摘要:为设计一款保护J-TEXT托卡马克电子回旋管的高压固态开关，新型宽禁带半导体SiC-MOSFET凭借低开关损耗、高耐压和MHz级别的开关频率等优良电气特性，在其中承担核心作用。但是极快的开关速度加剧了开关振荡，导致器件直串时的关断波形质量下降，对均压和抑制过压方法提出更高要求，因此亟需建立精准的模型为SiC-MOSFET在高压保护开关中的应用提供指导。文章在分析制造商CREE 商用模型基础上，提出了一种优化动态特性SiC-MOSFET模型。该优化模型综合考虑栅源电压和漏源电压的影响，对非线性结电容采用多种函数拟合建模，并对杂散阻抗等关键寄生参数进行修正。通过仿真和300 V/3 A双脉冲测试，证明该模型在漏源电压变化率、漏源电流变化率、振荡频率和关断尖峰电压等方面具有更高的准确性。应用该优化模型设计高压固态开关的均压与过压抑制拓扑，在1400 V/700 A条件下对开关模块进行双脉冲测试。在关断时长和尖峰电压等关键指标上，仿真波形与实验波形高度吻合，实测开通关断时间均小于120 ns，指标满足开关模块设计要求，优化模型的实用性得到体现。

摘要:灯浮标是引导船舶航行的导助航标志，对保障船舶的航行安全有着重要作用。为预测灯浮标的漂移位置，为船舶航行安全提供准确的灯浮标位置信息，针对灯浮标位置数据具有的时间序列的特征，采用乘积季节模型建立灯浮标偏移预测的数学模型，以湄洲湾1号灯浮标为例，利用建立的模型预测该灯浮标的偏移位置，并与实际位置数据进行对比，结果表明：乘积季节模型对灯浮标位置具有良好的预测效果，方位角和移位距离的平均绝对百分比误差分别为1.79%和7.37%。这为灯浮标漂移位置的预测提供了一种新的思路。

摘要:在移动智能终端上实现单通道胎儿心电监护系统，利用基于两次奇异值分解（SVD）的单通道胎儿心电提取算法，解决胎心提取中的波形缺失问题，实时获取高信噪比的胎儿心电信号。利用STM32单片机控制24位采样芯片ADS1298，对单通道的孕妇腹部信号进行采集，并将采集后的数据经蓝牙传送给移动智能终端，在移动智能终端上完成对胎儿心电的实时提取、显示、存储与分析，计算出相应的心律变异率，并实现对胎儿心电监护系统的控制。测试结果表明，提取出的胎儿心电信号信噪比改善为29.43dB，准确度为 98.01%，阳性预测率为 97.81%，系统具有良好的稳定性和兼容性，连续处理5个母体心动周期的数据所花的时间约为 3.671ms，远小于一个母体心动周期（约 0.8s）的时间，适用于母体或胎儿心律不齐的情况。该胎儿心电监护系统具有连线简单、便于操作、准确性高、可移植性强等特点，适合基层医院和家庭使用。

摘要:为了提高车牌自动识别的性能和适用性，提出一种基于前景极性检测和改进卷积神经网络（CNN）的车牌识别方法。所提方法包含两个主要模块：字符分割模块和字符识别模块。在字符分割模块中，基于RGB颜色的前景极性检测进行二值化处理和感兴趣区域（ROI）的分割，然后进行字符高度估计和倾斜校正等处理。在字符识别模块中，然后，通过包含聚合模块的多通道深度CNN框架提取深度特征，提高输出特征的表征能力。实验结果表明，所提方法具有较好的识别精度，在较难的SSIG测试集和AOLP数据集上分别获得92.2%和94.1%的识别率，且在一些极端情况下优于商业的车辆门禁系统。

摘要:为了保证工业机械设备运行安全，避免振动损害，实现对机械设备振动信号实时监测，提高振动监测实时性，设计了一款以Altera公司EP4E10F17C8N型号的FPGA为数字控制单元，通过以太网UDP协议进行数据传输的振动采集监控系统。该系统采用多点式振动信号采集，采集到的信号经过信号预处理存储到外部SDRAM，再把存储数据封装成UDP数据包格式通过网线上传到电脑端，最后使用LabVIEW将下位机系统上传数据滤波处理并显示机械设备振动波形。以太网通信技术减少了振动数据在远距离传输的延时损耗等问题，对于处于振动运行状态的机械设备该系统可以实现振动信号数据高速传输、实时监测，实现远程在线式振动信号监控，可以辅助工作人员对机械设备振动状态进行远程实时监测，适用于采集不便、环境复杂的工况环境。

