摘要:本文针对大型非周期相控阵天线的特点，提出一种多学科、多领域协同设计的方法。然后运用该方法指导两个产品天线设计，围绕协同设计的典型流程和几个关键控制点展开论述。在测试阶段实测天线的主要指标，天线1辐射端面平面度≤1.4mm，栅瓣电平≤-20dB，天线2辐射端面平面度≤1.1mm，栅瓣电平≤-18dB，实测数据与仿真结果吻合，各项指标优于设计输入要求，使用性能良好，验证协同设计方法的有效性。文章最后指明大型非周期相控阵天线协同设计的进一步研究方向。

摘要:研究了一类具有双通道时延和丢包的非线性不确定网络控制系统的鲁棒H-∞镇定问题。将网络诱导时延和数据丢包对系统的影响，转化为服从Bernoulli二区间分布的等价时延，并考虑系统的不确定性和外部干扰问题，基于T-S模糊系统建立了非线性系统的新模型，通过构造Lyapunov-Krasovkii泛函和线性矩阵不等式方法，给出了使非线性系统鲁棒渐进稳定，并满足H-∞性能指标的状态反馈控制器存在的充分条件。最后，用数值仿真结果验证了理论分析方法的可行性和有效性。

摘要:针对在实际测量地形地貌时激光数据过滤误差较大的问题，设计了基于激光电云数据的地形地貌测量及处理方法。采集激光点云数据，结合公共标靶法与最小二乘法补全点云数据且自动过滤非地面数据，对激光点云数据的平面坐标与高程实施转换，生成待测区域的地形地貌等高线，实现该区域的地形地貌测量。通过实验验证设计方法性能，结果表明，该方法可实现分散站点激光点云数据的拼接与过滤处理，过滤性能稳定且过滤误差较低，平均为2.1%，可精准测量实验地区的地形地貌，坐标值误差平均为0.187，满足实际应用中的地形地貌高精度测量需求。

摘要:随着航空机电系统的发展，对电池的检测与寿命预测成为地勤人员重要的工作之一。针对小子样条件下锂电池寿命预测困难的问题，研究了GM(1:1)模型、灰色Verhulst模型、神经网络模型在解决该问题时的优势与缺陷，通过对现有模型的分析，提出了一种灰色Verhulst-神经网络模型，弥补了灰色模型中长期预测精度低的缺陷，降低了神经网络对样本量的要求。以某型航空设备装备的锂电池为例，研究并比较以上方法的预测效果，结果显示灰色Verhulst-神经网络模型预测精度为0.7%，远低于其它模型，说明模型精度较高，证明了本文所提方法的可行性与有效性。

摘要:高压电网长距离传输线路经常飘落缠绕风筝塑料等异物需要及时清理，而人工异物清除方法存在较大安全隐患。激光具有发散角小、方向性高、高亮度的特点，是远距离非接触式电网异物清除的有效手段。为此在实验室搭建激光毁伤测试系统，测量典型电网异物清除阈值，依据测量结果设计了一种适用于户外使用的固定焦距光束发射系统，系统由三片分离式球面镜片组成，成像质量达到衍射极限，结构简单紧凑，长度仅有272mm，重量小于48g。根据设计结果，通过优化设计光源到透镜的距离，可实现系统在20-200m工作距离调整。最终，采用物理光学传播功能模拟系统实际的使用情况，系统在发射基模高斯光束时，在各工作距离下光斑直径均小于9mm，达到异物清除阈值，可实现对各类电网异物的有效清除。

摘要:针对大规模电动汽车接入对微电网经济运行造成不利影响的问题，提出基于峰谷分时电价的电动汽车有序充放电控制方法。采用传递闭包法对峰谷电价时段进行划分，并考虑到用户的响应度，分析车主不同充放电行为对于微电网负荷的影响，构建在保证微电网稳定前提下，增加微电网收益的电动汽车有序充放电的优化调度数学模型，并采用混沌理论改进灰狼算法对问题进行求解。通过仿真，证明所提的策略能合理分配电动汽车充电时段，激励用户参与电价响应，增加微电网的收益，实现电动汽车与微电网的协调运行。

