华南理工大学学报(自然科学版)

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1. 面向边缘特征的实时模板匹配方法

王世勇, 乾国康, 李迪, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (9): 1-10. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220745

摘要（675）

HTML （21）

PDF（pc）（5488KB）（2059）

模板匹配是机器视觉领域的一项共性关键技术，目前基于边缘特征的模板匹配方法存在搜索时间长、在复杂环境下匹配准确率低等问题。为了在保证鲁棒性的同时提升实时性，提出了一种面向边缘特征的实时模板匹配方法。首先，在模板创建阶段，提出了一种新型边缘稀疏方法，通过置信评分机制筛选出模板中不变性强的边缘点，在保留模板关键特征的同时降低模板信息冗余，进而保证稳定性并提升计算效率。其次，在基于金字塔搜索的图像匹配阶段，提出了一种顶层提前筛选方法，采用归一化曼哈顿距离作为限制条件在顶层搜索结果中排除错误目标位姿，以加快后续各层的搜索速度。构建了5种工况不同的数据集，对所提模板匹配方法进行了对比验证，并将其应用于面向自由平面位姿的快速视觉点胶工艺。实验结果表明，所提模板匹配方法在显著提升匹配速度的同时能够保证高准确率，并且能够有效克服光照、旋转、缺陷、多目标、遮挡等干扰因素，满足机器视觉场景中对图像匹配的鲁棒性和实时性要求。

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2. 多类型公交线路的运行可靠性优化策略

赵小梅, 朱香原, 汪秦, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (8): 32-39. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220493

摘要（1491）

HTML （32）

PDF（pc）（894KB）（1353）

公交系统因运行时间不稳定、到达时间难以被准确预估而使得出行者满意度较低。随着城市的多元化发展，公交线路也逐步多样化，不同类型线路公交车的运行时间波动差异大，造成公交车调度运营困难、乘客出行不便。针对上述问题，文中首先以簇内误差平方和（SSE）为衡量指标，采用K-means++算法对站点进行聚类，将不同类型公交线路的运行特性和可靠性影响因素作为考虑因素，确定各线路大站快车备选站点集；然后以最小化公交车辆运行成本、乘客出行成本和可靠性成本为目标，考虑全程车和大站快车的运行过程、车头时距等约束，构建大站快车与调速联合策略优化模型，以决策不同类型公交线路大站快车站点、全程车与大站快车的发车时刻和车辆路段运行速度；最后采用遗传算法对优化模型进行求解，选取北京市公交线路进行案例分析。结果表明：大站快车策略有利于降低公交车辆的运行成本，调速策略能更好地降低乘客出行成本和可靠性成本，而大站快车和调速联合优化策略可有效地降低公交系统的总成本。

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3. 负压吸附桥梁检测爬壁机器人的本体结构优化设计

黄海新, 王峥, 程寿山, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (12): 21-33. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220695

摘要（356）

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PDF（pc）（5565KB）（1227）

针对桥梁高墩、梁底等区域检测困难的问题，设计开发了一款基于负压吸附的桥梁病害检测爬壁机器人。针对其自身的吸附稳定性，建立并推导了满足抗滑移和抗倾覆条件下的吸附力指标计算式，据此确定能在各角度壁面实现稳定吸附时机器人所需的最小吸附力。结果表明：为确保机器人可靠工作，吸附模块需提供53.0 N的吸附力；结合经验公式给出离心叶轮的初步设计方案并利用Fluent对叶轮流域进行流体力学仿真及响应面优化，建立了由吸附力与扭矩共同构成的评价函数，并给出了函数值最佳时的叶轮设计参数，使吸附模块在满足稳定性的前提下，综合评价函数值较初设方案提升了3.4 %；对负压腔进行拓扑优化，综合考虑拓扑优化结果及负压腔气动性能，获得了腔体内加强肋的构造及布置形式，其中与车轮支撑臂相衔接的加劲肋为“八”字形与直线型镂空构造设计；优化后负压腔的最大竖向位移值减小为原模型的18.5 %，而质量仅增加了16.9 %，加强肋的精准布设效果明显，成功将竖向变形控制在了合理的范围内。最后，利用UTR6180型光敏树脂借助3D打印工艺完成了样机制作，其尺寸约为300 mm×280 mm×15 mm，质量约为1.15 kg。将样机置于多工况下进行性能测试，结果表明：本研究设计开发的爬壁机器人可在多种桥梁壁面稳定吸附并行进，不存在打滑、漂移现象。

