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2025年, 第55卷, 第03期　
刊出日期：2025-07-16
  

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  • 异构机密计算综述
    徐涛, 孔帅迪, 刘才华, 李时
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 755-770. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231163
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    机密计算是解决数据安全和隐私问题的一个有效方法，然而，随着计算设备的日趋多样化和异构化，传统机密计算在多样化的异构设备上实现极其复杂和困难，如何实现异构机密计算已成为当前的一个研究热点。本文以机密计算在异构设备上的实现技术为主线，对异构机密计算进行了全面分析评述。首先，给出了异构机密计算的概念和挑战；其次，讨论了异构机密计算主流技术中的软件边界扩展技术和混合边界扩展技术，并对当前异构机密计算研究中的评估分析方法和标准进行了概括总结；最后，指出了异构机密计算领域的未来研究方向。
  • 人工智能在超高性能混凝土中的应用研究进展
    袁杰, 王军博, 陈歆, 黄馨, 张傲翔, 崔安琪
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 771-789. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240056
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    传统的超高性能混凝土配合比设计存在成本高、效率低、整体过程复杂等问题。人工智能技术的应用可以相对快速度且准确地预测超高性能混凝土的各项性能，实现超高性能混凝土配合比设计的智能化和绿色化。通过梳理人工智能技术在超高性能混凝土性能预测和配合比设计方面的研究进展，剖析了该领域目前主流技术尚存在的一系列问题，包括数据质量、模型验证、模型可解释性、多目标优化等问题。结合人工智能技术和学科理论，提出了针对相关问题的解决方案。
  • 再生骨料强化技术及对再生混凝土性能影响研究综述
    何子明, 申爱琴, 王路生, 郭寅川, 何江飞
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 790-810. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231352
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    为厘清国内外关于再生骨料强化技术的研究进展，系统梳理了再生骨料强化方法及提质效能，评析了不同强化方法对再生骨料混凝土性能的影响规律，总结了现有强化方法在应用过程中存在的问题并提出了建设性意见，以期为研究者设计和开发绿色高性能再生骨料混凝土提供参考和依据。
  • TWEEL轮胎接地压力均布特性分析
    卢荡, 王晓凡, 吴海东
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 811-819. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230592
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    为了深入研究非充气轮胎的接地压力分布特性，对辐条式非充气轮胎——TWEEL进行了逆向剖析，建立了TWEEL有限元模型，并验证了模型精度。基于有限元模型，分析了TWEEL主要部件——剪切带及辐条对接地压力均布特性的影响。结果表明：TWEEL轮胎剪切带极大的等效轴向刚度和较小的剪切刚度可使剪切变形更容易产生，是TWEEL实现接地压力均布的设计要点；较小的辐条径向压缩刚度使TWEEL具备较强的顶部承载能力，减小了接地印迹内辐条传递载荷对压力均布的影响；较大的辐条拉伸刚度可以增大接地面积，保证TWEEL具有均布且较低的接地压力。研究结果为非充气轮胎结构设计和优化提供了重要参考。
  • 冬季网联纯电动汽车热泵空调生态制热控制方法
    宫洵, 任航, 张华霖, 汪介瑜, 胡云峰, 孙耀
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 820-828. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230564
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    为应对冬季寒冷气候条件下车舱供暖需求带来的纯电动汽车“续航焦虑”问题，发掘了车速与热泵空调系统能耗的灵敏度关系，并发展了一种新型的面向控制的热泵空调系统高精度预测模型范式。然后，以此为基础将网联环境下的车速预瞄信息整合到热管理控制器设计中，形成了一种基于模型预测控制（MPC）的预见性生态制热策略（EHS）。最后，将所提出的EHS在基于Dymola的高保真物理仿真模型进行了验证，结果表明：利用车速预瞄信息可以预见性地优化空调系统运行负荷，在满足热舒适度需求的同时，可以相较基准控制器进一步实现18.46%～20.61%的能效提升。