摘要:针对高温材料反射率测试时，测试样板支撑平台的光滑金属炉沿具有极强的散射，导致反射率测试精度大大降低的问题，提出了对加热炉沿进行结构改造的方法，设计不同深度和宽度的V型和U型槽炉沿，通过FEKO软件对设计结构的缩比模型进行RCS仿真。三个入射角度的仿真结果表明在24-40GHz左右频段内的频率点时，深度2的V型和U型槽炉沿都有明显RCS减缩效果，与平整炉沿对比V槽炉沿和U槽炉沿分别平均缩减了8.6dB和9.8dB左右，表明结构优化后再进行材料反射率测试可以提高测试精度。

摘要:针对含新能源发电系统中并联配置多组独立DC-DC变流器，存在故障率高、功率密度低、经济性差等问题，设计了一种集约型高增益三端口DC-DC电路。该三端口换流器分别连接供电单元、储能单元和负载，可实现任意两个端口的能量流动，采用二次升压回路来得到高增益的电压输出。首先对所提出的三端口换流器的三种工作状态进行原理分析，然后计算出换流器的电压增益，最后搭建一台额定功率为200W的实验样机对理论分析进行实验验证，实验结果为，在输入电压为25V情况下，换流器在三种工作模式下都能得到120V的输出电压，其中储能电池的充电电流为3A，放电电流为4A，实验结果表明，在含储能单元接入的新能源发电系统中，该换流器能保证稳定高增益的电压输出。

摘要:集成电路的辐射抗扰度测试问题，已经成为限制电子设备性能的主要因素。目前集成电路的辐射抗扰度测试方法主要包括横电磁波小室法、吉赫兹横电磁波小室法、IC带状线法和近场扫描抗扰度法，但如何选用这些方法是一大难点，而随着干扰源频率范围扩大至GHz乃至数十GHz，现有的部分测试方法也暴露出诸多问题。本文从方法特点和测试配置两个方面对四种IC辐射抗扰度测试方法进行了阐述，并总结归纳了从测试配置到调整测试条件在内的一系列集成电路辐射抗扰度测试步骤，从频率范围、干扰场强、测试成本等方面对测试方法进行了对比分析。文中列举了各测试方法存在的典型问题及改进措施，最后提出了测试方法的三条选用原则，并给出了选用建议。本文可为测试人员提供参考，研究成果可用于集成电路辐射抗扰度测试的选用和改进工作。

摘要:随着新能源车辆的普及，针对市场对电池管理系统越来越多的要求，设计了应用于纯电动车辆上的BMS(Battery management system)。系统兼顾成本和功能，以STM32单片机为主控制芯片，使用模拟前端芯片，实时检测单体和总体电压。热敏电阻搭配多路复用器实现对单点温度采集。霍尔元件可非接触式收集电流信息。均衡电路依据系统采集回来的信息自动均衡各电池之间的容量差异。此外系统还具有绝缘检测和通信功能。使用扩展卡尔曼滤波算法对系统SOC进行估计。研究实验表明，系统对电压、电流和温度检测以及SOC参数估计均具有较高的精度和可靠性，提高了电池安全性和使用效率。该系统功能完善可靠，具有一定的实际工程意义。

摘要:接地电阻是衡量电力系统稳定性的重要参数。若接地系统埋在与电极接触不良的土壤中，简单石墨接地装置在复杂土壤环境中的降阻效果一般，难以达到工程要求。本文在接地装置的降阻原理的基础上提出用于增大散流面积的接地布降阻方法，并设计接地装置加接地布的接地方案。首先进行了仿真分析，在模拟试验平台中进行了石墨接地装置加接地布的接地实验，重点测量了接地布位置、埋设深度和冲击电流幅值对接地布降阻效果的影响。通过模拟试验和有限元仿真的对比研究接地电阻的变化情况，总结分析了各因素对于接地阻抗的影响规律，提出利用接地布降低接地电阻的辅助散流方案，为降低接地电阻提供参考。

摘要:手持式三维激光扫描仪在测量过程中受多种误差因素的综合影响，使得采集得到的点云存在一定偏差，影响最终测量结果的准确性，因此需要对测量结果的不确定度进行评定。根据扫描仪的工作原理，对扫描过程中产生的不确定度来源进行详细分析，采用量值特性分析的方法建立不确定度模型，分别采用GUM、蒙特卡洛（MCM）和自适应蒙特卡洛（AMCM）三种方法进行不确定度评定。通过对测量平板平面度实验所作的不确定度评定结果表明，MCM方法充分考虑了输入量的分布类型，不确定度评定的结果比GUM方法更加准确；AMCM方法则能够有效地平衡抽样次数M的取值过大或过小的矛盾，测量不确定度评定的过程比GUM和MCM两种方法更加便捷和高效。

