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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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2017,36(7):82-85, DOI:
Abstract:
主要对FSAE赛车发动机进气系统的结构进行分析，从而在满足大赛规则的前提下设计出符合FSAE赛车高速、稳定性能要求的发动机进气系统，即在赛车发动机进气系统中安装稳压腔。首先对本校车队大赛用车选定的发动机进气系统的结构参数进行设计，再利用CATIA软件实现参数化建模，建立两种进气系统的3D模型（安装稳压腔和不安装稳压腔结构），并将其分别导入到ANSYS 软件中进行流体分析。通过比较分析证明带稳压腔的进气系统在进气速度的均匀性与进气压力稳定性上较传统未安装稳压腔的结构均具有一定的优势。
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2017,36(7):86-89, DOI:
Abstract:
详细介绍了具有较强拓展性的振动测试数据采集分析的软件平台设计。该软件平台主要通过基于多任务操作的软件架构、活动窗口设计、预留API接口以及硬件通用性设计等方面的设计，保证了软件平台强大的拓展性，从而实现软件平台的通用。基于该平台设计的高层次振动数据分析软件，如模态参数识别和动载荷识别软件，利用该平台已有的功能和软件架构，可以方便地进行二次开发，拓展软件功能，实现更复杂振动数据分析处理，减少重复劳动，加快软件开发进程。设计完成后，通过试验对比和软件开发案例，验证了软件的可行性和可用性。
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2017,36(7):90-94, DOI:
Abstract:
CH395是一款集成TCP/IP协议栈的国产以太网控制器芯片,为给普通单片机扩展基于CH395的以太网通信功能,提供实测数据传输速率参考。以单片机C8051F340外扩CH395为例，给出了一种简单易行的CH395网络通信速率测试方案。该方案在硬件上选用C8051F340片上外设中占用硬件资源较少且速率较快的SPI接口与CH395互连实现网络数据交互。在软件上单片机C8051F340直接通过命令调用CH395自带的库函数并采用CH395内置的TCP/IP协议栈把单片机配置成服务器，用LabVIEW上位机做的客户端与其进行数据通信。通过一种测试方案两种测试方法并经过多次数据通信实验，在SPI单收和单发模式下不丢失数据的情况下网络通信平均速率可以稳定达到200 KB/s。
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2017,36(7):95-97, DOI:
Abstract:
论述了纤维卷尺的历史溯源和量值溯源。依据JJG5 2001《纤维卷尺、测绳检定规程》，详细论述了纤维卷尺的不确定度评定的步骤与方法，按照校准方法，数学模型，方差和传播系数，标准不确定度，合成不确定度以及扩展不确定度计算的顺序编写。并将其扩展不确定度与规程规定的最大允许误差作比较，得出此测量方法可行的结论。并提出了高精度玻璃纤维卷尺的发展方向。
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2017,36(7):98-102, DOI:
Abstract:
采用STC15F2K60S2单片机控制具有I2C总线结构的PCF8591数模转换器，产生正弦波、方波和三角波3种信号波形，通过按键K1切换波形，K2实现频率的增大，K3调节频率的减小，最终输出幅值为5 V可调频率的所需波形，并在液晶显示不同波形的波形名称和频率。同时，用Proteus软件对波形发生器进行仿真模拟，实验结果表明，仿真与实际制作电路的结果基本一致。该波形发生器操作方便，运行稳定可靠，输出波形可以满足教学和电子测量的要求。
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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。
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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。