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4. 公共交通乘客的活动模式和规律性研究

陈艳艳, 王子帆, 孙浩冬, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (8): 40-50. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220658

摘要（607）

HTML （17）

PDF（pc）（2146KB）（1179）

为了探究公共交通乘客的活动模式和规律性，文中利用北京市2020年10月份3周的公共交通智能卡数据，构建乘客多天的出行活动序列，利用PrefixSpan算法挖掘乘客的频繁活动模式序列，并基于最长公共子序列的方法定义活动模式相似性度量方法，分别计算了个体乘客日活动序列相似度和不同乘客之间的活动模式相似度，基于乘客间的相似度，利用层次聚类算法对乘客进行分类。结果表明：工作日或非工作日之内的相似度明显高于工作日与非工作日之间的相似度；在工作日中，周五与其他天的活动序列相似度较低；在不同周次的同一天，乘客的活动序列相似度更高。层次聚类结果显示，乘客有4类典型的活动模式导向，分别为娱乐购物导向、生活外出导向、工作通勤导向和个人事务外出导向，并且活动模式为工作通勤导向的乘客个体的日活动序列相似度高于其他活动模式的乘客。文中研究结果可有助于科学制定精准化的公共交通运营管理和服务政策。

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5. 多尺度时空信息融合驱动的图神经网络故障诊断方法

赵荣超, 吴百礼, 陈祝云, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (12): 42-52. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220593

摘要（1508）

HTML （5）

PDF（pc）（4157KB）（1141）

行星齿轮箱作为机械系统中常见的减速装置，由于长期在强噪声环境和变工况工作条件下运行，导致采集到的振动信号故障特征微弱、信号模式多变难以识别，针对行星齿轮箱故障诊断效果不佳，泛化能力差的问题，提出一种多尺度时空信息融合驱动的图神经网络故障诊断方法来提高故障诊断模型准确率和泛化能力。该方法首先构建多尺度卷积核对原始时序信号进行不同尺度特征提取，削弱强噪声信号对有效信息的掩盖作用并增强故障特征的表达能力；然后再构造通道注意力机制，根据通道特征重要程度，给不同尺度卷积核提取的特征自适应分配不同权重，对含有关键故障特征的信息片段进行特征强化；最后对卷积输出的多尺度特征，构造空域下的图数据并通过图卷积网络聚合多尺度特征，从而有效利用数据的时序多维信息和空域结构关联信息，实现多尺度下时空域故障信息的深度融合，提高诊断的准确精度和模型的泛化性能。通过利用具有行星齿轮箱结构的风电装备故障数据集对所提方法进行验证，并与其他深度学习方法（第一层宽卷积核深度卷积神经网（WDCNN）、长短时记忆网络（LSTM）、残差网络（ResNet）、多尺度卷积神经网络（MSCNN））进行比较，结果表明：本研究提出的方法在跨负载和跨转速两种工况下的平均诊断准确率分别可以达到98.85%与91.29%，明显优于其他对比方法，验证了本研究提出的方法的强泛化性能和优越性。

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6. 温度荷载作用下植筋锚固纵连无砟轨道界面的性能演变

路宏遥, 许玉德

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (8): 21-31. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220735

摘要（465）

HTML （14）

PDF（pc）（5162KB）（1031）

为明确温度荷载作用下纵连板式无砟轨道植筋后层间界面的性能演变，结合现场轨道板温度场监测数据生成荷载谱，开展复合试件植筋前后界面力学与疲劳性能试验；基于试验结果建立了考虑界面损伤全过程的无砟轨道植筋空间精细化有限元模型，分析了不利温度荷载作用下层间界面的应力状态和损伤特征；引入界面损伤起始温度荷载的概念，计算了植筋锚固后层间界面出现损伤的起始温度荷载的变化情况，明确了黏结性能退化后界面出现脱黏风险时间的演变情况。结果表明：植筋后层间界面的承载能力显著提高，脱黏破坏的临界位移与荷载值分别提高了76.38%和153.41%，且表现出更好的疲劳性能，说明采用合理的植筋方式降低无砟轨道层间界面脱黏的风险是可行的。植筋锚固并未能够根本上限制温度力在无砟轨道结构内的传递，对板边界面位置处的损伤抑制作用有限，同时易导致植筋孔附近界面出现隐蔽性损伤，其最大损伤值可达0.944。随着服役年限增加，引起层间界面出现起始损伤的起始温度荷载不断降低，界面处于良好黏结状态的安全温度变化幅度由30.3 ℃下降至16.3 ℃，可能发生界面损伤风险的天数增加了64.29%，未进入极端天气时层间界面可能已出现损伤。工务部门需结合线路实际病害发展情况调整所关注的板温范围，动态调整维修阈值的设定标准。