  • 基于Spearman相关性和燃烧三维数值计算的汽油机碳氢排放分析
    赵慧超, 刘耀东, 刘铭礼, 宫艳峰, 李显, 赵川, 孙平
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 829-838. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230590
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    首先，采用Spearman相关性分析，针对不同型号的多种发动机，设计了基于面容比、面面比、侧隙和背隙容积、火力岸容积、缸垫死区容积、余隙容积，以及各容积占比等特征参数，研究了它们在冷启动工况对碳氢排放的影响；随后，采用燃烧三维数值计算的方法，从燃烧室几何结构和燃烧过程的角度解释了影响的原因。研究结果表明：余隙容积和余隙容积占比与冷启动碳氢排放的相关性最强，影响程度也最大，其他特征参数与冷启动碳氢排放相关性很小，其中，余隙容积占比的Spearman相关系数rs为0.753 8，单尾检测P值<0.01，相关性非常显著；预燃室射流点火发动机在冷启动工况符合上述相关性分析的结论，但在热机工况下，由于预燃室的高温射流进入燃烧室余隙较早，引燃了其中的混合气，在燃烧早期就消耗了壁面附近的燃料，所以在当量比燃烧时，碳氢排放显著降低，而在稀薄燃烧时，并没有因为燃烧温度降低而导致碳氢排放升高，这也从另外一个角度解释和印证了余隙容积和余隙容积占比对碳氢排放影响的机理。本文研究结果可以为汽油机燃烧系统结构的合理设计提供理论依据和支撑。
  • 基于白鲨优化算法的压力机械手爪吸附力均衡性控制
    闫向彤, 杨若冰
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 839-845. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240146
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    为了提高机械手爪的灵活性，提出了一种基于白鲨优化算法的压力机械手爪吸附力均衡性控制方法。划分压力机械手爪结构，计算手爪内部空腔轴向应力和形变，明确机械手爪与物体间的作用机理。以机械手爪吸附状态和释放状态为前提，充分考虑振动、气流等外界影响，调整吸附目标与吸头间的正压力，输出吸附力均衡性控制模型。引入白鲨优化算法，通过初始化、位置更新和最优定位求解模型最佳参数，达到预期吸附力均衡控制目标。实验分析结果证明：本文方法在机械手爪不同角度下，吸附力曲线与最优吸附力曲线基本一致，控制在3～5 N,3 s即可实现稳定控制，在压强为0.7 Pa时占空比依然高于0.2，说明本文方法可有效提升手爪物体吸附的平稳性和准确性，实现了高质量手爪吸附力自适应调节。
  • 融合整车质量估计的电动汽车坡道识别
    刘琳, 任彦君, 沈童, 殷国栋, 章友京
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 846-856. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230625
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    针对现有坡道识别算法工况适应性差，无法满足量产车应用要求等问题，提出了一种融合整车质量估计的电动汽车坡道识别方法。建立了车辆纵向动力学模型，分析了加速度传感器在实际车载条件下的信号特征。构建了带遗忘因子的最小二乘整车质量估计策略，实现了在起步工况下直接获取整车质量。针对静态驻车和动态行车两种驾驶场景分别设计了坡道识别算法，静态场景下采用滤波锁存策略应对车内活动等干扰因素，动态场景下设计了基于量测噪声自适应的Kalman滤波算法，实现了针对坡道的动力学观测和运动学观测的融合估计。通过Simulink-Carsim联合仿真验证了该方法的有效性。最后，在奇瑞新能源的量产纯电动汽车平台和域控制器上完成了实车测试，道路实验结果表明：该方法得到的整车质量估计误差在±10 kg以内，坡道静态误差小于0.001 rad，动态误差在0.005 rad以内，估计准确性和稳定性大幅提升，有效保障了电动汽车智能驾驶功能的环境适应性。
  • 基于CAN总线数据的车载网络入侵检测系统
    戴银飞, 周秀贞, 刘玉宝, 刘志远
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 857-865. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240044
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    提出了一种基于控制器局域网（CAN）总线数据的新型车载网络入侵检测方法——IncepNet方法。首先，选取一个真实的汽车黑客攻击数据集（Car-hacking dataset），对其进行数据预处理，使用图像处理方法将该数据集中的时间序列数据按照一定规则重新组织，转换为适合作为卷积神经网络输入的图片数据。其次，优化现有的残差网络（Inception-ResNet），并在其后添加了具有多批次归一化功能的长短期记忆神经网络（LSTM）层和丢弃层（Dropout）。最后，使用包括识别率、准确率、F1分数（F1-score）和误报次数（FAR）在内的混淆矩阵，证明本文模型具有卓越的准确性和可靠性。研究结果表明：本文模型具有低误报率、高检测准确率和高检测率，其效率明显优于以往基于其他机器学习的检测方法。