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2017,36(7):110-113, DOI:
Abstract:
如何实现非同轴微波器件S参数的精确测量一直是业界的技术难题，制作、使用微波夹具是实现其网络参数直接测量的主要途径之一。文章介绍了传统夹具测试方法，重点论述了运用TRL校准技术进行夹具测量的解决方案，并给出夹具TRL校准件设计方法和注意事项。通过具体夹具校准件的设计和测量试验完成了设计验证，该技术方案能够很好地去除夹具误差、显著提高测试精度， 并具有较强的可操作性。
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2017,36(7):114-114, DOI:
Abstract:
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2017,36(7):114-115, DOI:
Abstract:
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2017,36(7):115-115, DOI:
Abstract:
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2017,36(7):115-115, DOI:
Abstract:
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2017,36(7):116-116, DOI:
Abstract:
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2017,36(7):116-116, DOI:
Abstract:
2017年第36卷第7期
理论与方法
研究与开发
应用天地
业界动态
2017年第36卷第7期
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基于递阶ANFIS树的室内定位算法研究
Abstract:
室内指纹定位算法易受到多种因素的影响，造成指纹数据集的模糊性。针对应用在室内定位中的自适应神经模糊推理系统（ANFIS），随着模糊系统输入参数的增加，造成ANFIS的维数灾难和计算的复杂性等问题，文中提出了一种基于递阶自适应神经模糊推理系统树（HANFIS-Tree）的室内定位算法。该算法设计将整体ANFIS拆分为互联型的HANFIS-Tree结构，减少模糊规则数量，以此提高了系统的计算效率和模糊系统的可解释性，同时采用改进的特征权重算法选取与坐标位置相关性较高的信号强度（RSSI）之差作为输入参数，提高了系统的定位精度，并且引入减法聚类算法初始化输入参数，提高了系统的收敛速度。实验结果表明：与ANFIS相比，HANFIS-Tree在室内定位算法中，横坐标上定位精度提高了3.5cm，纵坐标上运算效率均提高了约一倍。
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基于改进 YOLOv8n 的带钢表面缺陷检测方法
Abstract:
针对带钢表面缺陷种类多样、特征不明显,导致漏检和错检等问题,提出一种改进YOLOv8n的带钢表面缺陷检测方法。首先,为了适应较小尺寸目标,增加P2检测层来识别各类缺陷,减少漏检率,以及设计一种高效的PConv检测头,维持推理速度；其次,采取将YOLOv8n颈部中的C2f模块和可变形卷积DCNv2融合的方式,增强模型特征提取能力；此外,在骨干网络输出层引入大动态选择性模块LSKNet,来扩大模型的感受野并提高目标检测的准确性。最后,选择SIoU损失函数替换CIoU损失函数,增强网络收敛效果,从而提高识别精度。改进后YOLOv8n方法在CSU_STEEL数据集上测试,实验结果表明,mAP比原模型提高8.6%,达到了82.3%,体积只增加0.5MB。改进后的方法对带钢表面缺陷有更好检测结果,可为带钢缺陷检测方法的研究提供参考意义。
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基于故障旁路特征的电网电弧接地故障辨识
Abstract:
中性点有效接地供配电系统中电弧接地故障频发，而已有的故障检测方法在电弧耗散功率较小，零休时长较短时存在不足，导致检测准确性偏低。针对此问题，本文摈弃了已有方法广泛采用的故障线路信号特征辨识方案，采用故障旁路零序电流特征进行故障辨识。首先，探究了电弧接地故障下故障旁路零序电流的形成机理，揭示了电弧故障特征向故障旁路信号的传递作用。然后，基于此，采用梯度积及相关系数指标，描述故障旁路零序电流信号特征，建立辨识判据，实现故障类型判别。仿真结果及实验结果验证了所提方法的有效性。对比分析表明其相比于已有方法更具优势。所提方法拓展了电弧故障辨识手段，可用于预防电弧故障引发的电气火灾。