摘要:针对目前工业测试场合中所用到线性可变差动变压器(LVDT)系统结构与电路组成较复杂，且线性度与灵敏度不高等因素；设计出了一款空心LVDT,用直流恒流源作为其激励信号，由ARM单片机控制开关桥向原线圈充放电，在稳定放电期间，利用单片机的控制逻辑去捕获两个副线圈上的脉冲高度差来进行位移量的测量；最终试验数据表明，该方法所设计的空心LVDT在满量程为3 mm时，相对百分比精度可达0.3%，灵敏度为0.284字/µm，且有较高的频率响应特性，能满足一般的工业自动控制与测量需求。

摘要:传统超声多普勒胎儿监护仪均采用模拟解调进行胎儿心率的分析，由于该模式下的解调信号为单路信号，无法进行矢量分析，因此在实际应用过程中，存在着对二尖瓣的正负向运动的重复识别，造成心率翻倍现象。本研究设计并实现了一种基于数字解调模式的无线超声多普勒胎儿监护系统，其采用时域加窗方式对超声回波信号进行数字解调处理，并根据计算所得到的矢量速度曲线进行心率分析，该系统能够有效避免心率翻倍现象。同时，该系统采用主机与探头之间的数据无线传输方案，极大地方便了操作人员使用。根据标准胎心仿体测试结果，本系统能够有效抑制传统设备所存在的心率翻倍缺陷，实现稳定、可靠和便捷的胎儿监护。

摘要:在对无人机飞控计算机技术发展应用叙述的基础上，设计了一款基于Zynq平台的应用于小型无人机的飞控计算机硬件平台。该硬件平台采用SOC处理架构，通过在单芯片上集成的双ARM硬核与外围FPGA实现了硬件外设的硬实时处理，极大的减轻了软件负担。文中对硬件平台的电源设计，气压高度、空速设计，接口设计等硬件单元进行了详细的描述。各项试验结果表明，此种架构的无人机飞控硬件平台集成度更高，尺寸更小，拓展能力极强，各设计单元均能实现预期目标且适用于恶劣的工作环境，对固定翼飞机具有很好的通用性。

摘要:目前提出的矢量信号发生器射频动态切换系统射频动态切换时长过长，功率损耗较高。为解决上述问题，基于时分复用（TDM）技术对矢量信号发生器射频动态切换系统进行设计，应用AV1443矢量信号发生器作为矢量信号发生器，在设计的过程中应用程序发送芯片将矢量信号的信息统一化处理，并设计具有信息转换的数据输出与输入端口，在多途径的环境中进行射频状态的动态计算，引用离散薄里叶算法对矢量信号的射频动态进行表达分析。实验结果表明，基于TDM的矢量信号发生器射频动态切换系统能够缩短切换时长，降低功率损耗，本文系统切换时长在相同的工作频率状态下领先传统系统0.02s，且本文系统完成整套切换任务后的功率消耗始终控制在1M以内。

摘要:针对LEACH算法中节点能量消耗过快而容易死亡、簇头选举机制不合理及稳定周期短等问题，为提高网络稳定性，有效利用节点能量，提出了一种非完全分簇路由算法。该算法考虑节点剩余能量来选举簇头，利用基站能量充足的优势，建立非完全分簇，采用平面路由和分簇路由相结合的方式来实现数据传输，以均衡网络负载。仿真结果表明，该算法对比LEACH，网络稳定周期延长了29.48%，稳定周期占网络生命周期比例提高至72.53%，网络性能更优。