  • C80列车长大下坡周期制动踏面疲劳寿命预测
    宋剑锋, 黄鑫磊, 王思然, 谢光耀, 董永刚
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 866-876. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230550
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    为预测C80列车长大下坡周期制动过程的车轮踏面疲劳寿命，在Abaqus软件中建立车轮有限元模型，通过高温拉伸试验确定CL60车轮钢26～500℃温度区间内的材料力学参数，同时考虑对流换热、轮轨接触传热、热辐射作用及行车阻力，利用功能转换关系、Hertz接触理论得到列车制动及惰行阶段作用在踏面上的热流载荷、法向载荷和切向载荷。开发子程序控制载荷、传热属性对踏面旋转加载，并对列车长大下坡周期制动过程进行热-机械耦合分析，得到并分析踏面温度、Mises应力-时间历程。分别基于N.E.损伤、R.W.损伤公式开发疲劳寿命程序，得到两种损伤下的踏面疲劳寿命，并分析闸瓦压力对疲劳寿命的影响。结果表明：踏面温度、Mises应力历程在同一循环后达到稳定；轮轨接触中心为踏面危险点，两种损伤下车轮服役转数误差百分比为1.28%；闸瓦压力越大，危险点温度越高，Mises应力越大，疲劳寿命越短。
  • 寒区沥青混合料在水-热-力三场耦合作用下的损伤效应
    徐俊鹏, 郑传峰, 杜艳韬, 王雨航, 路政, 范文军
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 877-887. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230588
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    为了明确寒区冰晶体冻胀对透水沥青混合料的影响效应，开展了透水沥青混合料的水-热-力三场耦合损伤特性研究。基于典型透水沥青混合料初始温度场、初始水分场的分析开展了冰晶体动胀模式下位移场、应力场、应变场的研究，得出原位动胀和分凝动胀的发生时机、冻胀应力和变形等在水平方向和垂直方向的分布特性，明确了冰晶体动胀效应在透水沥青混合料内部的基本变化规律。本文研究结果可为寒冷地区透水沥青混合料的设计提供技术支撑。
  • 环保型蓄盐沥青混合料性能损伤演变
    俞靖洋, 李东钊, 张志清, 王真, 孙海林, 布海玲, 李明春
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 888-898. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230552
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    为准确预估环保型蓄盐沥青路面服役过程中降水、凝冰对沥青混合料路用性能的影响，以浸泡-冻融循环试验为基础，研究了沥青混合料的长期路用性能变化规律。结合寿命可靠度理论和损伤原理，考虑水分与冻融耦合作用对蓄盐沥青混合料的影响，建立了在浸泡-冻融条件下的沥青混合料损伤演变模型，对普通沥青混合料和环保型蓄盐沥青混合料路用性能损伤演变状况进行对比分析。试验结果表明：随着浸泡-冻融循环次数的增加，蓄盐沥青混合料的空隙率明显升高，劈裂强度和动稳定度性能指标均有明显下降，且蓄盐沥青混合料的变化幅度始终大于普通沥青混合料。模型计算分析发现，环保型蓄盐沥青混合料在浸泡-冻融循环过程中，随着融雪盐分的析出，受到的损伤是由外及里发展形成的，冻融循环对沥青混合料的劈裂抗拉强度影响更加显著，在一定程度上会影响路面的使用性能。
  • 预置表面织构对激光熔覆316L涂层的影响
    赵昌龙, 马晨, 杨俊宝, 赵钦祥, 贾晓宇, 马洪楠
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 899-911. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230604
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    将表面织构技术与激光熔覆相结合，通过建立多场耦合数值模拟模型，针对激光熔覆层易出现的裂纹、气孔等缺陷问题进行解决。预置织构可以平稳温度梯度、降低残余应力、减缓熔池流速，有效避免双涡流效应，提升熔覆层表面质量和晶粒尺寸均匀性。实验结果验证了数值模拟的有效性，为优化激光熔覆参数、改善熔覆层质量、提高熔覆层性能拓展了新思路。
  • 奥氏体不锈钢在单调和循环加载下的力学性能
    颜建煌, 王志勇, 汤恩宏, 韩雪, 李海锋, 姜子钦
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 912-924. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230569
