4169镍基合金为例,开展狗骨平面疲劳试样设计.通过超声疲劳试验结果表明,本文提出的基于理论解和数值方法的狗骨平面试件能在20 kHz产生共振,并且测得应力数据基本与现有材料S-N曲线相符.本文方法为超声疲劳试样设计与超高周疲劳的微观变形机制研究提供了新思路.

摘要：在稀疏计算领域应用模型的开发过程中,低层次的编程接口需要用户对底层硬件和算法模型同时具有全面、深入的了解.这种要求造成了稀疏计算领域的高门槛特性,不利于非专业人员的开发工作.为了降低稀疏计算领域的学习门槛,简化稀疏计算编程,提高编程的效率,本文提出了一种基于领域特定语言的解决方案,命名为Sparse Computing Programming Solutions:***设计和实现了专门的语法规则体系Sparse Computation by Domain Language:SCDL,并配备了相应的语法检查器.其次,SCPS会根据用户对数据和任务的划分进行代码优化,通过代码自动生成器将用户编写的应用模型转换为相关硬件的计算代码.为了提供良好的跨平台特性,代码生成器最终将生成相应模型的OpenCL代码.大规模的实验结果表明,使用SCDL语言构建的代码量仅为对应OpenCL代码的1/15,有效地提高了稀疏计算编程的效率.同时,实验证明了与串行代码相比,自动生成的代码能够达到优化的效果.

摘要：物理模拟是认识地下油气运移和聚集机理的重要方法和手段,为了更深入地认识深层条件下致密储层天然气运移的机理,以延安气田上古生界山西组致密砂岩气为例,设计了实验模型和边界条件。基于超低渗岩石多相渗流核磁共振在线模拟实验,探讨致密砂岩中天然气运移的临界压力、临界物性动力学条件,进而分析影响天然气运聚的控制因素。选取山西组不同砂岩类型包括石英净砂岩、富石英低塑性颗粒岩屑石英砂岩、富塑性颗粒岩屑砂岩和富凝灰质杂基石英砂岩样品,代表不同孔渗分布区间的岩石相储层,进行了恒定低注入流量、不同流速(流量)和不同压差充注实验。结果表明,致密砂岩储层的临界充注压力主要受岩石相和渗透率控制,渗透率较高的优势岩石相具有更低的临界充注压力,石英净砂岩天然气临界注入压力一般小于1.2 MPa,即使是物性很差的富塑性颗粒岩屑砂岩和富凝灰质杂基石英砂岩的天然气临界注入压力一般也小于1.5 MPa。同时,致密砂岩也没有绝对的天然气充注物性下限,但致密砂岩的充注效率、含气饱和度与储层物性,尤其是渗透率呈正相关,优势岩石相越发育、渗透率越高,充注效率和含气饱和度也越高。

摘要：为改善空气冷却重型燃气轮机热力性能,提出了一种能够高效利用抽气能量的新型空气冷却燃气轮机系统并研究了其热力性能的变化。以传统典型F级燃气轮机不同环境温度下的性能数据作为对比基础,通过数值仿真分析了新型高效空气冷却燃气轮机中冷却系统设计参数变更条件下的系统性能指标变化,计算对比了3种运行模式下的热力性能。结果表明:新型高效空气冷却燃气轮机能够有效降低压气机抽气温度,进而改善燃气轮机热力性能。在夏季工况下,进口温度分别被冷却到30、20、15℃时,燃气轮机功率分别升高了25.92、40.49、48.22 MW,燃气轮机效率分别提升了0.78、1.19、1.40个百分点。

摘要：为了提升高负荷涡轮级的气动效率,发展了基于样条曲面的非轴对称端壁造型方法。以该参数化造型方法为基础,结合高效智能优化算法和经过校核的数值仿真方法,建立了涡轮非轴对称端壁设计优化平台,并以某小展弦比高压涡轮级为研究对象,以效率为优化目标,以流量为约束条件,在级环境和发动机工况下开展了非轴对称端壁优化设计。结果表明:优化设计后的涡轮动叶相对于参考设计,涡轮级的总总效率提升0.26%;非轴对称端壁造型改变了动叶下端壁附近的压力分布,动叶吸力面侧压力系数相对于参考设计显著提升,这降低了动叶叶片通道内的横向压力梯度,抑制了通道中的二次流动;非轴对称端壁造型改变了叶片通道中的涡系结构,相对于参考设计,非轴对称端壁造型使得马蹄涡压力面分支在叶片通道内部沿着叶片压力面迁移,在靠近通道出口的位置才汇入通道涡,这削弱了通道涡的强度,进而降低了气动损失,提高了涡轮级效率。

摘要：为探究低温风洞中液氮液滴的破碎特性并阐明其破碎机理,基于耦合水平集流体体积函数(CLSVOF)方法,采用自适应局部网格加密技术,构建了二维液氮液滴破碎模型,对比了液氮液滴与常温液滴的形态演变规律,计算分析了韦伯数(We)对液氮液滴形态、变形系数及时间特性的影响规律。模拟结果表明:液氮液滴的We高于常温液滴,且更容易发生变形和破碎;随着We的增大,液氮液滴依次发生袋状破碎、多模式破碎和剪切破碎;液滴迎风面和背风面的压差均随时间呈现先增大后减小的规律,发生转变的原因是袋状结构形成或边缘液滴颗粒脱落;不同液氮液滴破碎模式下,变形系数的变化规律差异明显;液氮液滴无量纲初始破碎时间随We的增大而减小,在0<We<100时,临界变形系数维持在2.6附近。研究结果可为低温风洞中液氮喷雾冷却系统的优化提供理论依据。