华南理工大学学报(自然科学版)

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1. 基于CRISPR/Cas系统的免扩增核酸检测技术研究进展

沈兴, 李妍, 张旭, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (1): 136-146. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230705

摘要（1071）

HTML （24）

PDF（pc）（2876KB）（2907）

成簇规则间隔短回文重复序列（CRISPR）是来源于古细菌的一种免疫系统，可在特定向导RNA的引领下对外来核酸进行识别与切割。由于具有高特异性靶标识别能力以及靶激活的核酸酶活性，近年来该系统被广泛应用于核酸检测领域。为实现高灵敏检测，成簇规则间隔短回文重复序列及相关基因编码的系统（CRISPR/Cas）通常需与预扩增技术相结合，但这同时带来了扩增子气溶胶污染、依赖专有设备、检测时间延长等问题。因此，许多研究人员致力于开发免扩增CRISPR核酸检测技术以解决上述限制。CRISPR/Cas靶向激活的高周转率非特异性切割活性为这种技术的开发提供了可能性，利用各种提高系统反式切割效率或者增强信号的策略，许多免扩增CRISPR核酸检测技术被成功开发出来。该文综述了近年开发的基于CRISPR的免扩增核酸检测技术，依据策略不同将这些技术分为Cas效应器的联用或构筑生化回路、电化学传感、微体积CRISPR/Cas系统、优化信号报告物等4个方面，并从策略的角度分析了这些技术实现免扩增核酸检测的原理，即通过累积多个蛋白复合物传导的信号、增强信号传感能力、提高反应体系浓度、放大报告底物信号等原理实现灵敏度提升。基于已有的技术原理，该文对几种策略的优缺点进行讨论。此外，该文进一步展望免扩增CRISPR核酸检测技术的发展趋势并提出未来可能的研究方向，为开发更快速、灵敏、简便的分子检测技术以促进其更深入的应用提供参考。

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2. 永磁同步电机无电解电容驱动技术综述

王孝洪, 梁彧, 潘志锋, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (12): 93-108. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240274

摘要（1511）

HTML （10）

PDF（pc）（3716KB）（1727）

永磁同步电机具有体积小、成本低廉、可靠性高等优点，被广泛应用于工业生产、交通运输和家用电器等领域。电解电容作为永磁同步电机驱动系统中连接电网侧和电机侧的中间部分，其寿命容易受到环境温度、湿度等外部因素的影响，进而影响电机产品的稳定性和可靠性，因此，无电解电容的永磁同步电机驱动系统成为了国内外的研究热点，学者们针对实现高功率因数、抑制电流谐波、电机稳定运行等目标提出了各种各样的控制策略。该文分析了无电解电容的永磁同步电机驱动系统电能质量和电机性能的影响因素，综合对比了不同控制策略的优缺点，对优化系统性能的控制策略进行了归纳和总结，并对永磁同步电机无电解电容驱动技术进行了展望，得到以下结论：当前对电能质量的改善主要采用优化电机控制算法的方式，但现有的间接功率控制、直接功率控制、补偿相电流非理想特性、再生能量控制等方法均存在一定的局限性；对电机性能的改善主要针对传统的弱磁控制、过调制等基于恒定母线电压的控制策略来进行，同时兼顾抑制拍频现象和保证电机稳定运行，后续研究中需要进一步考虑功率因数和电流谐波是否满足标准；兼顾电能质量和电机性能的综合调控是当前无电解电容驱动系统面临的最大难题，因此，需针对电网侧和电机侧进行协同控制，以合理分配功能，避免产生冲突。

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3. 激光-电弧复合焊接铝合金的研究进展分析

罗震, 苏杰, 王小华, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (3): 57-74. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230112