摘要:为了实现机械旋转部件的混合故障诊断具有较高准确性，本文提出一种变工况下双通道信息融合的旋转部件混合故障诊断方法。其信号同时包含滚动轴承和齿轮振动信号。通道一的振动信号进行广义S变换生成二维信号，以特征图作为通道一的模型输入; 通道二将旋转部件的时域信号作为特征输入，双通道输出层随机特征融合，通过对整个双通道卷积神经网络（CNN）模型参数的微调，实现变工况下旋转部件混合故障状态的诊断识别。结果表明，所提方法能够有效地运用于旋转部件混合故障识别诊断，与一维、二维卷积神经网络以及其他机器学习方法对比，本方法故障识别准确率最高，达到98.18%。

摘要:针对级联H桥变换器主动热控制下不平衡运行时，钳位H桥模块在两倍载波频率附近产生大量谐波的问题，提出了一种级联H桥变换器主动热控制下的谐波性能优化策略。深入分析了变换器中钳位H桥模块热控制下输出电压的谐波失真，设计了基于H桥模块载波角来修正非常规PSPWM以消除了两倍载波频率边带谐波。利用级联H桥变换器样机开展了实验，测试结果为，采用谐波性能优化控制后，两倍载波频率附近主导谐波被消除，同时钳位H桥模块温度降低0.9℃。测试结果表明，主动热控制下的新型谐波性能优化策略可有效提高级联H桥变换器系统输出谐波性能，并实现H桥模块热均衡。

摘要:针对连续波主动声纳在探测目标时易被对方声纳阵定位暴露自身位置的问题，提出了基于数字延迟和重采样技术的主动非线性调频连续波测距方法。通过信号发生器产生频率变化呈非线性的连续波测量信号，该信号经被测物体返回后与原始信号进行混频、滤波，得到测量混频信号；再根据原始激励信号的数字模型构造一路增加数字延迟的参考信号，参考信号与回波信号进行混频、滤波得到参考混频信号；利用参考混频信号对测量混频信号进行过零重采样与频谱分析，提取出信号主频进而计算得到被测物体距离。对水下重采样的非线性调频连续波测距实验系统进行搭建，根据实验室测量结果，本文所述方法的测量标准差为0.083 m，相对误差优于±8.5%，验证了该测距方法的可行性，并进一步分析了测距误差的主要来源。通过广义互相关时延估计算法对比仿真，确定使用该方法将无法准确估计出传播时延，证明测距的安全性得到提高。

摘要:液体物理参数测量是众多领域最频繁的测量操作之一，为科研生产的分析决策提供原始数据。但现有仪器多为接触式、手工方式、单一参数测量，工作效率低，且存在污染测试样品的风险。为此，设计了一种非接触式液体物理参数自动测量装置。该装置以STM32微处理器作为主控，利用平行板电容原理，采用FDC2214电容传感芯片和柔性PCB为核心，通过拟合计算实现液体体积测量，同时利用电阻式薄膜压力传感电路测量液体质量。经实验测试，该装置测量的液体体积和质量误差分别为2.31%和1.07%，可满足大部分情况下的液体测量要求，为生物化学等场合的液体自动测量提供了一种新方法。

摘要:正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography，PET）设备的成像结果常受到扫描时间、示踪剂剂量等因素的制约，导致图像质量下降，影响医生的诊断结果。目前借助人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术提升PET成像质量是研究的热点，本文针对现有方法训练参数多，浅层信息丢失，纹理细节损失等问题，提出了一种基于残差混合域注意力网络的PET超分辨率重建方法。该方法设计了一个轻量级的卷积网络，在其中加入残差学习结构并融入混合域注意力块，在增强神经网络的交互性的同时，提高了对高频信息区域的关注度，能够快速重建图像的高频细节。数据集包括网络中的开源数据和从医院获取的临床数据，由此建立PET图像超分辨率数据集，进行训练和测试。实验结果表明，本文算法与对比网络在测试结果上有明显提升，当比例因子为4时，与CARN（Cascading residual network）相比，PSNR和SSIM的平均值分别提高了0.09dB和0.0009，此外参数数量减少了50.26%，有效提升了模型的重建效率。