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7. 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（206）

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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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8. 应用于高精度定位定向的可重构GNSS射频接收机

李斌, 王日炎, 陈志坚, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (8): 89-97. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220177

摘要（804）

HTML （30）

PDF（pc）（3689KB）（452）

针对卫星导航高精度定位定向射频（RF）接收机面临的需求种类多、体积大的问题，介绍一种应用于高精度定位定向的高集成可重构全球导航卫星系统（GNSS）射频接收机。通过采用集成四个可重构接收通道的架构，并行接收全频段GNSS信号的方法，实现了单芯片支持高精度定位或定向应用，显著降低了导航终端的体积和成本。为改善宽带信号接收，提出了一种新型无电感的高线性低噪声跨导放大器（LNTA），消除了源极电感和负载电感的使用，减少工作在不同频点导航信号时的增益和噪声波动，有利于多模多频接收的重构和降低LNTA的功耗；针对IQ相位不平衡问题，提出了一种新型的补偿方法，直接在二分频电路的钟控锁存器通路上设计阻抗可变的可编程开关阵列，通过改变25%占空比正交本振的延迟时间实现相应支路输出本振相位调整，实现了IQ不平衡的校准，提升了射频接收机的镜像抑制和处理镜像干扰的能力。测试数据表明，射频接收机实现了1.15~1.65 GHz的GNSS全频段信号覆盖，2.7 dB的最小噪声系数（NF），34.7 dBm的输出三阶交调截点功率。采用低中频、零中频可重构的架构，可灵活接收0.8~80 MHz带宽的多模GNSS信号。通过IQ不平衡补偿和通道版图布局改进，实现了58.1 dB的镜像抑制（IRR）和57 dB的通道隔离度，可有效降低镜像干扰和通道间干扰的影响。在1.2 V供电下接收通道功耗仅24.7 mW，可满足高精度定位定向GNSS射频接收机的高集成和多样化应用需求。

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9. 车路协同系统关键技术研究进展

林泓熠, 刘洋, 李深, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (10): 46-67. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230200

摘要（6250）

HTML （30）

PDF（pc）（1996KB）（433）

随着城市汽车保有量的稳步增长，道路交通拥堵问题日益凸显，给城市发展带来了巨大压力。为了有效应对这一挑战，开发能够提高交通效率并降低能源消耗的方法显得至关重要。在当前环境下，车路协同系统作为实现绿色智慧交通系统的一种理想选择，可通过整合和优化各种交通资源，实现交通效率的提升和能源消耗的降低，进而为实现“双碳”目标提供了重要技术支持，已成为交通领域研究和实践的重要方向。本文详细解析了车路协同的基本概念、研究方法和应用场景，并深入讨论了其4个核心技术模块：融合感知、驾驶认知、自主决策和协同控制。文章回顾并总结了这些模块中从传统方法到最新的深度强化学习方法的研究成果，并深入探讨了这些技术和方法在提升交通效率、降低能源消耗和增强道路安全性方面的应用潜力。最后，文章剖析了车路协同系统在实际应用中可能遇到的诸多挑战，如信息传输的安全性、系统的稳定性、环境的复杂性等。为了克服这些挑战，文章从开发整合车端和路端信息的数据集、提升多源感知信息的融合精度、增强车路协同系统的实时性和安全性与优化复杂条件下多车协同决策控制的方法等4个方面展望了未来的发展方向。因此，本文不仅对于车路协同技术的进一步发展具有重要的参考价值，也对于城市交通系统的未来规划和建设具有重要的指导意义。