摘要:为了解决接触式轮廓扫描仪由于部件安装不精确而对测量数据结果造成偏差的问题，本文分析了误差的主要来源，运用最小二乘法的思想，以残差平方和最小为优化目标建立系统的误差处理模型，提出并建立一套基于LM算法迭代求出系统参数的现场标定方法，并使用Matlab软件编程验证了算法可行性且对算法进行了鲁棒性实验，仿真实验数据表明该算法可实现对系统参数的精确标定与坐标的修正，收敛速度快，精确度高可以将测量误差控制在0.05mm以下，角度误差控制在0.1°以下，大大降低了扫描仪的制造和安装精度要求。

摘要:针对癫痫脑电信号多分类的精度提升问题，提出了一种基于信号转差分模块与卷积模块结合的分类算法。信号转差分模块对原始脑电信号进行多阶差分运算，得到描述其波动特征的差分表示；然后卷积模块动态学习的方式将差分脑电信号转换为图片，利用预训练的卷积神经网络来提取信号特征并实现自动分类。分类结果表明：与现有研究相比，所提出的方法的最高提升了8.1%的分类准确率。在两分类问题上达到了99.8%的分类准确率；在三分类问题上获得了92.8%的准确率；在五分类问题上取得了86.7%的准确率。说明信号转差分模块对于脑电信号分类问题有积极作用。

摘要:针对民航当局对运输类飞机运行符合性的评审要求，结合型号研制里程碑节点和飞机设计、制造、试验的不同状态，确定了不同阶段的运行符合性验证工作内容，提出了将运行符合性验证与型号合格审定进行协同规划的方法，提出了与研制、审定过程协调一致的运行符合性验证计划编制方法，构建了基于验证项目、验证资源、验证成本、验证时间等多参数的运行符合性验证规划模型，设计了基于遗传算法的运输类飞机运行符合性验证规划模型求解流程，算例表明，该方法在处理多目标约束的验证成本和验证时间最优解问题上具有可行性。

摘要:地球介质的电各向异性现象是普遍存在的，而传统上电磁法的理论研究与实际应用多是基于各向同性理论的假设，因此研究基于各向异性理论下电磁场的响应特征就显得非常迫切。本文从Maxwell方程出发，推导了二维倾斜各向异性下大地电磁场的偏微分方程，并采用有限元法对设计的一系列二维各向异性模型进行数值计算。结果表明：不论改变各向异性系数还是改变倾角，均能引起视电阻率和相位曲线的显著变化；由于倾角的影响，导致了视电阻率曲线在空间上的不对称。研究结果为大地电磁资料的处理和解释提供理论基础和技术指导。

摘要:针对传统的物料混合装置控制精度低、可靠性不足等问题，提出采用西门子 S7-1200 PLC和触摸屏来控制与监视物料混合系统的工作过程，实现两种物料从进料、搅拌到出料控制等功能。控制单元基于TIA博途全集成自动化软件平台编制梯形图。触摸屏作为上位机实现人机界面交互的功能，经试验表明，采用模块化程序设计软件代替传统的继电控制，各控制阀能精确实现开启、关闭功能，液位升降模拟过程真实、精准，系统运行稳定，不仅可大大提高生产效率，而且可降低系统故障率 。

摘要:山洪灾害预测，是应急管理工作中的一个重要部分；如何实时、准确得到灾害数据并进行关联分析，是灾害调查中的一个难点。本论文致力于研究洪涝与地质灾害多方数据的感知与融合，通过结合多方数据融合组件、天-空-地的立体网格体系、数据分析引擎与算法模型、数据同化技术、核心专业模型以及人工智能分析等关键技术，搭建出轻量版山洪、泥石流、山体滑坡大数据平台。平台囊括了山洪水情预报模型和小型可视化灾情信息系统，可灵活呈现监测分析结果；耦合二维、三维GIS，实现微观-局部-整体、过去-现在-未来的多方位、高频自动监测-遥感影像解译-流域水文模拟、多视角、多维度展示。此平台内置的数据分析引擎与算法模型通过数值计算形成虚拟监测数据，采用熵值法、热点技术、机器算法等对水位、流量、流速等数据构建统计预测模型，并实现多源数据验证，有助于大幅度减少监测点与运维成本。平台还可将灾害数据关联分析平台与人工指挥决策系统打通，为预测、决策、指挥提供依据。