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单光子激光通信测距一体化系统设计
Abstract:
超导单光子探测技术能够实现光子量级极微弱光接收,是深空探测的关键技术之一,然而光子概率分布产生的脉冲抖动效应造成通信、测距性能恶化。对此,设计了基于脉冲位置调制(pulse position modulation, PPM)调制的单光子激光通信测距一体化系统。根据光子分布特性,提出了脉冲宽度压缩的PPM新波形,降低了脉冲抖动效应对通信可靠性、测距精度的影响。同时,研制了星载端与地面端原理样机,搭建了双向通信与同步转发测距试验验证平台。试验验证结果表明,同等接收功率(-53.2dBm)条件下,采用1/4脉宽压缩比时,通信接收误码率从4.7e-4降至5e-10,测距精度从23.61cm提高至0.91cm,实现了高可靠通信传输与高精度距离测量。
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基于改进YOLOv8n的MEMS陀螺仪激光修调表面缺陷检测 *
闫国民, 徐世凯, 徐莉, 崔广泰, 刘玉县, 陈婷, 何春华
Abstract:
针对MEMS(Micro-Electro Mechanical System)陀螺仪芯片激光修调表面缺陷尺度变化大、小目标较多、颜色与背景相似、特征难以充分提取等问题,基于改进YOLOv8n提出了一种增强的轻量化特征融合目标检测算法ELF-YOLO(Enhanced Lightweight Feature Fusion YOLO)。ELF-YOLO在靠近骨干网络底层的位置增加了一个特征检测头以解决小目标检测效果差的问题。为应对多尺度检测问题,设计了一种增强的特征融合方式,实验结果显示优于BiFpn的逐层融合方式。为了增强特征提取能力同时又不引入过多参数,在特征提取模块引入了Sim无参注意力,在检测头部增加了轻量级的通道注意力ECA模块,进一步提升对通道信息的提取能力,激励网络更加关注目标特征。实验结果表明:ELF-YOLO较改进前的YOLOv8n在少量降低推理速度的同时将mAP50提高了6.40%,Precision提高了4.87%。研究结果表明提出的ELF-YOLO可以对激光修调表面缺陷有效地定位识别,推理速度达到了86fps,为MEMS陀螺仪激光修调表面缺陷检测技术提供参考。
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基于层次交互动态注意力与序列学习的图像超分辨率重建
Abstract:
针对图像超分辨率中网络关注度不足、模块间协同性弱和深层特征表征消失等问题，提出了一种结合层次交互动态注意力与序列学习单元的多级残差聚合超分辨率重建模型。模型采用多层次特征融合与跳跃连接的网络结构，结合不同层次的特征，捕获从低到高的不同级别的信息，生成更丰富和准确的表征。模块里通过残差连接避免梯度消失，实现深度网络的平滑损失空间和灵活增加。提出动态层次融合注意力模块动态计算各个特征的重要性权重，进行有选择性的特征融合，并通过序列学习单元捕获更长范围的上下文信息。提出多尺度特征融合模块将不同感受野的特征信息提取融合，以挖掘更深层的特征表示。模块尾部引入轻量化无参注意力机制自适应加权特征图，恢复图像高频细节。实验结果表明，相较于主流算法，提出的算法在各种公开测试集(Set5、Set14、BSD100、Urban100、Manga109)上进行3倍超分辨率重建评估，平均峰值信噪比提升约0.47dB，平均结构相似性提升约0.0068。且在遥感图像超分辨率重建方面展示出实际应用潜力。证明其在图像超分辨率重建方面的优越性。
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基于MPSoC的轻量化汽车检测系统及硬件加速平台设计与优化
Abstract:
针对车辆分类检测在精度和实时性方面存在的挑战，本文提出了一项改进方案，以优化YOLOv5s模型，旨在实现轻量化的汽车检测。通过在MPSoC硬件架构的FPGA上设计系统，成功打造了一个具备高精度、快速检测和低能耗的解决方案。为了使得模型更适合嵌入式设备部署，本研究采用了MobileNetv3 Small替代YOLOv5s的主干网络，并引入CBAM注意力机制和Inner-IoU Loss优化方法，使模型在轻量化的同时提升了检测精度和速度。改进后的模型相较于原始Yolov5s模型，mAP提升了14.8%，参数量减少了49.7%，模型体积减小了40.7%，计算量减少了48.9%，在NVIDIA 3060上，改进后的检测速度提升了48.8%，达到了82 FPS。此外，本文还利用FPGA对YOLOv5s进行了硬件加速。经过优化的系统达到了45 FPS的检测帧率，并保持了较高的精度和速度，这一系统易于部署，适用于智能交通系统，满足其高效实时监测的需求。
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基于脑电微状态的虚拟现实晕动症研究
Abstract:
针对脑电节律能量无法反映时间信息且对空间信息的探讨并不充分等问题，本文通过运用微状态分析方法，对虚拟现实晕动症（Virtual Reality Motion Sickness, VRMS）相关脑电图(Electroencephalogram, EEG)的时空模式进行了研究，从而检测VRMS。使用多元变分模态分解(Multivariate Variational Mode Decomposition, MVMD)将脑电信号划分为从低频到高频的5个频段，分析了脑电微状态的出现频率、平均持续时间、覆盖率以及转换率的变化，最后利用统计分析和分类方法验证这些特征的有效性。研究结果显示，5个频段融合所有特征的分类准确率达到最大值83.9%。因此，微状态方法可望为研究VRMS提供新思路。
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配电变压器匝间短路故障识别方法研究
Abstract:
配电变压器匝间短路故障的危害性极大，欲早期准确识别此类故障，必须构建行之有效的故障特征识别方法。分形维数是敏锐刻画变压器非线性动力学演变特征的重要参量，因而基于维数特征的分析算法非常适用于配电变压器匝间短路的状态识别。首先确定合适的时间序列数据窗长，并截取待测差动电流信号；其次依据混沌理论中的相空间重构原理，将一维空间的电流信号重构到高维相空间进行维数计算和最小二乘法拟合；最后构造基于关联维数特征的配电变压器匝间短路故障识别判据。实验数据表明，配电变压器差动保护维数特征的整定值Jset1的整定区间为(2.05, 3.51)，整定值Jset2的整定区间为(0.10, 1.87)，与既有的二次谐波识别算法相比，采用新识别算法后，整定区间长度增大了13倍多。新方法不仅具有原理清晰和可操作性强的特点，而且能快速、准确识别出配电变压器匝间短路电流，非常适合用于配电变差动保护算法的有效补充。
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基于空耦超声激励的微结构模态频率温度特性研究
Abstract:
为了研究微悬臂结构弯曲振动模态频率的温度特性,首先针对各向异性材料的等截面矩形微悬臂结构建立了其各阶模态频率温度系数的理论模型；然后搭建了包括激光测振单元、空耦超声激励单元和温度控制单元的非接触式微结构动态特性测试系统；最后利用所搭建的测试系统分别对等截面矩形单晶硅微悬臂梁在室温~300℃下的动态特性进行了测试,获得了微悬臂梁前三阶弯曲振动模态频率随温度的变化规律和频率温度系数。研究结果表明,单晶硅微悬臂梁前三阶弯曲振动模态频率随着温度的升高而呈近似线性的减小,并且微悬臂梁前三阶弯曲振动模态具有几乎相同的频率温度系数,其中一阶模态频率的温度系数为-2.18E-5/℃,二阶模态频率的温度系数为-1.91E-5/℃,三阶模态频率的温度系数为-2.01E-5/℃,测试结果与理论模型计算的结果十分接近。
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基于双重注意力机制的间质性肺病高分辨率CT图像分类方法
Abstract:
为了更精确地分类间质性疾病,本文提出了一种基于深度学习的分类网络,首先将多头自注意力机制模块与 DenseNet-121结合,使得模型能够同时关注多个重点区域。然后采用卷积注意力模块实现更高效的特征提取,提升网络的空间感知能力,从而增强分类性能。最后,添加改进的空间金字塔池化层将不同尺度的特征图拼接起来以捕获更丰富的空间信息。此外针对高分辨率CT 图像数据集类别不均衡问题,引入Focal Loss损失函数,使得模型在训练时更专注于难分类的样本,从而进一步增强模型的分类能力。所提方法在本文未经训练的数据集上进行测试,达到了88.28％的准确率。相较于原始 DenseNet-121 在准确率、召回率、精确率、F1 分数和 Kappa 系数提高了4.65%、5.08%、5.82%、5.45%和6.38% 实验结果表明该方法具有特征提取能力强和分类准确率高的特点。