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    为促进奥氏体不锈钢在结构体系中应用，需要明确奥氏体不锈钢材料的力学性能。以材料类型和加载制度为变量，对33根棒状试件进行试验测试，获得了应力-应变曲线、应力-时间曲线以及骨架曲线，探讨了屈强比、滞回耗能和断后伸长率等力学性能指标的影响规律。在此基础上，拟合得出Johnson-Cook模型（J-C模型）的参数值，并采用ABAQUS软件建立了奥氏体不锈钢试件的有限元模型，数值模拟结果与试验结果吻合较好，验证了有限元建模方法的准确性以及J-C模型的适用性。试验结果表明：奥氏体不锈钢试件的应力-应变曲线具有显著的非线性特征，均有弹性阶段、强化阶段以及局部变形阶段，但没有明显的屈服平台；316型号奥氏体不锈钢试件在循环加载下的屈强比达到了0.857，滞回耗能和断后伸长率明显下降，其塑性变形能力逐渐减弱；303、304型号奥氏体不锈钢试件在单调和循环加载下的屈强比、滞回耗能以及断后伸长率等力学性能指标较为接近，二者具有良好的塑性变形能力。
  • 基于极值理论与智能网联信息的超车风险评估
    刘照霞, 付锐, 牛世峰
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 925-937. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230576
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    为评估智能网联汽车在提供不同网联信息时的超车风险水平，弥补传统风险评估对驾驶人因素的忽略以及单一交通冲突指标对复杂交通场景评价能力不足的问题，对超车事件中涉及的两种冲突场景（跟车冲突和正面来车冲突），分别引入块最大值（BM）和峰值超过阈值（POT）方法拟合极值分布，从而对超车时发生跟车事故、正面碰撞事故风险进行评估。在每种冲突场景中，构建了考虑驾驶人因素的非平稳极值模型和考虑不同交通冲突指标的二元极值模型，并通过双向二车道的智能网联汽车超车实验数据对模型进行验证。从原始实验数据中提取超车事件并计算冲突指标：包括超车事件开始时与前车的碰撞时间间隙GAP、与对向车辆的碰撞时间TTC_t1、避免碰撞的减速度（DRAC），以及超车事件结束时与对向车辆的碰撞时间（TTC）、与前车的车头时距（THW），以时间冲突指标为负或DRAC大于MADR的事件概率表征碰撞风险程度。结果表明：跟车冲突场景中，不同冲突指标构建的二元极值模型结果 误差不同，其中THW&DRAC构建的二元极值模型评估结果最准确（标准误差MAE=0.000 28）；正面来车冲突场景中TTC&DRAC构建的二元极值模型评估结果最准确（MAE=0.006）。在不同冲突场景中，考虑驾驶人因素的非平稳极值模型与不考虑驾驶人因素的模型相比显著提高了风险评估准确性（AIC、BIC值小）。此外，不同智能网联信息（实时距离、超车建议、速度建议）带来的超车风险不同，且当智能网联信息为速度建议时，车辆的超车风险最小。因此，本文所提考虑驾驶人因素的非平稳极值模型与二元极值模型可通过交通冲突指标有效评估驾驶风险。智能网联汽车的实验数据表明：本文模型可准确评估智能网联汽车在提供不同网联信息时的超车风险水平。
  • 基于Faster-RCNN改进的交通标志检测算法
    李学军, 权林霏, 刘冬梅, 于树友
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 938-946. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230553
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    针对真实交通场景下受天气、光线条件的影响较大，远距离小目标交通标志识别效果不佳、计算成本高等问题，以Faster-RCNN的基本架构为基础，提出了一种Faster-RCNN改进算法用于小目标交通标志检测。通过重构骨干网络和改进区域候选网络，使网络框架轻量化。融合scSE注意力和GSConv卷积设计了多尺度特征融合网络，同时更新Anchors锚选框尺寸，提高网络对交通标志目标的定位能力和识别能力。采用对每个目标子区域进行双线性插值的ROI Align池化操作保留目标区域细节特征，提高远距离目标的细节拾取能力；采用平衡L1损失函数解决大梯度难学样本与小梯度易学样本间的不平衡问题，提高训练效果。使用扩充后的TT100K数据集进行测试，实验结果表明：本文算法与传统Faster-RCNN相比，模型权重减少了200 MB，检测精度提高了21.3%。在阴天等低强度环境中交通标志检测精度可以达到85%，有助于提高极端环境下的交通标志检测性能。
  • 数据不平衡的MobileViT网络交通事故严重程度预测模型
    潘义勇, 徐翔宇
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 947-953. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230614