摘要（3097）

HTML （4）

PDF（pc）（5658KB）（1050）

为早日实现“双碳”目标，轻量化制造是必经之路。铝合金以其低密度、高比强度和可回收利用等优点脱颖而出，并且具备高塑形、优良耐腐蚀能力从而可以广泛应用于各行各业，但因为其特殊的热物理性质及复杂的合金化学成分，使其焊接过程中极易出现气孔、热裂纹等焊接缺陷，其焊接难题限制了铝合金在轻量化之路的进一步发展。激光 — 电弧复合焊接技术结合激光焊接技术与电弧焊接技术的优势，以其大焊接熔深、高焊接效率、高焊接质量著称，并逐渐成为铝合金高效优质焊接的重要熔焊工艺。为掌握铝合金激光 — 电弧复合焊的研究现状，本文首次通过文献计量学的方法定量分析了Web of Science（WoS）数据库中1995—2021年已发表的该领域的学术论文，并通过使用VOSviewer软件对WoS数据库数据进行了可视化处理。结果表明，焊接接头、微观组织、热影响区、力学性能及激光与电弧的相互作用为研究热点，因此本文从上述领域对铝合金的激光-电弧复合焊接进行了总结与分析，并结合激光-电弧复合焊接过程中的在线监测技术与新型激光在复合焊中的应用展开讨论分析，得出激光-电弧复合焊接铝合金中接头类型的选取，微观组织的分布，力学性能的提升措施及复合热源的相互作用机制。旨在为后续研究激光-电弧复合焊接铝合金提供参考。最后，基于当下的研究现状，本文提出了该领域面临的挑战及未来工作展望。

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4. 调节阀空蚀-冲蚀耦合磨损的仿真及实验研究

刘秀梅, 马雪敏, 李贝贝, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (12): 109-118. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240304

摘要（535）

HTML （7）

PDF（pc）（5582KB）（823）

为探究影响煤液化调节阀服役寿命的影响因素，保障煤液化系统运行安全性和稳定性，针对调节阀内气-液-固复杂多相流问题，基于湍流模型、空化模型和离散相模型开展数值仿真，研究了阀内冲蚀磨损和空化空蚀的分布特征，获得了阀芯关键部位的空蚀-冲蚀耦合速率。通过实验再现了调节阀工作时流道内含固多相流的空蚀-冲蚀耦合磨损行为，分析了金属锡制阀芯在连续空蚀-冲蚀复合作用下的损伤形貌，采用粗糙度值定量评价了不同工况下锡制阀芯的损伤程度，探究了阀芯表面的冲击疲劳与复合损伤机制。结果表明：煤液化调节阀内空化发生的主要区域为节流口至阀芯头部的区域，空化发生的范围随着进口压力的增大而增大，空蚀强度也随之增强；不同进口压力下，阀芯表面冲蚀磨损速率的极值均出现在阀芯头部，最大冲蚀磨损速率为1.42 × 10^-4 kg/（m²·s），是其他冲蚀区域的10倍以上，其原因是阀芯头部高速流体的回射流裹挟了粒子撞击阀芯头部，同时空泡的溃灭亦冲击了阀芯表面。研究还发现，长时间工作在冲蚀-空蚀耦合作用下的调节阀阀芯表面呈现沟槽和蚀点等特征形貌。

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5. 考虑换道博弈的驾驶风格在线识别方法

张云超, 黄建玲, 李永行, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (4): 126-137. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230159