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基于ADS-B与Mode-S EHS联合观测的民航空域风场重建方法
Abstract:
准确实时的风场数据对保障民航飞行安全有着重要作用，针对风场的精确重构问题，本文提出了一种基于飞行器监测数据的风场重建方法。旨在利用广播式自动相关监视和S模式增强型监视联合观测数据计算空域内的风观测值，并结合机器学习中的高斯过程回归模型，利用时间和空间上离散的风观测值进行模型训练，完整重建目标空域风场。实验结果显示，本方法重建的风场风速的平均绝对误差为2.72米每秒，相对误差为8.21%，风向的平均绝对误差为3.66度，证明了本方法能够快速地完成准确实时的风场重建。
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改进YOLOv5算法下的无人驾驶道路行人识别研究
Abstract:
基于无人驾驶领域的飞速发展,为了提高道路行人目标检测的速度和精度,提出一种基于YOLOv5网络改进的YW-YOLO的道路行人目标检测方法,在YOLOv5模型的neck结构中改入RepGFPN,充分交换高级语义信息和低级空间信息,添加自适应融合机制,引入SimAM注意力模块机制,提高了算法的特征提取能力,在损失函数方面,使用Optimal Transport Assignment优化损失函数,实验结果表明,本文所提算法与原算法相比,在道路行人类别数据集上识别精确率由38.1%提升到52.6%,具有更好的检测效果。
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基于改进YOLOv5的SAR图像飞机目标细粒度识别
Abstract:
本文针对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）图像飞机目标细粒度识别中的小目标和多尺度检测问题，提出了一种基于YOLOv5的改进SAR图像飞机目标识别算法。该方法首先对网络进行重构，加入小目标检测层，改善小目标的漏检问题，提高目标定位精度。其次，在颈部网络中引入极化自注意力机制（Polarized Self Attention, PSA），并使用双边特征金字塔结构（Bi-directional Feature Pyramid Network, BiFPN）进行多层特征带权融合，提高对飞机目标散射信息的关注度和滤除干扰信息。最后，使用SIoU（SCYLLA Intersection over Union, SIOU）作为网络损失函数提高网络收敛速度和检测精度。本文利用SAR-AIRcraft-1.0数据集进行了算法有效性试验研究，实验结果表明，本算法有效提升了飞机目标的检测精度，精确率、召回率、平均精度均值分别达到92.6%，84.1%，90.1%。
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凝聚核粒子计数器原理与实验研究
Abstract:
针对环境中纳米量级颗粒物浓度检测问题，对凝聚核粒子计数器进行了研究与设计。首先对凝聚核粒子生长原理及检测原理进行了研究，并依据异质核化原理设计了凝聚核粒子计数器的生长装置；其次设计了传感器后级信号处理电路用于解决微弱粒子检测信号抗干扰能力差和测量困难问题；然后设计了基于抗饱和积分PID的控制系统，实现了采样流量的闭环控；最后制研制了凝聚核粒子计数器样机，并开展了流量控制、纳米量级粒子生长及计数实验。实验结果表明，设计的凝聚核粒子计数器，流量稳定性在2%以内，以TSI3772型凝聚核粒子计数器为标准仪器的计数相对误差在±8.5%以内，满足了行业规范要求。
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基于跨模态特征融合的RGB-D显著性目标检测
Abstract:
RGB-D显著性目标检测因其有效性和易于捕捉深度线索而受到越来越多的关注。现有的工作通常侧重于通过各种融合策略学习共享表示,少有方法明确考虑如何维持RGB和深度的模态特征。本文提出了一种跨模态特征融合网络,该网络维持RGB-D显著目标检测的RGB和深度的模态,通过探索共享信息以及RGB和深度模态的特性来提高显著检测性能。具体来说,采用RGB模态、深度模态网络和一个共享学习网络来生成RGB和深度模态显著性预测图以及共享显著性预测图。本文提出了一种跨模态特征融合模块,用于融合共享学习网络中的跨模态特征,然后将这些特征传播到下一层以整合跨层次信息。此外,提出了一种多模态特征聚合模块,将每个单独解码器的模态特定特征整合到共享解码器中,这可以提供丰富的互补多模态信息来提高显著性检测性能。最后,使用跳转连接来组合编码器和解码器层之间的分层特征。通过在四个基准数据集上与七种先进方法进行的实验表明,本文方法优于其他最先进的方法。
