• 2024第十届国际测试自动化与仪器仪表学术会议 征文通知(ISTAI 2024)
  • 当期目录
  • 优先出版
  • 最新录用
  • 下载排行
  • 过刊浏览
    全选
    显示模式:: |
    2024年第43卷第4期
      理论与方法
    • 周煜庭,余华平,肖粮钧,何 彪,曾慧群

      2024,43(4):1-9, DOI:

      Abstract:

      在医学上,血细胞计数检测是衡量人体健康与否的重要诊断方法,但是血细胞图像中存在小目标和重叠目标的检测 难点。针对上述问题,提出一种改进的YOLOv7 目标检测算法。通过对原始的 YOLOv7 网络增加全局注意力机制(GAM), 提升网络的感受野,提高对小目标的检测精度;提出融合了加权双向特征金字塔网络(BiFPN) 和递归门控卷积 HorNet 的特 征金字塔 HorNet-BiFPN 结构,利用其高阶空间交互作用增强网络的特征融合能力,实现对红细胞重叠区域的建模,解决对重 叠红细胞的检测问题。实验结果表明,改进的 YOLOv7 模型的检测精确率达到了96.3%,对单张图片的检测时间达到了 74ms, 对图像中的3类细胞均实现了较强的检测效果,达到了医学辅助诊断的合理性。

    • 任新宇,袁三男

      2024,43(4):10-18, DOI:

      Abstract:

      为解决野外火场救援消防员定位安全问题,提出一种基于远距离无线电(LoRa) 技术的森林消防协同定位算法。针对 野外救援存在的非视距(NLOS) 问题,提出一种修正协方差矩阵的扩展卡尔曼滤波协同定位算法,利用LoRa协同网络内部移 动节点之间的测距信息辅助定位,建立系统方程并根据当前时刻的状态滤波值二次更新误差协方差修正偏离误差;其次提出 改进的动态中值滤波算法,采用动态窗口筛选处理定位扰动数据,二次优化定位轨迹曲线。仿真实验结果表明,所提算法极 大地协同了整个网络资源,在室外多NLOS, 通信质量差的环境下定位精度可达0.49 m, 为森林消防安全解救提供了一种可 靠的解决方案。

    • 范华琦,杨 柳

      2024,43(4):19-29, DOI:

      Abstract:

      针对现有轨道扣件状态检测算法对小目标物体与复杂形状物体的检测能力差而导致检测结果异常,以及小目标层特 征冗余等问题,提出了一种改进 YOLOv8 的轨道扣件状态检测方法。在 YOLOv8 网络中增加可变形空间金字塔扩张卷积模 块,以提高模型对小目标物体以及形变复杂物体的检测精度。同时增加小目标空间重构单元以减少小目标特征冗余,促进小 目标特征的学习。根据采集到的轨道扣件数据集进行模型的训练和测试,并与多组轨道扣件状态检测算法进行对比,实验结 果表明,相较于对比算法,所提算法精确度平均提升3.20%,召回率平均提升3.34%,平均精度平均提升3.96%。实验证明 所提算法能够有效进行轨道轨道扣件状态检测,并且具有较强的泛化能力,可以部署于复杂交通场景。

    • 胡 升,薛 涛,季 虹

      2024,43(4):30-38, DOI:

      Abstract:

      针对现有壁画修复算法因缺乏对于图像远距离特征的捕获能力而导致修复结果结构紊乱,以及缺失边缘颜色不一致 问题,提出一种多尺度信息融合的生成对抗网络壁画修复算法。首先,将多分支扩张卷积架构引入生成网络,各个子扩张卷 积的卷积核以不同扩张率局部扩大感受野,提取图像的局部特征;其次结合快速傅里叶卷积基于全局感受野提取特征,实现 壁画图像局部到全局的特征提取;最后引入自注意力与PatchGAN 鉴别器以解决缺失边缘颜色不一致问题。根据自制壁画 数据集进行模型的训练和测试,并与多组修复算法进行修复对比,实验结果表明,相较于对比算法,所提算法在峰值信噪比 (PSNR) 平均提升4.42 dB, 结构相似性(SSIM) 平均提升4.4%,学习感知图像块相似度(LPIPS) 平均提升11.3%。实验证明 所提算法能够有效修复破损壁画,修复后的壁画有较好的结构和纹理信息,为真实壁画的修复工作提供了支撑。

    • 符 平 博,陶 旭,张 见,李 晖

      2024,43(4):39-47, DOI:

      Abstract:

      由于异构网络非凸性和组合性的特点,联合用户关联和资源分配来实现能量效率(energy efficiency , EE )和频谱效率 (spectral efficiency , SE )同时最大化的最优全局策略仍然是非常具有挑战性的。基于深度强化学习(deep reinforcement learn- ing , DRL )的方法成为在保证异构网络下行链路用户设备(user equipments , UEs )服务质量(quality of service , QoS )的同时实 现联合 EE- SE 性能最大化的必要解决方案。此外,为解决状态一动作空间下计算量大的问题,引入了多智能体架构的深度强 化学习算法(MAD 3QN )来获得近乎最优控制策略。仿真结果表明,MAD 3QN 算法在系统容量方面比DDQN 算法和 D Q N 算

    • 张友志,王 真

      2024,43(4):48-54, DOI:

      Abstract:

      随着近似电路可用性增加,评估其可靠性变得十分必要。基于概率门模型(probabilistic gate model,PGM),提出了一 种精确、高效的近似电路可靠性评估方法。该方法基于概率门模型将电路转换为概率多项式,并对引发相关性问题的扇出端 门电路变量进行降阶操作,从而消除相关性对结果精确度的影响,面向输入向量进行有针对性的可靠性分析,经实验,该方法 比蒙特卡洛方法快5个数量级,快于对比方法近50%,在中大型电路中以相当的速度保证了较高的精准度。并且,基于所提 出的方法使用遗传算法进行了近似电路可靠度界限的搜索,以便辅助设计者评测近似电路的可用性,并针对所研究的问题, 对遗传算法进行了改进,实验结果表明,改进后的遗传算法具有更好的效果,在近似电路可靠度计算和可靠度界限搜索中有 较好效果。

    • 万睿哲,张 鹏,刘 鹏

      2024,43(4):55-61, DOI:

      Abstract:

      为了解决传统 ORB-SLAM2 算法尺度不变性较差和光照环境变化复杂导致定位跟踪不稳定的问题,提出了一种基于 B-Spline图像金字塔的自适应阈值 ORB 特征点提取方法。首先采用 B-Spline 图像金字塔的方法,将图像层层划分,随后,通 过计算图像周围的特征点的灰度值来设置自适应阈值,以便阈值随着光照变化而自动调整,从而实现图像特征点的有效提 取。对改进部分分别实验验证,在光照环境发生较大变化时,改进方法在特征提取时重叠点降低且提取范围更加均匀,在图 像尺度发生变化时,改进方法的特征匹配数量提升了近1倍,在轨迹追踪实验中,改进方法得到的估计轨迹误差降低了20% 以上。改进的 ORB-SLAM 算法能够提高在复杂环境下机器人的定位精度。

    • 虞娇兰,俞 洋,徐 行,卢晓勃,崔鸿飞,武新波

      2024,43(4):62-68, DOI:

      Abstract:

      心电图(ECG)作为人体的关键生理信号被广泛应用于医疗领域,但在采集过程中心电信号容易受到噪声干扰而影响 信号质量。为此,设计了一种奇异谱分析(SSA)的改进算法用于心电信号降噪处理。奇异谱分析改建算法是在 SSA中的主 元重组(grouping)阶段引入逻辑回归(LR) 算法,将主元重组方式改进为自动重组,实现面向心电信号的 SSA 自监督降噪处 理。使用基于 AD620 的心电信号采集装置,构建53条心电信号测试集进行验证,使用奇异谱分析的改进算法,主元自动选择 的准确性为98.68%,重构的心电信号信噪比(SNR)由10.43 dB平均提高到20.17 dB,能够有效提取出清晰的PQRST 波,使 其在医疗领域心电信号检测与降噪方面具有很好的实用化前景。

    • 研究与开发
    • 王立纲,何志祥,董 勤

      2024,43(4):69-77, DOI:

      Abstract:

      为提高无人机在复杂山区环境中飞行的可靠性和安全性,提出了一种改进蛇优化算法的无人机路径规划方法。首 先,结合数字高程信息和复杂地形威胁构建了无人机环境模型和山峰威胁模型;其次,提出改进蛇优化算法,将传统蛇优化算 法与元胞自动机进行融合用于无人机路径规划,并引入小生境技术和最优局部抖动,避免算法陷入局部最优,提高全局搜索 能力;最后,在3种场景下进行仿真实验验证所提方法的有效性。实验结果表明,所提方法在3种复杂场景下平均路径长度分 别为2.201、1.801 和2.187 km, 平均收敛时间为14.8、13.9和14.9 s, 与其他路径规划算法相比具有良好的优越性,且所生 成的路径对真实无人机运行具有良好的实际效果。

    • 李汶键,鲁旭涛,万炎成,郭晓宇

      2024,43(4):78-84, DOI:

      Abstract:

      针对标准学生心理优化算法(student psychology based optimization,SPBO)在解决无人机路径规划中遇到的搜索能 力欠缺、陷入局部最优等问题,提出一种改进学生心理优化算法的无人机三维路径规划。首先,为增强无人机的局部搜索能 力,引入人为划分小组和分层学习方式,对学生心理优化算法中的学生群体进行更新处理。其次,为解决无人机陷入局部最 优问题,借鉴蜜獾算法(honey badger algorithm,HBA)中的挖掘搜索机制来跳出局部搜索。最后,通过 MATLAB仿真实验 结果表明,改进学生心理优化算法(ISPBO)的平均路径长度减少了0.1275 km、代价平均值降低了1.94%和标准差减少了84.07%,验证了ISPBO具有更强的寻优能力和更好的稳定性。

    • 梁嘉伟,宁博文,陈志勇

      2024,43(4):85-91, DOI:

      Abstract:

      为解决分布式 I/O 设备的串行接口与外部系统进行通信时实时性较差、可靠性较低的问题,设计了一种基于 PROFINET 实时工业以太网的IO 从站设备。提出了一种基于 PROFINET 通信核芯片和RS485 应用核芯片的双核模型方 案,其中 PROFINET 通信核芯片采用专业集成电路芯片,RS485 应用核芯片采用 STM32 微控制器芯片,双核一同完成 PROFINET 协议与RS485 协议之间的转换工作。分析了主站控制器和IO 模块通过从站设备进行非循环数据和循环数据交 互的流程,设计了从站设备和IO 模块的通用站描述文件,通过在从站设备中集成 PROFINET 网络通信接口和RS485 通信接 口,搭建了一套完整的 PROFINET IO 通信测试平台并完成了系统组态,测试结果表明,设计的从站设备实现了从 PROFINET 协议到 RS485 协议的跨网通信,为传统分布式I/O 设备连接 PROFINET 工业以太网的技术领域提供了一个可 行、可靠的解决方案。

    • 李 森,安 坤,郭立山,李 宁,范 东,孟 江

      2024,43(4):92-98, DOI:

      Abstract:

      离子聚合物一金属复合材料(ionic polymer-metal composite,IPMC)是一种新型柔性智能材料,但其致动机理尚不明 确,位移跟踪困难。针对IPMC 悬臂梁器件在低频交流驱动电压下具有明显的迟滞非线性、建模困难的特点,测试了IPMC 悬 臂梁在低频交流电压下的致动特性,分析了IPMC 在0.1~10 Hz 、2~5.5V 的增益与相位,并使用Levy 辨识法建立了驱动电 压到致动位移的三阶传递函数模型。基于已建立的传递函数模型,提出了IPMC 的非线性等效电路与一阶传递函数的分段 建模方法,改进了IPMC 的等效电路模型无法预测致动位移的缺点。通过实验对比,结果表明,在IPMC 悬臂梁器件在0.1~ 5 Hz、2~5.5V 的低频正弦驱动电压下,可使用等效电路加一阶传递函数代替 IPMC 复杂的动力学过程,整体误差低于 0.3 mm,平均相对误差2.89%,满足应用条件。可以用作IPMC 的低频交流用途,提高了IPMC 位移跟踪精度。

    • 李 青,刘红光,李凌梅,李元耀

      2024,43(4):99-104, DOI:

      Abstract:

      针对传统激光标线仪靶标测量方法难度大、人工读数困难且效率低的问题,基于图像视觉检测技术,设计了激光标线 仪校准装置硬件系统及软件算法。通过数据采集单元、靶标系统单元和多功能升降工作台单元搭建出系统硬件装置。采用 图像预处理方法将原始图像激光线与背景分割,提取出基准中心原点并进行系统标定,利用骨架提取算法拟合出激光测量 线,计算出计量特性的偏移量,并根据算法设计出交互软件,自动测量和保存数据。最终通过所研制的校准装置和传统校准 方法,校准同一激光标线仪进行比对实验,实验结果|E,,l≤1, 结果判定为满意,验证了校准系统的可行性。

    • 杨世强,李小来,王彦海,曹 钺,马 立,尹恒伟

      2024,43(4):105-116, DOI:

      Abstract:

      为了实现输电塔复合基础极限抗拔承载力的准确预测,克服传统理论、经验公式误差大,计算慢的问题,提出一种改 进鹈鹕智能算法(IPOA) 来优化BP 神经网络的承载力预测模型。首先,利用SPM 混沌映射、Levy 飞行以及融合非线性惯性 权重因子 w 的正余弦优化策略,对鹈鹕优化算法(POA) 改进;然后,利用IPOA 对 BP 神经网络的权值和阈值参数寻优,得到 IPOA-BP 预测模型;最后,基于验证后的数值试验构建数据集,对 IPOA-BP 预测模型进行训练和测试。结果表明,IPOA-BP 与 POA-BP 预测模型相比,方根误差下降65.75%,绝对平均误差下降65.79%,平均相对误差下降65.60%,可见 IPOA-BP 神经网络能够实现复合基础抗拔承载力较准确的预测,为该类型基础的承载力预测提供了新方法。

    • 管今哥,马 森

      2024,43(4):117-123, DOI:

      Abstract:

      针对散射介质中光学成像质量受散射效应干扰的问题,基于Jaffe 成像模型,实验研究了基于插值处理的偏振成像降 噪方法,实现目标信号与后向散射噪声的有效分离。首先,利用退偏振特性建立信息插值处理与信号提取模型;其次,搭建偏 振成像实验光路结构进行验证,以脂肪乳溶液模拟散射环境,在偏振激光照明条件下获取散射场景的相互正交的偏振探测通 道图像;最后,对所获取偏振图像进行插值处理并利用信噪比参数评价其可靠性。实验结果表明,当脂肪乳溶液浓度依次为 0.1%、0.2%、0.3%与0.4%时,基于插值处理的偏振成像方法所对应图像的信噪比依次为112.5、9.165、13.82与11.88,能 够有效地抑制后向散射噪声对光学成像过程的影响。