摘要（797）

HTML （10）

PDF（pc）（7635KB）（803）

驾驶风格是驾驶行为的外在表达，激进风格的驾驶员容易进行更为频繁的危险驾驶操作，加剧车辆之间的交互作用，影响换道安全。在换道动作执行前识别驾驶员的驾驶风格，可以通过个性化预警信息有效约束驾驶员行为。文中提出了一种网联环境下考虑换道博弈的驾驶风格在线识别方法SHAP-XGBoost，以期在换道意图期间完成驾驶风格的识别。首先，将换道意图期间换道车辆及其周围车辆的个体行为和博弈行为的波动程度作为输入特征变量，通过相关性分析、主成分分析以及4种不同聚类方法对驾驶风格进行标记；然后，利用提出的SHAP-XGBoost模型选择关键特征，以训练驾驶风格识别模型，并通过滑动窗口完成在线识别；最后，采用HighD数据进行实验。结果表明：与基于质心距离、连通性、密度分布的聚类方法相比，基于图论原理的谱聚类可以更好地根据输入特征变量的形态标记驾驶风格；利用SHAP-XGBoost模型及14个关键特征进行驾驶风格识别，可以在不损失准确率的同时提高在线识别效率，驾驶风格识别准确率高达99%；同时将个体特征和博弈特征作为模型的输入时，可以提升驾驶风格标记和识别的准确率。此研究成果可为个性化换道决策和预警提供支持。

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6. 基于多尺度时空特征和篡改概率改善换脸检测的跨库性能

胡永健, 卓思超, 刘琲贝, 王宇飞, 李纪成

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (6): 110-119. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230105

摘要（484）

HTML （7）

PDF（pc）（2582KB）（796）

目前大多DeepFake换脸检测算法过于依赖局部特征，尽管库内检测性能尚佳，但容易出现过拟合，导致跨库检测性能不理想，即泛化性能不够好。有鉴于此，文中提出一种基于多尺度时空特征和篡改概率的换脸视频检测算法，目的是利用假脸视频中广泛存在的帧间时域不连续性缺陷来解决现有检测算法在跨库、跨伪造方式和视频压缩时性能明显下降的问题，改善泛化检测能力。该算法包括3个模块：为检测假脸视频在时域上留下的不连续痕迹，设计了一个多尺度时空特征提取模块；为自适应计算多尺度时空特征之间的时空域关联性，设计了一个三维双注意力机制模块；为预测随机选取的像素点的篡改概率和构造监督掩膜，设计了一个辅助监督模块。将所提出的算法在FF++、DFD、DFDC、CDF等公开大型标准数据库中进行实验，并与基线算法和近期发布的同类算法进行对比。结果显示：文中算法在保持库内平均检测性能优良的同时，跨库检测和抗视频压缩时的综合性能最好，跨伪造方法检测时的综合性能中等偏上。实验结果验证了文中算法的有效性。

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7. 基于代理模型辅助NSGA-Ⅱ算法的地铁接驳公交优化

唐进君, 任茂昕, 李志涛, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (11): 95-105. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230595

摘要（816）

HTML （11）

PDF（pc）（2501KB）（709）

城市轨道交通与地面公交之间的便利衔接是满足居民多元化出行需求，促进城市公共交通系统发展的关键。现有研究在建立公交线路优化模型时缺少对一些重要微观指标的考虑，例如高峰期需等待多班公交的比例和车内拥挤度等。同时对线路运营中随机性和异质性要求的考虑也存在不足，导致其在实际应用中表现欠佳。为解决上述问题，该文从公交的服务过程出发，以乘客出行成本与企业成本最小化为目标，建立考虑运行速度、车辆类型、发车频率、线路票价、车辆拥挤程度、线路线型等影响因素的优化模型，使用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行模型求解，并针对遗传操作部分进行改进。同时为提高求解精度，设计了一种微观仿真算法对解进行评估。在此基础上，采用Kriging代理模型进行辅助计算以提高算法求解效率。最后，以深圳市地铁公交接驳为例，采集地铁与公交IC卡刷卡数据，对提出的算法进行验证。同时，进一步对线路票价、运行速度、运营车型以及客流大小等因素进行了灵敏度分析，依据分析结果提出了运营线路的改善建议。结果表明，该算法相较于传统NSGA-Ⅱ算法能在相同的求解时间下得到更好的线路优化方案，方案平均节省约35.49%的总成本，且迭代速度提高26.94%。由此可见，该文提出的地铁接驳公交优化方法对提升接驳效率与运营水平均具有实际意义。