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10. 道路交通检测器及其优化布设方法研究综述

徐志航, 么新鹏, 徐志刚, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (10): 68-88. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230223

摘要（1867）

HTML （15）

PDF（pc）（3824KB）（432）

在交通网络中如何优化定位道路交通检测器布设位置以及布设数量，以此获得实时准确的多样化交通态势信息，为交通管控部门提供全面的信息基础并作为合理决策的依据，这一问题一直备受广泛关注。解决这一问题的关键在于选择合适的检测器类型，并根据研究目的构建决策模型。同时，考虑到投资成本限制和路段数量限制等约束条件，采用适当的启发式算法对模型进行求解，以得出最佳的检测器布设数量和位置。本文从道路交通检测器类型、应用场景、数据采集指标以及各种优化布设研究的研究目标层面综述了道路交通检测器的优化布设研究。首先，将检测器根据安装方式划分为固定式交通检测器和移动检测器两大类，并详细阐述了各类检测器的原理、特性、优缺点。其次，给出了各类道路交通检测器在不同场景下的应用情况以及相应的数据采集指标。然后，根据研究文献中的优化布设方法研究目的，将道路交通检测器的优化布设问题分为面向用户旅行时间估计、面向交通流观测/估计、面向交通事件检测3大类型，并论述了这些研究的发展历程、发展方向、构建的问题研究模型、解决问题的方法以及存在的不足之处。最后，对现有大量研究进行了一些总结，指出在交通网络规模庞大、各类交通不确定性突出、智慧高速发展迅速的复杂情景下，未来的研究应该以多样性交通信息检测为主导，充分考虑不同类型的交通检测器组合布设的方式、交通网络中各类不确定性以及多样场景应用等问题，以此构建完备的优化模型来解决道路交通检测器优化布设问题。

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11. MaaS背景下面向枢纽接驳的灵活型公交调度优化

杨敏, 陈单涛, 蒋瑞宇, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (10): 22-30. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230224

摘要（1699）

HTML （14）

PDF（pc）（2361KB）（379）

作为常规公交的重要补充，灵活型公交能够面向特定群体提供需求响应式的服务，在国外已投入使用并取得良好成效。而针对国内不同的交通情况，能否将其应用于综合枢纽乘客的接驳并缓解枢纽日益凸显的集散客流压力，是城市公共交通领域值得研究的课题。为此，本文建立了面向综合枢纽接驳的灵活型公交调度优化方法。结合MaaS系统的数据共享、灵活响应等特点，构造了基于MaaS的灵活型接驳公交调度服务流程。考虑到乘客的准时性需求和公交运营企业的成本需求，综合考虑乘客满意度和企业成本，结合时间窗、车辆容量、站点服务等约束，建立了面向综合枢纽接驳公交的多目标优化模型，通过统一求解方向、归一化和赋权，将多目标模型转化为单目标模型。基于编码、解码、最大堆等思想设计差分进化算法求解，并以南京南站铁路枢纽片区为案例对模型进行验证。本文以2021年5月份南京南站周边片区部分公交线路刷卡数据为依托，分析枢纽乘客出行需求的空间分布特征，预设需求站点和乘车需求。运行编制的模型算法进行迭代优化，最终生成的方案适应度为0.921 2，乘客平均满意度为89.77%，算法在迭代50次以内即达到收敛，验证了模型和算法的可行性与有效性。灵敏度分析表明当乘客需求规模发生变化时，模型和算法依旧具有较好的适用性。

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12. 轨道站网络中心性、客流与空间热力耦合分析

吴娇蓉, 陈彩婷, 邓泳淇

华南理工大学学报(自然科学版) 2024, 52 (5): 31-42. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230302