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基于多残差和多重特征融合的去雾算法
Abstract:
针对目前大多数图像去雾算法由于细节丢失导致去雾后的图像颜色失真,雾霾残留以及纹理细节模糊等问题,提出一种基于多残差和多重特征融合端到端的去雾算法。首先通过设计浅层特征提取模块,为深层网络提高丰富信息的特征图,其次设计多残差级联模块,提取多层次特征,帮助模型学习更加复杂的特征表示,然后设计局部-全局特征融合模块,捕获从最细微到最广泛的特征,最后设计结合残差注意力的跨层特征融合模块,避免上下采样后的细节缺失,更好地提取图像中的局部与全局信息特征。实验结果表明,本文提出的算法在合成雾图像和真实雾霾图像均取得了不错的去雾效果,在客观评价中也取得了较好的结果。
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计及数据不平衡的RUSBoost-LightGBM短期负荷预测方法
Abstract:
随着人工智能技术的发展，负荷预测的准确度显著提高，但仍有一些负荷曲线预测精度较低。造成这种现象的原因在于训练集中这类负荷曲线属于少数类，导致数据不平衡，模型无法充分学习，从而影响了预测的精度。为解决电力负荷数据不平衡问题导致的预测精度降低的问题，提出了一种先分类后预测的解决方法。通过改进的K-Mediods方法把具有高相似性的历史负荷曲线进行聚类，并构造分类标签与电力负荷的特征集；然后根据预测时间的特征进行分类，通过RUSBoost算法很好的优化了分类过程中数据不平衡问题；最后在每类中使用LightGBM算法进行负荷预测。在公开数据集上的实验表明，所提出方法对少数类负荷的预测效果显著，其平均绝对百分比误差（MAPE)为2.95%，均方根误差（RMSE）为175.71（MW）；对于常规负荷的预测，MAPE为3.52%，RMSE为195.84（MW），相对其他方法也具有较好的预测效果。
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永磁同步电机模糊自适应低开关频率模型预测电流控制
Abstract:
在永磁同步电机有限集模型预测控制中没有脉宽调制环节，最优电压矢量直接作用于逆变器，开关频率高。为降低开关频率，拟通过永磁同步电机模型预测电流控制系统的代价函数中，引入权重系数自适应调整的开关频率控制项。首先，建立模型预测电流控制模型，分析运行工况及控制周期对开关频率的影响；其次，在代价函数中引入开关频率控制项，分析开关频率控制项权重系数对开关频率和电机控制性能的影响规律；然后，基于模糊控制理论设计权重系数自适应调整的模型预测电流控制系统，通过检测定子电流和参考电流的控制误差值作为模糊控制的输入量，开关项权重系数作为模糊输出量，实现开关项权重系数的自适应调整。仿真结果表明，模糊自适应开关项权重系数控制方式相比于固定权重系数控制，在转速为500r/min时电流谐波增大0.36%时而开关频率降低1.5kHz左右，在2000r/min时开关频率降低0.8kHz左右。
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基于改进YOLOv8n的PCB缺陷检测算法
Abstract:
针对现有的PCB缺陷检测方法计算量大、小目标缺陷易漏检、检测速度较慢等问题，本文提出YOLOv8n-4SCDP缺陷检测算法。首先，在YOLOv8n颈部网络增加上采样，融合Backbone中浅层语义信息，同时增加微小目标检测头降低PCB小目标缺陷漏检率；其次，在Backbone中融入CA注意力机制，强化特征语义和位置信息，提高了模型特征融合能力；另外，设计密集连接机构，提高模型的缺陷特征利用率，采用PConv对模型进行压缩，既保证了模型的准确性，又大大减小了模型的尺寸；最后，针对难易样本不平衡的问题，采用线性区间映射法重新定义回归损失函数(Focaler-SIoU)，提高模型收敛速度和回归精度。实验结果表明，YOLOv8n-4SCDP算法的整体缺陷的平均检测精度值（mAP）达到95.8%，FPS达到了65帧/s。有效改善YOLOv8n对于PCB小目标缺陷漏检率高、检测精度低等问题。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