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8. 超高速公路自动驾驶车辆换道轨迹规划策略

何永明, 邢婉钰, 魏堃, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (4): 104-113. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230339

摘要（2486）

HTML （18）

PDF（pc）（2783KB）（675）

为提高自动驾驶车辆在超高速公路行驶的安全性，提出了一种换道轨迹规划策略。首先，采用5次多项式生成一般变道轨迹簇，以车辆动力学极限和周围交通车辆为约束，将轨迹规划问题量化为求解换道行为持续时间；接着，考虑车辆动力学约束，建立了车辆动力学模型和Brush轮胎模型，基于所建立汽车模型的轮胎侧向力数据求解轮胎侧偏刚度，辅以魔术轮胎模型，验证所求轮胎侧偏刚度；然后，引入质心侧偏角-横摆角速度相平面，得到高速车辆安全驾驶包络线，并给定多组车速和附着系数进行CarSim仿真训练，确定满足车辆动力学约束的最短换道时间；最后，考虑与周围交通车辆的避撞约束，分析3种典型的换道场景，基于单障碍车的位置，确定满足避撞要求的最短与最长换道持续时间，建立满足安全换道要求的换道持续时间阈值模型。经多参数安全换道域检验，所建立的车辆安全换道持续时间边界模型能够在给定参数下求解出安全可行的换道轨迹，为超高速公路换道行为提供轨迹参考，提高超高速公路换道行为的安全性。

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9. 内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压力学性能

康澜, 陈炫, 洪书涛

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (5): 101-113. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230116

摘要（547）

HTML （19）

PDF（pc）（4333KB）（585）

钢管混凝土作为一种发展前景广阔的结构形式，具有较好的承载力和塑性变形能力。矩形钢管混凝土柱作为其中常见的一种形式，在实际工程中的应用较为广泛。该研究基于矩形钢管混凝土在实际应用中存在的长短边约束不一致和对核心混凝土约束不足两个问题，探究一种新型的矩形钢管混凝土构件，即内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱。为此，对11根内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱、2根内置跑道形箍筋的矩形钢管混凝土柱、2根普通矩形钢管混凝土柱开展了轴压力学性能试验，重点分析了并束距、钢管壁厚、混凝土强度等级、箍筋间距、箍筋直径、内置用钢量等重要参数对内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力和延性的影响规律。结果表明：在总用钢量不变的情况下，将矩形钢管的壁厚减薄，并加工成异形箍筋内置于核心混凝土中，能够有效地提高试件的轴压承载力和延性；内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压过程可以分为4个阶段——弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化段、下降段；相比于普通矩形钢管混凝土柱，内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱有更为饱满的塑性强化段。在试验和参数分析结果的基础上，采用已有的约束混凝土本构模型，推导得到内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式。该研究可为实际工程应用提供科学依据和数据参考。

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10. 基于光度立体和双流特征融合网络的工业产品表面缺陷检测方法

胡广华, 涂千禧

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (10): 112-123. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230638

摘要（586）

HTML （26）

PDF（pc）（5761KB）（569）

表面缺陷检测是现代工业生产流程中的重要环节。现有的视觉缺陷检测方法一般通过对目标对象的单幅RGB或灰度图像进行分析，利用缺陷与背景之间的差异性特征实现检测，适用于目标与背景呈较大区别的对象，如金属表面的氧化、斑点缺陷检测。但单纯的RGB图像无法有效地表征主要由深度变化形成的凹坑、凸包等3维缺陷特征，最终导致漏检。为此，文中根据多方向光照成像及光度立体原理提取待测对象表面的3维几何形貌信息；接着，利用对比度金字塔融合算法对原始的多方向光照图像进行有效融合，得到增强的缺陷的2维RGB融合图像特征；然后，在多目标检测框架YOLOv5的基础上，以上述几何形貌及RGB融合图像为输入，构建一种基于双流特征融合的缺陷检测网络模型，该模型引入了空间通道注意力残差模块和门控循环单元特征融合模块，能在多个层级对不同模态特征进行有机融合，实现对表面缺陷的2维RGB及3维形貌信息的有效提取，达到同时应对2维和3维缺陷检测的目的；最后对若干典型工业产品表面缺陷进行检测实验。结果表明，文中方法在多个数据集上的平均检测准确率均超过90%，且能同时应对2维、3维缺陷的检测，检测性能优于目前的主流方法，能够适应不同工业产品表面的检测需求。