    • 唐家勇,张 博,刘 洋,郭金钢,杜航航

      2024,43(4):124-132, DOI:

      Abstract:

      为改善永磁直线同步电机控制系统的位置跟踪精度和鲁棒性,提出了一种基于扩张状态观测的高阶自适应非奇异快 速终端滑模控制方案。首先,设计了一种高阶非奇异快速终端滑模面,通过引入反馈电流实现对电机位置、速度和电流的整 体控制。其次,设计新型滑模趋近律,使控制系统能快速将误差趋近于零并削弱抖振。同时,引入自适应律估计并实时调整 趋近律系数。最后,设计了扩张状态观测观测外部扰动,从而提高位置跟踪系统的动态和稳态性能。基于 Lyapunov 稳定性 理论,证明了该控制系统的稳定性。通过仿真与实验验证,结果表明,提出的控制方法能有效提高系统的位置跟踪精度,并且 增强了系统的抗干扰能力。

    • 应用天地
    • 刘博文,徐卫平,徐钦,陈华伟

      2024,43(4):133-142, DOI:

      Abstract:

      复杂自然环境下果实的快速、准确识别和定位是猕猴桃机械臂采摘的关键和难点。面向猕猴桃实时采摘应用,开展 了基于深度学习的猕猴桃分类识别算法、空间定位模型构建和机械臂采摘实验研究。优选 Anchor_Free的一阶段 YOLOX 算 法模型,并通过引入注意力机制、调整通道数、增加特征融合、堆叠特征融合对该模型特征融合环节加以改进,提高了非结构 化环境下猕猴桃果实的分类识别精度。实验数据表明,改进YOLOX 算法对独立果实、树叶遮挡、树干遮挡、果实重叠的平均 精度(AP) 分别提升至99.38%、98.43%、93.82%和92.98%,平均精度均值(mAP) 达到96. 15%,其平均 F₁ 值提升至 94.24%,且在640×640分辨率下每幅图像的平均检测时间为0.019 s 。进一步地,利用图像深度信息对识别目标进行三维空 间位置求解,并经物理实验验证,实验中果实定位坐标误差≤3.3%。算法在识别率、检测时间和定位误差3方面取得了较优 的综合性能,满足猕猴桃机械臂采摘中果实的实时识别及定位需求。

    • 姚成敏,朱节中,杨再强

      2024,43(4):143-151, DOI:

      Abstract:

      针对传统 Canny 边缘检测需要手动选取阈值以及不能有效提取边缘轮廓的问题,提出了一种基于改进的蜣螂优化算 法(DBO) 来优化 Canny 算子的边缘检测算法。首先通过快速引导滤波代替传统高斯滤波对图像进行保边去噪;其次用4方 向的 Sobel 模板来计算图像的梯度幅值和梯度方向;最后利用蜣螂优化算法优化的二维大津法自适应获取高低阈值。针对蜣 螂优化算法种群多样性不强问题,提出用 tent 映射初始化种群;为了提高算法跳出局部最优的能力,采用精英差分变异策略 对最优蜣螂个体进行变异扰动。实验结果表明,在边缘准确度和连接性上,该算法与传统 Canny 边缘检测算法对比有一定程 度的提升,能够有效提取图像的边缘轮廓,提高了Canny 边缘检测的边缘连接性,具有一定的实用性。

    • 郭嘉辉,侯月婷,丁 磊,金朝阳

      2024,43(4):152-161, DOI:

      Abstract:

      为了解决异常数据严重影响电力系统状态估计性能的问题,提出了一种基于支持向量机(SVM) 的电力系统预测辅助 状态估计(FASE) 多类型数据异常检测方法。首先,针对传统 FASE 的预测准确率欠佳的问题,提出了基于极限学习机的 FASE 方法,并利用SVM 并基于预测数据、量测数据与估计值,实现了对坏数据、负荷突变和单相接地等多种类型的数据异常 检测。其次,针对惩罚因子和核函数参数会影响分类精度的问题,提出采用灰狼算法对 SVM 参数进行优化,在兼顾计算速度 的同时提高了数据异常检测的准确率。最后,在IEEE33 和丹麦DTU7K47 节点主动配电网系统上进行仿真测试,所提方法 在正常工况下提升26.08%与26.76%,计算速度提升46.05%,在数据异常情况下准确率综合提升32.04%与29.27%,结果 表明,所提方法具备较强的通用性与实时性,可以有效地检测电力系统中各种类型的数据异常,并提高状态估计的性能。

    • 李卓润,李 波,邱鹏程,刘 洪

      2024,43(4):162-169, DOI:

      Abstract:

      自动化水下字符识别技术能通过编号更高效地定位追踪水下设备,是管理和维护水下设备的关键。针对该任务目标 区别较小和水下场景中干扰等问题,并考虑其检测速度需求,基于 YOLOv7-tiny 模型,提出一种轻量化的改进模型。首先采 用 MobileNetV3 作为新的特征提取网络对整体框架进行轻量化处理;然后引入PConv 至 ELAN 模块中,减少 Neck 层的计算 量;最后将置换注意力机制应用至 Head 层,提升了模型对字符定位的表达能力。实验结果表明,改进后的模型相较于原模型 的平均精度均值(mAP) 提高了2.4%,参数量和计算量分别减少30.0%和38.5%,检测速度提升30.8%。改进后的模型在水 下字符识别任务中具有更高的效率和精度,为推进并实现水下自动化识别编号设备的部署提供了可行性。

    • 马昌嵩,裴晓芳,周 磊,周 进,杨继海

      2024,43(4):170-180, DOI:

      Abstract:

      针对现阶段违禁品检测方法存在的混叠效应以及在类内变化显著的场景下检测精度较低等问题,提出一种反向加权 融合多尺度特征的 X 射线图像违禁品检测算法,通过反向自适应地引导融合多尺度上下文特征来实现准确的违禁品目标检 测。首先,使用多尺度场景感知模块获取从局部到全局的目标表征信息,帮助处理显著的类内变化。其次,利用反向加权融 合结构采用特征引导加权的方式,高效融合蕴含丰富上下文特征的多级特征,缓解融合过程中易出现的混叠效应。最后,设 计了一种 Focal-SIOU 损失函数,用于平衡不同质量违禁品目标预测框之间的贡献差异,并结合角度和边长损失进一步提升 预测框的收敛速度和回归精度。本文方法在 SIXray 、OPIXray 、PIDray等3个非常具有挑战性的基准数据集上进行了广泛的 评测实验,平均精度均值(mAP) 分别达到93.2%、90.7%和85.1%。实验结果充分表明,方法相比于最新方法性能更优,并 且能够满足实时目标检测的实际应用需求。

    • 牛群峰,石 磊,贾昆明,桂冉冉,董鹏豪,王 莉

      2024,43(4):181-189, DOI:

      Abstract:

      为了提高手势动作在类别众多且相似度高的情况下的识别精度,提出了一种基于连续小波变换和残差神经网络Res- Net50的表面肌电信号手势识别方法。首先对Ninapro DB2 和 DB3 的原始表面肌电信号进行预处理和连续小波变换,得到 Multi-sEMG Wavelet Map 数据集,然后送入改进的ResNet50模型进行识别分类。实验结果表明,改进后的ResNet50 网络模 型在 Multi-sEMG Wavelet Map DB2 和 DB3中17种手势动作的平均准确率分别达到了96.40%和94.11%,相比 ResNet50 网络模型方法提升了4.87%和5.83%。实现了手势动作在类别繁多、相似度较高的情况下的精准识别。为基于非侵入式传 感器和机器学习控制的假肢手提供了新方案。

