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2024,43(7):1-13, DOI:
Abstract:
针对瞪羚优化算法收敛精度低和易 陷 入 局 部 最 优 的 问 题 , 提 出 一 种 精 英 反 向 学 习 及 柯 西 扰 动 引 导 的 瞪 羚 优 化 算 法 (improved gazelle optimization algorithm , IGOA) 。首先 ,对瞪羚个体利用精英反向学习策略进行初始化 ,提升初始解的质量并 增加种群多样性 ;其次 ,在算法迭代初期 ,利用二阶段非线性惯性权重引导种群的位置更新方式 ,提高算法的精度并均衡算法的 全局搜索和局部搜索 ;最后 ,将存活率引导的柯西扰动策略引入勘探阶段种群的位置更新公式中 ,提升算法跳出局部最优的能 力 。利用 12个基准测试函数和 Wilcoxon秩和检验在 8个对比算法上进行实验检测 ,结果表明改进算法寻优精度更高 、收敛速度 更快且具有跳出局部最优的能力 。在齿轮系和三杆桁架设计两个实际工程问题上验证了 IGOA的实用性和有效性 。
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2024,43(7):14-23, DOI:
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 ,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) 改进快速空间金字塔池化(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%的平均精度均值(mAP) ,与原 YOLOv8s算法相比 ,mAP@ 0.5 提升了 3.0% ,mAP@0.5 ∶ 0.95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 。
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2024,43(7):24-32, DOI:
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 。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所提 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 、F1 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 。
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2024,43(7):33-45, DOI:
Abstract:
为了提高现有最大类间方差法(OTSU) 的阈值化精度和适应性 ,提出了一种对称约束的 类 间 方 差 阈 值 方 法 。该 方 法 首先对输入图像使用 Prewitt算子构建梯度幅值图像 ,并根据对称性原则提取对称采样区 ;然后 ,基于构建的对称约束类间方 差目标函数最大化准则选取阈值 ,并判断在此阈值下对 称 采 样 区 是 否 满 足 对 称 条 件 ; 当 无 法 满 足 对 称 条 件 时 ,基 于 对 称 采 样 区对输入图像进行对称修正处理 ,并应用对称约束的类 间 方 差 目 标 函 数 对 修 正 后 的 对 称 采 样 区 选 取 阈 值 ; 最 后 ,使 用 最 终 选 取的阈值对输入图像阈值化 。在 28幅合成图像和 70幅真实世界图像集上比较了提出的方法与 OTSU法及 4种 OTSU 的改 进方法的阈值化性能 。实验结果表明 ,提出方法的误分类率在合成图像和真实世界图像上分别为 0.0106 和 0.016,相较于阈 值化精度第 2 的方法在误分类方面分别降低了 91.4%和 86.1% 。提出的方法虽然在计算效率方面不占有优势 ,但它对不同 模态的测试图像具有更稳健的阈值化适应性和更高的阈值化精度 。
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2024,43(7):46-56, DOI:
Abstract:
为抑制城轨列车频繁启停引起的牵引网电压剧烈波动 ,在车载储能 DC-DC变换器中设计一种基于改进麻雀搜索算法 的 自抗扰控制器 。首先 ,建立 DC-DC变换器的一阶自抗扰控制器进行稳压控制 ;然后 ,为提高系统快速性和抗扰性 ,引入麻雀 搜索算法进行控制器参数寻优 ;之后针对麻雀搜索算法易陷入局部最优的缺点 , 引入 Tent混沌序列和多样化变异处理 ,并提 出基于樽海鞘算法的新型改进算子对麻雀搜索算法 进 行 改 进 ; 最 后 , 根 据 列 车 的 速 度 曲 线 进 行 仿 真 验 证 。通 过 实 验 对 比 , 自 抗扰控制器在启动加速阶段的电压调节时间相较于 PI控制 、传统自抗扰和麻雀搜索自抗扰分 别 减 小 0.012、0.006、0.003 s, 在制动减速阶段分别减小 0.005 4、0.002 5、0.001 5 s,结果表明所设计的控制器的可行性和有效性 。