摘要:自动化三维乳腺超声(Automated 3-D Breast Ultrasound, ABUS)设备因受探头尺寸的限制而导致其成像视野有限。通过将其不同视野的图像数据进行拼接实现了对乳腺组织的全景超声检查。算法首先采用自动定位乳头位置的算法来识别和标记ABUS图像中的乳头位置；其次将乳头位置指定为后续拼接算法的特征匹配点，通过匹配特征点对图片进行融合，从而完成对ABUS乳腺超声全景图的自动拼接。结果表明，本算法可有效地自动拼接ABUS乳腺超声全景图，无需人工干预，医生可通过全景图对乳腺癌筛查病例实现更为准确和客观地诊断，具有非常重要的临床应用价值。

摘要:设计的多视频接口紫外成像系统，支持通过USB3.0接口输出图像数据至PC上进行显示，并且创造性地提出通过MIPI CSI-2接口将图像数据输出至Hi3519处理器进行显示，同时提出了两种类型的接口转换方法。设计了成像系统的图像采集模块、通过现场可编程门阵列（FPGA）以硬件描述语言（Verilog）构建的图像处理模块、I2C通讯模块以及接口桥接转换模块等，其中图像处理模块作为系统的主控核心模块，分别控制图像采集模块完成了图像信息的采集、控制I2C通讯模块和接口桥接模块完成开发平台的实时显示，另外该系统针对平滑噪声的处理集成了双边滤波算法、并且设计了图像模式切换、High Dynamic Range（HDR）模式切换、图像缩放和图像翻转等多种功能。通过对系统进行测试和验证，结果系统能够稳定提供分辨率为2048*2040@44fps的视频流，结果表明该系统且具备低功耗的优势，最终完成了紫外成像系统和专业领域应用的精准匹配。

摘要:药液在生产过程中易混入不溶异物，因此投入市场前的必须对药液进行检测。针对安瓿瓶药液检测，区别于传统的序列图像检测算法，设计了一种基于机器视觉和卷积神经网络的检测方法。首先利用Canny边缘检测提取安瓿瓶瓶壁边缘，裁剪药液区域图像，减少了后续计算量；其次改用VGG16卷积神经网络进行不溶异物的特征提取，可以提取到传统特征之外的抽象特征；最后通过迁移学习和微调，在400张测试样本中，结果为识别正确378张。结果表明，该方法可以检出不溶异物，满足实际生产需求。

摘要:几何活动轮廓通过水平集演化捕获目标边界，然而传统方法忽略了前景物体涉及的全局运动及局部形变，从本质上限制了轮廓的动态谐调范围。本文提出一种由隐式流驱动的几何活动轮廓方法，用于分割形变对象的动态轮廓。根据流体力学，对平流及弥散的隐式流进行建模，从而直接引导水平集的更新。根据图像序列之间有限的运动观测，采用具有平滑和稀疏项的回归算法以拟合平流矢量场。之后，引入受空间梯度约束的非均匀弥散方程，将最终叠加的隐式流用于水平集演化。提出的几何活动轮廓方法构成了一个统一的扩展框架，保留了已有模型对轮廓拓扑变化的适应性。对多个场景下的动态轮廓分割实验表明，提出方法能准确地分割具有全局运动及不规则形变的前景目标，且具有收敛速度快、稳定性强的优点。

摘要:针对测井电成像仪器采集的地层电导率数据在动态图像生成过程中，相邻窗口之间的过渡区域出现明显台阶的问题，设计了基于拉普拉斯金字塔的图像融合方法，在台阶处上下灰度图像生成和逆向扩展等预处理步骤的基础上，采用 OpenMP并行架构，并行地执行整个井段上多个台阶处上下扩展后的图像混合。在不同地质类型的四口井电成像数据上的实验结果为动态图像的台阶现象得到了有效消除，图像过渡更加自然，且运算速度较串行计算提升了约4倍。结果表明，相比于基于网格变形的二维图像渐变方法，本文方法更加简单、高效，具有更大的推广应用价值，为电成像数据的后期解释处理提供了保障，使电成像测井仪器更好地服务于油田的勘探开发。