    • 金友祺,赵 津,刘 畅,孙念怡

      2024,43(4):190-198, DOI:

      Abstract:

      针对非结构化场景(工地、矿场)缺少特殊目标的通用数据集、复杂特征难以准确提取以及计算复杂度高的问题,构建 了一个面向非结构场景的特殊目标检测数据集,并提一种轻量化目标检测模型 YOLO-PT, 以极低的计算量达到了较高的检 测精度。通过构建分部特征计算(partial feature calculation,PFC)模型减少特征冗余信息的计算,并引入了多头自注意力机 制来增强复杂特征的提取精度,同时设计多通道金字塔结构对多尺度特征进行渐进式融合,提高复杂对象的识别精度。最后 在非结构场景进行实验验证,结果表明,所提出方法仅在4.3×10⁶ 的参数量下就达到了53%的准确率,在精度、参数量以及 浮点运算量上均优于其他方法。

    全选
    显示模式:: |
    2024年第43卷第4期
    全选
    显示模式: |
    • 基于WebGL的室内外智能感知可视化系统设计

      周文超, 张鹏, 李孟委

      Abstract:

      当前传统园区的二维平面技术表现形式单一、交互功能匮乏,难以满足多样化的用户需求。为适应智慧园区的发展模式,本文利用新一代 Web三维绘图标准 WebGL的优势, 采用GPU 硬件加速的3D图形库Three.js框架,设计了基于WebGL的室内外智能感知可视化交互系统。该系统架构于B/S模式下,借助Three.js技术实现场景的3D模型加载,融合最小包围球算法与基于四叉树分割的LOD算法,使三维场景的渲染速率提高了2.2倍;融合FFmpeg、JSMpeg.js及Node.js技术对视频流实时传输进行优化,使视频流延迟降低了3.2倍。本文对该系统三维模型的渲染速率、旋转、缩放及视频流帧率进行了验证,证明了基于WebGL的智能感知三维可视化方法的可行性与有效性。

      • 1
    • 永磁直驱风电系统MPPT无模型固定时间滑模控制

      高越, 李敖, 李林蔚, 冉华军, 王新权

      Abstract:

      针对永磁直驱风力发电系统在最大功率跟踪过程中因内部参数变化和外部扰动导致跟踪性能下降的问题,提出一种无模型固定时间积分滑模控制(model free fixed-time integral sliding mode control,MFFTISMC)方法。首先,构建了永磁同步电机转速环的新型超局部模型。基于该模型,结合固定时间理论设计了无模型固定时间积分滑模控制器,确保系统状态固定时间内收敛,利用Lyapunov函数证明了该控制器的收敛性。同时,为提高系统的抗干扰能力和跟踪性能,设计扩张扰动观测器(extended disturbance observer,EDO)对新型超局部模型中的未知扰动在线估计并以前馈补偿的方式补偿给控制器。最后,通过仿真对比,验证了该方法具有响应速度快、抗扰能力强的特点,能够在风速突变情况下快速实现最大功率跟踪。

      • 1
    • 基于分数阶模型的储能用锂离子电池荷电状态估计

      马 昕, 丁兴科, 田崇翼, 田长彬, 孔维政, 冯媛媛, 刘 强, 闫 安

      Abstract:

      锂电池荷电状态(State of Charge, SOC)的准确估计对于新型储能系统的高效运行至关重要,为此本文提出了一种考虑分数阶微积分的方法来估计锂电池的SOC。首先,提出了基于分数阶微积分理论的二阶RC模型来对锂电池特性进行建模。然后进行脉冲表征测试,获得电池的端电压,并基于带自适应遗忘因子的递推最小二乘法(Adaptive Forgetting Factor Recursive Least Squares, AFFRLS)完成参数辨识。此外,所提出的基于分数阶无迹卡尔曼滤波器(Fractional Unscented Kalman Filter, FUKF)算法应用于电池放电实验中进行SOC估计。最后,从最大绝对误差(MAE)、平均绝对误差(AAE)和均方根误差(RMSE)三项预测指标与传统的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行比较,本文所提方法的准确度更高。结果表明,FUKF算法对SOC的估计最大绝对误差小于0.02,与UKF算法相比,具有更高的精度。

      • 1
    • 基于多维特征与优化SVM在高压断路器故障分类中的应用

      杨帅, 张岩, 梁永春, 王昭雷, 符鑫哲, 王子昕, 任泽瑄

      Abstract:

      针对利用电流信号进行高压断路器故障分类过程中,采集电流信号原始特征提取种类单一,故障识别率低和分类性能退化的问题,本文提出一种基于多维特征与支持向量机(support vector machine,SVM)相结合的故障分类方法。首先,提取分闸电流信号关键时间、电流幅值作为局部特征,提取电流信号的全局特征组成多维特征向量,构建断路器操作过程的电流联合原始特征集;其次,为消除冗余特征信息,使用主成分分析法(principal component analysis,PCA)降维后构建最终特征向量集合;最后,使用粒子群算法(particle swarm algorithm,PSO)优化支持向量机参数设置问题,对断路器进行故障分类。试验结果表明采用本文提出的方法识别准确率较高,具有实际工程应用价值。

      • 1
    • 基于改进袋獾算法的破片图像多阈值分割

      陈亚博, 于丽霞, 刘 吉, 武锦辉, 安海琳

      Abstract:

      针对静爆场中所拍摄图片存在破片目标小、背景复杂的问题,提出一种基于改进袋獾算法的破片图像多阈值分割。基于Tent混沌映射初始化种群,加入自适应权重策略以提高算法全局搜索能力,结合精英反向学习策略来避免算法过早陷入局部最优。基于优化袋獾算法求解Tsallis相对熵的最小值,作为目标函数值计算最佳阈值对破片图像进行目标分割。仿真结果显示,ITDO在12类基准函数上相较于其他算法表现出更强的收敛性和稳定性。ITDO-Tsallis算法与其他两种先进算法相比,收敛时间更快、求解目标更精准,说明该算法能有效解决静爆场破片图像目标分割问题。

      • 1
    • 基于超声非线性的固体火箭发动机药柱测厚方法

      蔺晓煜, 王黎明, 聂鹏飞, 侯懿桃, 徐旭东, 张帅

      Abstract:

      为了扩大对高衰减固体火箭发动机药柱的厚度测量范围,本文利用超声纵波在固体传播中产生静态分量(Static components,SC)的理论。通过一发双收的反射式超声换能器组合,即发射端超声换能器工作频率为500kHz,接收端超声换能器工作频率分别为50kHz和500kHz,完成多种厚度药柱的静态测量。测量结果表明:对于厚度较大的药柱,50kHz超声换能器可以放大并接收由500kHz超声纵波所激发的SC低频信号;对于厚度较小的药柱,500kHz可以同时接收500kHz基波信号和SC低频信号。相较于传统同频收发的换能器组合,该一发双收的换能器组合在不加大测厚盲区的同时,提高了可测量厚度范围,可以完成20mm-200mm厚度范围内的测量,有一定的创新性和较好实用价值。

      • 1
    • 基于T-S MPC的车辆自适应巡航控制策略研究

      刘晓龙, 张蕾, 王清, 李然然, 安馨

      Abstract:

      针对于汽车自适应巡航系统面对复杂工况时自适应性不强的问题,提出了一种基于T-S模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S MPC)的自适应巡航分层控制策略。首先上层控制器基于安全距离模型将自适应巡航系统划分为定速巡航模式、多目标优化控制的跟随模式和紧急制动模式;下层控制器基于车辆逆动力学模型,将上层控制器输出的期望加速度转变为节气门开度或制动压力;其次考虑到权重系数对控制精度的影响,建立基于T-S模糊(Takagi-Sugeno fuzzy)控制的变权重模型预测控制器;最后搭建Carsim\Simulink联合仿真平台,验证控制策略的准确性、适应性和跟踪响应速度。结果表明:在定速巡航工况时,T-S MPC控制方法跟踪响应时间为1.54s,较PID和传统MPC控制跟踪响应快;在跟随和混合工况时,T-S MPC控制方法均方根误差为分别为0.3073、2.775,均低于PID、PID+LQR和传统MPC控制的均方根误差、并且自适应性好,有效提高了跟车性能与安全性。

      • 1
    • 动态场景下融合改进YOLOv7的视觉SLAM算法

      史 涛, 校诺政, 丁 垚, 许金东

      Abstract:

      针对传统的视觉SLAM在动态场景下容易受到运动物体干扰,导致位姿估计精准度和鲁棒性下降的问题,提出了一种基于目标检测网络的视觉SLAM算法。该算法通过在ORB-SLAM2的跟踪线程中新增动态特征点检测剔除模块,从而利用静态特征点进行位姿估计。首先,选择YOLOv7作为目标检测的主干网络,结合GhostNet轻量化卷积网络和具有SE注意力机制的卷积(Conv_SE),以有效地检测周围环境。其次,对检测到的物体进行分类处理,剔除动态物体特征点,通过几何约束的方法进一步检测和剔除潜在运动物体。最后,仅利用静态特征点进行特征匹配和位姿估计。在TUM数据集上的验证结果表明,与ORB-SLAM2相比,提出的算法在动态Walk序列下,ATE的均方根误差平均减少96.5%,在其他动态序列下也有改进效果。实验证明,该算法在动态场景下能够显著提升系统的定位精度和鲁棒性。

      • 1
    • 基于度量学习的多模态谣言检测

      李娜, 余晓栋, 朱节中

      Abstract:

      目前主流的多模态谣言检测模型,主要侧重于建模过程中模态的特征提取与拼接方法研究,而各模态局部特征关系、模态内与模态间的信息交互往往被忽略,这在一定程度上影响到了谣言检测的效果。针对该问题,本文提出了一种基于度量学习的多模态谣言检测方法。考虑到各模态局部特征关系对模态整体特征表示的影响,采用了句法分析和注意力机制技术分别挖掘文本和图片的局部特征关系;同时,将度量学习应用到谣言检测中,通过三元组学习和对比学习找出模态内与模态间的关联信息。在Twitter和Weibo两个公开的数据集上进行了性能测试实验,准确率分别达到92.8%和85.2%,结果表明将各模态局部特征关系、模态内与模态间的信息交互加入谣言检测模型中能够进一步提升谣言检测的精准度。

      • 1
    • 基于改进YOLOv8s的无人机目标检测算法

      曲晨阳, 吕进, 卫策

      Abstract:

      针对目前无人机航拍图像目标尺寸较小,图像背景复杂,导致现有的无人机目标检测算法检测精度较低的问题,本文提出一种改进YOLOv8s的无人机目标检测算法。首先使用可变形卷积替换标准卷积,以增强网络对不规则形状目标的特征提取能力;然后使用可分离大核注意力机制LSKA改进SPPF模块,改善因目标尺度差异较大导致检测精度较低的问题。在网络颈部结合双向特征金字塔网络Bi-FPN实现多尺度特征融合,改善网络对小目标的漏检和错检问题。在网络头部,使用自注意力机制动态检测头DyHead替换原检测头,增强对遮挡物体和小目标的检测能力。最后,针对数据集中存在大量低质量样本对训练过程产生负面影响的问题,使用Wise-IOU损失函数,提升模型收敛速度和检测精度。实验结果表明,改进后的方法在VisDrone2019数据集上获得了41.7%的mAP,与原YOLOv8s算法相比,mAP50提升了3.0%,mAP50:95提升了1.9%,参数量下降了17.5%,计算量下降了12.63%。实现了模型轻量化和检测精度双重提升。

      • 1
    • 三频谱点的人体细胞内外液研究方法

      李勇, 梁竹关, 王元元

      Abstract:

      人体的细胞内液和细胞外液与各种疾病之间存在相关性,通过对这两个参数的特征分析就可以预测或诊断人体的某些疾病。生物电阻抗谱分析法具有无创、安全、快捷等优势,在分析计算人体细胞内、外液中得到越来越广泛的应用,但该方法通常需要测试多个不同频率点的人体生物电阻抗值进行分析处理,这会使得采集数据和处理数据过程都变得复杂而费时。本文基于Cole-Cole理论提出了三频谱点法与Moissl方程相结合的人体细胞内、外液研究方法。该方法只需要应用三个频率点的生物电阻抗值来拟合生物电阻抗圆弧,就能够提取出细胞内、外液阻抗值,再利用Moissl方程即可计算出细胞内液和细胞外液。实验结果表明,论文提出的方法与常用的生物电阻抗谱分析法得到的细胞内液和细胞外液结果相吻合,且使得采集数据和处理数据时间大大缩短。

      • 1
    • 基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法

      龚辰, 洪典, 李建闽, 黄杰, 唐强, 姚文轩

      Abstract:

      电压暂降是电力系统中最令用户困扰的电能质量问题,对其特征参数进行准确测量是电压暂降评估和治理的首要前提。然而,当前电压暂降检测算法存在参数检测准确度低、实时性差以及缺乏相位跳变信息等不足。为此,文中提出一种基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法,以实现其特征参数的快速、准确检测。该方法首先利用有效值滑窗差分算子准确获取电压暂降的起止时刻。接下来,依据暂降起止时刻对原始信号分区,并对不同分区的信号进行加窗插值FFT运算。而后,对采样序列重构并进行相位校正。最后,得到电压暂降的持续时间、暂降深度和相位跳变等特征参数信息。在暂降幅值和相位同时变化、不同谐波分量、不同信噪比噪声等情况下的仿真实验结果表明,文中所提方法具有准确度高、实时性好和鲁棒性强等优点。实际构建硬件测试平台的测试结果满足GB/T 30137-2013中电压幅值误差≤0.2%、相位跳变误差≤1°以及暂降持续时间误差不超过一个周期的要求,验证了算法的有效性和可行性。

      • 1
    • 基于BiLSTM-CNN的地基SAR永久散射体选取

      陈姣, 刘毓, 邓云开, 金重阳, 杨志航

      Abstract:

      针对地基合成孔径雷达(SAR)形变测量中,常规永久散射体(PS)选取方法在时间欠相干复杂场景下,PS选取数量、质量难以满足形变测量需求的问题。文章提出了一种基于双向长短期记忆-卷积神经网络(BiLSTM-CNN)的PS选取方法,该方法采用幅度离差与幅度联合选取正、负样本构建训练数据集,并把干涉相位、幅度差分与相关系数作为数据集的时序特征,然后利用BiLSTM和多尺度CNN分别学习PS全局时序特征及局部时序特征,再通过多头自注意力机制(MHSA)对全局和局部时序特征进行加权融合学习,最后进行特征概率映射以构建PS分类模型。利用重庆市万州区九道拐雷达监测数据对文章所提选取方法性能进行实验分析,结果表明该方法改善了网络准确度、 分数、召回率、精确度等指标,提高了雷达图像PS选取数量及质量。

      • 1
    • 基于改进Cao算法的SSA与误差修正的超短期风电功率预测

      张开伟, 文中, 杨生鹏, 胡梓涵, 丁剑

      Abstract:

      针对风电历史信息运用不充分和未充分挖掘机器学习模型潜力的问题,提出一种特征奇异谱分析和模型误差修正的超短期功率预测。首先,利用随机森林分析不同特征对输出功率的影响程度,并利用累积贡献率进行特征提取。其次,通过改进的Cao算法确定奇异谱分析最佳嵌入维数,对提取的特征实现降噪处理,从而构建风电功率预测模型。最后,利用预测值与真实值的误差构建误差预测模型,通过预测的误差来修正功率预测的结果。以国内某小型风电场算例结果表明,所提方法较CNN-LSTM预测模型RSME和MSE分别降低45%和53%。验证了所提模型的有效性。

      • 1
    • 基于YOLOv7-tiny改进的遥感小目标检测算法

      王子龙, 荣杰

      Abstract:

      为了解决遥感图像中小目标的漏检、误检问题,本研究提出了一种改进的YOLOv7-tiny算法。首先,引入多尺度注意力(Efficient Multi-Scale Attention Module, EMA),基于此设计了多尺度特征提取模块ELAN-EMA,这大大增强了骨干网络对于多尺度特征的提取能力;其次,在特征金字塔网络((Feature Pyramid Network, FPN)中引入内容感知特征重组(Content-Aware ReAssembly of Features, CARAFE)优化最近邻上采样方法,设计了FPN-CARAFE结构,扩大了感受野,从而能够获取小目标更多的细节信息和丰富的语义信息;最后,采用归一化距离损失函数(Normalized Wasserstein Distance, NWD)优化CIoU(Complete Intersection over Union)损失函数,设计了NWD-CIoU损失函数,降低了CIoU对小目标位置偏移的敏感性,能够更好地提升小目标的检测效果。在公开的遥感数据集RSOD和NWPU VHR-10上进行的实验表明,与基准模型相比,在计算量和参数量略增长的情况下,改进的模型在mAP50上分别提升了3.6%和1.8%,有效地提高了遥感图像中小目标的检测精度,综合性能优于其他算法,满足部署在遥感检测系统上的要求。

      • 1
    • 多策略融合的改进麻雀搜索算法及其AGV路径规划应用

      乐明皓, 李凌

      Abstract:

      针对麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)存在依赖初始种群分布,易于陷入局部最优解,以及迭代后期种群多样性减少等问题,本文提出一种多策略融合的改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm with multi strategy fusion,ISSA)。首先,采用Sobol序列初始化种群,保证初始种群的多样性;其次,分别引入随机反向学习策略和螺旋觅食策略改进发现者位置更新公式和加入者位置更新公式,以增强算法的全局搜索能力和跳出局部最优解的能力;最后,引入柯西变异对可能陷入局部最优解的麻雀进行扰动。实验选取9个标准测试函数进行性能测试,实验结果表明改进后的算法性能有较大提升。将ISSA应用于AGV(Automated Guided Vehicle)路径规划,在三种地图环境下分别可以达到最优值13.1356、28.8345和44.3649,寻优能力和稳定性较原算法有较大提升。

      • 1
    • 基于双生成器生成对抗网络的壁画图像虚拟修复方法

      曹建芳, 杨卓林, 张英俊, 彭存赫

      Abstract:

      针对现有的基于生成对抗网络的壁画修复方法在进行训练时,生成样本缺乏多样性,容易发生模式崩溃,且对壁画进行特征提取时容易造成大量特征丢失,导致壁画修复后的结构与细节较差等问题。提出一种基于双生成器生成对抗网络(BGGAN)的壁画图像虚拟修复算法。首先,双生成器模型分别进行训练,从两个不同的特征方向进行样本生成,在保证生成样本多样性的同时,缩短训练时间。其次,生成器模型通过修改下采样阶段的膨胀卷积扩张率,以及避免使用池化操作,以逐步连接远距离特征,减少特征提取阶段造成的结构与细节丢失,从而改进了Dilate U-Net Kares生成器模型的特征提取部分。最后,设计双生成器损失函数,将MSE损失与对抗损失相结合,通过λG约束双生成器生成样本的特征梯度,对模型进行反复改进,完成对大规模破损壁画的修复。在所收集壁画数据集上进行随机缺损区域的修复测试,测试结果与多尺度Patch合成、FPN、基于双判别器的壁画图像修复进行对比,结果显示,所提算法获得的图像修复结果结构更明确,细节更清晰,大大提升了壁画图片的修复质量。在客观质量评价方面,所提算法修复后的峰值信噪比(PSNR)相较对比模型提高了约1.12dB,结构相似度(SSIM)提高了约0.047。

      • 1
    • 基于YOLOv8-NFMC的带钢表面缺陷检测算法

      朱成杰, 刘乐乐, 朱洪波

      Abstract:

      针对YOLOv8算法在应用于带钢表面缺陷检测时存在漏检和错检等问题,提出了一种改进 YOLOv8 算法。针对数据集中的小目标的标签,在原损失 CIOU 的基础上面加入标准化高斯瓦瑟斯坦距离(Normalized Gaussian Wasserstein Distance,NWD),提升模型对小目标缺陷的检测能力;采用聚焦调制(Focal Modulation)替换 YOLOv8模型的空间池化金字塔(spatial pyramid pooling-fast,SPPF),在轻量化的同时,提高多尺度特征的表达能力;采用移动翻转瓶颈卷积(Mobile Inverted Bottleneck Conv,MBConv)替换 C2f中的 Conv 构建新模块C2f-MB,同时使用C2f-MB替换原有的 C2f 模块,增强特征表达能力和多尺度特征融合能力;在主干部分加入卷积块注意力机制(Convolutional Block Attention Module,CBAM)来抑制背景干扰,能更好捕获全局信息,提升了主干部分的特征提取能力。实验表明:改进后的 YOLOv8 算法在计算量下降的同时,mAP@50 提升了3个百分点,对漏检和错检等问题有明显改善。

      • 1
    • 基于Fast-Openpose的仰卧起坐姿态估计研究

      刘罡, 张旭, 侯恩翔

      Abstract:

      当前,许多学校体质测试项目中的仰卧起坐测试仍需通过手动计数,这不仅耗费人力,而且效率较低。为了促进体质健身的智能化发展,本文提出了一种基于人体姿态估计模型Fast-Openpose和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)融合实现的仰卧起坐行为计数方法。通过Openpose检测出仰卧起坐连续视频流中人体关键点的位置信息,再用SVM对获取到的每一帧人体关键点的坐标数据进行动作特征分类。鉴于原Openpose网络复杂度高、模型参数量大、检测耗时长的缺陷,这里用FasterNet对其主干特征提取部分进行轻量化改进,并在预测分支中优化更为高效的单分支网络结构和卷积类型,最后引入空间注意力(Spatial Group-wise Enhance, SGE)来弥补精度损失。在CoCo2017数据集的基础上,额外扩充1000张仰卧起坐场景的图片数据进行模型训练,实验结果表明:改进后的Fast-Openpose在损失部分精度但不影响仰卧起坐姿态估计的情况下,模型参数量缩减近80%,关键点检测速度提升110%。与同系列其他改进模型相比,在保持相近mAP值的同时,更具有轻量化与速度优势。

      • 1
    • 电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析

      孙世政, 郑天成, 何泽银, 黄思成, 刘鑫鹏

      Abstract:

      为了探究振荡电路中电容对石英晶体微天平质量灵敏度的影响,提出了振荡电路的等效电路模型阻抗分析方法。首先,建立了等效电路模型,分析了其阻抗与频率的关系,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系;其次,进行了多物理场耦合仿真实验,探究了电容容值对石英晶体微天平质量灵敏度的影响规律;最后,搭建实验系统平台,进行了石英晶体微天平质量灵敏度实验。结果表明,并联电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响较小;串联1.01pF电容时质量灵敏度提升8.01×10-2 Hz/ng,串联15.84pF电容时质量灵敏度提升1.49×10-2Hz/ng。该结论有助于更好地理解电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响,为该传感器便携化、微型化设计提供了有力支持。

      • 1
    全选
    显示模式:: |
    2024年第43卷第4期
      理论与方法
    • 马天凤, 楚建安, 林杰

      2017,36(7):9-13, DOI:

      Abstract:

      承印物输送是数码喷墨印花机的主要组成部分,为了提高数码喷墨印花机的稳定运行,对承印物运动控制系统进行MATLAB/Simulink仿真。首先阐述了印花机承印物运动控制系统的基本原理,对伺服电机和步进电机的特点做出了对比分析;然后介绍了永磁同步电机伺服控制原理;最后对数码喷墨印花承印物运动控制系统进行了建模并对永磁同步电机驱动采用SVPWM控制系统运行进行了仿真分析,从而实现了承印物运动系统速度响应快、转速、转矩控制性能好。实验结果表明,该方法在一定程度上提高了数码喷墨印花承印物运动伺服系统印花的精度和稳定性。

    • 薛亮红, 刘之方, 武康凯, 李忠晶, 周玮

      2017,36(7):14-17, DOI:

      Abstract:

      针对变压器因绕组变形而产生故障问题,分析了现有短路阻抗法和频响法检测绕组变形手段的特点和不足,研究了扫频短路阻抗法的基本原理和测试接线方式,在模型变压器上进行了绕组层间短路、绕组匝间短路等不同情况的试验测试,初步验证了该方法的有效性。以某220 kV变压器为测试对象,采用扫频短路阻抗法进行了变电站现场测试工作。该方法测试结果能够提供更多的测量参量,为绕组变形的研判提供了更多的参考依据,是一种很有价值的变压器绕组变形测试方法。

    • 马晓婷, 尚宇

      2017,36(7):18-22, DOI:

      Abstract:

      对心电信号进行数字滤波时,因其幅频特性和过渡带的影响很容易造成心电波形失真,为了使原始含噪心电信号与降噪后的心电信号具有同等光滑性和最小方差估计特性,去噪连续性效果更好,分析研究了几种常用的去噪算法,并分别采用MIT BIH数据库中的数据及实测心电数据进行仿真分析,仿真结果表明采用小波阈值去噪算法可以更好的对心电信号进行去噪处理,得到清晰不失真的原始心电信号,信噪比(SNR)达到30以上,均方误差(MSE)在0.1以下,设计方法简单、计算量小,具有很好的应用前景和广泛地使用价值。

    • 研究与开发
    • 王杰雷, 秦栋泽, 裴水源, 赵田丽

      2017,36(7):48-51, DOI:

      Abstract:

      地震动信号检测识别在边防预警、军事战争、石油管道监护、安全监控等领域有广泛应用,对此,设计了地震动信号检测识别系统。系统主要有以下4部分:地震检波器检测震动信号;STM32处理器进行A/D转换、识别算法的实现;GPS北斗定位模块实现目标的定位;无线传输模块进行数据无线传输。通过大量实验验证,该系统使用方便、性能可靠,能够准确识别人员和车辆目标。

    • 理论与方法
    • 徐海, 崔连虎

      2017,36(7):31-33, DOI:

      Abstract:

      针对雷达制导射频半实物仿真试验系统目标回波模拟逼真度问题,分析了传统做法中未考虑雷达天线方向图的目标回波模拟方法的弊端。采取利用雷达天线方向图调制目标回波功率的方法,对仿真试验系统的回波功率控制算法进行改进,实现了更为真实的目标回波功率变化模拟。仿真结果证明,该方法有效解决了末制导雷达半实物仿真试验过程中,特别是在多目标的环境下频繁出现的副瓣跟踪问题,大大提高了射频半实物仿真系统仿真结果的可信度。

    • 研究与开发
    • 张惠芳, 张海宁

      2017,36(7):52-54, DOI:

      Abstract:

      汽车动态称重系统的算法研究是动态称重系统研究中的难点。为了提高动态称重系统的测量精度,对传感器在车辆非停车状态下所得短历程信号进行分析,利用巴特沃斯低通滤波器滤除噪声信号中的高频分量后;采用Levenberg Marquardt优化算法进行最小二乘法拟合,有效的抑制了低频周期随机干扰,实现了载荷的分离;通过载荷分离计算出车辆重量。实验表明,该算法能够提高动态称重系统的测量精度。

    • 理论与方法
    • 陶震

      2017,36(7):23-26, DOI:

      Abstract:

      针对目标导向矢量与波束指向失配导致自适应波束形成输出信干噪比下降问题,研究了一种基于导向矢量失配估计的鲁棒波束域自适应波束形成算法。该算法首先在信号与噪声子空间内,基于阵列主瓣宽度自适应迭代估计待检测目标导向矢量的失配误差,进而基于目标估计导向矢量计算波束域ADBF权值。仿真实验表明,算法在较低信干噪比条件下即能准确估计目标真实导向矢量,进而避免ADBF由于导向矢量失配引起的输出信干噪比损失。鲁棒波束域ADBF算法收敛速度快,易于工程实施。

    • 蔡瑾曜, 陈晓阳

      2017,36(7):27-30, DOI:

      Abstract:

      随着船载双通道雷达天线频率的不断提高,天线角度标校所需要的远场距离条件越来越无法满足。通过对双通道雷达天线自跟踪系统的深入分析,给出了交叉耦合产生的机理,并以此为基础阐述了近场效应对校相和角度标校的影响。给出了当前解决近场效应的4类常用的应对方法,经实际工程验证和对比分析,在近场距离条件下,近场阵列天线法是解决雷达天线角度标校最适宜的方法。最后,以X频段天线为例进行了实际测试,结果证明该方法操作简便、数据稳定可用,并已在多次卫星测控任务中得到了验证。

    • 张欣, 李凌梅, 孙梅, 马艺清, 刘佳丽

      2017,36(7):34-37, DOI:

      Abstract:

      根据圆柱螺纹量规在工业生产中测量的需求,实验验证了三坐标测量机测量圆柱螺纹量规中径测量系统的可行性。首先对圆柱螺纹量规的中径进行了实际测量,其测量结果与螺纹测量仪和卧式测长机两种方法的测量结果进行比对实验,比对结果证明三坐标测量机测量螺纹量规中径的测量结果达到预定的技术要求,得出结论三坐标测量机的测量系统适用于圆柱螺纹量规的中径测量。

    • 王瑜瑜, 刘少军, 王曙霞

      2017,36(7):38-42, DOI:

      Abstract:

      为了克服传统串级调速功率因数低及能量损耗大等固有缺点,提出了一种基于逆系统解耦附加变结构控制的电流型PWM串级调速系统。为增强系统的鲁棒性,PWM逆变器选用逆系统解耦附加变结构控制策略,并对该控制策略进行详细推导,加之斩波电路选用转速电流双闭环PI控制,最终获得了系统的控制图。最后利用MATLAB对该控制策略的有效性进行了仿真验证。仿真结果证实系统不仅具有良好动态特性,而且提高了功率因数,减少了谐波,节约了能源。

    • 李舆坤, 洪峻, 明峰

      2017,36(7):43-47, DOI:

      Abstract:

      方位多通道SAR系统能够克服最小天线面积的限制,从而满足了高分辨率和宽测绘带的性能要求,是星载SAR研究的热点。对于方位多通道SAR系统,通道间的幅相误差对系统成像性能有很大影响,必须对其进行标定。针对幅相误差具有空变性和估计精度易受噪声影响的特点,利用子空间投影算法,提出了一种基于地面发射机的定标方法,通过合理的地面发射机布设策略,解决幅相误差空变特性估计的问题,通过地面发射机容易实现高信噪比的特点,抑制噪声对估计精度的影响。最后通过仿真实验,对提出方法的有效性和精度进行了仿真验证,实验表明,该方法可以通过布设少量地面接收机即可解决幅相误差估计中空变特性和噪声影响的问题,同时还降低了算法的运算量,在仿真中达到了良好的估计精度,实现了成像的校正。

    • 研究与开发
    • 马银童, 黎海涛

      2017,36(7):55-57, DOI:

      Abstract:

      为实时无线监测人体心率,提出了一套基于低功耗蓝牙技术的无线心率计设计方案。该心率计主要由主控芯片CC2541芯片通过IIC接口连接传感器Max30100,控制采集并读取人体腕部脉搏波数据;CC2541作为一款支持低功耗蓝牙协议的单片机芯片,能将脉搏波数据传送至蓝牙主机设备。提出了一种改进的R波检测方法,该方法通过加入对心率基频及其谐频的分析,有效减少R波误判。多次实测表明,该心率计可稳定实现心率测量与无线传输,具有功耗低、精度高、快速测量、实时监测等特点。

    • 杜文彬, 毛征, 梅伟军, 贾文洋, 韩嘉隆

      2017,36(7):62-67, DOI:

      Abstract:

      核相关滤波算法在目标旋转、部分遮挡等情况下具有很强的鲁棒性,但是其在实际工程上无法满足实时性跟踪的要求。借助DSP嵌入式平台,提出一种实时目标跟踪系统实现方案。首先,基于TMS32C6678处理器的硬件平台,对二维快速傅里叶变换(FFT2D)进行算法优化;其次,对KCF算法进行C语言级代码优化,包括循环展开、使用内联函数、使用关键字const等。实测结果表明,对640×480像素的图像,跟踪目标为32×64像素时,波门大小为64×128。在满足跟踪效果的同时,其跟踪速度最高达到25 ms/帧,符合实时性要求。

    • 王勇

      2017,36(7):58-61, DOI:

      Abstract:

      针对井下复杂的特殊环境以及对外网络的封闭性,基于Zigbee技术及Ethernet技术设计了矿井控制监控系统。通过GIS方式利用AutoCad对虚拟地图的转换,实现了对井下虚拟地图信息实时显示与连接操作。最后该系统通过网页虚拟地图方式能在PC上加以显示而且能够实现地图的连接操作,从而实现远程的监控功能。

    • 高训兵

      2017,36(7):68-70, DOI:

      Abstract:

      在暗室中,搭建雷达导引头抗干扰性能测试所需的复杂电磁环境具有一定难度,其中目标雷达发射信号的产生尤其困难;对此提出了一种具有天线扫描特性的雷达发射信号产生算法。首先,分析了雷达天线方向图类型和天线扫描方式,并建立了对应数学模型;其次,将建立的数学模型与雷达方程结合,提出了雷达发射信号功率计算法;最后,以该算法为基础开发雷达信号模拟软件,并借助于矢量信号发生器生成具有天线扫描特性的雷达发射信号。测试结果表明,该算法产生的雷达信号具有天线扫描的特性,为暗室环境下导引头抗干扰性能的测试提供了信号保障。

    • 应用天地
    • 王瑞琦

      2017,36(7):103-106, DOI:

      Abstract:

      设计一种以STC89C51单片机为控制核心,具备避障、循迹和遥控功能的智能小车。使用光电开关检测障碍,通过控制电机转向来进行壁障;使用红外传感器寻找线路,控制智能小车自行循迹;使用红外遥控器实现前进、后退、向右、向左、停止和发动功能。小车由底盘、传感器和车载电路组成,车载电路包括电源、单片机最小系统和驱动。系统采用了模块化设计方法,结构简单,可靠性高。

    • 李凌梅, 刘红光, 李青, 胡建华

      2017,36(7):107-109, DOI:

      Abstract:

      随着生产技术的飞速发展和市场竞争的日益激烈,为了保证产品的低成本和高质量,在线实时检定技术在生产生活中得到了广泛的应用。简要介绍了离线检定的局限性和在线检定的必要性。介绍了几种用于支持在线检定的技术手段:传感器技术、高速摄像技术、激光多普勒技术以及电荷耦合器(CCD)技术,并用接触式在线检定计米器和非接触式在线检定计米器的应用举例。最后提出了作为检定机构要与时俱进,用在线检定支持新型生产模式的努力方向。

    • 研究与开发
    • 郑晓亮, 周晓, 欧科君, 牟新刚

      2017,36(7):71-76, DOI:

      Abstract:

      随着无人机技术的迅速发展,利用无人机代替人工进行电力线巡线是行业内发展的新趋势。尽管无人机电力巡线相对于人工巡检效率更高,更加安全,但无人机巡检仍然面临一些问题,无人机的避障技术亟待完善,在巡检过程中无人机会出现与周边障碍物相撞的情况,尤其是细小的电线对无人机安全造成巨大的威胁。这些线状物往往目标不明显,雷达,超声波等技术得到的回波较少,造成避障困难。基于双目视觉系统的无人机避障技术在无人机避障领域得到了广泛的研究和关注。针对双目视觉实时无人机电力巡检避障应用,提出了基于TCensus(形态学Tophat变换和MiniCensus)变换的匹配代价测量方法来对原始图像中的弱目标进行增强,同时采用基于十字结构的支持区域来提高匹配的准确度。实验证明,本文设计的双目视觉系统可以有效检测无人机到电力线之间的距离,检测误差达到5%,提出的TCensus立体匹配算法与其它方法相比除了能够获得同样准确的背景深度图之外,还能对电线区域具有更精细的成像效果。

    • 应用天地
    • 陈实 艾春森 何轲 吴亮 陈田辉 王海燕

      2015,34(9):67-71, DOI:

      Abstract:

      在深水隔水管监测系统上,为了接收水下节点发射的信号,研究设计了一款低噪声低功耗水下接收机。在海洋环境下,由于发射机发射功率,传播损失以及传播过程中噪声干扰等影响,造成接收信号畸变、衰减、动态范围增大等问题,不利于后端数字处理。本系统选择低噪声芯片,优化电路结构、降低系统噪声,通过六阶椭圆滤波器,选择所需频带信号通过,采用AGC实现大动态范围的压缩。海试结果显示,该系统具有高灵敏度、低噪声、低功耗、接收动态范围大等优点。

    • 许可行, 吴帅, 周晓华

      2017,36(7):77-81, DOI:

      Abstract:

      基于数字信号采集处理以及数字示波器存储显示原理,提出了一种简易逻辑分析仪制作方案。该系统主要由C8051F020与FPGA最小系统模块、ADC采集模块、信号衰减模块及TFT触摸显示模块组成。该设计采用单级、三级触发方式判断,可同时对8路信号进行采集、触发、存储及显示。经实验验证,该系统具有较高的测试速率、能实现多通道输入、可进行多级触发等优点。

    主编:陈光礻禹

    创刊:1982年

    国际标准刊号:ISSN 1002-8978

    国内统一刊号:CN 11-2268/TN

    • 浏览排行
    • 引用排行
    • 下载排行
    按检索
    检索词