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11. 基于视觉的仿人机器人自主抓取研究

张续冲, 杨俊

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (7): 53-61. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230528

摘要（8914）

HTML （33）

PDF（pc）（3170KB）（565）

随着机器人技术的发展，仿人机器人在多个领域展现出应用潜力和价值。针对仿人机器人，基于机器视觉进行自主抓取研究，旨在提高仿人机器人在自然环境中的抓取适应能力和动作仿人性。在机器视觉方面，硬件采用Realsense-D435深度摄像头，利用YOLO（You Only Look Once）物体检测模型实现目标物体的识别、空间定位、深度图裁切和目标点云生成，并根据目标点云与标准点云的配准算法（ICP）获取物体的姿态，通过D-H法对机器人头部进行建模，将物体的位置和姿态由相机坐标系转换为机器人坐标系。在运动规划上，参照人手臂的抓取规律，将抓取过程分为9个基础动作：初始位、移动至预抓取位、抓取物体、提起物体、搬运物体、移动至放置位、放置物体、退出位和回到初始位，针对不同物体确定对应抓取姿态，以提高抓取成功率，根据视觉获取的抓取点和放置点，自主计算余下的关键点，并以空间弧形作为抓取轨迹，通过Matlab仿真，验证抓取过程机械臂末端运动轨迹和关节轨迹的合理性。最后进行物体抓取实验，结果表明，仿人机器人在自然环境中能够快速准确地识别和定位不同物体，并能成功进行抓取和搬运，成功率均在80%以上，并且能够兼顾动作的仿人性，验证了所提出方案的有效性。本研究可促进仿人机器人在人类日常生活中的应用和普及。

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12. 茶多酚对大豆分离蛋白乳液性质及界面蛋白胆盐置换的影响

葛鸽, 林立, 郑家宝, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (4): 26-32. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230325

摘要（2675）

HTML （12）

PDF（pc）（1910KB）（548）

通过添加不同含量的茶多酚提取物修饰大豆分离蛋白制备水包油乳液，考察大豆分离蛋白乳液的界面张力、蛋白吸附比例、乳液粒径以及Zeta电位等性质变化，探究茶多酚对大豆分离蛋白乳液性质和界面蛋白置换的影响。实验结果表明：添加茶多酚后，大豆分离蛋白的界面张力升高；大豆分离蛋白溶液（1%，质量分数）按照9∶1（质量比）与大豆油混合后，经过高速剪切和超声制备成水包油乳液，添加茶多酚制备的乳液稳定性提高，与空白对照组相比，当茶多酚添加量为0.04%时，乳液平均粒径从1.702 μm显著下降至1.203 μm（P < 0.05），乳液的蛋白吸附比例从9.22%显著上升至20.68%（P < 0.05），Zeta电位绝对值从25.7 mV显著上升至27.1 mV（P < 0.05）；大豆分离蛋白在油-水界面上具有抗胆盐置换的特性，由茶多酚修饰的大豆分离蛋白更加难以被胆盐置换，这可能是添加茶多酚后大豆分离蛋白具有较强的静电相互作用以及较厚的界面层导致的。肠道中的脂质消化是界面过程，探究脂滴界面上蛋白与胆盐的置换反应对研究脂质代谢和食品精准设计具有指导作用。

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13. 漆酶协同阿魏酸对小麦面团理化特性及面包品质的影响

李冰, 何敏, 何霓, 潘志琴, 张霞, 陈欣冉, 李均羿, 李琳

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (4): 113-124. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240221