摘要:为了解决灰度共生矩阵对遥感云图特征提取实时图像处理过程中算法复杂度高，运算时间长，数据运算量大等问题，提出了一种Vivado HLS实现卫星遥感云图特征提取算法的硬件加速方法。本文通过对灰度共生矩阵纹理特征提取算法以及Vivado HLS硬件加速设计进行研究，利用Vivado HLS对灰度共生矩阵纹理特诊提取进行硬件加速，并且封装为可调用的IP核，将PC端遥感云图处理结果与Zynq7020硬件加速后的处理结果进行比较，实验结果表明，该方法能够快速的解算遥感云图纹理特征，加快遥感云图处理速度，同时克服了FPGA设计图像算法难度大的缺点。

摘要:为了解决惯性导航系统长航时累计误差和实时性问题，提出了一种基于因子图的多源信息融合算法。论文基于和积算法，采用了因子图模型进行基于最大后验概率的状态估计，计算变量的均值和方差完成数据融合，利用超宽带技术和视觉传感器对发生累积误差的惯性导航系统进行校准，完成误差修正。对信息融合算法进行了仿真，结果为：该算法各轴向的误差分别为0.36%和0.31%，解算时间为50ms。该算法误差仅为惯性导航累计误差的三分之一，实时性相较于其它算法更高。

摘要:为延长无线传感器网络的生命周期，提高数据收集的可靠性，提出一种基于相长干涉的无线传感器网络低功耗可靠数据收集协议。利用时分多址技术对网络中的节点分配时隙，采用感知节点轮询发起相长干涉的网络洪泛的方式实现数据收集。针对时分多址技术需要的时间同步要求，改进现有的隐式全局时间同步算法，来保证节点轮询发起相长干涉网络洪泛的时间对齐。利用丢包重传机制来实现可靠性。仿真和测试平台实验结果均表明，能够实现几乎100%的数据收集，能量效率约为CTP的2.2倍，大幅度提高网络的生命周期、可靠性。

摘要:为提高霜雪识别系统的识别率，开展了基于边缘AI的霜雪识别系统设计。综合海思嵌入式处理器Hi3559A高算力、低功耗特点，硬件部分采用模块复用的方法降低功耗和资源消耗，软件部分，从模型训练、模型量化、模型部署入手对MobileNetV2图像分类网络和ISP自适应处理算法进行改进，最终识别率99.7%，预处理时间0.3s,图像分类时间0.8s，模组平均功率2W，鲁棒性好、性能稳定。由此可见Hi3559A智能相机模组可有效纠正雪深探测仪的疑误数据。

摘要:为解决大容量存储设备数据传输速率低、长距离传输的稳定性差以及现有千兆以太网硬核MAC控制器移植性低，可操控性差和在特定结构功能下资源浪费等问题，提出FPGA与物理层芯片相结合方法。通过对MAC层组成结构和工作原理的理解，提出FPGA与物理层芯片相结合方法，来完成数据高速传输。由于使用FPGA实现所以MAC控制器具有可控性强，移植性强，资源用量小和适应性强等特点。在自主研发平台基础上对其验证：表明该MAC控制器具有可行性和可控性。