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2024,43(7):57-64, DOI:
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 modelpredictivecontrol,T-SMPC) 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 1.54 s,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 0.307 3、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 。
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2024,43(7):65-74, DOI:
Abstract:
为了解决遥感图像中小目标的误检 、漏检难 题 , 提 出 了 一 种 改 进 的 YOLOv7-tiny算 法 。首 先 , 引 入 高 效 多 尺 度 注 意 力模块(efficientmulti-scale attention, 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 offeatures, 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 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 型在平均精度均值(mAP) mAP@0.5 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 。
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2024,43(7):75-82, DOI:
Abstract:
通过对人体细胞内液和细胞外液这两个参数 的 特 征 分 析 可 以 预 测 或 诊 断 人 体 的 某 些 疾 病 。应 用 传 统 的 生 物 电 阻 抗 谱分析法计算这两个值时 ,需要用到几百 甚 至 几 千 个 频 率 点 的 人 体 生 物 电 阻 抗 数 据 , 数 据 的 采 集 和 处 理 都 极 为 复 杂 。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 。该方法只需要采集和应用 3 个频率点 的生物电阻抗值 ,就可以提取出生物电阻抗参数 ,进 一 步 计 算 出 细 胞 内 液 和 细 胞 外 液 。实 验 结 果 表 明 ,方 法 与 常 用 的 生 物 电 阻抗谱分析法得到的结果相吻合 ,且采集数据和处理数据耗时仅为传统方法的 12.73% 。
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2024,43(7):83-89, DOI:
Abstract:
交错并联 Boost变换器结合电流模控制方式不仅能够实现相位间电流均流,而且还可以减少器件的电流应力。介绍 了 Boost在交错并联结构下的工作原理,采用了自适应导通时间的谷值电流模式控制策略,并采用II型补偿加快了系统的响 应时间。基于Simplis搭建模型并仿真,通过软件仿真证明了该控制方式是可行的;设计并做出了一款微型电源模块,内部包 含两路 Boost电路,每路可单独运行亦或两路工作在交错并联模态。该电源模块因其控制策略和开关管集成在硅芯片上,所 以模块小、质量轻,输出端电压波动范围小,峰值转换效率可达90%。
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2024,43(7):90-96, DOI:
Abstract:
针对传统的视觉同步定位与地图构建(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 ,绝对轨道误差(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 。
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2024,43(7):97-104, DOI:
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 dis- tance,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 (spatialpyramid 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 结 果 表 明 , 改 进 后 的 YOLOv8 算 法 在 计 算 量 下 降 的 同 时 , mAP@0.5 提高了 3% ,对漏检和错检等问题有明显改善 。