摘要（202）

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PDF（pc）（6507KB）（355）

城市空间热力反映了人口聚集与街道活力。为探究城市轨道交通与空间热力分布的互动关系，从微观层面的轨道站点切入，采用百度热力图和轨道站点客流数据，以上海为例，对轨道站点的网络中心性、客流与站域空间热力进行耦合分析。首先采用Pearson双变量相关性研究两类轨道站点属性与空间热力的总体耦合关系，然后引入双变量空间自相关和地理加权回归分析方法分别挖掘网络中心性与站域热力、站域热力与站点客流的空间关联模式，并对比两类耦合性的空间差异。结果表明：轨道站点的网络中心性与空间热力的耦合性明显优于轨道客流与空间热力的耦合性，交通区位优势通常能够形成较高的空间热力，客流水平的影响因素则更为复杂；空间热力更适合量化核心区以外区域的轨道交通与城市空间互动关系，轨道交通网络化对空间热力提升具有乘数效应，而在开发密度低的区域提升空间热力更有助于刺激轨道客流；利用空间热力数据评估城市核心区以外区域的新建站点客流潜力具有可行性，但仅用热力预测客流具有局限性；轨道站点周边城市更新可参考不同空间区位站点的两类耦合性差异进行优化。该研究探索了结合城市空间热力分布完善轨道交通线网布局、针对不耦合因素优化轨道站点公共交通导向型开发（TOD）的分析框架，为微观层面衡量城市轨道交通“人-地”关系提供了新视角。

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13. 基于改进DDPG的无人驾驶避障跟踪控制

李新凯, 虎晓诚, 马萍, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (11): 44-55. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220747

摘要（1598）

HTML （17）

PDF（pc）（4763KB）（342）

无人驾驶汽车在跟踪避障控制过程中，被控对象具有非线性特征且被控参数多变，线性模型及固定的无人驾驶车辆数学模型难以保证车辆在复杂环境下的安全性和稳定性，并且无人驾驶离散化控制过程增加了控制难度。针对此类问题，为提高无人驾驶汽车实时控制跟踪轨迹的精度，同时降低整个控制过程的难度，文中提出了一种基于蒙特卡洛-深度确定性策略梯度（MC-DDPG）的无人驾驶汽车避障跟踪控制算法。该算法基于深度强化学习网络搭建控制系统模型，在策略学习采样过程中采用优秀的训练样本，使用蒙特卡洛方法优化网络训练梯度，对算法的训练样本采取优劣区分，使用优异的样本通过梯度算法寻找最优的网络参数，从而增强网络算法的学习能力，实现无人驾驶汽车的更优连续控制。在计算机模拟环境TORCS中对该算法进行仿真实验，结果表明，应用MC-DDPG算法可以有效地实现无人驾驶汽车的避障跟踪控制，其控制的无人驾驶汽车的跟踪精度及避障效果均优于深度Q网络算法和DDPG算法。

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14. 通讯基站分离式热管换热器的传热性能实验研究

甘云华, 廖月鹏, 袁辉, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (6): 109-118. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220499

摘要（391）

HTML （3）

PDF（pc）（3401KB）（333）

通讯基站面临散热不均、散热系统能耗高等问题。分离式热管换热器能替代机房内空调的使用，有效减少基站散热系统能耗。分离式热管换热器传热性能的影响因素有充液率、工质类型和风量等。为了研究不同因素对换热性能的影响，通过理论计算对比分析了理论充液率和实际充液率的差异；搭建实验平台研究了不同充液率下换热器的传热性能变化规律，不同高、中温工质下换热器性能的差异以及室内外风机功率的改变对换热器性能的影响规律。研究发现：使用工质R134a时，最小充液率理论值和实际值的误差为4.74%，换热器最优充液率范围为27.1%~47.9%，且最佳充液率为31.6%，最佳充液率下换热器当量换热系数为909 W/℃；随着充液率的提升，换热器内部相变区域先增大后减小，传热形式由气态工质显热传热为主先变为工质相变潜热传热为主，而后变成液态工质显热传热为主；高温工质不适用于该分离式热管换热器，使用高温工质时，换热器内部无明显相变区域，换热器使用的工质沸点越低，相变区域越大，换热器性能越好，其最佳充液率范围也越大；随着室内、外风机功率增大，换热器性能均先迅速提升而后提升速率减缓，但蒸发器侧由于散热条件较差，提升内风机功率对系统传热性能的提升较提升外风机功率更为显著。

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15. 融合遗忘和知识点重要度的认知诊断模型

刘宇鹏, 张雷

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (5): 54-62. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220279

