控制科学与工程

• 基于云边协同计算的分布式多工厂协同调度

  何其静;李学华;陈硕;

  随着工业物联网的快速发展，分布式多工厂协同调度已成为企业提高生产效率和降低成本的关键手段。针对工厂间存在资源分配不均、工序复杂度高的问题，提出了一种基于云边协同计算架构的分布式多工厂协同调度方法。首先，设计了一种基于云边协同计算架构的调度框架，旨在通过全局与局部优化相结合的方式提供实时优化的调度决策。其次，建立了分布式多工厂协同调度数学模型，将调度问题分解为涉及工厂分配、工序排序和机器选择的顺序决策问题。最后，提出了一种分布式决斗双深度Q网络的多工厂云边协同调度（distributed dueling double deep Q network multi-factory cloud-edge collaborative scheduling,DD-MCC）算法，用于解决复杂的分布式多工厂协同调度问题。仿真结果表明，所提DD-MCC算法在归一化总完工时间和胜率方面优于对比算法，能够有效降低总完工时间，提高生产效率。

  2025年04期 v.40;No.166 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K]
  [下载次数：34 ] |[网刊下载次数：10 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：35 ]

• 面向垃圾池的三维高精度动态建模

  田冬生;张思庆;陈启丽;陈雯柏;

  为了解决传统多视图立体视觉（multi-view stereo, MVS）和基于学习的MVS的重建方法仅能实现表面三维重构，而无法获取堆放垃圾的内部结构、发酵程度等深层次信息的问题，提出了一种融合了三维重建、点云配准以及时空过程演化模拟的三维垃圾池高精度动态建模方法。为处理视觉扫描重建后点云模型对齐问题，提出了一种定位球点云配准方法；为解决视觉扫描重建后的模型受时间、环境影响发生形态变化问题，提出了一种时空过程演化模拟模型。实验验证结果表明，在垃圾池任务场景中，提出的定位球配准方法配准精度更高，旋转误差低至0°、平移误差低至0.164 4 m、点云误差低至0.129 5 m，时空演化模拟模型能够准确演化垃圾随时间变化情况。与传统方法相比，所提方法聚焦垃圾池内部结构，对于了解发酵垃圾内外部空间信息，以及状态变化信息发挥着重要作用。

  2025年04期 v.40;No.166 12-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 3606K]
  [下载次数：16 ] |[网刊下载次数：10 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：17 ]

电气工程

• 二次降压型PEM电解制氢电源的复合无源控制策略

  韩潇;李萍;赵波;赵峰;韩腾;

  在质子交换膜（proton exchange membrane, PEM）电解水制氢中，制氢电源性能直接影响制氢效率和电解槽寿命。二次降压变换器具有高降压比、低纹波、高效率及低成本等优势，契合新能源制氢需求。为稳定制氢电压电流，抑制新能源波动与参数变化对系统的不利影响提出了一种基于能量耗散理论的无源控制（passivity-based control, PBC）与非线性扰动观测器（nonlinear disturbance observer, NDO）融合的复合控制策略。通过NDO对新能源波动、电解槽时变参数及电源参数波动的多源扰动进行在线估计，并利用PBC储能快速收敛机制加以补偿，从而增强二次降压型PEM电解制氢电源控制的稳定性和鲁棒性。在MATLAB/Simulink仿真平台上开展制氢系统在启动、恒压和多阶恒流制氢各工况下的多源抗扰控制实验。实验结果表明，相比于传统滑模控制和无源控制，所提PBC+NDO策略在二次降压型PEM电解制氢电源中表现出更好的稳定性和抗扰性，验证了该控制策略的可行性和有效性。

  2025年04期 v.40;No.166 22-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1528K]
  [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ]

• 基于特征选择和DSDRN的核电站分布式故障诊断

  姬嘉益;马洁;