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2024,43(7):105-111, DOI:
Abstract:
微带交指滤波器作为一种常见的二维滤波器 ,在工程上有着广泛应用 ,但由于其尺寸较大 ,从而限制了应用场景的扩 展 。基于阶跃阻抗谐振器(stepped impedance resona-tor,SIR) 理论 ,设计了一款新型微带交指滤波器 ,完成了对传统微带交指 滤波器的尺寸优化 。该滤波器使用三段式 SIR结构 ,与 传 统 结 构 滤 波 器 的 谐 振 器 相 比 ,长 度 缩 减 了 23.2% 。利 用 CST仿 真 了相同设计指标下 SIR滤波器和传统滤波器的性能 ,结果表明二者都能够满足设计指标要求 ,且 SIR 滤波器在通带内性能更 佳 ,说明使用该方法实 现 小 型 化 具 有 较 强 实 用 意 义 。 为 验 证 滤 波 器 的 可 用 性 , 进 行 了 实 物 加 工 和 测 试 , 谐 振 结 构 尺 寸 为 10.9 mm×13.6 mm ,为便于测试 , 电路板尺寸为 24 mm×18 mm×0.508 mm , 实测结果与仿真结果在通带内最大差异小于 1.5 dB。该 滤 波 器 的 最 终 指 标 为 中 心 频 率 2.5 GHz, 带 宽 150 MHz, 带 内 损 耗 ≤ 4 dB, 阻 带 抑 制 ≥ 23 dB( 频 率 ≤ 2.2 GHz或 ≥2.72 GHz) 。
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2024,43(7):112-121, DOI:
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 ,提出了一种基于人体姿态估计模型 Fast-OpenPose和支持向量机(supportvector 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 , 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(spatialgroup-wise enhance, SGE) 来弥补精度损失 。在 CoCo2017数据集的基础上 ,额外扩充 1 000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 平 均 精 度 均 值(mAP) 的 同 时 ,更具有轻量化与速度优势 。
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2024,43(7):122-128, DOI:
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 真结果表明 ,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 。
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2024,43(7):129-139, DOI:
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 ,提出一种多策略融合的改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm ,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 3 种地图环境下分别可以达到最优值 13.135 6、28.834 5 和 44.364 9,寻优能力 和稳定性较原算法有较大提升 。
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2024,43(7):140-147, DOI:
Abstract:
为实现露点温度 100 ℃以上高温压力蒸汽相对湿度的精确测量 ,设计了以凝结称重装置 、不凝气体含湿量测量装置 、 数据处理系统为核心部件的凝结法相对湿度测量系统 。测量系统依据蒸汽相对湿度与含湿量对应关系 ,采用蒸汽快速凝结 , 实时监测冷凝液质量与不凝气流含湿量的方式实现了 目 标 蒸 汽 所 处 温 度 、压 力 条 件 下 相 对 湿 度 的 在 线 测 量 。凝 结 法 测 量 工 艺能实现露点温度 -40 ℃ ~ 130 ℃条件下气体相对湿度 0.15% ~ 100%范围内的有效测量 。在露点温度 128 ℃ 、相 对 湿 度 95%条件下 ,测量不确定度 0.59% ,测量偏差小于 0.4% ,具有测量精度高 、测量速率快的特点 。该系统能开展瞬态条件下蒸 汽相对湿度测量 ,湿度测量值能溯源到国际单位制基本单位 。
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2024,43(7):148-157, DOI:
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 ,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 ,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 。最 后 ,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 ,该方法具有较高的识别精度 。特别是在电弧耗散功率小于 2× 103 W、零休特征不明 显 的 故 障 场 景中 ,该方法更具识别优势 。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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2024,43(7):158-169, DOI:
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 ,平均精度均值(mAP) mAP@0.5 比原模型提高 8.6% ,达到 82.3% ,体积只增加 0.5 MB。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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2024,43(7):170-175, DOI:
Abstract:
为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 ,建立等效电路模型 ,分析阻抗与频率关系 ,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系 ;其次 ,进行多物理场耦合仿真实验 , 探究了电容容值对其质量灵敏度的影响规律 ;最后 ,搭建实验系统平台 ,开展了质量灵敏度实验 。结果表明 ,并联电容对其质 量灵敏度影响较小 ; 串联 1.01 pF电容其质量灵敏度提升 8.01× 10- 2 Hz/ng,串 联 15.84 pF电 容 其 质 量 灵 敏 度 提 升 1.49× 10- 2 Hz/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 , 为该类传感器便携化 、微型化设计提供有力 支持 。
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2024,43(7):176-181, DOI:
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 , 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 500 kHz,接收端超声换 能器工作频率分别为 50和 500 kHz,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 ,50 kHz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 20~ 200 mm 厚度范围内的测量 ,有一定的创新性和较好实用价值 。
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2024,43(7):182-190, DOI:
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 , 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快 速傅里叶变换(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 ,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 。
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2024,43(7):191-200, DOI:
Abstract:
针对现有的基于生成对抗网络的壁画修复方法,其生成样本缺乏多样性,容易造成大规模特征丢失等问题。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方法。首先,从两个随机方向进行样本生成,保证了生成样本 的多样性。其次,对 DilateU-NetKares生成器模型,改进下采样阶段的膨胀卷积扩张率,取消池化操作。最后,设计损失函 数,将均方误差(MSE)损失与对抗损失相结合,通过λG 约束生成样本的特征梯度。在所收集壁画数据集上进行修复测试,测 试结果与多种图像修复方法对比。结果表明,所提算法获得的图像修复结果细节更清晰。修复后图像的峰值信噪比(PSNR) 相较对比模型平均提高了约1.12dB,结构相似度(SSIM)平均提高了约0.047。