摘要（243）

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PDF（pc）（1829KB）（330）

智慧教育是人工智能的重点研究方向，如何利用试题中知识点并对学生的认知过程进行刻画是重中之重。针对认知诊断模型对学生和试题及其交互信息挖掘不充分的问题，文中提出了融合遗忘和知识点重要度的认知诊断模型。该模型根据学生对试题和知识点的历史交互，结合知识点难度信息引入遗忘因素，缓解了对学生信息挖掘不充分的问题；通过注意力机制获取试题对知识点的考查重要度信息，缓解了对试题信息挖掘不充分的问题；通过Transformer学习学生与试题间的交互，缓解了学生与试题交互不充分的问题。在经典数据集上的实验结果表明，文中模型在Math1、Math2、Assistment数据集上的准确率A_cc、均方根误差RMSE、受试曲线面积AUC值分别为0.716、0.445、0.776、0.725、0.432、0.807、0.741、0.427和0.779，优于现有的其他对比模型，说明了知识重要度和时效性对于认知建模的重要性。

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16. 搭接相位信号交叉口非机动车过街行为分析

温惠英, 刘浩, 杜颖新, 等

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (8): 1-11. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220779

摘要（343）

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PDF（pc）（2549KB）（329）

为提高信号交叉口非机动车通行的安全水平，本研究以广州市典型的搭接相位控制信号交叉口的调查数据为基础，基于C5.0决策树算法对非机动车过街行为进行影响因素分析。考虑到一个信号周期内的不同时段对非机动车过街行为的影响，本研究将一个完整的信号周期按照非机动车过街的风险冲突划分为对向绿灯风险期、同向绿灯安全期、同向绿灯风险期和垂直方向风险期4个风险时段，并根据非机动车在交叉口的等待选择和闯红灯情况将过街行为分为冒险型、机会型和守法型3类，通过构建C5.0决策树模型分别研究3类过街行为的影响因素并分析评价模型的分类效果。结果表明：决策树模型分类结果的整体准确率大于83.04%，AUC（受试者工作特征曲线下的面积）值大于0.880，模型预测精度较优；搭接相位控制信号交叉口非机动车的过街行为主要与交通环境显著相关，而与骑手的行为因素显著性较低，到达风险期、非机动车信号灯设施、冲突机动车流量、车道数和过街风险对冒险型过街行为的发生存在显著影响，其中到达风险期为最主要的影响因素；车道数、红灯时间和到达风险期对机会型过街行为的发生存在显著影响，其中车道数为最主要的影响因素；冲突机动车流量、信号周期、车道数、过街区域和过街风险对守法型过街行为的发生存在显著影响，其中冲突机动车流量为最主要的影响因素。

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17. 考虑道路负载均衡的码头多AGV无冲突路径规划

温惠英, 元昱青, 林译峰

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (10): 1-10. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230227

摘要（1816）

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随着集装箱运输需求的日益增长以及新型信息技术的广泛应用，集装箱码头作业自动化成为国内外港口发展的主要趋势。集装箱码头作业自动化可有效提高码头的作业效率和安全性，降低码头对人力资源的需求和运营成本。水平运输系统是集装箱码头装卸系统的重要组成部分，同时也是实现集装箱在码头前沿与堆场之间运转的重要纽带，其运行的稳定性和调度的合理性将直接影响码头自动化装卸系统的运行效率。自动导引车（AGV）是自动化集装箱码头常用的水平运输设备，承担着从前沿岸桥到后方堆场的集装箱运输任务。在实际作业过程中，多辆AGV同时运作难免会发生冲突和拥堵。基于此，文中采用基于冲突搜索的双层算法（CBS算法）解决码头多AGV协同作业产生的冲突问题，上层算法搜索AGV间的冲突，下层算法采用A*算法对AGV进行路径规划，并在A*算法中引入负载因子，使得规划路径避开拥堵点，实现码头道路的负载均衡。对于码头多任务点连续作业场景下的多车路径规划，基于CBS算法采用一种滑动时间窗冲突解决方法（STWCR）以提升运算效率。通过仿真实验验证了文中所提算法能够有效解决码头多AGV路径规划的冲突问题，同时均衡路网负载，缓解道路局部拥堵现象，提高道路资源的利用率。研究成果为自动化集装箱码头水平运输系统优化提供了参考。

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18. AdfNet：一种基于多样化特征的自适应深度伪造检测网络

李家春, 李博文, 林伟伟

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (9): 82-89. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220825