摘要:深度学习在图像领域取得的突破，使得特征学习方面取得了迅猛的发展。针对视频序列中连续帧具有的时间相关性，提出了一种基于注意力机制的残差3D卷积网络模型用于人体动作识别。首先利用残差3D卷积网络学习视频序列中连续视频帧之间的时间相关性，即时空特征；之后利用扩展到三维的通道注意力网络对残差3D卷积结构学习到的每个特征通道赋予不同的权值；最后将重新标定权重的特征输入分类器得到最终的分类。本文在UCF-101和HMDB-51数据集上进行实验，分别取得了95.8%和69.7%的准确率。实验结果表明，本文提出的模型在视频人体动作识别问题上具有较高的识别准确率。

摘要:针对现有方法对太阳能电池图像缺陷分割上的不足，提出了一种对太阳能电池图像进行缺陷分割的改进型U-Net。首先引入密集连接结构，用来缓解梯度消失问题，使缺陷提取更加充分；同时在每个卷积层后面添加批量归一化层和Relu激活层，防止缺陷细节特征丢失；接着引入双注意力机制增强目标特征，抑制无关特征，进而提升模型的整体缺陷检测精度。最后利用两种不同的网络与本文方法进行缺陷检测对比。实验结果表明，本文网络可以获得更细节的特征信息，进一步提高了对太阳能电池图像的分割精度。

摘要:针对自然场景文本检测中没有明确全局特征的重要性，导致文本检测过程中存在文本的误检、漏检问题，提出了基于注意力机制的自然场景文本检测方法。该方法在 CTPN 网络的基础上，利用 ResNet 网络及特征融合技术提取更深层次的多层网络文本特征；同时将注意力机制引入改进后的特征提取网络中，通过从所有位置聚集的相同特征来增强原始特征，并获取注意力权重，对全局注意力进行汇集，明确需要关注的特征。其次，针对自然场景下文本定位精度不高的问题，使用 GIoU(Generalized IoU)损失代替坐标损失，同时引入 Focal Loss 损失函数对原有损失函数进行改进。实验表明，该方法在自然场景文本图片检测中获得了83%的召回率、87%的准确率和85%的F值，保证了文本检测过程中文本信息的完整性。

摘要:为提高水印方案的抗攻击能力和自适应性，提出一种盲水印的GoogLeNet-GMP神经网络方案。首先，所提网络较为简约，最深的路径（即通过预处理网络、嵌入网络和提取网络的路径）仅包含17层。通过在水印预处理网络中提高水印分辨率来保持宿主图像的分辨率，由此增强了水印的透明性。同时，在水印预处理网络中使用平均池化，将水印数据的二进制值与宿主图像结合在一起，从而增强了水印的透明性。最后，提取器使用交叉熵作为损失函数，实现嵌入器和提取器之间的训练平衡。实验结果表明，所提方案性能出色，水印容量为0.0038，数据集中的PSNR均值为40.57 dB。在有意义攻击下的性能优于其他先进方法。

摘要:针对压力气体管道泄漏孔径大小难以定量检测的问题，提出了基于特征函数的孔径当量估算方法。该方法研究了在定压定温条件下压力气体管道微孔泄漏噪声作为泄漏信号源在40kHz超声频段的数据特征，并提取泄漏信号时域与频域的特征参数，建立各特征参数与泄漏孔径之间的函数关系，通过误差分析选取最优特征函数，结合matlab信号处理进而估算出微泄漏孔径大小。实验结果表明，泄漏信号希尔伯特相对能量与孔径大小三阶拟合所得特征函数，泄漏孔径估算值与泄漏孔径实际值误差在0.05mm，在误差范围内验证孔径识别率为100%，达到了研究对泄漏孔径当量估算的目的，对定量分析气体管道微小泄漏孔当量具有一定的借鉴意义。

摘要:针对轴承故障特征信号易受到噪声干扰，导致轴承故障冲击特征信号提取难度大的问题。提出了使用混沌麻雀算法（CSSA）与最大相关峭度反卷积算法（MCKD）相结合的轴承故障诊断方法。首先，以峭度为原则构建CSSA的自适应函数。然后，使用CSSA算法找到最优的周期T与滤波器长度L。最后，使用优化后的MCKD算法对电机轴承进行故障提取。并与未经优化的MCKD、粒子群算法优化最大相关峭度反卷积算法（PSO-MCKD）、麻雀算法优化最大相关峭度反卷积算法（SSA-MCKD）进行对比。实验结果表明，CSSA算法相对于粒子群算法(PSO)、麻雀算法（SSA）算法在搜索MCKD参数时有更快的收敛速度，更好的全局搜索能力。提出的CSSA-MCKD方法能有效的增强MCKD算法故障提取能力，并有较快的收敛速度与全局搜索能力。