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    为解决数据不平衡引起的事故严重程度预测精度低的问题，提出了一种基于深度学习技术的交通事故严重程度预测模型。使用机器学习算法确定影响事故严重程度的关键变量，将数值型事故变量转换成图像数据应用于融合卷积神经网络和自注意力机制的MobileViT网络，针对数据量占比小的轻伤和重伤事故，采用焦点损失函数自适应调整轻伤和重伤事故的损失贡献，使模型更关注不平衡数据，利用精确率、召回率和F1分数评估模型预测性能。结果表明：本文模型在总体预测性能指标上达到0.81以上，优于其他基线模型，召回率和F1分数至少提高了4%和2.5%；在轻伤事故的召回率和F1分数上，MobileViT模型比WGAN-GP-XGBoost和ResNet18模型提高了25.9%和4.5%以上，重伤事故的预测性能最好，精确率、召回率和F1分数相比于另外两种模型分别提高了8.9%、4.2%和6.7%以上；使用焦点损失函数改进的MobileViT模型在预测不平衡数据上，效果高于其他数据平衡方法。
  • 基于门控循环网络时空关联的交通事故预测模型
    江晟, 王祎笛, 谢睿麟, 夏淼磊
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 954-962. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231228
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    为提前预测交通事故是否可能发生，提出了基于ViT、门控循环单元（GRU）和MLP-Mixer相结合的交通事故风险预测模型（GST）。通过ViT进行空间和时间上下文关系建模，对预测目标的帧特征进行增强，提高特征的可分辨性；然后，采用GRU提取出时间关联性，再采用GRU和MLP-Mixer相结合的模式对隐藏层帧特征进行增强，建立和优化时空联系模型，并根据相应的特征帧预测单位时间步长的交通事故置信度分数，预测未来事故发生的概率，进而有效区分危险驾驶和事故驾驶的行为，并进行提前预警。最后，在公开数据集DAD和A3D上对本文模型进行验证，结果表明，本文模型识别准确率优于其他先进算法，两个数据集上AP分别达到了59.9%和94.6%，表现出良好的预测性能和泛化能力；在DAD数据集测试中，将本文算法与DSTA算法进行了对比，在AP相近的情况下，本文算法可将事故发生的预测时间提前2.38 s，提升约13%，具有明显的优越性，可为道路危险预警和安全驾驶提供帮助。
  • 局部多车影响下跟驰行为机理及建模
    张兰芳, 李根泽, 刘婷宇, 余博
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 963-973. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230584
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    针对单一维度跟驰模型描述局部多车环境下车辆跟驰行为的局限性，对相邻车道车辆影响主车跟驰行为的机理进行探究，并试图建立更适合局部多车环境的车辆跟驰模型。通过相关性分析确定反映相邻车道车辆影响的驾驶行为变量，采用Vortisch相似度指标表征相邻车道车辆对跟驰行为的影响，利用卡方独立检验及核密度曲线确定影响是否显著的相似度分界阈值，通过递归特征消除法对受相邻车道车辆显著影响的跟驰样本相关变量进行筛选，并根据统计分析结果判断变量影响机理。基于该机理，在经典跟驰模型全速度差模型（Fullvelocity difference model,FVD）和智能驾驶模型（Intelligent driver model,IDM）的基础上构建了适合局部多车环境的跟驰模型并对比评价了其预测效果。结果表明：主车速度与相邻车道后车速度的Vortisch相似度指标可以有效表征相邻车道车辆对主车跟驰行为的影响，且分界阈值为0.668，并判断注意力机制-记忆效应可以解释局部多车对跟驰行为的影响机理。考虑注意力机制-记忆效应后，FVD模型和IDM模型的RMSE分别降低了65%、62%;MAE分别降低了65%、59%;R2分别提高了180%、288%，证明了注意力机制-记忆效应解释局部多车环境下主车跟驰行为的合理性。
  • 常规三轴压缩下高强混凝土能量演化和破坏准则
    张亮亮, 程桦, 王晓健
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 974-985. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230560
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    为研究高强混凝土在常规三轴压缩状态下的能量演化规律与整体破坏行为，开展了5组不同围压下C60和C70高强混凝土常规三轴压缩试验。基于试验结果和热力学能量守恒原理，得到高强混凝土输入能密度、弹性应变能密度和耗散能密度随轴向应变和围压的变化规律，并根据高强混凝土峰值应力对应的弹性应变能密度与围压成线性增长关系，建立了基于弹性应变能密度的高强混凝土破坏准则。研究结果表明：(1)高强混凝土输入能密度和耗散能密度均随轴向应变的增大而增大，弹性应变能密度在峰前阶段随轴向应变的增大而增大，峰后随之减小；(2)高强混凝土峰值应力对应输入能密度和耗散能密度均随围压的增大而增大，且同等围压条件下C70高强混凝土峰值应力对应的输入能密度和耗散能密度均大于C60高强混凝土；(3)基于弹性应变能密度的高强混凝土破坏准则精度高、所含参数少且物理意义明确，该准则表达形式与Hoek-Brown破坏准则相似，但其适用性更加广泛；(4)高强混凝土破坏准则在π平面为等边不等角的对称六边形，根据“化角为弧”的方法对破坏曲线奇异点进行了圆化处理。本文研究结果可为从能量角度研究混凝土材料变形破坏行为提供新的思路。