摘要（235）

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PDF（pc）（1909KB）（316）

视频篡改造成的危害一直在危及人们的生活，这使深度伪造检测技术逐渐得到广泛关注和发展。然而，目前的检测方法由于使用了不灵活的约束条件，无法有效捕获噪声残差；此外，也忽略了纹理和语义特征之间的关联，以及时序特征对检测性能提升的影响。为了解决上述问题，文中提出了一种用于深度伪造检测的、具有多样化特征的自适应网络（AdfNet），它通过提取语义特征、纹理特征和时序特征帮助分类器判断真伪；探索了自适应纹理噪声提取机制（ATNEM），通过未池化的特征映射与基于频域的通道注意力机制，灵活捕获非固定频段的噪声残差；设计了深层语义分析指导策略（DSAGS），通过空间注意力机制突出篡改痕迹，并引导特征提取器关注焦点区域的深层特征；研究了多尺度时序特征处理方法（MTFPM），利用时序注意力机制给不同视频帧分配权重，捕获被篡改视频中时间序列的差异。实验结果表明，所提出的网络在FaceForensics++（FF++）数据集HQ模式中的ACC值为97.41%，相比当前主流网络有较为明显的性能提升；并且在FF++数据集上保持AUC值为99.80%的同时，在Celeb-DF上AUC值可达到76.41%，具有较强的泛化性。

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19. 电池健康程度差异下的电动公交线路车辆调度方法

别一鸣, 朱奥泽, 从远

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (10): 11-21. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230279

摘要（1933）

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电动公交车在运行过程中具有零排放、低能耗等优势，目前各个国家正在大力推进城市公交车辆的电动化，以减少交通系统碳排放，助力实现“双碳”目标。然而受资金约束以及燃油公交车尚未达到报废年限的影响，公交企业通常分批购买电动公交车来替换线路上的燃油公交车，导致线路上各辆公交车的电池健康程度以及续驶里程存在差异，使得车辆调度方案优化更加复杂。本研究针对电动公交线路各辆公交车电池健康程度存在差异的情况，考虑分时电价影响，以最小化每日的充电成本、车辆购置成本和电池损耗成本为目标，建立了单线路车辆调度方案优化模型。将优化模型重构为车辆行车计划优化与充电计划优化两个子问题，其中在外层考虑车辆运营强度差异对模拟退火算法的扰动策略进行改进，采用改进后的模拟退火算法求解车辆行车计划；在内层调用Gurobi求解车辆充电计划。最后，以某市一条实际电动公交线路为例验证方法的有效性，并与扰动策略中不考虑车辆运营强度差异的模拟退火算法进行比较。结果表明：本文设计的改进模拟退火算法使收敛速度提高31.8%，能够在短时间内求得质量较高的解；生成的调度方案不仅能够安排车辆优先在低电价时段充电，还可以缩小车队规模。

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20. 随机测量噪声下Lipschitz非线性系统基于事件触发脉冲观测器镇定

罗世贤, 陈鑫, 黄敢基

华南理工大学学报(自然科学版) 2023, 51 (11): 35-43. DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230012

摘要（115）

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为了提高计算或通信资源的利用率，减少能源的消耗，文中在经典的连续时间动态输出反馈控制的基础上，针对一类非周期采样和随机测量噪声下的Lipschitz非线性系统，提出了一种基于事件触发脉冲观测器的输出反馈控制方法。首先，通过设计只依赖于系统离散测量输出与辅助变量的事件触发机制，构建了一种新型事件触发脉冲观测器，而后通过构造由原系统与观测误差系统组成的增广系统，发展拟周期离散化Lyapunov函数方法，建立了增广闭环系统均方意义下最终有界的稳定性判据，该判据揭示了采样周期、噪声强度和事件触发参数对系统性能的影响机理；然后，通过联合设计方法，将求解原系统的输出反馈控制器与观测误差系统的观测器增益问题转换为求解一组基于增广系统的线性矩阵不等式（LMI）可行解问题，以解决随机测量噪声下无法分离设计控制增益与观测增益的难题；最后，在Matlab平台上，以连杆机械臂系统为例分析所提控制方法的性能。实验结果表明，文中所提方法能够有效地减少系统状态的传输次数，降低通信/计算资源的消耗，解决了存在随机测量噪声的非线性系统镇定问题，从而验证了所提方法的有效性。

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