摘要（2611）

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PDF（pc）（5382KB）（538）

我国是小麦种植大国，但国产小麦粉的品质不能完全满足高质量面包制品的生产需求。目前，漆酶（LAC）和阿魏酸（FA）对小麦面包品质的影响研究主要集中讨论二者单独对面包烘焙性能的影响，而LAC和FA的复合添加对小麦面包烘焙性能的影响尚不明确。因此，利用质构仪、流变仪、低场核磁共振分析仪、扫描电子显微镜以及气相离子迁移谱风味分析联用仪等仪器，研究了LAC和FA对小麦面团流变特性、水分迁移特性及微观结构的影响，并进一步探究了小麦面包的比容、色泽、质构和挥发性物质等品质特性的变化。结果表明：与对照组和FA组相比，LAC组和LAC+FA组的面团具有较低的弱化度，且面团的最大拉伸阻力增大，延伸度降低，面团硬化。此外，通过低场核磁共振分析的结果发现，LAC和FA无论是单独或复合添加均可以使不易流动水从T_21b状态转变为T_21a状态，即LAC和FA单独或复合使用均能使水分的自由度下降，使水分与面团组分结合更紧密，对面团中水分迁移产生一定影响。面团的扫描电子显微镜结果表明，LAC和FA的复合添加使面团的面筋网络更加完整、均一。在面包方面，LAC组和LAC+FA组均降低了面包芯的硬度，且对挥发性物质的组成和含量影响均很小。因此，LAC及其复合FA的添加对面团强度和面包的品质改善有积极作用。

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14. 基于轻量化CenterNet的智能车辆目标检测算法

岳永恒, 宁睿厚

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (8): 45-55. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230513

摘要（576）

HTML （17）

PDF（pc）（3366KB）（495）

针对当前目标检测算法参数较多，计算量较大，导致响应速度较慢，难以推广应用于智能车辆系统的问题，提出一种改进的CenterNet目标检测算法。即应用轻量化MobileNetV3网络替换原ResNet-50网络，降低计算量；应用深度可分离的PANet替换特征增强网络，获得多尺度特征信息融合后的特征，并引入SimAM注意力机制在特征融合前强化目标特征关注度，再用SiLU激活函数替换原目标检测网络中的ReLU激活函数，增强网络学习能力。最后提出CPAN-ASFF模块对深度可分离的PANet输出多尺度特征图进行融合，提高目标检测精度。应用优化后的KITTI数据集对改进后的CenterNet目标检测算法进行训练及检测验证，结果表明：其平均准确率为80.7%，比原始CenterNet目标检测算法提高了12个百分点，其检测速度为65 f/s，其参数量为8.91 M，较原算法减少72.73%，改进后的算法在遮挡目标、重叠目标以及与背景相似目标的检测效果上表现更优。且在SODA10M数据集中，文中提出的算法的检测精度与速度也都优于当前主流算法。该研究对算法的优化及实验为智能车辆在实际工程中的应用奠定了技术支撑。

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15. 数字孪生辅助的工业物联网边缘计算任务卸载和资源分配策略

李松, 李一鸣, 李顺

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (3): 88-96. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240262

摘要（3797）

HTML （9）

PDF（pc）（1621KB）（486）

在工业物联网中，移动边缘计算的可靠性很大程度上取决于无线信道条件。针对工业物联网中边缘计算任务卸载过程非完美信道状态信息对系统的影响，该文提出了一种数字孪生辅助的移动边缘计算能耗优化方法。对于工业物联网中的任务卸载问题，建立边缘计算系统中设备、信道的数字孪生模型，考虑非完美信道状态信息，联合优化卸载决策、发射功率、信道资源和计算资源，建立了系统总能耗最小化问题。为解决所提出的混合整数的非线性非凸问题，将概率时延约束进行转换，并将原问题分解为资源分配方案与卸载策略2个子问题，提出了一种基于连续凸逼近的联合优化算法，在数字孪生的辅助下联合优化卸载策略与资源分配方案。首先，将原问题进行松弛处理，以获得所有终端设备的资源分配方案与任务卸载优先级；然后，对各终端设备的卸载优先级进行降序排序，通过求解迭代优化问题获得完整的任务卸载方案。仿真结果表明，与其他基准方案相比，所提的计算卸载优化方案显著降低了系统的总能耗。