  • 基于密集卷积生成对抗网络与关键帧的说话人脸视频生成优化算法
    季渊, 虞雅淇
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 986-992. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240216
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    为了提高说话人脸生成视频的真实感和自然度，更准确地反映说话人的语音内容和面部表情，提出了基于密集卷积生成对抗网络与关键帧的说话人脸视频生成优化算法。采用边界框回归法修正人脸的候选窗，基于关键帧比对人脸特征，获取说话人脸信息。通过验证集搜索出最优的超参量集合，建立标准正态分布的随机特征矢量，计算判别器内部参量，生成说话人脸视频。使用判别网络的目标函数，修正先验信息，选取符合真实的修复结果，实现说话人脸视频生成优化。实验证明：本文算法的检测召回率高于96%,SSIM、PNSR和LMD指标分别为0.99、34.7 dB和2.2 pixel，视频真实性为74.1%，具有较好的视频生成效果。
  • 基于块方向预测的AV1快速帧内编码算法
    严利民, 金炜烨
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 993-1000. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240173
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    AV1压缩技术增加了编码复杂性，为了满足实时通信（RTC）应用要求，在低端平台上，编码器要以低延迟、低比特率、低编码时间运行，这使得在RTC任务中，使用AV1编码器具有挑战性。对此，本文提出了一种AV1快速帧内编码算法。通过预先计算块的方向特性，在帧内编码方向预测遍历期间，跳过与预先计算的方向显著不同的方向，从而提高libaom-AV1编码器的编码速度，节省帧内编码时间，并加速AV1在低延迟视频编码应用中的进展。实验结果表明：该算法可节省25.89%的运行时间，且编码时间节省后，编码性能损失较小。
  • 基于TextRank算法和相似度的中文文本主题句自动提取
    丁海兰, 祁坤钰
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1001-1008. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240121
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    针对不同领域的语义规则和潜在主题结构复杂，导致主题句生成的易扩充性和可移植性不佳、中文文本主题句与中文文本的相似度较低、中文文本的主题句提取冗余度较高的问题，提出了基于TextRank算法和相似度的中文文本主题句自动提取方法。采用双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）模型进行中文文本分词，将连续的中文文本切分成独立的词语，通过互信息方法进行中文文本特征，计算特征值，提取任务最相关、最有代表性的特征（如关键词、线索词）。将关键词、线索词作为主题句提取的重要线索和依据，基于TextRank算法和相似度，考虑各项权重和权重系数，完成中文文本主题句自动提取。实验结果表明，本文方法的中文文本主题句自动提取冗余度低，文档的完备性、易扩充性、可移植性均处于良好的状态，且ROUGE-1、ROUGE-2、ROUGE-L结果均较高，可以保证中文文本主题句自动提取效果，应用程度较高。
  • k-prototype聚类算法和相对熵下敏感数据重发布隐私安全保护
    朱齐亮, 余雪婷
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1009-1014. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240077
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    为了有效保证敏感属性数据重发布的安全性和隐私性，本文提出一种基于k-prototype聚类算法和相对熵的敏感属性数据重发布隐私保护方法。根据敏感属性数据的类型属性，采用快速聚类完成各个数据类型属性的距离计算，通过k-prototype聚类算法完成敏感属性数据聚类。利用相对熵计算聚类后敏感属性数据的敏感程度，根据敏感程度组建加权多维桶分组展开敏感属性数据重发布匿名处理，最终达到隐私保护的目的。实验结果表明，本文所提方法可以有效降低隐私数据的隐匿率、信息损失度及信息披露度，提升敏感属性数据重发布隐私保护程度，确保数据的安全性。
  • 基于自适应大核注意力的轻量级图像超分辨率网络
    程德强, 刘规, 寇旗旗, 张剑英, 江鹤
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1015-1027.