2024年第43卷第7期
理论与方法
研究与开发
应用天地
2024年第43卷第7期
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基于车桥耦合振动和深度学习的悬索桥损伤识别分析
Abstract:
针对现有通过车辆响应识别桥梁损伤方法的不足,提出结合车桥耦合振动和深度学习理论的桥梁结构损伤识别方法。以郑州桃花峪自锚式悬索桥为例,建立桥梁和车辆的有限元分析模型,开展大跨度自锚式悬索桥的车桥耦合振动分析,获取车辆的加速度响应。以车辆加速度响应作为网络输入参数,分别构建一维卷积神经网络(One Dimensional Convolutional Neural Network；1D-CNN)和二维卷积神经网络(Two Dimensional Convolutional Neural Network；2D-CNN)两种深度学习模型,对二者的识别效果进行对比分析。探讨信号噪音、低损工况等因素对桥梁结构损伤识别效果的影响规律。结果表明:2D-CNN对桥梁结构的损伤识别准确率和训练效率要优于1D-CNN；1D-CNN实现了端对端智能损伤识别,2D-CNN在识别准确率和对外界干扰因素的鲁棒性上表现更好。研究结果为进一步优化桥梁结构损伤识别方法提供参考。
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多策略融合的斑马优化算法
Abstract:
针对斑马优化算法易陷入局部最优和鲁棒性差的问题，提出了一种多策略融合的斑马优化算法。首先采用基于logistics混沌的收敛因子作为步长控制因子，平衡了算法全局探勘与局部开发能力，提高了算法的寻优精度；其次采用位置扰动策略，避免了迭代过程种群多样性的减少，增强了算法跳出局部最优的能力；最后采用记忆更新策略，降低了位置更新策略的盲目性。利用14个标准测试函数，在收敛精度、收敛速度、统计检验三个方面对改进后算法的优良性进行实验检验。实验结果表明改进策略有效地提升了斑马优化算法寻优精度与跳出局部最优的能力。在工程优化问题上进一步验证了算法处理实际优化问题的有效性与实用性。
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适应弱纹理与几何特征的十字匹配块的立体匹配
Abstract:
针对弱纹理、弱几何特征的双目视图，生成视差质量较差的问题，提出了适应弱纹理与几何特征的十字匹配块的立体匹配算法。采用双线性视差插值框架，以提高时间效率；通过双目视图中少量规则点计算其整体视差变化趋势，以较少时间确定视图的最大视差和规则点的视差；融合census序列、色彩和梯度等信息计算十字匹配块的代价，以增强弱纹理特征的视图的视差生成质量；基于初始视差图像的局部几何特征，十字匹配块和子块旋转相应的最优角度进行代价计算，以增强弱几何特征的视图的视差生成质量。实验结果表明，与SGM、AD-Census、PMS、ELAS等算法比较，生成的视差图像质量整体效果好，对于弱纹理、弱几何特征局部区域，视差质量提升明显；基于6对测试图像，与PMS算法相比，视差图像的MSE平均减少30.97%，执行时间平均为其1/4。
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基于大型光电设备应用的永磁同步电机性能测试分析
Abstract:
近年来，随着大型光电设备的应用需求不断增加，其稳定可靠的驱动方法逐渐成为研究热点。直流有刷电机因为具有非线性周期转矩波动和大电流引起的电磁干扰等固有缺点，已经无法满足设备体量不断增大的需求。永磁同步电机作为一种技术成熟的电机，具有运行稳定，输出力矩大，可靠性高等特点，逐渐成为大型光电设备驱动电机的一种优选方案。本文旨在评估大型光电设备中永磁同步电机的性能，以确保其在高精度光电系统中的性能和可靠性。通过设置模拟实际工作环境，采用标准化测试流程对永磁同步电机进行测试，重点关注其速度阶跃指标和平稳性的测试。测试结果显示，永磁同步电机在速度阶跃过程中超调量低于15%，稳定时间优于0.4s；低速运行时的速度波动均能达到设备使用要求。可见，永磁同步电机在大型光电设备应用中表现出高效的性能和良好的可靠性，可作为大型光电设备驱动单元的优选方案。
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基于超宽带雷达的穿墙生命体征信号检测研究综述
王月, 齐庆杰, 孙立峰, 程会锋, 张婧雯, 刘英杰, 马天放, 仙文豪
Abstract:
呼吸与心跳是人体重要的生命体征信号,可以表示生命现象的存在及其相关状态。准确获取倒塌掩埋空间与建筑物内部空间等复杂场景中的生命信息,在应急救援、侦查反恐等过程中发挥着巨大作用。超宽带雷达具有较强的穿透性能与抗干扰性能,能够穿透墙体等障碍物实现人体目标生命体征信号的自动检测,已成为生命探测领域的研究热点。在此基础上,超宽带雷达生命探测装备应运而生,本文总结了其国内外发展现状,包括主要研究团队和典型产品特征。梳理了基于超宽带雷达的穿墙生命体征信号检测技术整体框架,主要包括回波信号去噪、回波信号增强、回波选择与距离定位以及生命信号分离与重构四部分,围绕各部分内容进行了详细介绍与方法总结,并针对深度学习在生命体征信号检测中的应用现状进行了分析。最后,从产品与技术角度的需求出发,对未来的研究方向进行展望。