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16. 硝酸盐基中低温储热相变材料的制备及热物性调控

安周建, 李璐, 毛帅, 刘立功, 杜小泽, 张东

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (3): 116-126. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240256

摘要（2008）

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PDF（pc）（2731KB）（470）

利用相变材料储热的方法对工业领域中低温余热进行回收、储存以及再利用，是实现能源梯次利用，提高能源利用效率的重要方法。相变材料的物性是决定储热系统性能的关键因素。因此，开发具有适宜相变温度、高低温循环稳定性较好的相变材料，对于实现高效余热回收具有重要的意义。基于此，该文采用静态熔融法，合成了一种新的相变材料NaNO₃-KNO₃-NaNO₂-LiNO₃，通过差热分析、热重分析、X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱分析等方法，对该材料的熔点、潜热、比热容和循环稳定性等热物理性能进行了一系列表征，筛选出配比m（NaNO₃）∶m（KNO₃）∶m（NaNO₂）∶m（LiNO₃） = 6.32∶47.83∶36.10∶9.75的熔盐作为最终的优选盐。实验结果表明：优选盐具有显著的性能优势，其熔点低至79.02 ℃，潜热为176.71 J/g，固相和液相的平均比热容分别为1.96和2.09 J/（g·℃），分解温度达到600 ℃以上，展现出宽温度范围的适用性；经过100次高低温循环测试后，优选盐仍表现出良好的热循环稳定性。该研究为中低温余热回收及储热系统提供了一种新型的相变储能材料，对相关领域的能源优化和节能减排具有重要的意义。

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17. 基于改进雅可比旋量模型的大尺寸薄壁壳体装配偏差分析与调控

宜亚丽, 杨泽宇, 卫锐, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (12): 32-42. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230636

摘要（503）

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PDF（pc）（4081KB）（441）

大尺寸薄壁壳体尺寸和质量大，容易变形，装配精度要求苛刻。为满足航天器壳体对接装配的高精度需求，需对壳体装配偏差进行主动预测和调控。该文以某大型薄壁壳体为研究对象，采用小位移旋量法对舱段关键特征误差进行表征，得到舱段几何误差的旋量表达式以及旋量参数之间的约束关系，建立了考虑壳体关键特征误差的并联和串联装配链累积路径，并基于雅克比旋量理论对舱段装配偏差进行表征，得到基于改进雅克比旋量的舱段装配偏差传递模型。利用蒙特卡洛模拟方法对改进的雅可比旋量模型的装配阶差合格率进行数值模拟，并与仿真分析结果进行对比，提出一种量化各类误差贡献度的计算方法。以加工总成本最小为优化目标，以各类误差的变化关系和装配阶差要求为约束条件，提出一种考虑误差贡献度的舱段公差优化分配策略。对优化前后的舱段装配成功率和装配阶差合格率进行对比，发现该文方法可使壳体装配阶差合格率由原来的88.12%提高到99.56%。该文提出的研究方法可为设计人员进行主动公差设计提供理论参考。

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18. 磁热耦合下的比例电磁铁热稳健性再设计

刘宸宇, 王安麟, 李晓田, 刘家铭, 李晓祥

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (6): 89-98. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230457