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    针对高性能图像超分辨网络通常参数量庞大的问题，提出了一种轻量级模型。首先，集成了3种大核注意力，即双路大核注意力、大核像素注意力和大核通道注意力，旨在扩大模型感受野，建立像素的长程依赖性。其次，引入了自适应注意力融合机制，增强了特征的表征能力，提升了模型性能。实验证明：本文模型在视觉感知和量化测试上表现优异。在Urban100数据集上，与目前流行的ARRFN算法相比，4倍重建结果的峰值信噪比均值提高了0.25 dB。重建图像视觉效果更逼真、纹理更为清晰和自然，充分证明了该算法的有效性。
  • 基于双分支通道先验和Retinex的低照度图像增强算法
    李扬, 李现国, 苗长云, 徐晟
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1028-1036. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240148
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    针对现有低照度图像增强算法存在的局部暗光、细节丢失和过增强等问题，提出了一种基于双分支通道先验和Retinex的低照度图像增强算法。在Retinex基础上，提出了双分支亮暗先验特征引导方法，设计了亮通道先验特征模块和暗通道先验特征模块，引导网络抑制反射分量噪声和提升光照分量亮度；设计了像素混合注意力机制模块，分别从通道、空间、像素3个维度对特征进行针对性学习；设计了暗通道折射率估算模块放大图像细节特征；采用混合损失函数，调节亮度、对比度、噪声和色彩约束。在公共数据集上的实验结果表明：与10种先进算法相比，本文算法在提升图像亮度的同时减少了颜色失真和细节丢失，获得了最优的视觉效果和质量指标。
  • 基于时空模板焦点注意的Transformer目标跟踪算法
    刘广文, 谢欣月, 付强, 才华, 王伟刚, 马智勇
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1037-1049. https://doi.org/10.13229/j.cnki.Jdxbgxb.20230544
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    针对现有的视觉目标跟踪方法只使用第一帧的目标区域作为模板，导致在快速变化和复杂背景中很容易失效的问题，本文提出了一种基于Transformer的目标跟踪算法，它关注模板中的目标焦点信息，并动态更新模板特征。为了减小背景信息对注意力的干扰，本算法使用稀疏Transformer模块实现特征信息的交互；还提出了模板焦点注意模块，用于对动态模板特征和初始模板特征进行目标焦点的关注，以保留初始模板中高度可靠的特征信息。实验结果表明：本文算法在OTB100基准测试中成功率和准确率分别达到70.9%和91.6%，相较于同类模板更新算法STARK成功率和精确率分别提升4.11%和3.27%。该算法有效解决了现有视觉对象跟踪方法的局限性问题，提高了跟踪的准确性和鲁棒性。
  • 移动边缘计算场景中的动态身份认证协议
    赵庶旭, 孙治朝, 王小龙
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1050-1060. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230618
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    针对移动边缘计算中移动用户跨域身份认证问题，本文提出了一种由3种安全认证模型构成的动态身份认证框架，该框架提供了安全高效的身份认证。基于该认证框架，设计了基于椭圆曲线加密系统的轻量化身份认证协议——以边缘为中心的安全认证协议。该协议确保了移动用户的匿名性、不可追踪性，以及其与边缘服务器之间的相互认证。安全性分析和性能评估表明：本协议在计算成本和通信成本两方面都具有较大的性能优势，更加适合于移动场景。
  • 基于隐式关键点互联的人体姿态估计矫正器算法
    才华, 朱瑞昆, 付强, 王伟刚, 马智勇, 孙俊喜
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1061-1071. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230600
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    针对现有人体姿态估计模型中忽略人体关键点之间相互联系的问题，提出了一种基于相关矩阵建立隐式关键点互联的人体姿态估计矫正算法。该算法采用双阶段网络结构，第一阶段使用现有模型获得关键点的准确率，第二阶段计算相关系数矩阵，构建关键点矫正器，实现隐式的关键点互联，通过选取效果较好的部分关键点作为指导，优化效果较差的另一部分关键点。将伪热力图信息重组后分为指引区域和待索引区域两个矩阵，指引矩阵根据准确率分为3个区域，并和转置后的待索引矩阵分别相乘得到相关矩阵，为不同相关矩阵增加不同的影响因子，通过公式得到总相关矩阵，与待索引矩阵相乘得到索引区域，最终逆向信息重组恢复到最初维度，与伪热力图进行逐像素相加，得到最终预测热力图，自动建立各关键点之间的联系，矫正现有模型忽略的关键点相互关系。在COCO2017数据集上的实验结果表明：本文人体姿态估计矫正算法在关键点识别准确度为70.5%，比现有模型SimpleBaseLine平均提升了0.4%。在一些容易被遮挡的部位，例如脚踝和手腕，体积小，处于四肢末端，遮挡的概率高，相邻的关键点个数少，表层信息特征少，人体姿态估计矫正器通过加强四肢末端关键点和其他全身关键点的联系，建立更多的特征联系。实验表明：脚踝和手腕识别的准确率相对提升1.5%，相比于其他现有模型，准确率也有较大的提升，证明了隐式关键点互联的人体姿态估计矫正算法的有效性。
  • 基于Vitis HLS的FIR滤波器设计及其性能分析
    张海龙, 杜旭, 张萌, 张亚州, 王杰, 冶鑫晨, 王万琼, 李嘉, 吴涵, 张婷