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基于U-Net的启闭机钢丝绳故障定位方法研究
Abstract:
启闭机钢丝绳在水电站运行中用于闸门提升,对水电生产的安全稳定至关重要。然而,传统的人工检测方法存在效率低、准确率差等问题。利用钢丝绳监测图像进行故障定位,不仅可以大幅提高检测效率,还能够实现高准确率的故障定位。本文提出了一种基于U-Net结构的方法,通过编码器提取不同尺度的图像特征,再利用解码器将这些特征还原为故障定位标签,从而实现钢丝绳的故障定位。实验结果表明,本文所提方法明显优于传统全卷积网络,且在Dice系数、IOU和Hausdorff距离三个评价指标上都取得了优异的结果,能够实现准确的钢丝绳故障定位。
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钻井液环境无线传输微型PIFA共形天线研制
Abstract:
井下上返式微球测量仪需在钻井液环境中实现无线数据传输功能，其直径一般不超过10mm，该参数限制了无线收发结构的尺寸。同时，一井次钻探过程的随钻测量任务通常需要部署上千个微球测量仪，传统天线大多采用低损耗板材，不利于大批量应用。针对上述问题，本文提出了辐射贴片弯折与地平面开槽的方法对传统PIFA天线进行改进，天线平面尺寸仅为17 × 8.4 × 0.049mm，较类似天线的设计缩小了68.3%；天线通过柔性印刷电路技术制造，弯曲175°后安装在微球测量仪表面。天线在相对介电常数为81、电导率为1.258 S/m的钻井液中测得的谐振点频率为310MHz，对应回波损耗为-32.4dB，-20dB带宽为35MHz。天线在相对介电常数和电导率不同的钻井液中，均具有较为理想的全向辐射特性。相比其它文献中所提出的天线，本文所提出的天线在尺寸、谐振点频率和回波损耗等性能指标上均具有一定的先进性。综上，本文所提出的天线可用于微球测量仪在钻井液环境中的无线通信，使原有微球测量仪的数据传输方式由有线通信变为了无线通信，降低了井下测量短节的设计难度，提升了数据传输的时效性。
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基于多传感器的干式变压器故障诊断系统设计
Abstract:
为实现对电力系统中的干式变压器的状态监测及早期故障诊断，结合声发射传感器、温度传感器、湿度传感器等多类传感器对干式变压器进行状态监测和故障诊断，开发一套基于LabVIEW的干式变压器故障诊断系统。针对声发射、温度、湿度等数据，采用基于金豺优化算法的变分模态分解方法，提取出数据趋势，根据趋势的变化规律识别出潜在的早期故障；针对高采样率的声发射数据，采用基于多尺度TEO的特征提取方法，提取出早期故障的微弱特征。仿真和应用表明，本系统对信噪比为-10dB左右的微弱早期故障信号具有优越的识别和诊断能力。本系统的优点是，结合声发射对材料劣化的敏感性和趋势及微弱特征分析方法，可在故障早期进行预警，而无须完全依赖指标阈值。
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基于变分模态分解的光伏功率预测方法
王世青, 赵许许, 廖俊龙, 詹鑫, 王建红, 邹德凡, 杨春萍
Abstract:
为解决光伏功率预测时不确定性强、影响因素较多等问题，本文提出一种基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）的光伏功率预测方法。首先，对原始的光伏功率数据进行变分模态分解分解，分解为不同频率较平稳的模态分量，其次，计算不同模态分量的排列熵，根据排列熵将不同分量进一步合并，并在考虑不同影响因素(温度、辐射等)的条件下，分别将不同频率模态分量(Intrinsic Mode Function，IMF)经过BiGRU-Attention模型进行预测，最后，将不同频率分量的预测结果叠加重构得到最终预测值。对中国某地区光伏功率数据进行实验测试，实验结果表明本文提出的模型相较于双向门控循环单元(Bi-directional Gated Recurrent Unit，BiGRU)模型，在平均绝对百分比误差(MAPE)、均方误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)方面，分别降低了11.25%、8.51%、11.92%，其预测误差得到显著降低。
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基于STM32的防酒驾监测系统的设计
Abstract:
基于单片机的酒驾监控系统在国内外受到了广泛关注与研究，其主要是通过集成单片机、酒精浓度传感器、A/D转换器及声光报警等模块，实现对驾驶员呼出气体中酒精浓度的实时监测与超标报警。目前研究重点关注高精度酒精传感器、数据融合技术、嵌入式系统开发以及系统的集成化与智能化等方面，而多数系统使用的51系列单片机其稳定性与准确性有待提高，系统功耗、通信速度以及环境适应性等都需要不断改进。根据系统易用性、可靠性以及安全稳定性等设计需求，本文设计了基于STM32的防酒驾监控系统，主要采用嵌入式系统进行开发与设计，包括硬件电路的功能设计与软件程序的调试与验证，并对系统整体各部分电路进行了具体的设计与功能分析，设计出满足需求的最小应用系统。软件采用最优化程序设计方法以使系统运行平稳。本系统整体设计电路简化、操作方便、功能优化、成本较低。经过调试与检测，该系统能够精确检测酒精浓度，检测有效率为96.5%，误差不超过±5%，具有很好推广使用价值。
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计及季节性光伏出力的配电网经济运行策略
Abstract:
针对配电网投建过程中如何规划分布式电源(distribution generation,DG)的配置使得电网公司和用户获得可观效益的问题,本文提出了一种考虑季节性因素影响的电网公司与用户协同优化模型。首先,考虑配电网建设环节和运行环节之间的交互关系,搭建了DG投建计划的整体框架；其次,以新增配电线路的经济性为目标,计入碳税成本,构建了可靠运行约束下的配电网规划模型；然后,搭建了考虑配置DG及调整运行过程中用电策略的用户效益模型,并基于遗传算法提出了协同优化模型的求解方法,以期最大程度地提高整体获益；最后,基于IEEE33节点网络对协同优化模型的可行性进行验证分析,结果表明,所提出的清洁能源接入下计及季节性因素的配电网效益优化模型可以在提升整体性能的基础上有效提高运行效益。
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飞控系统多元数据融合虚拟试验仿真模型验证
Abstract:
本研究旨在提高飞控系统虚拟试验仿真模型的有效性与可信性。为解决虚拟试验中多元冗余与强耦合数据的问题，提出了一种基于多元数据融合的仿真模型验证方法。首先，通过多元仿真数据融合，减少噪声和误差；其次，运用皮尔逊相关系数分析多元输出数据的相关性，并结合TCN-LSTM方法融合数据特征，深入挖掘数据的时空关联性；最后，通过概率分布分析评估仿真数据与参考数据的差异，转化为可信度等级，实现仿真模型的有效验证。实验结果表明，80%的输出数据达到仿真模型可信标准，其中有50%的输出数据达到完全可信标准，该方法显著提升了仿真模型的验证精度与可靠性。
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基于顺序等效采样的DAC测试方法设计
Abstract:
当前DAC测试面临不能兼顾采样精度与采样速率的问题，测试时通常只能二者选其一，随着DAC器件的发展，常规测试系统不能满足当前测试领域需求。针对采样速率提升导致系统噪声提高，最终使采样系统有效分辨率恶化的问题，在分析对比了当前采样技术和系统噪声影响的基础上，提出了基于顺序等效采样的DAC测试方法。该方法将高频的原始信号在时间域上展开，其核心是制造采样周期与输入信号的周期的固定频差以进行分周期采样。本文对采样时钟抖动对系统有效位数的影响进行分析，确定了系统的最大时钟抖动，根据被测信号周期特征设计了测试系统的采样结构与周期。并对一款16Bit、500MHz输出的DAC进行了测试，其结果与传统外挂频谱仪的测试结果进行对比。对比结果表明两次实验获得的频谱特征一致，采用本文设计的测试系统获得的测试结果得到了约4dBc左右无杂散范围提升，约7dBc左右双音交调参数提升，证明基于顺序等效采样DAC测试方法的有效性。
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直流式风洞测量不确定度评定研究
Abstract:
为科学评定分析直流式风洞运行数据准确性,以WZ860070-E型直流式风洞为研究对象,参照QX/T84-2007《气象低速风洞性能测试规范》对风洞的流场均匀性和流场稳定性进行测试实验。通过GUM方法对2m/s、40m/s、60m/s测试点的流速均匀性、流速稳定性的测试结果开展测量结果不确定度评定。结果表明:测量重复性引入的分量为主要影响量；扩展不确定度评定结果基本满足JJF1094-2002《测量仪器特性评定》的合格判据,可信程度较高；受标准测试设备性能及外界因素影响,2m/s风速流场均匀性和流场稳定性的测量结果扩展不确定度结果同高风速的相比偏大。
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心音信号伪基线去噪算法研究
Abstract:
为克服自适应噪声完全集成经验模态分解(CEEMDAN)在处理信号时产生的伪模态问题,对改进的自适应噪声完全集成经验模态分解(ICEEMDAN)和离散小波变换(DWT)的心音信号去噪算法进行了研究。利用DWT将加噪后的心音信号(PCG)分解成不同频率尺度的小波系数并用自适应阈值对高频系数进行处理；采用ICEEMDAN方法对每个小波子带进行进一步的分解,得到多个与心音特征相关的经验模态函数(IMF)；将处理后的IMF重构为去噪后的心音信号。通过实验验证,所提出的算法在改善心音信号质量和保留心音特征方面优势明显,相比传统的小波去噪和类EMD方法,具有更高的效率和准确性。