摘要（495）

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PDF（pc）（3339KB）（441）

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题，为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力，综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论，提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象，通过稳态电磁测试和温度分布测试，验证了所提出的参数化模型的有效性，并在保证电磁算力精度的前提下，标定了系统中量值模糊的导磁、传热等参数；以电磁铁和线圈主要结构参数为控制因子，以生产工艺条件不确定性导致的线圈漆包铜导线线径随机误差为噪声因子，基于田口方法设计正交试验，定义了多因素加权的比例电磁铁热稳健性再设计评价函数；以挖掘机现场试验获得的比例电磁铁热负载作为响应计算热源，在不导致线圈绝缘破损失效的许用温升约束下，进行关键结构参数在噪声扰动下系统响应变异最小的再设计。研究结果表明：线圈长度和匝数是影响电磁铁热稳健性的主要因素，由绕线工艺决定的线圈窗口形态决定了系统的导磁、传热能力。文中提出的比例电磁铁热稳健性再设计方法对于磁热耦合下的机电产品定制化设计具有工程化参考价值。

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19. 基于图神经网络的IL-6诱导肽预测方法

曹瑞芬, 胡维玲, 李强生, 宾艳南, 郑春厚

华南理工大学学报(自然科学版) 2025, 53 (5): 109-117. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.240242

摘要（419）

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PDF（pc）（1821KB）（438）

白细胞介素6（简称IL-6）是一种高多效性的糖蛋白因子，可以调节先天性免疫、适应性免疫以及代谢的各个方面，包括糖酵解、脂肪酸氧化和氧化磷酸化等。许多研究已证明，病毒感染患者体内的IL-6表达和释放量显著增加，并且与疾病的严重程度呈正相关，因此，识别IL-6诱导肽并探究其作用机制，对于开发免疫治疗以及疾病严重程度生物标志物具有重要的意义。目前对于IL-6诱导肽的识别大多采用传统的机器学习方法，特征选择与提取较为复杂，且需要依赖领域专家知识。鉴于此，该文提出一种基于图神经网络的IL-6诱导肽预测方法SFGNN-IL6。该方法根据所预测的IL-6诱导肽的结构特征，通过阈值筛选距离信息构建邻接矩阵，结合氨基酸的编码方式（One-hot编码、位置编码和BLOSUM62编码）提取氨基酸节点特征并进行图表示；然后，采用图注意力机制层和图卷积神经网络层，由双通道分别提取多视角特征，既关注节点权重的更新，也考虑节点信息的更新；最后，将两类特征进行融合，用于IL-6诱导肽的分类。实验结果验证了该方法的有效性。

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20. 不确定性结构的非高斯模态参数模拟方法

平梦浩, 张文华, 唐亮

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (9): 81-92. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230582

摘要（368）

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PDF（pc）（4485KB）（422）

结构不确定性广泛存在于实际工程问题中，考虑不确定因素对模态参数的影响对提升结构动力学分析的鲁棒性具有重要意义。在涉及不确定性线性结构随机模态参数求解或估计的方法中，模态参数通常被视为服从高斯分布，它们之间的相关性也通常被忽略。然而，随机模态参数的高斯和独立性假设会造成模拟误差，影响结构动力学响应预测的鲁棒性。针对这一问题，分别针对离散结构和连续结构提出了两种随机模态参数模拟方法。对于离散结构，由于振型是离散的，随机模态参数被视为相关随机变量，根据它们的统计特征，采用相关多项式混沌展开方法（c-PCE），将其表示为独立标准高斯变量的函数，可以实现非高斯性和相关性的模拟；对于连续结构，随机振型被视为相关随机场，利用改进的正交级数展开法可以将其表示为离散随机振型的函数，将它们与随机固有频率相结合，构造一组新的相关随机变量，采用c-PCE，可以实现利用标准高斯变量模拟振型随机场和随机频率。最后，分别以桁架结构和平板结构为例，考虑由材料参数波动引起的模态参数的非高斯性，利用提出的随机模态参数模拟方法，可以准确模拟模态参数的统计特征，进一步还能够预测结构的随机响应。证明了提出的方法对随机模态参数的模拟精度，以及考虑参数相关性的必要性。

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