  在核电站运行过程中，及时检测故障的发生并进行故障诊断，对核电站的安全稳定运行至关重要。选取核动力一回路系统作为主要研究对象，采用分布式思想，结合深度学习和信息融合的诊断方法，建立了核动力一回路分布式故障诊断系统。首先，通过皮尔逊相关系数以及排序融合的卡方得分和轻量级梯度提升机（light gradient boosting machine,LightGBM）特征重要性进行特征选择。随后，利用深度可分离密集残差网络（deep separable dense residual network,DSDRN）进行故障诊断，通过加深网络深度提取更深层次的特征信息，采用深度可分离卷积减少网络参数量，并通过残差连接降低梯度消失的风险，保证网络训练稳定性。所提模型的各类故障识别准确率均大于98.5%，可为核电站故障诊断工程提供参考。

  2025年04期 v.40;No.166 32-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K]
  [下载次数：18 ] |[网刊下载次数：9 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ]

机械工程

• 自由活塞膨胀机热机耦合分析及其优化设计

  邬鸿霏;钟建琳;彭宝营;

  为解决自由活塞膨胀机的关键部件活塞在高温气体及机械交变载荷下存在的热应力集中、热变形不均及疲劳寿命较低等问题，通过构建几何模型与网格划分，设置流场、热场边界条件，采用热-流-固耦合方法进行有限元分析。结合名义应力法与材料应力-循环次数（stress-number of cycles, S-N）曲线预测疲劳寿命，发现活塞缓冲区与头部问题显著；进而通过设置环槽、将活塞厚度从10 mm增至20 mm、合理去除活塞中部结构等方式进行结构优化。模拟验证结果表明，优化后活塞热应力降低，局部变形得到有效抑制，疲劳寿命提升，自由活塞膨胀机运行稳定性与可靠性增强，为其实际工程高效应用提供有力支撑。

  2025年04期 v.40;No.166 42-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2484K]
  [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ]

• 基于辐射强度特征的未知放射源定位方法

  王凯;王吉芳;马洁;秦宇飞;

  针对复杂环境中多放射源定位精度低及搜索算法易陷局部极值的问题，提出基于路径规划与梯度优化的放射源定位方法。首先，利用A*算法进行全局路径规划，获取辐射强度分布数据，通过径向基函数（radial basis function, RBF）插值算法建立初步辐射场模型，采用多起点梯度上升法搜索局部极值，预测放射源位置。其次，为提高放射源定位精度与邻近源之间的区分度，建立二次优化机制，围绕初测位置进行二次路径规划密集采样，更新辐射场后实现对放射源的精确定位。实验结果证明，该方法精度高、稳定性好，可应对近距离源相互干扰及建筑遮蔽环境，为核应急响应与放射性监测提供了有效技术支撑。

  2025年04期 v.40;No.166 51-57+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1948K]
  [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：10 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ]

• 频响函数驱动的BYOL在行星变速器故障诊断中的应用

  邱宝林;马超;王少红;

  针对行星变速器运行中由于振动传递路径的不断变化而导致的强噪声干扰问题，提出一种基于振动信号频响函数增强的自引导潜特征学习（bootstrap your own latent, BYOL）故障诊断方法。首先，通过角域重采样消除转速波动干扰，利用快速谱峭度精准筛选故障敏感频带；然后，使用集合经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition, EEMD）对信号进行重构；最后，将重构的信号与白噪声激励相结合构建频响函数，作为BYOL自监督网络的输入，通过孪生网络架构学习故障特征，实现行星变速器的精准故障分类预测。实验结果表明，该方法能有效降低噪声干扰，显著提升故障诊断准确率。频响函数处理后的定转速和变转速数据的故障诊断准确率分别达到93.19%和93.32%，远高于直接使用原始数据的故障诊断准确率。

  2025年04期 v.40;No.166 58-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2366K]
  [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ]

网络空间安全

• 云环境下多源电子病历保序加密改进算法

  杜丽娜;马利民;

  在电子病历系统中，范围查询是一项关键的数据查询技术。由于电子病历属于敏感数据，上传前必须进行加密处理，这给范围查询的实现带来了挑战。保序加密（order-preserving encryption, OPE）算法通过保留加密数据的顺序信息，能够支持对加密数据的范围查询。然而，现有的保序加密算法在兼顾安全性和高效性方面存在不足，并且难以满足多源电子病历系统的需求。为此，提出了一种改进的保序加密算法，通过优化编码树结构和编码更新策略来提升加密算法的效率。同时，将属性基加密技术与保序加密技术相结合，有效支持多源病历数据的上传与查询。安全性分析表明，该算法能够满足频率分析有序选择明文攻击下的不可区分性（indistinguishability under frequency-analyzing ordered-chosen plaintext attack, IND-FAOCPA）安全标准。