摘要:针对传统信号特征提取方法存在高维数和无效信息过多的问题，文中提出了一种基于线性判别算法和径向基神经网络的开关柜局部放电模式识别方法。该方法将两种算法结合,达到识别速率和识别准确率双优的目的。首先，建立开关柜的3种超声波局部放电（PD）模型。然后，利用时频分析和小波分解，提取信号的时频特征和小波系数特征，通过线性判别算法（LDA）对提取的特征向量进行降维处理，最后利用径向基（RBF）神经网络对局部放电缺陷类型进行分类，其识别准确率均在90%以上，并且训练时间缩减50%以上，证明该识别方法具有实用性。

摘要:为便于采集不共地的多路信号，防止信号间的串扰，在采集电路基础上增加隔离设计：隔离电源、隔离光耦以及数字隔离通道，大大降低了噪声的干扰，提高了系统的采集精度。基于系统电路设计，分析了隔离电源LTM8068及线性隔离光耦HCNR201的工作原理，建立ROM表实现了采集模块的片选及模拟开关通道的切换，方便控制的同时提高了采集板卡的通用性。实验通过输入0~5V模拟量验证电路采样精度，经实践验证，该隔离采集电路的采样精度优于2‰，且抗干扰能力强，电路通用性好，具有较强的实用价值。

摘要:卫星故障是极轨气象卫星业务系统面临的主要问题之一，星上故障具有发现难度大，排查时间长，影响严重等特点。目前对卫星的主要监视手段为通过对卫星下传的遥测数据进行分析，分析方法主要为阈值法，该方法目前具有一定局限性，对很多异常无法快速准确的捕获。本文提出一种基于遥测频域特征分析的气象卫星故障快速诊断方法，该方法能够对阈值法难以诊断的波动性遥测波道实现快速诊断。首先对关键遥测波道进行频域特征分析，提取关键信息，确立需要分析的特征，建立基本的诊断方法。其次本文根据气象卫星轨道特性及业务监视需求，提出了遥测序列长度N的选取方法。在理论的基础上，本文先仿真了几种典型故障，并应用该方法对故障加以捕获。最后，本文将该方法用于分析历史一次某卫星星上故障分析，分析结果表明，本文所述方法能够对气象卫星星上故障实现快速捕获。

摘要:针对传统的层叠式鸡舍喂料设备下料不均匀、精准度低以及需要人工调整出料的问题。本文设计了一套基于可编程控制器（Programmable Logic Controller）即PLC的鸡舍智能喂料控制系统，系统采用低压无刷伺服电机代替传统交流电机驱动行车行进，采用步进电机代替人工调节板控制各绞龙出料。文章首先介绍了系统组成，其次介绍了控制系统的硬件设计和软件设计，最后介绍养殖工艺设计以及控制系统实验测试。整个控制系统以出料控制和数据分析为核心，实现了九轴喂料以及生长参数分析功能，通过触摸屏实现了过程、数据可视化，最终形成了一套全自动化鸡舍智能喂料系统。此控制系统使设备的喂料精度提升到误差10g以内，提高了饲料的均匀度，实现了鸡舍无人化养殖，为畜牧业的智能化发展提供了一种参考方法。

摘要:为了对高铁站站台导向标识系统进行研究与优化，本文引入了粒子群优化算法(Particle swarm optimization，PSO)对站台进行模型搭建。在原有的高铁地标系统上加入新的“空中标识”系统，通过站台模拟乘客寻找对应乘车点，在加入新的标识系统后，使用PSO验证了模型具有较高的适应度和收敛速度，性能优于仅有地标的引导系统。站台导向标识的优化将使用ESP8266无线模块进行信息传输，以及显示屏显示信息，新型的“空中标识”系统能够和调度信息结合，实时显示当前站台车厢号信息。在PSO的训练中，优化后的导向标识系统迭代时间缩短了46.4%，效果更加显著。

摘要:水体中氮过量是造成水体富营养化的重要原因，监测并控制水体中总氮浓度是保证水环境安全的关键。水体中总氮含量包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机铵盐、溶解态氨及大部分有机含氮化合物中的氮。根据生态环境部相关要求，水质总氮在线分析仪已广泛应用于我国地表水自动监测和污染源在线监控系统中。本文综述了水质总氮在线自动监测仪器现状及未来发展，介绍了水质总氮自动在线监测仪器基本原理，水样处理及消解方法，分析对比了自动在线监测仪器技术指标，并根据我国水环境监测治理发展方向，展望了未来水质总氮自动在线监测技术及仪器发展方向，为相关仪器开发及产业化提供参考。