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1072-1081. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230566
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    针对硬件开发过程中存在编程效率低、开发难度高及Vivado HLS资源使用率高等问题，利用Vivado及Vitis HLS平台设计并实现了基于127阶Hamming窗的流水线式直接型并行结构有限冲激响应滤波器，在Vivado Simulator环境下对比了HDL FIR IP、HLS FIR IP与XILINX FIR IP的滤波表现，详细分析了不同实现方式在资源使用率、时序、功耗、执行时间等方面的差异。实验结果表明：在相同条件下HLS FIR IP相较HDL FIR IP及XILINX FIR IP的资源使用率降低了1%，执行时间分别降低了24.5%、808.2%，且代码量节省了98.5%。以本文实验方法为基础与前人工作进行对比，客观分析了在一定条件下不同开发平台及方式的效率差异，结果表明本文设计方法可显著降低逻辑单元和存储资源的使用率，并提升开发效率。
  • 基于耦合混沌系统阵列的电力系统微弱谐波检测方法
    孙淑琴, 祁鑫, 袁正海, 李再华, 唐晓骏
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1082-1092. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230626
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    针对经典时频域谐波检测方法精度不足以及单混沌系统对微弱谐波检测精度和抗噪能力有限的缺陷，首先在检测灵敏度方面将Duffing系统与Van der pol系统进行对比，以分岔图为依据确定临界驱动力，以相图和李雅普诺夫指数判断系统相变；进一步利用Duffing系统与Van der pol系统的位移耦合二者的阻尼力和恢复力，形成闭环反馈控制的耦合系统，利用其对特定频率周期信号幅值的极高敏感性和抗噪性对混合谐波信号的各谐波频率分量进行幅值精准检测。在单耦合系统基础上，通过分析相位响应关系，确定系统的相位响应区间，设计覆盖全相位响应区间的耦合系统阵列。对恶劣随机噪声背景下的多整次谐波与间谐波混叠的谐波信号进行仿真实验。结果表明，本文方法能在恶劣的噪声环境中实现各谐波分量的无差幅值检测，并消除了相位对系统检测性能的影响。
  • Alpha稳定分布噪声下基于近似l0范数稀疏重构的波达方向估计
    单泽彪, 薛泓垚, 刘小松, 姚瑞广, 陈广秋
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1093-1102. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230578
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    针对Alpha稳定分布噪声背景下基于压缩感知的波达方向（DOA）估计方法在低信噪比、小快拍数条件下估计性能较差的问题，提出了一种基于近似l0范数稀疏重构的DOA估计算法。首先利用分数低阶统计量结合KR子空间法，重塑分数低阶矩矩阵抑制Alpha稳定分布噪声，构造稀疏测向模型。然后通过指数族分布函数分析其平滑性和陡峭性，构造最优的平滑函数近似l0范数求解稀疏测向模型。同时针对离格效应造成的算法误差，将偏移量引入在格稀疏测向模型，对导向矢量矩阵进行一阶泰勒级数展开，建立离格稀疏测向模型，并利用交替迭代法计算信号分量和偏移量，进而得到离格DOA估计值。最后，通过仿真实验验证了本文算法在Alpha稳定分布噪声背景下DOA估计的有效性和优越性。
  • 使用机载分布式阵列对主瓣复合干扰进行分级抑制
    胡刘博, 吴建新, 刘泉华, 张磊
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1103-1110. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230609
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    针对噪声压制干扰和切片转发干扰同时存在的复合干扰场景，提出一种使用分布式阵列对其进行分级抑制的方法。首先，使用广义内积量对非均匀样本进行挑选，通过二次使用广义内积对样本进行分级挑选，分别获得噪声压制干扰和切片转发干扰的统计特征估计。然后，使用分布式阵列空域自适应处理完成对复合干扰的稳健抑制。最后，在典型的参数设置下，通过数值仿真实验对该方法的有效性和性能进行了验证分析。
  • 油菜钵苗移栽机平厢成穴装置设计与试验
    全腊珍, 石方刚, 全伟, 吴明亮, 黄元昊, 向伟
    吉林大学学报(工学版). 2025, 55(03): 1111-1122. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230558
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    针对目前油菜移栽机成穴装置受厢面土壤不平整、成穴器入出土方式的影响造成的孔穴尺寸与理论尺寸差异大、孔穴稳定性低等问题，基于油菜钵苗栽植农艺要求及钵苗外形尺寸，设计了一种油菜钵苗移栽机平厢成穴装置，包含平厢装置和成穴装置。利用Matlab软件对成穴器的运动轨迹进行分析，得到了成穴器的运动轨迹参数方程，验证了成穴器在成穴作业过程中的“零速时间段”理论。试制样机并进行田间试验，试验结果表明：拖拉机以1.62～1.81 km/h的速度前进，该机作业的厢面平整度为1.93 mm，孔穴锥度变异系数为2.7%，合格孔穴率为98.1%，成穴频率为107穴/min，各项性能指标均满足油菜钵苗移栽的农艺要求。该研究可为油菜钵苗移栽机平厢成穴装置的设计与优化提供参考。
2025年, 第55卷, 第04期
刊出日期：2025-04-25
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