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基于GAF-MCNN的轴承智能故障诊断方法研究
Abstract:
针对轴承微小故障信号非平稳非线性且易受背景噪声干扰的特点，提出了一种基于格拉姆角场和多尺度卷积神经网络(Gramian angular field and multi-scale convolutional neural network, GAF-MCNN)的智能故障诊断方法。首先，利用分段聚合近似算法对原始振动信号进行压缩降维预处理，以减少数据存储空间和提升计算效率；然后，利用格拉姆角场算法将一维序列信号转换为二维矩阵热图，二维化后的矩阵加强了原始振动信号间的时间关系，将时间维度编码到了矩阵结构中；最后，设计了基于多尺度卷积神经网络对故障进行高效快速智能诊断。实验结果表明，GAF-MCNN诊断方法不仅克服了传统卷积神经网络诊断方法存在的计算效率较低的问题，而且诊断准确率优于单尺度卷积神经网络方法，具有较强的工程实用性。
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基于垂直约束的紧耦合激光惯性SLAM方法
Abstract:
为了解决现有激光SLAM方法忽略垂直方向漂移而导致的高度不准确和地图重影问题，提出了一种基于垂直约束的紧耦合激光惯性SLAM方法。该方法结合激光雷达传感器的安装高度以及点到激光雷达的距离提取精确的地面点，基于提取的地面点设计了一种考虑垂直方向残差的激光里程计，使用两步列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt, L-M)方法来求解姿态变换，这些残差将有助于在垂直方向上收敛到最优解。使用基于欧氏距离的启发式回环检测方法避免地图重影问题。为验证本文算法的优越性，在开源KITTI数据集及真实场景下均进行了相关实验。经过实验证明，与LeGO-LOAM、LIO-SAM和Point-LIO等先进方法相比，提出方法具有更高的定位精度。
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基于ECA-Res2Net的中药饮片分类模型
Abstract:
中药饮片是指药材经过炮制后可直接用于中医临床或制剂生产的药品,针对中药饮片种类繁多、形态类似,导致鉴别困难的问题,本文提出一种融合多尺度特征和注意力的中药饮片分类模型(ECA-Res2Net)。首先,通过Res2Net分层类残差结构提取不同数量和尺度的特征组合,增强网络对细节信息和语义信息的学习能力；其次,引入高效的通道注意力机制突出中药饮片重要的特征区域,提高模型的特征选择能力；最后,结合Softmax Loss和Center Loss构造联合损失函数,有效地调节类内以及类间距离,提高分类的准确性。实验表明,ECA-Res2Net在构建的16类中药饮片数据集上的识别准确率高达96.35%,与经典神经网络和Transformer分类模型相比,具有更少的参数量和计算复杂度,为中药饮片的快速、智能识别提供有力支持。
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考虑风光消纳和碳减排的配电网混合储能优化配置研究
刘同和, 吴佳哲, 李向前, 张澜芳, 王 雷, 赵晶晶, 樊濠诚
Abstract:
大力发展风电、光伏等可再生能源是我国实现“双碳”目标的重要途径。风光等分布式电源(distributed generation ,DG)大量接入配电网后，将储能电池作为灵活性调节资源，可提升配电网风光消纳、碳减排和运行稳定性能力。本文考虑碳排放强度提出了碳排放指标，建立了考虑风光消纳和碳减排的配电网混合储能(hybrid energy storage, HES)优化配置模型；并通过禁忌搜索（Tabu Search，TS）和改进学习因子粒子群优化算法对模型进行求解；最后,通过IEEE-33节点配电网系统进行仿真分析，验证了本文所提方法的有效性。结果表明，合理配置混合储能可以有效提高配电网风光消纳能力、碳减排能力和运行稳定性。
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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):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):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):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):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。