摘要:信噪比是LoRa自适应网络中实现发射参数准确自适应调节的重要标准，为了增加LoRa调制下信噪比估计的准确性和稳定性，在基于谱分析的信噪比估计算法的基础上，根据LoRa调制解调的特点，提出了一种针对LoRa调制的信噪比估计改进算法。在高斯信道下，利用LoRa解调频谱峰值代表接收信号、其他谱线与噪声具有相关性的特点，定义了信噪比估计参数r，并通过实验确定了不同SF值时信噪比估计参数r与信噪比之间的经验公式，从而准确估计信噪比。仿真结果表明，在最好的情况下改进算法能够准确估计的信噪比提高了-5dB，以2dB为标准改进算法的均方根误差能够达到时的信噪比提升了-14dB，因此与基于谱分析的信噪比估计算法相比，改进算法具有更高的准确性和稳定性。

摘要:脑机接口是一种变革型的人机交互，基于脑电的脑机接口占到研究的大多数，而基于功能性近红外光谱（fNIRS）的脑机接口以其特有的优势开始受到研究者重视。本研究利用fNIRS测量了15名被试在步行想象和空闲状态期间的氧合血红蛋白（HbO）浓度，对HbO信号进行带通滤波和基线漂移矫正。然后提取HbO的均值、峰值和均方根及其组合作为分类特征，最后采用SVM、KNN和LDA进行分类，并测试了任务期间不同时间窗的分类性能。实验结果表明，采用SVM提取三种组合特征的分类准确率明显高于其他特征及分类器，达到了90.374.42%；2~8s时间窗比其他时间窗的分类准确率更高。本研究有望为步行功能障碍患者提供一种新的可选的主动康复训练方法。

摘要:电气产品电气间隙和爬电距离项目是电气安全检测中一项重要的测试，针对检测人员对标准理解不到位，无法找准最短路径及测量结果不准确的问题。本文通过对具体实例进行技术分析，介绍了运用跨接、平面翻折、作最短直线或垂直连线等方法技巧，合理选取电气间隙和爬电距离最优路径；再采用直接测量法和计算法两种方法相结合的方式精准计算测量结果。结果表明，该方法对于解决电气间隙和爬电距离测试中两大难点：如何选取最优路径和准确计算测量值非常精准高效，具有较强的实用性和借鉴意义。

摘要:提出了一种基于空芯光纤中多模干涉效应的光纤温度传感器，传感器由一小段内径为5 μm、长度为20 mm空芯光纤两端与单模光纤熔接构成单模-空芯-单模(SMF-HCF-SMF)三段式结构。使用宽带光源照射该传感结构，通过监测传感器的透射光谱，利用传感器的多模干涉特征峰值波长对温度的敏感性实现温度监测。在30-80℃范围内行了升温实验，得到了线性良好、灵敏度为24.3 pm/℃的温度传感特性。该传感器结构紧促、制作简便、可靠性高。

摘要:针对计量检定实验室对仪表进行检定时人工检定方式效率低下，读数识别系统开发成本高的问题，设计了一套基于树莓派的计量检定实验室仪表读数自动识别系统。系统采用树莓派4B控制摄像头采集仪表读数的图片，然后采用SSDA算法定位图像读数区域，并进行字符分割，再使用BP神经网络和特征匹配算法识别分割出的字符，最后通过SSH方式将识别结果发送给PC端进行存储。实验结果表明：系统运行时间为500-600ms，读数识别的正确率在92%以上，证明系统可用于计量检定实验室仪表读数的自动识别。

摘要:本文针对声表面波传感器无线信号易受环境中同频信号干扰的问题，设计了基于独立分量分析（Independent Component Analysis,ICA）盲源分离的抗干扰算法。该算法对传感器和同频干扰的混合信号进行分离，然后基于分离信号波形的衰减和等幅特征对信号进行判别。MATLAB仿真结果表明，算法能够有效分离混合信号并且保留了源信号的时域波形特征和频域信息。将抗干扰算法在基于数字信号处理器的信号采集和处理平台上实现并进行分离实验，设置不同的传感器信号和干扰信号强度并记录分离和判别结果，实验结果表明在源信号的信号强度较为接近（信扰比在0.8-1.4范围内）且噪声影响可忽略的情况下，可达到95%以上的传感器信号准确判别率，有效地抑制了同频干扰。