  2025年04期 v.40;No.166 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K]
  [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：11 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ]

• 一种基于应用驱动的物理不可克隆函数分析方法

  许嘉鑫;孟坤;

  物理不可克隆函数（physical unclonable functions, PUFs）在身份认证、密钥派生、知识产权保护等领域展现出显著优势。随着其不断发展，基于不同原理的PUF设备层出不穷，但现有的性能评估指标和测试方法仍然不够完善，尚未形成统一的标准。针对这一问题，围绕不同应用场景的需求，整理并提出应用驱动的PUF性能评估指标体系，并探讨如何根据应用需求选择合适的评估方法。最后，以静态随机存取存储器（static random access memory, SRAM） PUF为例设计相应的测试平台，通过实验验证所提方法的有效性和应用价值。

  2025年04期 v.40;No.166 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1245K]
  [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：9 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ]

• 基于临时缓存表的高效保序加密方案设计

  李亚南;马利民;姚磊;靳佑鼎;

  针对现有保序加密（order-preserving encryption, OPE）方案中客户端与服务端多轮交互导致的较大通信开销问题，提出一种基于本地临时缓存表和自平衡二叉搜索树的保序加密方案。在数据插入阶段通过客户端临时缓存表对插入数据预处理确定初始交互节点，避免从根节点开始交互，降低算法的通信开销；并使用平衡因子为k的AVL(Adelson-Velsky and Landis)树作为编码树，避免频繁的编码更新带来的较大计算开销。此外，采用格式保留加密算法FF1-SM4对数据进行加密，不仅能够提高存储效率，而且无需对数据库表结构进行大幅修改，也无需对应用程序进行修改以适应密文的变化。实验结果表明，当插入5 000条数据时，该方案相较gmOPE加密效率提升约13.91%，单次插入的平均交互次数下降约69.81%。

  2025年04期 v.40;No.166 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1376K]
  [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：9 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ]

计算机科学与技术

• 人工智能技术在文档解析中的应用综述

  赵钰豪;张仰森;

  随着深度学习技术的发展，尤其是基于Transformer的预训练模型的广泛应用，文档解析逐步从传统规则方法演进为融合文本、视觉与布局信息的多模态系统。为了对后续研究提供理论参考与技术借鉴，系统回顾了文档解析技术的演进脉络：从早期基于规则的方法，到基于深度学习的图像预处理、版面分析及信息抽取任务，重点剖析了场景文本检测、表格理解等特定任务模型，以及布局语言模型（layout language model, LayoutLM）系列通用预训练模型和基于大语言模型的最新探索。

  2025年04期 v.40;No.166 90-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1052K]
  [下载次数：85 ] |[网刊下载次数：13 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：18 ]

仪器科学与技术

• 一种PCB型电磁感应式角位移传感器

  王世军;王艳林;

  电磁感应式角位移传感器采用无接触工作方式，且稳定性高，在多个领域得到了广泛应用。但在对传感器体积要求严苛的环境下，以往的电磁感应式角位移传感器精度较差。针对这个问题，设计了一款电磁感应式角位移传感器，基于印制电路板（printed circuit board, PCB）工艺制作转子和定子，可大幅降低传感器厚度，缩减体积。使用有限元仿真软件ANSYS进行建模仿真，验证实验原理的可行性。制作传感器样机，在测试转台上进行性能和参数对比测试。样机实验表明，在0°～360°范围内角位移传感器的整周原始误差为-0.091°～-0.040°。该电磁感应式角位移传感器体积小，且能在恶劣环境中正常工作，适用于机器人关节臂、小型测试转台等空间狭小环境。

  2025年04期 v.40;No.166 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2658K]
  [下载次数：41 ] |[网刊下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：14 ]

• 《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。本刊长期面向校内外专家、学者、研究生征稿,期待您的支持。

  2025年04期 v.40;No.166 105页 [查看摘要][在线阅读][下载 238K]
  [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ]
下载本期数据